JP2001512061A - 光学薄層を有する多層光学フィルムを形成するための方法 - Google Patents
光学薄層を有する多層光学フィルムを形成するための方法Info
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Abstract
Description
には、多層光学フィルムを製作する場合、層間拡散の影響を制御するための方法
に関する。
。この種のフィルムは、たとえば、米国特許第08/359,436号に開示さ
れる。このようなフィルムの継続的な開発では、製作中にこのようなフィルムの
多層構造の結合性を維持することおよび個々の層の間の層間付着性を増強するこ
とに特別な配慮がなされてきた。多層光学フィルムにおいて共押出成形された層
の間の優れた層間付着性が、事後処理および最終的な使用中に離層の可能性を低
減することが望ましい。
ラメータ、相互作用パラメータまたは界面張力などの量によって特徴付けられる
)互いに対する材料の相対親和力、このような材料の化学反応による相互作用力
、層間界面のあらさ(たとえば、界面領域の局所濃度変動とこの領域の平滑性の
両方)、界面領域に沿った材料の平均濃度分布の広範さ、材料の分子量分布およ
び平均(または固有)粘度、溶融粘度、垂直応力、材料のいわゆる「からみ合い
」重量および材料の易動度または拡散係数を含むが、これらに限定されているわ
けではない。材料が界面に沿って化学的に反応した場合には、層間付着性は共重
合体の形成を含む架橋の形成または共有結合の他の形によって増強されることが
できる。
結合性は低減する可能性がある。隣接層の材料の間の相対親和力が高ければ高い
ほど、層間付着性も高い。親和力が十分に高い場合には、材料は混和性となり、
次いで、相互拡散速度が最終的な構造を決定する。多層構造が求められる場合に
は、隣接層における混和性材料の間の過度の相互拡散は、層状構造を破壊する可
能性があるため、制限される必要がある。比較的高い分子量は相互拡散を低減す
ることができ、極限混和性も制限することができる。
一つの材料の濃度がほぼ純正な値からほぼゼロまで変化する間に、界面領域が成
長する。材料が稀にしか完全に混和しないため、その最初の層における材料の濃
度は、その最初の値より多少低くなりやすく、他の材料の最初の層における材料
の濃度は、ゼロより多少高くなりやすい。部分混和性の場合には、最初の純粋な
材料層は、多数の原材料を維持するが隣接している層の材料も相当量含む熱力学
相の付近で徐々に形成されやすいと思われる。部分混和性は、重合材料に本来備
わっているか、または付加される低分子量の部分の結果である可能性がある。 親和力が増大するにつれて、界面領域の有効な幅が増大し、層の最終純度が減少
する。層の純度の変化は、次の処理中の層の挙動(たとえば延伸中の配向および
結晶化)に変化を及ぼしうるため、最終的なフィルムの光学的および機械的特性
が変化する。
広い界面は破壊エネルギーを効率的に消失させることができ、強度をさらに増大
させることになる可能性がある。さらに、溶着強度は層の間の相互からみあい度
と明確に相関する。界面幅がからみ合い分子量の重合体コイルの回転半径に比例
して減少する場合には、溶着強度が低下すると考えられる。界面領域が分子コイ
ルの大きさに比例して十分広い場合には、層の間の極限相互からみ合い、すなわ
ち層間付着性も材料の平均分子量の増加によって増強されることができる。しか
し、分子量の増加はまた、相互拡散を緩慢にし、平衡の確立を妨げる可能性があ
る。最終的に、界面の断面はこの層間領域全体にわたる光学的および機械的特性
における勾配を必然的に確立しなければならず、それによって構造の特性を完全
に変更することになる。界面領域の幅が層の厚さに近づくにつれて、フィルムの
特性に及ぼす深刻な影響を受けて、層の結合性は低下する。したがって、このよ
うな層間特性に影響を及ぼす処理条件および設計の考慮事項も、明らかに問題と
なる。
の両方に影響を及ぼすことによって、界面領域に沿った材料の平均濃度分布の広
範さに大きく影響を及ぼす可能性がある。初めに、個々の層はフィードブロック
に接触し、最終的にこのフィードブロックの中または下流で溶着する。さらに高
い温度は、界面領域を本来の場所で確立する相互溶着および拡散工程を増大させ
る可能性がある。材料が反応せず混和性でない場合には、ある程度の平均界面領
域幅を有する平衡平均濃度分布が存在する。
ブがキャスティングホイールで急冷される前に界面領域が平衡状態にどれほど近
づくことができるかを決定する。材料が反応することができる場合には、化学反
応の一定のレベルに擬似平衡が存在する。反応が進行する場合には、この平衡は
さらに広範な平衡分布に移行することができる。後者の場合は、中でエステル交
換反応が界面領域内の本来の場所にある2つの初期材料の共重合体を生成するこ
とができるPEN:coPEN系および他のポリエステルを含む可能性があるが
、それに限定されるわけではない。したがって、層の組成物と層の結合性との間
の実際の最終的な界面の断面は、拡散と化学反応を連結させた結果である。以降
、「相互拡散」なる用語は、二つの連結された工程の両方を含むものとする。相
互拡散の結果として生じる界面の断面は、異なる材料層の間の顕著な境界から中
間段階を経て、相平衡での層の間に含まれている断面まで変化することができる
。光学的な性能のために必要な層間付着性および層の結合性は、相互拡散に関し
て本来の性質と正反対の挙動を示すことがよくあるため、工程はある中間の界面
の断面で最適化を行うことも時折ある。
量分布に影響を及ぼす可能性がある。さらに、温度および剪断速度が順番に流動
性および中間層の面のあらさに影響を及ぼす可能性のある構成材料層の粘度に影
響を及ぼす可能性がある。ある場合には、相対的に低いレベルの計画的な流れの
不安定性が、多層積層構造を破壊することなく層間付着性を強化すると考えるこ
ともできる。最終的には、工程設計の考慮事項も重要となりうる。たとえば、層
はフィードブロックの中、さらにダイの中で圧縮される。フィードブロックに確
立された中間層の断面はダイの中で圧縮され、平衡な界面幅を再実現するために
