JP2008537792A - 粗い可剥性境界層及び非対称表面構造を含んだ光学体 - Google Patents

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Abstract

光学フィルムと少なくとも1枚の粗い可剥性表面薄層とを含む光学体を開示する。少なくとも1枚の可剥性表面薄層は、連続相及び分散相を含むことができる。いくつかの実施形態において、少なくとも1枚の粗い可剥性表面薄層は、第1のポリマーと、第1のポリマーとは異なる第2のポリマーと、第1及び第2のポリマーの少なくとも一方に実質的に混和しない更なる材料とを含むことができる。いくつかの実施形態において、光学フィルムに隣接する少なくとも1枚の粗い可剥性表面薄層の表面は、複数の突出部を備え、光学フィルムの隣接表面は、前記複数の突出部に実質的に対応する複数の非対称凹部を備える。又、そのような例示的な光学体を作製する方法を開示する。

Description

(関連出願の相互参照)
この非仮出願は、2005年4月6日に出願された、「粗い可剥性境界層及び非対称表面構造を含んだ光学体(OPTICAL BODIES INCLUDING ROUGH STRIPPABLE BOUNDARY LAYERS AND ASYMMETRIC SURFACE STRUCTURES)」と題された米国仮出願第60/668,700号の優先権の利益を請求するものである。
本開示は、光学体及び光学体を加工する方法に関する。
高分子単層光学フィルム、高分子多層光学フィルム並びに分散相及び連続相を有する高分子光学フィルムを含む光学フィルムが、様々な目的で広く使用されている。高分子光学フィルムの例示的用途には、携帯電話、携帯情報端末、コンピュータ、テレビ及び他の装置に配置される液晶ディスプレイ(LCD)などの表示装置が挙げられる。周知の高分子光学フィルムには、共にスリーエム社(3M Company)から入手可能なビキュイティ(Vikuiti)(登録商標)DBEF(kurono Dual Brightness Enhancement Film)及びビキュイティ(Vikuiti)(登録商標)DRPF(Diffuse Reflective Polarizer Film)などの反射型偏光性フィルムが挙げられる。他の周知の高分子光学フィルムには、同様にスリーエム社(3M Company)から入手可能なビキュイティ(Vikuiti)(登録商標)ESR(Enhanced Specular Reflector)などの反射材が挙げられる。
偏光子又はミラーとして使用される高分子多層光学フィルムは通常、一つ以上の第1の光学層と一つ以上の第2の光学層とを有している。第1及び第2の光学層に加えて、幾つかの従来の多層フィルムは、光学層の束の上又は間に配置された一つ以上の保護境界層など、一つ以上の非光学層を含んでいる。非光学層は通常、高分子多層光学フィルム内に組み込まれており、従って、第1及び第2の光学層によって透過、偏光、又は反射される光の少なくとも一部分も又これらの非光学層を通過する。そのような非光学層は、光学層を損傷から保護し、共押出成形プロセスを支援し、且つ/又は光学フィルムの後処理の機械的性質を向上させる。従って、そのような従来の光学フィルムにおいては、通常、非光学層が、対象となる波長領域にわたって光学フィルムの反射特性に実質的に影響を与えないことが重要である。
本開示は、光学体及び光学体を作製する方法に関する。一つの例示的実施形態において、光学体は、第1の光学フィルムと、第2の光学フィルムと、少なくとも一つの粗い可剥性境界層とを有しており、その粗い可剥性境界層は、第1及び第2の光学フィルムの少なくとも一つの表面に隣接して、第1及び第2の光学フィルム間に配設されている。光学フィルムに隣接して配設された粗い可剥性境界層の表面は、第1の複数の表面構造を備え、光学フィルムの隣接表面は、前記第1の複数の表面構造に実質的に対応する第2の複数の非対称表面構造を備えている。
別の例示的実現形態において、光学体は、第1の光学フィルムと、第2の光学フィルムと、少なくとも一つの可剥性境界層とを有しており、その可剥性境界層は、第1及び第2の光学フィルムの少なくとも一つの表面に隣接して、第1及び第2の光学フィルムの間に配設されている。可剥性境界層は、第1のポリマーと第2のポリマーとを備えており、その第2のポリマーは、第1のポリマーに実質的に混和しない。光学フィルムに隣接して配設された可剥性境界層の表面は、第1の複数の表面構造を備え、光学フィルムの隣接表面は、前記第1の複数の表面構造に実質的に対応する第2の複数の非対称表面構造を備えている。
更なる別の例示的実施形態において、光学体を加工する方法は、第1の光学フィルムと第2の光学フィルムとの間に少なくとも一つの可剥性境界層を備える光学体を与えるステップと、その光学体を延伸するステップとを含んでいる。延伸された光学体において、光学フィルムに隣接して配設された可剥性境界層の表面は、第1の複数の表面構造を備え、光学フィルムの隣接表面は、前記第1の複数の表面構造に実質的に対応する第2の複数の非対称表面構造を備えている。
上で概要を述べたように、本開示は、可剥性境界層などの一つ以上の可剥性層を有する光学体、並びにそのような光学体を作製する方法を提供する。本開示の原理によれば、可剥性層は少なくとも一つの光学フィルムに接合される。いくつかの例示的実施形態において、可剥性境界層などの一つ以上の可剥性層は、例えば、一つ又は複数の光学フィルムを粗い可剥性境界層を持たせて共押出又は配向することによって又は他の好適な方法によって、粗面を呈することができ、又、表面組織を一つ以上の光学フィルムに付与するために用いることができる。その表面組織は、表面構造を含むことができ、又、いくつかの例示的実施形態においては非対称表面構造を含むことができる。いくつかの用途において、そのような非対称表面構造は、光学体に含められる光学フィルムの光学性能を改善させることができる。一つ以上の粗い可剥性境界層が、「光学体及び光学体を作製する方法(Optical Bodies and Methods for Making Optical Bodies)」と題された、2004年10月29日に出願されたHebrinkらへの共同所有の米国出願第10/977,211号に記載されている粗い可剥性薄層と実質的に同じ方式で構成し使用することができ、この出願の開示は、本発明の開示との不一致のない程度で、本明細書に参考として組み込まれる。又、粗い可剥性境界層を有する光学体については、本願と同じ日に出願される、「粗い可剥性境界層を有する光学体」と題された共同所有の米国特許出願、スリーエム明細書番号第60761US002に概ね記載されており、この特許出願の開示内容はこの参照をもって本明細書に組み込まれる。