、さらに相互拡散も必要となる。溶融列のさまざまな部分を通じて滞留時間を制
御することによって、相互拡散度を制御することができる。
される値からある程度異なっていることがしばしば観測される。この変動は、光
学薄層(すなわちスペクトルの青色領域に同調される層、またはスペクトルの他
の領域のために1/4波長未満の厚さに意図的に形成された層)で最も顕著であ
る。この現象の少なくとも一部は層間拡散に起因することが時々ある。例示とし
て、図1に示されているように、6:1の比にまで延伸されたPENおよびco
PENのモノリシックフィルムの500nmにおける屈折率差は、約0.25で
ある。しかし、PEN/coPEN多層フィルムの1/4波長積層サンプル複数
によって測定された反射率による実際の光学薄層の実効屈折率差は、いくらか小
さく、通常は約0.20であり、0.05ほど低下することが観測されている。
実効屈折率差のこのような変動は、フィルムの光学特性に不都合な影響を及ぼし
、その結果として、このような材料で形成された反射偏光子および他の光学フィ
ルムでは、理論性能比に限り採用することがよくある。
を形成するための方法が記載されている。代表例は米国特許第3,711,17
6号(Alfrey,Jr.その他)、第3,773,882号(Schren
kその他)、第3,884,606号(Schrenk)、第5,126,88
0号(Wheatleyその他)、第5,217,794号(Schrenk)
、第5,233,465号(Wheatleyその他)、第5,269,995
号(Ramanathanその他)、第5,316,703号(Schrenk
)、第5,389,324号(Lewisその他)第5,448,404号(S
chrenkその他)、第5,540,978号(Schrenk)および第5
,568,316号(Schrenkその他)に含まれる。しかし、現在までの
ところ、実効屈折率差に変動を生じる状態は、わずかに理解されてきただけであ
り、当業界には具体的に光学薄層を有するフィルムにおいてそのような変動を制
御するための方法が提供されていない。したがって、本発明の目的は、そのよう
な方法を提供することにある。
るような光学薄層を有する多層光学フィルムを形成するための方法が提供される
。本方法によれば、最も薄い層がキャスティングホイールまたは他のキャスティ
ング面の約400ミクロン以内になるような方法で、フィルムは多層樹脂ストリ
ームから流延される。驚いたことに、フィルムのキャスティングホイール側に対
する空気に触れる側の冷却時間の差が数秒程度にすぎないという事実にもかかわ
らず、本方法によって製作されたフィルムは、たとえば、空気側の薄層を流延す
ることによって製作されるフィルムに比べて、光学薄層の層の劣化がきわめて小
さくてすむことが明らかになってきた。一般に、本発明にとって最も大切な層は
、約10ミクロン未満の厚さを有する層である。しかし、特別な用途では、最も
大切な薄層は、2または1ミクロンの厚さ未満である可能性があり、結果として
生じる光学フィルムがスペクトルの青色領域における少なくとも一つの偏光を反
射する必要があるような用途では、0.5ミクロン未満の厚さである。
の層を備え第1および第2の主面を有する樹脂ストリームに押出すことによって
形成され、樹脂ストリームにおいて複数の層の少なくとも何層かは第1の樹脂を
含み、複数の層の少なくとも何層かは第2の樹脂を含む。樹脂ストリームは、k
ミクロン未満の層厚を備え第1の面の400ミクロン以内に配置される層の数が
、kミクロン未満の層厚を備え第2の面の400ミクロン以内に配置される層の
数より大きくなるように押出される。次いで、樹脂ストリームは、第1の主面が
キャスティング面に接触するようにキャスティングホイールまたは他のキャステ
ィング面に対して流延される。薄層の相当数が第1と第2の両方の主面の400
ミクロン以内に配置されることが望ましい場合には、第1と第2の両方の主面が
キャスティング面に接触するようにするために、樹脂ストリームは対向するキャ
スティング面(すなわち対向するキャスティングホイール)の間に流延されうる
。本発明によるさまざまな具体的な実施例では、部分的には含まれる層の配置お
よび次いで延伸されるキャストウエブの程度に応じて、kは10、2、1または
0.5の値である。
よび第2の樹脂が複数の層を備え第1および第2の主面を備えた樹脂ストリーム
に押出されることによって提供される。樹脂ストリームにおいて複数の層の少な
くとも何層かは第1の樹脂を含み、樹脂ストリームにおいて複数の層の少なくと
も何層かは第2の樹脂を含む。樹脂ストリームは、少なくとも1つの部材を備え
kミクロン未満の層厚を有する層からなり、第1の主面の400ミクロン以内に
配置される第1の装置が、kミクロン未満の層厚を有する層からなり、第2の主
面の400ミクロン以内に配置される第2の装置と少なくとも同数の部材を備え
るような方法であり、第1の装置の中間の層厚が第2の装置の中間の層厚より大
きくならないような方法で押出される。次いで、樹脂ストリームは、第1の主面
がキャスティングホイールまたは他のキャスティング面に対して配置されるよう
な方法で、キャスティングホイールまたは他のキャスティング面に対して流延さ
れる。また、kは10、2、1または0.5の値を有することができる。
たとえば、K=10、2、1または0.5)である層厚を有する層のほぼすべて
が、樹脂ストリームの第1の面の400ミクロン以内に配置されるように提供さ
れる。このような樹脂ストリームは、最も薄い層の劣化が、キャスティングホイ
ールまたは他の面に対して第1の面を流延することによって、都合よく制御また
は除去されることができるような光学フィルムを形成するために使用されること
ができる点で有利である。関連する実施例では、樹脂ストリームは、光学薄層の
すべてが樹脂ストリームの両面の400ミクロン以内に配置されるように提供さ
れる。また、このような樹脂ストリームは、最も薄い層の劣化が対向するキャス
ティング面に対して両面を流延することによって、都合よく制御または除去され
ることができるような光学フィルムを形成するために使用されることができる点
で有利である。
する多層光学フィルムは、キャスティングホイールに近い(たとえば、400ミ
クロン以内)このような層に流延されることによって形成される。このような方
法でフィルムを製作することによって、特に光学薄層に顕著である層の結合性の
劣化が防止される。
使用されることができる。しかし、偏光面が延伸方向に平行である場合に500
nm波長の偏光入射光の屈折率が約1.64から約1.9まで増加することに関
連し、延伸後の高い正の応力の光学係数および永久複屈折のために、PENが好
ましい材料である。PENおよび70−ナフタレート/30−テレフタレートコ
ポリエステル(coPEN)によって、延伸比5:1を呈する異なる平面内の軸
に関係する屈折率の差が、図1に示されている。図1では、下側の曲線のデータ
は、横断方向におけるPENおよびcoPENの屈折率を示し、上側の曲線は、
延伸方向のPENの屈折率を示している。PENは、可視スペクトルにおいて0
.25から0.40まで屈折率の差を呈する。複屈折(屈折率の差)は、分子配
向の増大によって増大させることができる。PENが複屈折層に好ましい重合体
として上記で具体的に述べてきたが、ポリブチレンナフタレートも他の結晶性ナ
フタレンジカルボンポリエステルと同様に適した材料である。結晶性ナフタレン
ジカルボンポリエステルは、少なくとも0.05、好ましくは約0.20の異な
る平面内の軸に関連する屈折率の差を呈するものとする。
は、層の間の濃度/組成勾配を示すTEM写真から明白であるように、2つの材
料の相互拡散である。この影響は、厚い方の層がキャスティングホイールに対し
て押出されるようにフィードブロックを向ける実験でさらに詳細に調査された。
ダイからの押出物を冷却および処理するための方法は多数あるが、ここでいうキ
ャスティングホイールは、押出物に接触する第1の温度に制御されたローラまた
は面を指す。薄い方(「青色」)の層はキャスティングホイールに対して押出さ
れ、厚い方(「赤色」)の層は空気側に押出されるものとする。キャスティング
ホイールに近い方の層が速く冷却され、低減された相互作用を示すものとする。
空気への熱輸送はきわめて緩慢であり、空気側の層は依然としてほとんどキャス
ティングホイールによって冷却される。
及ぼされることができる。いくつかの用途では、これは望ましくない可能性があ
る。このような場合には、フィルムの両側から冷却を行うために、第2の冷却ロ
ール(たとえば、冷却されたニップローラ)が別の「空気」側に適用されうる。
この装置は、光学フィルムが押出されたウエブの各面の約400ミクロン以内に
配置される場合に、特に望ましいであろう。
ン層および光学フィルムの総厚に大きく依存する。厚いPBLに関して、青色お
よび緑色の光に同調され空気側に流延された比較的薄い層は、図2に示された弱
消光スペクトルから明白であるように、光学特性に深刻な劣化をもたらした。比
較的薄いPBLに関して、図3に示されたように青色の消光は強かったが、図4
に示したように比較的薄い層がホイール側に対して流延された場合には芳しくな
い。これらの結果は驚くべきことであり、フィルムのキャスティングホイール側
に対する空気側の冷却時間の差が数秒程度に過ぎないことがわかる。フィルムは
、いずれの場合も同じ長さの時間キャスティングホイールの上に配置される。理
論に縛られることを望まなくても、拡散は差の根本的な原因として存在している
が、キャスティングホイールにおける異なる冷却時間はまた、結晶の核形成を異
なる場合の異なる度合いにすることができる可能性がある。
よってではなく、積層全体にわたる屈折率分布によって決定されるため、「実効
屈折率差」なる語が上記で使用される。結晶化を引き起こす歪みの複雑な詳細か
ら、たとえば、主にPENからなる層が高屈折率を呈するように誘発させること
によって、隣接層の層間拡散成分に関してきわめて非線型な変化を生じることが
できる。たとえば、層間拡散から生じるcoPEN中のさらに高濃度のPENは
、coPENを延伸中の結晶化によって誘発される歪みにさらす可能性がある。
PENの場合には、これは屈折率を大きく増大させる結果となる。逆に、PEN
の中で拡散するcoPEN成分は、望ましいレベルの結晶化度を実現するために
、たとえば、所与の温度で必要とされる延伸比を増大することによってまたは所
与の延伸比で必要とされる温度を下降させることによって、歪みが誘発される結
晶化の開始および次の成長を変更することができる。PENについて規定された
比較的高い延伸温度で、相互拡散材料で汚染されたPEN層のこのような部分は
、層の界面から相当離れている同じPEN層の他の部分より屈折率が相当低い可
能性がある。したがって、歪みが誘発される結晶化工程は、等方性または弱配向
性である混和性の重合体多層系とはきわめて異なる光学結果をもたらす。このよ
うな等方性の系については数人の研究者によって説明されてきた。たとえば、M
.A.BargerおよびR.RamanathanによるAnnual Te
chnical Conference、Soc.of Plastics E
ngineers,53rd conf.Vol.2,1699−1704(1
995)およびG.Pollickその他によるJ.of Appl.Poly
merScience,Vol.52,163−176(1994)を参照され
たい。上記の参照著作は、対称方形波屈折率分布によって生じる奇数のさらに高
い次数の消光ピークを除去するための方法として拡散を研究している。単一の4
分の1波長積層では、屈折率分布は対称方形波である。このような積層は、いか
なる屈折率分布でも最も高い反射度を持ち、3番目、5番目、7番目などの奇数
の高次ピークのみを形成する。ルーゲイトフィルタは正弦波の屈折率分布を形成
するフィルタであり、高次のピークが存在しない。2つの材料の相互拡散は、お
およその方形波分布を形成することができる。ここに示した実施例は、含まれる
結晶化によって誘発された歪みの影響で、対称方形波屈折率分布を有するように
押出された積層に対して、相互拡散が偶数の高次ピークを形成することができる
ことを示している。第2次ピークなどの偶数のピークは、非対称の屈折率波形分
布を示している。
Nなどの結晶性/非結晶性の多層積層に関して、相互拡散は非対称な積層を形成