本開示の典型的な実施形態において、可剥性層は、延伸などの初期プロセスの間、又、いくつかの例示的実施形態においては、後の格納、取り扱い、包装、輸送及び/若しくは加工の間にも、一つ以上の光学フィルムに依然として接着していることができるように、一つ以上の光学フィルムに接合されるが、所望の場合にはユーザーによって剥がしたり除去したりすることができる。例えば、可剥性境界層は除去することができ、光学フィルムは、光学体を延伸した直後、又は構成要素である光学フィルムの一つ以上を表示装置に取り付ける直前に分離させることができる。好ましくは、過剰な力を加えたり、光学フィルムに損傷を与えたり、可剥層からの粒子の相当な残留物で光学フィルムを汚したりすることなく、一つ以上の可剥性層及び一つ以上の光学フィルムが分離される。他の例示的実施形態において、光学体は、少なくとも一つの可剥性境界層を依然として元のままにして、表示装置に取り付けられてもよい。この特徴により、本開示の光学体が利用し得る形式に関し、更なる柔軟性がもたらされる。
ここで、簡略化した概略的な形で本開示の例示的実施形態を示す図1、2及び3を参照する。図1は、光学体10を示す部分概略断面図であり、この光学体10は、第1の光学フィルム20と、第2の光学フィルム30と、第1及び第2の光学フィルムの間に配設された少なくとも一つの可剥性境界層18とを有している。可剥性境界層の第1の表面は、光学フィルム20に隣接して配設することができ、可剥性境界層の第2の表面は、光学フィルム30に隣接して配設することができる。他の例示的実施形態において、可剥性境界層は、一つの光学フィルムに隣接して配設し、且つ別の光学フィルムとは追加の層によって分離することができるが、その追加の層は、一つ又は複数の追加の可剥層であってもよく、又、隣接する光学フィルムに取り付けられてもよい。所望の場合、例えば、可剥性境界層を、隣接する光学フィルム20又は30に異なる程度で接着させるために、二つの可剥性境界層を光学フィルム20と30との間に設けてもよい。光学体10は、光学フィルム20及び30の外側表面に配設され且つ一つのみの光学フィルムに隣接して配設された一つ以上の追加の可剥性境界層18と、一つ以上の外側表面薄層16とを所望により更に有することができる。
図1に示す構成において有利に使用することができる材料の一例が、(1)ナフタレンジカルボキシレートなどの55モルパーセントの二価酸、ジメチルテレフタレートなどの45モルパーセントの二価酸、ジオール中の4モルパーセントのヘキサンジオール及び96モルパーセントのエチレングリコールでできた第1の光学層12、(2)ポリエチレンナフタレートでできた第2の光学層14、(3)ポリプロピレンでできた可剥性境界層18、並びに、(3)ナフタレンジカルボキシレートなどの75モルパーセントの二価酸、ジメチルテレフタレートなどの25モルパーセントの二価酸、ジオール中の4モルパーセントのヘキサンジオール及び96モルパーセントのエチレングリコールでできた外側の表面薄層16である。
又、二つより多い光学フィルムを有する例示的な光学体は、第1及び第2の光学フィルム20及び30とそのような追加の光学フィルムとの間に、又は追加の光学フィルム同士(不図示)の間に配設された追加の可剥性境界層(不図示)を更に有することができる。例えば、光学体10は、第2の光学フィルムの隣に配設された第3の光学フィルムと、第2の光学フィルムと第3の光学フィルムとの間に配設された第2の可剥性境界層とを更に有することができる。他の例示的実施形態は、6枚、10枚、又はそれ以上など、3枚を超える光学フィルムを有することができる。本開示に従って構成される光学体において使用される光学フィルムの数は、使用される機器及び材料、並びに、他の関連する要因に依存する。更に、光学体10は、特定の用途に好適であるときには他のいかなる追加の層をも有することができる。例えば、光学フィルム20及び30の一方又は双方は、光学フィルムと可剥性境界層との間に配設され且つ光学フィルムの一部を形成する1枚以上の下方の薄層を更に有してもよい。
いくつかの例示的実施形態において、光学フィルム20及び30の一方又は双方は、多層反射偏光子などの高分子多層光学フィルムであってもよく、又、そのような高分子多層光学フィルムを含んでもよい。例えば、一方又は双方の光学フィルムが、1枚以上の第1の光学層12と1枚以上の第2の光学層14とを含んでもよい。第1の光学層12は、1軸又は2軸配向した複屈折性ポリマー層であってもよい。第2の光学層14は又、複屈折性を有し且つ1軸又は2軸配向したポリマー層であってもよい。他の例示的実施形態において、第2の光学層14は、配向後の第1の光学層12の屈折率の少なくとも一つとは異なる等方性の屈折率を有する。光学フィルム20及び30の一方又は双方は、拡散反射型偏光子などの、分散相と連続相とを含む高分子光学フィルムであってもよく、又、そのような高分子光学フィルムを含んでもよい。更に他の例示的実施形態において、光学フィルム20及び30の一つ以上は、単層型光学フィルムであってもよい。
図2は、本開示の別の例示的実施形態に従って構成された光学体40の部分概略断面図である。光学体40は、第1の光学フィルム50と、第2の光学フィルム60と、可剥性境界層48とを含んでおり、その可剥性境界層48は、第1の光学フィルム50と第2の光学フィルム60との間に配設されている。この例示的実施形態において、可剥性境界層48は、連続相47と分散相49とを含んだ粗い可剥性境界層である。分散相49は、連続相47に粒子をブレンドすることによって、又は、プロセスの適切な段階において不混和性の一つ若しくは複数の材料を連続相47に混合することによって形成することができ、その材料は好ましくは、次いで相分離し、可剥性境界層材料と光学フィルムとの間の境界面に粗い表面を形成する。ある用途に対しては、二つの相の間の境界面が十分に弱く、結果として、フィルムが配向されるか又は加工されるときに空洞を形成する、連続相及び分散相を有する一つ以上の層で境界層を形成することが望ましいことがある。そのような空洞は、境界層と、隣接する光学フィルムとの間に粗い境界面を形成するのに寄与することができ、又、いくつかの例示的実施形態において、空洞は、非対称表面構造を形成するのに寄与することができる。空洞の平均寸法及び縦横比は、プロセスパラメータ及び延伸比を注意深く操作することによって、又は相溶化剤を選択的に使用することによって制御することができる。