する場合に結晶性/非結晶性の界面の位置を変更することができる。言いかえれ
ば、結晶性の層厚は、非結晶性の層を犠牲にして成長することができる。または
その逆のことが言える。全体的な光学対の厚さは実質的に変化しないが、低屈折
率層厚に対する高屈折率層厚の比は劇的に変化する可能性がある。coPENの
主成分がPENであり、それによってcoPENの中でPENを部分的に混和性
にしているため、および逆も同様であるため、このような独特の光学構造が存在
する。したがって、各材料に対して1/4波長の厚さの光学層を有するように押
出されたPEN/coPEN積層では、拡散/反応/延伸工程は、非対称な光学
積層で生じるこの対称性および第2次反射率ピークの出現を変化させることがで
きる。例は図5および図6に示されており、高速急冷サンプルでは2次ピークが
なく、徐々に冷却したサンプルではきわめて大きな2次ピークが存在する。さら
に高次のピークも変更されると考えられるが、PEN系の400nm切捨てのた
めここには測定することができない。
所与の層の厚さの積和を特定の波長の半波長に固定することによって、特定の波
長に同調される。したがって、半波長層対における各層がほぼ同じ厚さであると
仮定するならば、個々の層は、その特定の波長での屈折率によって分割される特
定の波長の4分の1波長とほぼ同じ厚さである。薄い方の層が相互拡散の影響を
受けやすいため、所与の対の各層をほぼ同じ層厚にして、第1次近似におけるこ
れらの影響を最小限に抑える。歪みを誘発する結晶化を行う層はこれらの影響を
受ける可能性が高いため、そのような材料では第2の材料の補足的な低い方の屈
折率層に比べて比較的厚い方の層を有することが、いくつかの場合では好ましい
可能性がある。したがって、450nm(たとえば「青色」層)で平均屈折率1
.75の層対に関して、各層の最終的な層厚はこの波長に同調するためおよそ6
4nmでなければならない。最終的な延伸比6が与えられた場合、このような層
の流延厚さはおよそ384nm(すなわち0.384ミクロン)でなければなら
ない。
対称方形波分布より第1次ピークでは低い反射率を生じるであろう。適度の振幅
分布(ピーク屈折率差に対して0.3未満)効率は、屈折率分布の第1次フーリ
エ展開係数を計算することによる正弦波の分布効率に匹敵する可能性がある。正
弦波ではこの値は1.0である。対称方形波ではこの値は4/Piである。
第2次反射ピーク(故意であれ系の化学の人為的なものであれ)は、スペクトル
の青色/紫外境界で反射光に対しきわめて薄く押出された層の代わりにまたはそ
のような層を補足するために使用されてもよい。これは、層がきわめて薄いため
、層自体に匹敵する厚さを有する材料層の間の界面領域の近傍で、層が不鮮明で
ある可能性がある場合に特に有用となる可能性がある。適切な光学設計であれば
、青色または紫外領域の高反射率が、それらの波長に同調された1/4波長の厚
さの層を実際に押出さなくとも実現することができる。第2次ピークの大きさが
、2つの溶融ストリームの押出量によって、またはストリームの相互拡散の温度
/時間制御によって、非対称屈折率波形を形成するように調整されることができ
る。相互拡散は、光学設計に含まれる異なる層のために、キャスティングホイー
ルからの相対距離を制御することによって、光学積層全体にわたって非対称屈折
率波形の変更度を形成するために使用されることができる
に関連して、209層フィードブロックおよび2フィルム層マルチプライヤを用
いて形成されるサンプルを含む。このような構成は209層の光学層の4つの「
パケット」で生じ、「パケット」は多層にもなる保護境界層によって分離される
。このフィルムの構成は図8に示されている。個々の209層パケットの光学素
子は、対象のパケットの一方または両方の側から隣接する光学パケットを機械的
に除去した後で、測定されうる。所与のパケットの両側にある比較的厚いPBL
のために、これは対象の光学層への損失を最小限に抑えることができる。4つの
個々のパケットは、パケット#1、パケット#2などラベル付けがなされ、最も
薄い光学層のパケットを1、最も厚い層を4とする。ここに与えられた全実施例
で、パケット1から4が単調に増大する波長のレンジ、たとえば青色から赤色へ
に同調されるように、マルチプライヤは配置される。パケット4はフィルムのホ
イール側または空気側のいずれで流延されたかに関係なく、最も薄い光学層を指
す。実施例のためにすべてのパケットおよびPBL層の実際の厚さが、表1にま
とめられている。所与のパケットにある層からキャスティングホイールまでの距
離は、この表からたやすく計算することができる。PBL#1も#5もキャステ
ィングホイールと反対方向にある。
ホイールの上のウエブに押出され、テンタでフィルムを連続的に延伸することに
よって、製作された。固有粘度0.48dl/gの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
出機によって1時間当り75ポンド(34kg)の速度で排出され、固有粘度0
.58dl/gの70/0/30 coPEN(2,6NDC約70mol%お
よびDMI約30mol%)が、別の押出機によって1時間当り85ポンド(3
9kg)の速度で排出された。これらの溶融ストリームは、coPENおよびP
ENの光学層を形成するためにフィードブロックに送出された。フィードブロッ
クは、フィードブロック全体にわたる保護境界層(PBL)として作用するco
PENの2つの外層を備えたPENとcoPEN 70/0/30が交互である
層を209層形成した。層厚には近似線形勾配が、材料ごとに最も薄い層に対す
る最も厚い層の比が約1.30となるように、フィードブロックによって形成さ
れた。フィードブロックの後で、第3の押出機が同様の70/0/30 coP
ENを対称なPBL(光学層ストリームの両側に同一の厚さ)として、1時間当
り約28ポンド(13kg)で排出された。材料ストリームは、マルチプライヤ
比約1.25の非対称な2倍マルチプライヤ(米国特許第5,094,788号
および米国特許第5,094,793号)を通過した。マルチプライヤ比は、大
きなコンジットで形成される層の平均層厚を小さなコンジットで形成される平均
層厚で除した値で定義される。次いで、材料ストリームは、マルチプライヤ比約
1.5の第2の非対称な2倍マルチプライヤを通過した。第2のマルチプライヤ
の後、厚い対称なPBLには、第3の押出機からさらに供給される1時間当り約
113ポンド(51kg)が追加された。次に、材料ストリームがフィルムダイ
を通過し、温度約13℃の注入水を利用して水冷されたキャスティングホイール
の上に送出される。光学層は、フィルムのキャスティングホイールから空気側ま
で概して単調に増大する厚さ分布を展開した。最も薄い光学層は、キャスティン
グホイールに最も近い。coPEN溶融工程装置は、約530°F(277℃)
で維持され、PEN溶融工程装置は、約545°F(285℃)で維持され、フ
ィードブロック、マルチプライヤ、スキン層モジュールおよびダイは約540°
F(282℃)で維持される。
)に予熱され、1秒当り約25%の速度で延伸比約6.7まで横断方向に延伸さ
れた。完成したフィルムは、約125ミクロンの最終的な厚さであった。光学ス
ペクトルは図7に示されている。曲線aは非詠進方向に平行に偏光された光の垂
直入射時の透過である。曲線bはこの同一方向に沿ったp偏光の透過であるが、
その入射角は60°である。曲線cは、延伸方向に平行に変更された光の垂直入
射時の透過を与える。
ホイールの上のウエブに押出され、テンタでフィルムを連続的に延伸することに
よって、製作された。固有粘度0.48dl/gの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
出機によって1時間当り79ポンド(36kg)の速度で排出され、固有粘度0
.58dl/gの70/15/15 coPEN(2,6NDC約70mol%
およびDMI約15mol%)が、別の押出機によって1時間当り86ポンド(
39kg)の速度で排出された。フィードブロックは、フィードブロック全体に
わたるPBLとして作用するcoPENの2つの外層を備えたPENとcoPE
N70/15/15が交互である層を209層形成した。層厚には近似線形勾配
が、材料ごとに最も薄い層に対する最も厚い層の比が約1.30となるように、
フィードブロックによって形成された。フィードブロックの後で、第3の押出機
が同様の70/15/15 coPENを対称なPBLとして、1時間当り約1
36ポンド(62kg)で排出された。材料ストリームは、マルチプライヤ比約
1.25の非対称な2倍マルチプライヤ(米国特許第5,094,788号およ
び米国特許第5,094,793号)を通過した。マルチプライヤ比は、大きな
コンジットで形成される層の平均層厚を小さなコンジットで形成される平均層厚
で除した値で定義される。第1のマルチプライヤの後、別の対称なPBLには第
3の押出機からさらに供給される1時間当り約82ポンド(37kg)が追加さ
れた。次いで、材料ストリームは、マルチプライヤ比約1.5の第2の非対称な
2倍マルチプライヤを通過した。次に、材料ストリームがフィルムダイを通過し
、温度約16℃の注入水を利用して水冷されたキャスティングホイールの上に送
出される。光学層は、フィルムのキャスティングホイールから空気側まで概して
単調に減少する厚さ分布を展開した。最も厚い光学層は、キャスティングホイー
ルに最も近い。全溶融工程装置は、約555°F(290℃)で維持される。
)に予熱され、1秒当り約25%の速度で延伸比約6.1まで横断方向に延伸さ
れた。完成したフィルムは、約155ミクロンの最終的な厚さであった。この偏
光フィルムの消光スペクトルは図2に示されている。最も短い波長で消光が極端
に損失することに留意されたい。400と425nmとの間で「a」とラベル付
けされた狭い消光ピークは、725と810nmとの間の第1次ピークを形成し
ている層から発生する第1次ピークであることが示された。フィルムからパケッ
ト4を除去し、「b」消光ピークを形成している層の除去によって「a」ピーク
がなくなることに着目した結果、この考察に達した。また、上述したようにパケ
ット4の除去によって,420nmで同様のことを行うと、ピーク「c」が残っ
た。要するに、400から600nmまでのこのフィルムの光学消光は、きわめ
て弱い。
ホイールの上のウエブに押出され、テンタでフィルムを連続的に延伸することに
よって、製作された。固有粘度0.48dl/gの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
出機によって1時間当り76ポンド(34kg)の速度で排出され、固有粘度0
.58dl/gの70/15/15 coPEN(2,6NDC約70mol%
およびDMI約15mol%)が、別の押出機によって1時間当り89ポンド(
40kg)の速度で排出された。フィードブロックは、フィードブロック全体に
わたるPBLとして作用するcoPENの2つの外層を備えたPENとcoPE
N70/15/15が交互である層を209層形成した。層厚には近似線形勾配
が、材料ごとに最も薄い層に対する最も厚い層の比が約1.30となるように、
フィードブロックによって形成された。フィードブロックの後で、第3の押出機
が同様の70/15/15 coPENを対称なPBLとして、1時間当り約6
6ポンド(30kg)で排出された。材料ストリームは、マルチプライヤ比約1
.25の非対称な2倍マルチプライヤ(米国特許第5,094,788号および
米国特許第5,094,793号)を通過した。マルチプライヤ比は、大きなコ
ンジットで形成される層の平均層厚を小さなコンジットで形成される平均層厚で
除した値で定義される。第1のマルチプライヤの後、別の対称なPBLには第3
の押出機からさらに供給される1時間当り約83ポンド(37kg)が追加され
た。次いで、材料ストリームは、マルチプライヤ比約1.5の第2の非対称な2
倍マルチプライヤを通過した。次に、材料ストリームがフィルムダイを通過し、
温度約16℃の注入水を利用して水冷されたキャスティングホイールの上に送出
される。光学層は、フィルムのキャスティングホイールから空気側まで概して単