連続相47及び分散相49は、図2において、一般化され簡略図で示されているが、実際には、それらの二つの相は、外観がより不均一であってもより不ぞろいであってもよい。例えば、図2における概略的表現は、可剥性境界層が、第1のポリマーと、その第1のポリマーに混和しないが、明確に分散した領域を形成することのない第2のポリマーとを含む実施形態を取り扱っているものと理解されよう。いくつかの実施形態において、可剥性境界層48は、分散相及び/又は連続相の多重の副相を含有していてもよい。可剥性境界層48は、可剥性境界層48に隣接して配設された光学フィルム50の表面に、凹部50aを含んだ表面組織を付与し、又、可剥性境界層48に隣接して配設された光学フィルム60の表面に、凹部60aを含んだ表面組織を付与するために使用することができる。その表面組織は従って、光学フィルムを可剥性境界層と共押出し、ラミネートし、且つ/又は引き続き延伸する間に付与することができる。光学体40は、特定の用途に好適である場合、図1に関連して図示又は説明した任意の数のフィルム又は層と、他の任意の追加の層とを更に含んでもよい。
図3は、本開示の更に別の例示的実施形態に従って構成された光学体70の部分概略断面図である。光学体70は、第1の光学フィルム80と、第2の光学フィルム90と、連続相77及び分散相79を含んだ可剥性境界層78と、その粗い可剥性境界層78と一体に形成及び除去することができる滑らかな可剥性境界層75とを含んでいる。或いは、滑らかな可剥性境界層75は、粗い可剥性境界層78とは別に形成及び/又は除去することができる。いくつかの実施形態において、滑らかな境界層75は、連続相77と同じ材料の少なくとも一つを含むことができる。
可剥性境界層48は、可剥性境界層48に隣接して配設された光学フィルム50の表面に、凹部50aを含んだ表面組織を付与し、又、可剥性境界層48に隣接して配設された光学フィルム60の表面に、凹部60aを含んだ表面組織を付与するために使用することができる。その表面組織は従って、光学フィルムを可剥性境界層と共押出し、ラミネートし、且つ/又は引き続き延伸する間に付与することができる。所望の場合、例えば、異なる量の分散相で異なる程度の粗さを異なる光学フィルムに付与するために、二つの粗い可剥性層を光学フィルム80と90との間に設けてもよい。更に、光学体70は、特定の用途に好適である場合、図1及び2に関連して図示又は説明した任意の数のフィルム又は層と、他の任意の追加の層とを含んでもよい。
本開示に従って構成された光学体に含められた可剥性境界層は、第1の光学フィルムに取り外し可能に取り付けられた第1の主表面と、第2の光学フィルムに取り外し可能に取り付けられた第2の主表面とを有してもよい。しかしながら、本開示に従って構成されたいくつかの例示的な光学体は、可剥性境界層を、第1の光学フィルムからは除去でき、第2の光学フィルムからは除去できないように、第1の光学フィルムに取り外し可能に取り付けられる第1の主表面と、境界層と第2の光学フィルムとの間の許容可能な結合をもたらす材料選択によって第2の光学フィルムに恒久的に取り付けられる第2の主表面とを有する少なくとも1枚の境界層を含んでもよい。いくつかの実施形態において、光学フィルムのうちの1枚は、加工要件(共押出加工又はフィルムの取り扱い及び/若しくは加工)を満たすために追加された表面薄層として働くことができ、その薄層は加工のある時点で除去し、廃棄することができる。
別の実施形態において、境界層は、第1及び第2の光学フィルムの双方に接着してもよく、又、引き剥がしの際、その境界層は、境界層材料で構成された第1及び第2の光学フィルム上に追加の層を生成するように分離してもよい。これらの効果を得る一つの方法は、前述のように、二つ以上の材料で構成された多層材料である境界層を有することである。そのような例示的実施形態のいくつかにおいて、その材料選択は、隣接する光学フィルムへのより強い又はより弱い接着性を有する材料を含む。これらの材料の選択は、隣接する光学フィルムの材料組成によって調節される。
図1、2及び3に示す光学フィルム及び層は、図示したものと異なる相対的厚さを有するように構成することができる。
本発明の更なる態様について、これからより詳細に説明することにする。
光学フィルム
様々な光学フィルムが、本開示の実施形態での使用に好適である。本開示のいくつかの実施形態で使用するのに好適な光学フィルムには、DBEF及びESRなどの誘電体多層光学フィルム(全てが複屈折性光学層で、一部が複屈折性光学層で、又は全てが等方性光学層で構成されている)、並びに、偏光子又はミラーとみなし得るDRPFなどの連続/分散相光学フィルムを挙げることができる。本開示の実施形態で使用するのに好適な光学フィルムは、BaSO4充填PETなどの微細空洞型拡散反射フィルム、又はTiO2充填PETなどの「白い」拡散反射フィルムであってもよく、又それらのフィルムを含んでもよい。或いは、光学フィルムは、光学的に透明な好適な等方性又は複屈折性材料、例えばポリカーボネートの単層とすることができ、又、体積拡散体を含んでもよく、含まなくてもよい。本明細書で説明する構造、方法、及び技法が他の種類の好適な光学フィルムに適合し且つ適用され得ることは、当業者には容易に理解されよう。本明細書で具体的に述べる光学フィルムは単なる例示的なものであり、本開示の例示的実施形態で使用するのに好適な光学フィルムを包括的に列挙することを意図したものではない。
より具体的には、本開示の実施形態で使用するのに好適な例示的な光学フィルムには、例えば米国特許第5,882,774号及び第6,352,761号、並びにPCT公報WO95/17303号、WO95/17691号、WO95/17692号、WO95/17699号、WO96/19347号、及びWO99/36262号に記載されているものなどの多層反射フィルムが挙げられ、これらの特許及び公報の全ては、この参照をもって本明細書に組み込まれる。多層反射偏光子光学フィルム及び連続/分散相反射偏光子光学フィルムの双方は、少なくとも二つの異なる材料(典型的にはポリマー)の間で屈折率が異なることを利用して、少なくとも一つの偏光配向の光を選択的に反射させる。好適な拡散反射偏光子には、例えば、本明細書に参考として組み込まれる米国特許第5,825,543号に記載された連続/分散相光学フィルム、並びに、例えば、本明細書に参考として組み込まれる米国特許第5,867,316号に記載された、拡散して反射する光学フィルムが挙げられる。又、本開示のいくつか実施形態において使用するのに好適な、分散相及び連続相を含む他の材料及び光学フィルムが、本願と同じ日に出願される共同所有の「配向可能なポリマーブレンドを有する拡散反射偏光子フィルム(Diffuse Reflective Polarizing Films With Orientable Polymer Blends)」と題された出願、代理人整理番号第60758US002に記載されており、その開示内容は、本開示と不一致のない程度で、この参照をもって本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態において、光学フィルムのうちの1枚以上は、非常に大きいか又は存在しないブルースター角(p偏光の反射率がゼロとなる角度)を有するポリマー層の多層スタックである。当業者には知られていることであるが、多層光学フィルムは、p偏光の反射率が入射角と共に徐々に減少するか、入射角とは無関係であるか、又は直角から離れていく入射角と共に増加する多層ミラー又は偏光子とすることができる。多層反射光学フィルムは、本明細書では、光学フィルムの構造と本発明の光学フィルムを作製し使用する方法とを示すために、一例として用いられている。上記のように、本明細書で説明する構造、方法、及び技法は、他の種類の好適な光学フィルムに適合及び適用され得る。
例えば、好適な多層光学フィルムは、1軸又は2軸配向の複屈折性の第1の光学層を第2の光学層と交互に重ねる(例えば挟み込みする)ことによって作製することができる。いくつかの実施形態において、第2の光学層は、配向層の面内屈折率の一つにほぼ等しい等方性の屈折率を有している。二つの異なる光学層の間の境界面は、光反射面を形成する。二つの層の屈折率がほぼ等しくなる方向に対して平行に面内で偏光された光は、実質的に透過される。二つの層が異なる屈折率を有する方向に対して平行に面内で偏光された光は、少なくとも部分的に反射される。層の数を増加させることによって、又は、第1及び第2の層の間の屈折率の差異を増加させることによって、反射率を増加させることができる。
複数の層を有するフィルムは、ある波長範囲にわたってフィルムの反射率を増加させるために、異なる光学的厚さを有する層を含むことができる。例えば、フィルムは、特定の波長を有する光の最適な反射を達成するように個別に調整された(例えば、垂直に入射する光に対して)層の対を含むことができる。一般に、本発明の特定の実施形態で使用するのに好適な多層光学フィルムは、約2枚から5000枚の光学層、典型的には約25枚から2000枚の光学層、多くの場合、約50枚から1500枚の光学層又は約75枚から1000枚の光学層を有している。いくつかの例示的実施形態は、約825枚以下の光学層、約600枚以下の光学層、約275枚以下の光学層、又、更には約100枚以下の光学層を含むことができる。光学層の数は、光学フィルムの用途に依存する。更に、単一の多層スタックのみについて説明することができるが、多層光学フィルムは、後に結合されてフィルムを形成する多層スタック又は異なる種類の光学フィルムから作製することができることは当然である。
反射偏光子は、1軸配向の第1の光学層を、配向層の面内屈折率の一つにほぼ等しい等方性の屈折率を有する第2の光学層と結合することによって作製することができる。或いは、双方の光学層は、複屈折性ポリマーから形成され、又、単一の面内方向における屈折率がほぼ等しくなるように、延伸加工において配向される。2枚の光学層の間の境界面は、一つの偏光に対する光反射平面を形成する。2枚の層の屈折率がほぼ等しくなる方向に対して平行な面内で偏光された光は、実質的に透過される。2枚の層が異なる屈折率を有する方向に対して平行な面内で偏光された光は、少なくとも部分的に反射される。
等方性の屈折率又は低い面内複屈折率(例えば、632.8nmにおいて約0.07以下)を有する第2の光学層を有する偏光子の場合、第2の光学層の面内屈折率(nx及びny)は、第1の光学層の一つの面内屈折率(例えばny)にほぼ等しい。従って、第1の光学層の面内複屈折率は、多層光学フィルムの反射率の指標となる。典型的には、面内複屈折率が高くなるにつれて、多層光学フィルムの反射率がより良好となることが判明している。典型的には、第1の光学層が有する配向後の面内複屈折率(nx−ny)は、632.8nmにおいて約0.04以上、632.8nmにおいて約0.1以上、632.8nmにおいて約0.15以上、好ましくは632.8nmにおいて約0.2以上、より好ましくは632.8nmにおいて約0.3以上である。第1及び第2の光学層の面外屈折率(nz)が等しいか又はほぼ等しい場合、多層光学フィルムは又、より良好なオフ角反射率(off-angle reflectivity)を有する。同じ又は類似の設計考慮事項が、分散及び連続ポリマー相を含んだ拡散反射偏光子に当てはまる。
ミラーは、少なくとも一つの1軸複屈折性材料を使用して作製することができ、その1軸複屈折性材料において、二つの屈折率(典型的にはx軸及びy軸に沿ったもの、即ちnx及びny)はほぼ等しく、又、第3の屈折率(典型的にはz軸に沿ったもの、即ちnz)とは異なっている。x軸及びy軸は、それらが多層フィルム内の所定の層の平面を表すことから、面内軸として定義され、又、各屈折率nx及びnyは面内屈折率と呼ばれる。1軸複屈折性系を形成する一つの方法は、多層高分子フィルムを2軸配向する(2本の軸に沿って延伸する)ことである。隣接層が異なる応力誘起複屈折性を有する場合、多層フィルムの2軸配向によって、両軸に平行な平面に対する隣接層の屈折率の間に差異が生じ、結果として、両偏光面が光を反射する。