調に減少する厚さ分布を展開した。最も厚い光学層は、キャスティングホイール
に最も近い。全溶融工程装置は、約555°F(290℃)で維持される。
)に予熱され、1秒当り約25%の速度で延伸比約6.1まで横断方向に延伸さ
れた。完成したフィルムは、約127ミクロンの最終的な厚さであった。このフ
ィルムのスペクトルは図3に示されている。図2のように最も厚いPBLではそ
れほどでもないが、大きなスペクトル洩れがスペクトルの青色の境界全体に現れ
ている。
ホイールの上のウエブに押出され、テンタでフィルムを連続的に延伸することに
よって、製作された。固有粘度0.48dl/gの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
出機によって1時間当り92ポンド(42kg)の速度で排出され、固有粘度0
.58dl/gの70/15/15 coPEN(2,6NDC約70mol%
およびDMI約15mol%)が、別の押出機によって1時間当り105ポンド
(48kg)の速度で排出された。フィードブロックは、フィードブロック全体
にわたるPBLとして作用するcoPENの2つの外層を備えたPENとcoP
EN70/15/15が交互である層を209層形成した。層厚には近似線形勾
配が、材料ごとに最も薄い層に対する最も厚い層の比が約1.30となるように
、フィードブロックによって形成された。フィードブロックの後で、第3の押出
機が同様の70/15/15 coPENを対称なPBLとして、1時間当り約
79ポンド(36kg)で排出された。材料ストリームは、マルチプライヤ比約
1.25の非対称な2倍マルチプライヤ(米国特許第5,094,788号およ
び米国特許第5,094,793号)を通過した。マルチプライヤ比は、大きな
コンジットで形成される層の平均層厚を小さなコンジットで形成される平均層厚
で除した値で定義される。第1のマルチプライヤの後、別の対称なPBLには第
3の押出機からさらに供給される1時間当り約78ポンド(35kg)が追加さ
れた。次いで、材料ストリームは、マルチプライヤ比約1.5の第2の非対称な
2倍マルチプライヤを通過した。次に、材料ストリームがフィルムダイを通過し
、温度約8℃の注入水を利用して水冷されたキャスティングホイールの上に送出
される。光学層は、フィルムのキャスティングホイールから空気側まで概して単
調に増大する厚さ分布を展開した。最も薄い光学層は、キャスティングホイール
に最も近い。全溶融工程装置は、約555°F(290℃)で維持される。
)に予熱され、1秒当り約25%の速度で延伸比約6.1まで横断方向に延伸さ
れた。完成したフィルムは、約120ミクロンの最終的な厚さであった。このフ
ィルムのスペクトルは図4に示されている。425nmおよび470nmの消光
ピークがより長い波長のピークの最小透過に匹敵することに留意されたい。50
0nm付近の大きなスペクトル洩れは、透過型電子顕微鏡分析からそれらの波長
に同調される厚さを有する不適切な層の分布によるものであることがわかった。
同様のスペクトル洩れは、図3の460nmと500nmとの間でも確認される
。図3および図4を比較すると、図4の400から650nmの消光の方が際立
ってよいことがわかる。
ホイールの上のウエブに押出され、テンタでフィルムを連続的に延伸することに
よって、製作された。固有粘度0.48dl/gの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
出機によって1時間当り92.5ポンド(42kg)の速度で排出され、固有粘
度0.58dl/gの70/15/15 coPEN(2,6NDC約70mo
l%およびDMI約15mol%)が、別の押出機によって1時間当り104.
5ポンド(47.5kg)の速度で排出された。フィードブロックは、フィード
ブロック全体にわたるPBLとして作用するcoPENの2つの外層を備えたP
ENとcoPEN 70/15/15が交互である層を209層形成した。層厚
には近似線形勾配が、材料ごとに最も薄い層に対する最も厚い層の比が約1.3
0となるように、フィードブロックによって形成された。フィードブロックの後
で、第3の押出機が同様の70/15/15 coPENを対称なPBLとして
、1時間当り約25ポンド(11kg)で排出された。材料ストリームは、マル
チプライヤ比約1.25の非対称な2倍マルチプライヤ(米国特許第5,094
,788号および米国特許第5,094,793号)を通過した。マルチプライ
ヤ比は、大きなコンジットで形成される層の平均層厚を小さなコンジットで形成
される平均層厚で除した値で定義される。第1のマルチプライヤの後、別の対称
なPBLには第3の押出機からさらに供給される1時間当り約25ポンド(11
kg)が追加された。次いで、材料ストリームは、マルチプライヤ比約1.5の
第2の非対称な2倍マルチプライヤを通過した。次に、材料ストリームがフィル
ムダイを通過し、温度約8℃の注入水を利用して水冷されたキャスティングホイ
ールの上に送出される。光学層は、フィルムのキャスティングホイールから空気
側まで概して単調に増大する厚さ分布を展開した。最も薄い光学層は、キャステ
ィングホイールに最も近い。全溶融工程装置は、約555°F(290℃)で維
持される。
)に予熱され、1秒当り約25%の速度で延伸比約6.1まで横断方向に延伸さ
れた。完成したフィルムは、約84ミクロンの最終的な厚さであった。次いで、
赤外線に同調する最も厚い光学層を含むパケット4のみを残して、3つの薄い方
の光学層パケットがフィルムから除去された。図5では、パケット4から得られ
たスペクトルの青色領域に第2次消光ピークがみられないことに留意されたい。
ホイールの上のウエブに押出され、テンタでフィルムを連続的に延伸することに
よって、製作された。固有粘度0.48dl/gの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
出機によって1時間当り92.5ポンド(42kg)の速度で排出され、固有粘
度0.58dl/gの70/15/15 coPEN(2,6NDC約70mo
l%およびDMI約15mol%)が、別の押出機によって1時間当り104.