第1の光学層が、1軸又は2軸配向された複屈折性ポリマー層である場合、第1の光学層のポリマーは通常、延伸されると大きな複屈折性を生じることができるように選択される。用途に応じて、複屈折性は、フィルムの平面内の二つの直交方向の間に生じても、一つ以上の面内方向とフィルム平面に垂直な方向との間に生じても、又それらの組み合わせにおいて生じてもよい。第1のポリマーは、所望の光学的特性が仕上げられたフィルムに付与されるように、延伸の後も複屈折性を維持しなければならない。第2の光学層は、複屈折性を有し且つ1軸又は2軸配向されたポリマー層とすることができ、又、第2の光学層は、配向後の第1の光学層の屈折率の少なくとも一つと異なる等方性の屈折率を有してもよい。後者の場合、第2の層のポリマーは、延伸されたときにも複屈折性をほとんど生じるはずがなく、又、フィルム平面の屈折率が、仕上げられたフィルム内の第1の光学層のポリマーの屈折率と可能な限り大きく異なるように、反対の向きの複屈折性(正−負又は負−正)を生じる。
本開示の例示的実施形態で使用するための光学フィルムを作製するのに好適な材料には、例えば、ポリエステル、コポリエステル及び変性コポリエステルなどのポリマーが挙げられる。この状況において、「ポリマー」という語は、ホモポリマー及びコポリマー、並びに、混和性ブレンドで、例えば共押出によって又はエステル交換などを含む反応によって形成することができるポリマー又はコポリマーをも含むことが理解されよう。「ポリマー」及び「コポリマー」という語は、ランダムコポリマー及びブロックコポリマーの双方を含む。
本開示の光学フィルムにおいて有用な例示的ポリマーには、ポリエチレンナフタレート(PEN)が挙げられる。PENはしばしば、第1の光学層において使用するように選択される。第1の光学層において使用するのに好適な他のポリマーには、例えば、ポリブチレン2,6−ナフタレート(PBN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、及びそれらのコポリマーが挙げられる。光学フィルムにおいて、又特に第1の光学層において使用するのに好適な他の材料が、例えば、米国特許第5,882,774号、第6,352,761号及び第6,498,683号、並びに米国特許出願第09/229724号、第09/232332号、第09/399531号、及び第09/444756号に記載されており、これらの特許及び特許出願はこの参照をもって本明細書に組み込まれる。第1の光学層において使用するのに好適な例示的coPENは、90モルパーセントのナフタレンジカルボキシレート及び10モルパーセントのジメチルテレフタレートから誘導されたカルボキシレートサブユニットと、100モルパーセントのエチレングリコールサブユニットから誘導されたグリコールサブユニットと、0.48dL/gの固有粘度(IV)とを有するcoPENである。別の有用なポリマーに、Eastman Chemical Company(テネシー州キングスポート)から入手可能な、0.74dL/gの固有粘度を有するPETがある。
第2の光学層において使用するのに好適な一つ又は複数のポリマーは、仕上げられたフィルムにおいて、少なくとも一つの方向の屈折率が、同じ方向の第1の光学層の屈折率とは有意に異なるように選択されなければならない。加えて、第2のポリマーの選択は、当該の光学フィルムの目的とする用途だけでなく、第1のポリマーに対してなされた選択並びに加工条件にも依存することが理解されよう。
第2の光学層は、第1の光学層のガラス転移温度に適合するガラス転移温度を有すると共に、第1のポリマーの等方性屈折率と類似した屈折率を有する様々なポリマーから作製することができる。光学フィルムにおいて、又、特に第2の光学層において使用するのに好適な他のポリマーの例には、上述のcoPENポリマー以外にも、ビニルナフタレン、スチレン、無水マレイン酸、アクリレート、及びメタクリレートなどのモノマーから作られるビニルポリマー及びコポリマーが挙げられる。そのようなポリマーの例には、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)などのポリアクリレート、ポリメタクリレート、及びアイソタクチックポリスチレン又はシンジオタクチックポリスチレンが挙げられる。他のポリマーには、ポリスルホン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアミン酸、及びポリイミドなどの縮合ポリマーが挙げられる。加えて、第2の光学層は、ポリエステル及びポリカーボネートなどのポリマー及びコポリマーから形成することができる。
特に第2の光学層において使用するのに好適な他の例示的ポリマーには、デラウェア州ウィルミントンのIneos Acrylics,Inc.から商標名CP71及びCP80として入手可能なものなどのポリメチルメタクリレート(PMMA)、又はPMMAよりも低いガラス転移温度を有するポリエチルメタクリレート(PEMA)などのホモポリマーが挙げられる。更なる第2のポリマーには、75重量パーセントのメチルメタクリレート(MMA)モノマー及び25重量パーセントのエチルアクリレート(EA)モノマーでできたcoPMMA、(Ineos Acrylics,Inc.から商標名Perspex CP63として入手可能)、MMAコモノマーユニット及びn−ブチルメタクリレート(nBMA)コモノマーユニットで形成されたcoPMMAなどのPMMA(coPMMA)のコポリマー、又は、テキサス州ヒューストンのSolvay Polymers,Inc.から商標名Solef 1008として入手可能なものなどの、PMMAとポリ(フッ化ビニリデン)(PVDF)のブレンドが挙げられる。
特に第2の光学層において使用するのに好適な更に他の好適なポリマーには、デュポンダウエラストマー社(Dow-Dupont Elastomers)から商標名Engage 8200として入手可能なポリ(エチレン−オクテン)コポリマー(PE−PO)、テキサス州ダラスのFina Oil and Chemical Co.から商標名Z9470として入手可能なポリ(プロピレン−エチレン)コポリマー(PPPE)などのポリオレフィンコポリマー、並びに、アタクチックポリプロピレン(aPP)とアイソタクチックポリプロピレン(iPP)のコポリマーが挙げられる。又、光学フィルムは、デラウェア州ウィルミントンのE.I.duPont de Nemours & Co.,Incから商標名Bynel 4105として入手可能なもののような直鎖低密度のポリエチレン−g−無水マレイン酸(LLDPE−g−MA)などの官能化ポリオレフィンを、例えば第2の光学層内に含むことができる。
偏光子の場合の材料の例示的組み合わせには、PEN/co−PEN、ポリエチレンテレフタレート(PET)/co−PEN、PEN/sPS、PEN/Eastar、及びPET/Eastarが挙げられ、ここで、「co−PEN」はナフタレンジカルボン酸(上述のとおり)をベースとするコポリマー又はブレンドを指し、Eastarはイーストマンケミカル社(Eastman Chemical Co.)から市販されているポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートである。ミラーの場合の材料の例示的組み合わせには、PET/coPMMA、PEN/PMMA又はPEN/coPMMA、PET/ECDEL、PEN/ECDEL、PEN/sPS、PEN/THV、PEN/co−PET、及びPET/sPSが挙げられるが、ここで、「co−PET」は、テレフタル酸(上述のとおり)をベースとするコポリマー又はブレンドを指し、ECDELはイーストマンケミカル社(Eastman Chemical Co.)から市販されている熱可塑性ポリエステルであり、THVはスリーエム(3M)から市販されているフルオロポリマーである。PMMAはポリメチルメタクリレートを指し、PETGは第2のグリコール(通常はシクロヘキサンジメタノール)を用いたPETのコポリマーを指す。sPSはシンジオタクチックポリスチレンを指す。非ポリエステルポリマーを、偏光子フィルムの生成に使用してもよい。例えば、ポリエーテルイミドを、PEN及びcoPENなどのポリエステルと共に使用して、多層反射ミラーを生成することができる。ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンなど(例えば、商標名Engage 8200として、ミシガン州ミッドランドのDow Chemical Corp.から入手可能なもの)、他のポリエステル/非ポリエステルの組み合わせを使用することができる。
本開示に従って構成された光学体に含められる光学フィルムは、典型的には薄いものであるが、他の例示的実施形態においては、所望のとおりに厚いものであってもよい。好適なフィルムは様々な厚さを有することができるが、通常は、約380マイクロメートル(15ミル)未満、典型的には約250マイクロメートル(10ミル)未満、より典型的には約180マイクロメートル(7ミル)未満、時には、127マイクロメートル(5ミル)未満、38.1マイクロメートル(1.5ミル)未満、又、更には25.4マイクロメートル(1ミル)未満、例えば17.8マイクロメートル(0.7ミル)未満の厚さのフィルムを含んでいる。加工の間、寸法的に安定な層が、押出被覆又は共押出によって光学フィルム内に含められてもよい。又、本開示の光学フィルムは、光学層の束の間の1枚以上の非可剥性保護境界層など、所望による他の光学又は非光学層を含むことができる。非光学層は、特定の用途に好適な適切な材料のものであってもよく、光学フィルムの残余部分において使用される材料の少なくとも一つとすることができ、又、そのような材料の少なくとも一つを含むことができる。
いくつかの例示的実施形態において、中間層又は下表面薄層は、光学フィルム又は光学フィルムの外側表面の一つ以上と一体に形成することができる。一つ以上の下表面薄層は、典型的には光学フィルムとの共押出によって形成されて、例えば、第1及び第2の光学層を一体に形成し結合する。一つ又は複数の下表面薄層は、連続相と分散相との不混和性のブレンドを含むことができ、そのブレンドは、表面粗さ及びヘーズ(haze)を生じる上でも役立つことがある。下表面薄層の分散相は、ポリマーとすることも無機物とすることもでき、又、実質的に透明な光学フィルムが所望の場合には、連続相とおよそ同じか又は類似した屈折率を有することができる。そのような透明な光学フィルムのいくつかの例示的実施形態において、分散及び連続相を構成する材料の屈折率は、約0.02以下の差で互いに異なっている。屈折率が一致するブレンドを有する下表面薄層の例が、SANからなる連続相とPETG(イーストマンケミカル(Eastman Chemical)から商標名Eastar 6763として市販されているコポリエステル)からなる分散相である。屈折率が一致しないブレンドを有する下表面薄層の例が、Xylex 7200の連続相とポリスチレンの分散相である。
可剥性境界層
一つ以上の可剥性境界層内に含められる材料を選択することによって、一つ又は複数の可剥性境界層と、隣接する光学フィルムとの間の界面接着性は、可剥性境界層が、特定の用途に望まれるだけの期間にわたって光学フィルムに接着した状態を維持することができるが、しかし又、過剰な力を加えることなく、又、適切な実施形態においては、境界層からの粒子の相当な残留物を隣接する光学フィルム上に残すことなく、使用前に光学フィルムから清浄に剥がしたり除去したりすることができるように制御することができる。
本開示のいくつかの例示的実施形態において、一つ又は複数の光学フィルムに接合された一つ又は複数の可剥性境界層と共に光学体に含められる材料は、実質的に透明であるか又は透明であり、従って、その光学体は標準的な検査機器を使用して欠陥を検査することができる。そのような例示的な透明な光学体は通常、構成材料がほぼ同じか又は十分に類似した屈折率を有する可剥性境界層を有している。そのような透明な光学体のいくつかの例示的実施形態において、可剥性境界層を構成する材料の屈折率は、約0.02を越えない差で互いに異なっている。
本開示の例示的な光学体において光学フィルムの隣接表面に接着される境界層は、一つ又は複数の可剥性境界層の、一つ又は複数の光学フィルムへの接着が、可剥性境界層と、隣接する光学フィルムとの間で、約0.8g/cm(2g/インチ)以上の剥離力を特徴とするように構成することができる。本開示に従って構成された他の例示的な光学体は、約1.6g/cm(4g/インチ)、1.9g/cm(5g/インチ)、3.9g/cm(10g/インチ)又は5.9g/cm(15g/インチ)以上の剥離力を特徴とすることができる。いくつかの例示的実施形態において、光学体は、約39.4g/cm(100g/インチ)又は更には約47.2g/cm(120g/インチ)もの大きさの剥離力を特徴とすることができる。他の例示的実施形態において、光学体は、約19.7g/cm(50g/インチ)、13.8g/cm(35g/インチ)、11.8g/cm(30g/インチ)又は9.8g/cm(25g/インチ)以下の剥離力を特徴とすることができる。いくつかの例示的実施形態において、接着力は、約0.8g/cm(2g/インチ)から47.2g/cm(120g/インチ)、1.6g/cm(4g/インチ)から19.7g/cm(50g/インチ)、1.9g/cm(5g/インチ)から13.8g/cm(35g/インチ)、3.9g/cm(10g/インチ)から9.8g/cm(25g/インチ)、又は5.9g/cm(15g/インチ)から9.8g/cm(25g/インチ)の範囲内とすることができる。他の例示的実施形態において、接着力は他の好適な範囲内とすることができる。47.2g/cm(120g/インチ)を超える剥離力は、ある用途では、使用される材料に応じて許容することができる。