5ポンド(47.5kg)の速度で排出された。フィードブロックは、フィード
ブロック全体にわたるPBLとして作用するcoPENの2つの外層を備えたP
ENとcoPEN 70/15/15が交互である層を209層形成した。層厚
には近似線形勾配が、材料ごとに最も薄い層に対する最も厚い層の比が約1.3
0となるように、フィードブロックによって形成された。フィードブロックの後
で、第3の押出機が同様の70/15/15 coPENを対称なPBLとして
、1時間当り約78ポンド(45kg)で排出された。材料ストリームは、マル
チプライヤ比約1.25の非対称な2倍マルチプライヤ(米国特許第5,094
,788号および米国特許第5,094,793号)を通過した。マルチプライ
ヤ比は、大きなコンジットで形成される層の平均層厚を小さなコンジットで形成
される平均層厚で除した値で定義される。第1のマルチプライヤの後、別の対称
なPBLには第3の押出機からさらに供給される1時間当り約118ポンドが追
加された。次いで、材料ストリームは、マルチプライヤ比約1.5の第2の非対
称な2倍マルチプライヤを通過した。次に、材料ストリームがフィルムダイを通
過し、温度約8℃の注入水を利用して水冷されたキャスティングホイールの上に
送出される。光学層は、フィルムのキャスティングホイールから空気側まで概し
て単調に増大する厚さ分布を展開した。最も薄い光学層は、キャスティングホイ
ールに最も近い。全溶融工程装置は、約555°F(290℃)で維持される。
)に予熱され、1秒当り約25%の速度で延伸比約6.1まで横断方向に延伸さ
れた。完成したフィルムは、約133ミクロンの最終的な厚さであった。次いで
、赤外線に同調する最も厚い光学層を含むパケット4のみを残して、3つの薄い
方の光学層パケットがフィルムから除去された。図6では、パケット4から得ら
れたスペクトルの青色領域に大きな第2次消光ピークがみられることに留意され
たい。工程における唯一の差は、例(図5)に比べてこのサンプルは、この例で
は水冷したキャスティングホイールからかなり離れたパケット4であるPBLが
厚かったことである。 両方の例(4および5)は、対称な方形波屈折率分布を持つように押出されたが
、図6は、1つ以上の層の材料の歪みを誘発する結晶化から得られたフィルムの
光学素子に関してこの対称性を維持する場合には、キャスティングホイールから
の距離が重要であることを示している。
位置に流延される必要があり、層間拡散の影響に対して耐性のある厚い方の層が
ホイール面から距離を隔てた位置に流延されうる。所与の界面の幅に関して、界
面の幅が厚い方の層より薄い方の層の合計層厚の割合がはるかに大きいため、薄
い方の層は相互拡散の影響を浮けやすい。したがって、特定の用途が低い反射パ
ワーを有する薄い方の層を必要としない限り、薄い方の層は、厚い方の層より迅
速に冷却される必要がある。
与える。図および実施例のデータとこの情報の相関に関して、キャスティングホ
イール面から最も薄いPEN/coPEN層の対の好ましい距離が決定されうる
。たとえば、実施例1の最も薄い層は、キャスティングホイールからおよそ70
ミクロンであり、1つのPBL(PBL#1)の厚さ分だけキャスティングホイ
ールから離れている。これらの層によって与えられた光学消光は、厚い方の層に
よって与えられる消光と同じ大きさであり、許容しうる。実施例2および3では
、これらの距離はそれぞれ875ミクロンおよび718ミクロンとなり、 実施例1よるはるかに大きい。これらの距離は大きすぎるため、400から50
0nmの波長レンジで実施例1の偏光子の消光値を実現することができる。ホイ
ール面から461ミクロンの距離で流延された実施例2のパケット3の最も薄い
層でさえ、図2で見られるように、600nm付近に相当の光の透過が見とめら
れる。一般に、最も薄い光学層がキャスティング面の約400ミクロン以内に流
延される場合に、最良の結果が得られることがわかった。
ル面からPEN/coPENの望ましい最小距離に関する情報を提供する。実施
例5では、これらの層は、ホイール面から419ミクロンの中間距離にあり、そ
の光学特性に対する相互拡散の悪影響はない。実施例6は、これらの同じ層が6
43ミクロンの平均距離にあり、強い第2次反射ピークを形成することを示す。
厚さの1/2または1/3を占める第3の層は、上述したように比例して大きく
なる非対称性を有し、第1次ピークにはるかに低い反射率を提供すると思われる
。全体のPEN/coPEN積層の吸光度は1パーセント程度に過ぎないため、
ここの反射率は1−Tによって与えられると仮定する。ここでTは透過率である
。したがって、キャスティングホイールから650ミクロンのキャスティング距
離は、大きすぎると判断される。 実施例5から、400ミクロンの距離は光の
反射パワーの損失を防ぐために、光学層を十分に迅速に冷却することができるよ
うに思われる。もちろん、この最小距離は、相互拡散工程に適応可能な滞留時間
の関数であり、押出し率および被覆率のほかフィードブロックの細部にも対応可
能である。この滞留時間を増大指せる状態がこの最小距離を減少させ、逆も同様
である。
によく必要とされる。必要とされるフィルムの厚さが、光学層の合計より大きい
場合には、フィルムの厚さはPBLの厚さを増大させることによって増大させう
る。さらに、最も薄い層をキャスティングホイール面までさらに近づくことがで
きるようにするために、内部のPBLが外部のPBL(すなわちスキン層)より
厚くされうる。しかし、キャストウエブの総厚が400ミクロンを超える場合に
は、すべての光学層、特に最も薄い層を確実に急速に冷却するよう注意を払わな
ければならない。
たとえば、本発明は頻繁に、2つの樹脂からなる交互の層を有する樹脂ストリー
ムに関して述べてきたが、当業者は、本発明が2つ以上の樹脂を有する多層系に
等しく応用可能であることを評価するであろう。したがって、本発明の先行する
詳細は、例証にすぎず、それに限定されるものではなく、本発明の範囲は、添付
の請求の範囲によってのみ定められるべきものとする。
ルである。
ルである。
ルである。
ルである。
ルである。
ルである。
Claims (20)
- 【請求項1】多層光学フィルムを形成するための方法であって、 第1および第2の樹脂を提供するステップと、 前記第1および前記第2の樹脂を、複数の層を備え第1および第2の主面を有