より高い値の剥離力を特徴とするいくつかの例示的実施形態においては、可剥性境界層を一つ以上の光学フィルムから除去するのを支援するために、様々な工程を取り入れることができる。例えば、本開示の光学体は、除去の間に特定の温度に維持されるヒートセットにさらされ、張力を受け、又は/且つ、経時変化することができ、それによって、フィルム又は層の表面に任意の滑剤を到達させることができる。
本開示の例示的実施形態を特徴付けるために使用することができる剥離力は、以下のようにして測定することができる。特に、本試験方法により、可剥性境界層を光学フィルム(例えば、多層フィルム、ポリカーボネートなど)から除去するのに必要な剥離力を測定する手順が得られる。試験ストリップを、光学フィルムに接着された可剥性境界層を有する光学体から切断する。ストリップは典型的には、約2.5cm(1インチ)の幅を有し、約15.2cm(6インチ)を超える長さを有する。ストリップは、環境経時特性(例えば、高温、高温且つ多湿、低温、熱衝撃)に対して前処理されてもよい。
典型的には、サンプルは、試験に先立って約24時間を超えて滞留しなければならない。次いで、2.5cm(1インチ)のストリップが、例えば両面テープ(スリーエム(3M)から入手可能なScotch(登録商標)両面テープなど)を使用して剛体板に貼り付けられ、その板/試験ストリップのアセンブリが、剥離試験機の圧締盤上の所定位置に固定される。次いで、可剥性境界層の前方端部が光学フィルムから分離され、剥離試験機のロードセルに連結された取り付け具に圧締めされる。次いで、板/試験ストリップのアセンブリを保持する圧締盤が、約228.6g/分(90インチ/分)の一定速度でロードセルから離れて移動されて、可剥性境界層が基材の光学フィルムから約180度の角度で効果的に剥離される。圧締盤がクランプから移動すると、可剥性境界層をフィルムから剥離するのに必要な力がロードセルによって感知され、マイクロプロセッサによって記録される。次いで、剥離に必要な力が、5秒間の定常状態の移動に対して平均化され(好ましくは、剥離を開始する初期の衝撃は無視して)記録される。
これらの目的及び関連する目的は、可剥性境界層を作製するための材料を精選し、又、光学フィルムを作製するために使用される材料、特に光学フィルムの外側表面の、又は、適切な例示的実施形態においては下表面薄層の材料の少なくとも一部との適合性を確保することによって達成できることが判明している。本開示の一実施形態によれば、可剥性境界層は、所望の期間にわたって光学フィルムに接着した状態を維持するために、低い結晶化度を有する十分な量の材料、又は非晶質材料を含んでもよい。いくつかの実施形態においては、異なる接着性を有する二つ以上の異なる材料を可剥性境界層において使用して、所望量の接着性を達成することができる。
一つ又は複数の可剥性境界層において使用するのに好適な材料には、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、エチレン−テトラフルオロエチレンフルオロポリマー(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PMMA(又はcoPMMA)とPVDFのコポリマー、又はスリーエム(3M)(ミネソタ州セントポール)から入手可能なTHV若しくはPFA材料のいずれかなどのフルオロポリマーが挙げられる。Dynamar(スリーエム(3M)から入手可能)又はGlycolube(ニュージャージー州フェアローンのLonza Corporationから入手可能)などの加工助剤は、可剥性境界層の剥離特性を向上させることができる。
一つ又は複数の可剥性境界層において使用するのに好適な材料には一般に、ポリプロピレン及び変性ポリプロピレンなどのポリオレフィンが挙げられる。脂肪族ポリオレフィンを使用することができる。ポリプロピレンの一つの好適なグループには、ポリエステル及びアクリル樹脂材料に対して特に低い接着性を示し、又、多層光学フィルムを作製するために広く使用されている高密度ポリプロピレンが挙げられる。又、ポリエチレン及びそれらのコポリマーは、コポリマー及びプロピレン及びエチレンを含めて、使用できる。他の例示的材料には、ポリメチルペンテン、Ticona Engineering Polymers(ケンタッキー州フローレンス)から入手可能なTopasなどの環状オレフィンコポリマー、無水マレイン酸、アクリル酸、若しくはグリシジルメタクリレートとオレフィンのコポリマー、又は、デュポン社(Dupont Corporation)(デラウェア州ウィルミントン)から入手可能なハイトレル(Hytrel)(熱可塑性ポリエステルエラストマー)若しくはBynel(変性エチレンビニルアセテート)材料が挙げられる。
本開示のいくつかの実施形態において有用となり得るシンジオタクチック及びアタクチックビニル芳香族ポリマーには、ポリ(スチレン)、ポリ(アルキルスチレン)、ポリ(ハロゲン化スチレン)、ポリ(アルコキシスチレン)、ポリ(ビニルエステルベンゾエート)、並びにこれらの水素化重合体及び混合物、又はこれらの構造単位を含んだコポリマーが挙げられる。ポリ(アルキルスチレン)の例には、ポリ(メチルスチレン)、ポリ(エチルスチレン)、ポリ(プロピルスチレン)、ポリ(ブチルスチレン)、ポリ(フェニルスチレン)、ポリ(ビニルナフタレン)、ポリ(ビニルスチレン)、及びポリ(アセナフタレン)を挙げることができる。ポリ(ハロゲン化スチレン)に関しては、例として、ポリ(クロロスチレン)、ポリ(ブロモスチレン)、及びポリ(フルオロスチレン)が挙げられる。ポリ(アルコキシスチレン)の例には、ポリ(メトキシスチレン)、及びポリ(エトキシスチレン)が挙げられる。これらの例の中で、特に好ましいスチレン系ポリマーとして、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)、並びにスチレンとp−メチルスチレンのコポリマーを挙げることができる。シンジオタクチックビニル芳香族系コポリマーのコモノマーとして、上述のスチレン系ポリマーの他に、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセン、若しくはオクテンなどのオレフィンモノマー、ブタジエン、イソプレンなどのジエンモノマー、環状ジエンモノマー、メチルメタクリレート、マレイン酸無水物、又はアクリロニトリルなどの極性ビニルモノマーを挙げることができる。