する樹脂ストリームに押出すステップであって、前記樹脂ストリームにおいて、
前記複数の層のうち少なくとも何層かは前記第1の樹脂を含み、前記複数の層の
うち少なくとも何層かは前記第2の樹脂を含み、kミクロン未満の層厚を有し、
かつ前記第1の面の400ミクロン以内に配置される層の数がmであり、kミク
ロン未満の層厚を有し、かつ前記第2の面の400ミクロン以内に配置される層
の数がnであり、m>nであり、k<10であるステップと、 前記第1の面がキャスティング面に接触するように前記キャスティング面に対
して前記樹脂ストリームを流延するステップと、を含む方法。 - 【請求項2】多層光学フィルムを形成するための方法であって、 第1および第2の樹脂を提供するステップと、 前記第1および前記第2の樹脂を、複数の層をなし第1および第2の主面を有
する樹脂ストリームに押出すステップであって、前記樹脂ストリームにおいて、
前記複数の層のうち少なくとも何層かは前記第1の樹脂を含み、前記複数の層の
うち少なくとも何層かは前記第2の樹脂を含み、前記複数の層のうち少なくとも
何層かはk<10であるkミクロン未満の層厚を有する第1の層タイプであり、
前記第1の層タイプの層の少なくとも何層かは前記第1の面の400ミクロン以
内に配置され、前記第1の層タイプの層の少なくとも何層かは前記第2の面の4
00ミクロン以内に配置されるステップと、 前記第1の主面がキャスティング面に対し流延され、前記第2の主面がキャス
ティング面に対して流延されるように前記樹脂ストリームを流延するステップと
、を含む方法。 - 【請求項3】多層光学フィルムを形成するための方法であって、 第1および第2の樹脂を提供するステップと、 前記第1および前記第2の樹脂を、複数の層をなし第1および第2の主面を有
する樹脂ストリームに押出すステップであって、前記樹脂ストリームにおいて、
前記複数の層のうち少なくとも何層かは前記第1の樹脂を含み、前記複数の層の
うち少なくとも何層かは前記第2の樹脂を含み、少なくとも1つの部材を有し、
かつkミクロン未満の層厚を有する層からなり、そして前記第1の面の400ミ
クロン以内に配置される第1の装置は、k<10であるkミクロン未満の層厚を
有する層からなりかつ前記第2の面の400ミクロン以内に配置される第2の装
置と少なくとも同数の部材を備え、第1の装置の中間の層厚が第2の装置の中間
の層厚ほど大きくないステップと、 前記第1の面がキャスティング面に接触するように前記キャスティング面に対
して前記樹脂ストリームを流延するステップと、を含む方法。 - 【請求項4】k=10である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
- 【請求項5】k=2である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
- 【請求項6】k=0.5である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法
。 - 【請求項7】前記第1および第2の樹脂の少なくとも1つがポリエステルを
含む請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】前記ポリエステルが芳香族ジカルホン酸およびそのエステルか
らなる群から選択される第1の単量体から得られる請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】前記第1の単量体がナフタレンジカルボン酸である請求項8に
記載の方法。 - 【請求項10】前記第2の樹脂がナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、
テレフタル酸およびそれらのエステルからなる群から選択される第2の単量体か
ら得られる重合体を含む請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】前記第2の単量体がナフタレンジカルボン酸およびイソフタ
ル酸の共重合体である請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】前記第2の面がキャスティング面に対して流延されない請求
項1または3に記載の方法。 - 【請求項13】前記樹脂ストリームが周囲温度未満に冷却される少なくとも
1つのキャスティング面に対し流延される請求項1乃至12のいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項14】前記樹脂ストリームが対称方形波屈折率分布を有する請求項
1乃至13のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項15】前記樹脂ストリームが少なくとも1つの境界層によって互い
から隔てられた複数の層パケットを含み、各層パケットにおける前記層の前記厚
さは前記層の厚さの方向に基本的に単調に変化する請求項1乃至14のいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項16】前記樹脂ストリームが複数の光学層を含み、前記光学層が前
記第1の面から前記第2の面まで基本的に単調に増大する層の厚さ分布を呈する
請求項1乃至15のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項17】前記樹脂ストリームが少なくとも約270℃まで加熱され、
前記樹脂ストリームが約20℃未満の温度を有する冷却液を用いて冷却された少
なくとも1つのキャスティング面に対して流延される請求項1乃至16のいずれ
か1項に記載の方法。 - 【請求項18】さらに、流延樹脂ストリームを延伸するステップを含む請求
項1乃至17のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項19】kミクロン未満の層厚を有する層の実質的にすべてが、前記
第1の面の400ミクロン以内に配置される請求項1に記載の方法。 - 【請求項20】第1の層タイプの層の実質的にすべてが、少なくとも1つの
キャスティング面の約400ミクロン以内に配置される請求項2に記載の方法。
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