脂肪族コポリエステル及び脂肪族ポリアミドも又、可剥性境界層に有用な材料となり得る。ポリエステルポリマー及びコポリマーに関して言えば、二価酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸の全異性体(2,6−、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,7−、1,8−、2,3−、2,4−、2,5−、2,7−、及び2,8−)、4,4'−ビフェニルジカルボン酸及びその異性体、trans−4,4'−スチルベンジカルボン酸及びその異性体、4,4'−ジフェニルエーテルジカルボン酸及びその異性体、4,4'−ジフェニルスルホンジカルボン酸及びその異性体、4,4'−ベンゾフェノンジカルボン酸及びその異性体などのビベンゾ酸、2−クロロテレフタル酸及び2,5−ジクロロテレフタル酸などのハロゲン化芳香族ジカルボン酸、第3ブチルイソフタル酸及びスルホン化イソフタル酸ナトリウムなどの他の置換芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸及びその異性体、並びに2,6デカヒドロナフタレンジカルボン酸及びその異性体などのシクロアルカンジカルボン酸、二環状又は多環状ジカルボン酸(ノルボルナン及びノルボルナンジカルボン酸、アダマンジカルボン酸、ビシクロオクタンジカルボン酸などの各種異性体)、アルカンジカルボン酸(セバシン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸など)、並びに、縮合環芳香族炭化水素の(インデン、アントラセン、フェナントレン、ベンゾナフテン、フルオレン及び同種物など)ジカルボン酸異性体のいずれかから選択することができる。或いは、ジメチルテレフタレートなど、これらのモノマーのアルキルエステルが使用できる。
好適なジオールコモノマーには、限定はしないが、直鎖又は分枝アルカンジオール又はグリコール(エチレングリコールなど、トリメチレングリコールなどのプロパンジオール、テトラメチレングリコールなどのブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどのペンタンジオール、ヘキサンジオール、2、2、4ートリメチル−1,3−ペンタンジオール及び高級ジオール)、エーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなど)、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル−3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパノエートなどの鎖状エステルジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール及びその異性体、1,4−シクロヘキサンジオール及びその異性体などのシクロアルカングリコール、二環状又は多環状ジオール(トリシクロデカンジメタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルネンジメタノール、及びビシクロオクタンジメタノールなどの各種異性体)、芳香族グリコール(1,4−ベンゼンジメタノール及びその異性体、1,4−ベンゼンジオール及びその異性体、ビスフェノールAなどのビスフェノール、2,2'−ジヒドロキシビフェニル及びその異性体、4,4'−ジヒドロキシメチルビフェニル及びその異性体、並びに1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン及びその異性体など)、並びに、ジメチル又はジエチルジオールなど、これらのジオールの低級アルキルエーテル又はジエーテルが挙げられる。
少なくとも一つの境界層が、少なくとも一つの隣接する光学フィルムに恒久的に接着するように設計される例示的実施形態において、構成材料は、その隣接する光学フィルムへの十分な接着性を備えていなければならない。これらの材料は、光学フィルムへの、又所望により、境界層の別の構成要素(多層境界層の場合)への接着特性に関して選択される。有用となり得るいくつかの材料は、上記の材料、及び光学フィルムに接着するように改質された同じ部類のポリマーである。
いくつかの例示的実施形態において、一つ又は複数の可剥性境界層は、低融点低結晶化度のポリプロピレン及びそのコポリマー、低融点低結晶化度のポリエチレン及びそのコポリマー、低融点低結晶化度のポリエステル及びそのコポリマー、又はこれらの任意の好適な組み合わせを含んでもよい。そのような低融点低結晶化度のポリプロピレン及びそのコポリマーは、プロピレンホモポリマーと、プロピレン及びエチレンのコポリマー又は4から10個の炭素原子を有するαオレフィン材料とからなる。「コポリマー」という語は、コポリマーだけでなく、ターポリマー及び4つ以上の成分重合体のポリマーをも含む。好適な低融点低結晶化度ポリプロピレン及びそのコポリマーには、例えば、シンジオタクチックポリプロピレン(Total Petrochemicals,Inc.によるFinaplas 1571など)があり、このシンジオタクチックポリプロピレンは、シンジオタクチックポリプロピレン骨格中のエチレン含有量が極端に低いランダムコポリマー、及びプロピレンのランダムコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるPP8650又はPP6671など)である。又、説明したプロピレンとエチレンのコポリマーは、ポリプロピレンのホモポリマーと押出ブレンドされて、より融点の高い可剥性境界層を必要に応じて実現することができる。
他の好適な低融点低結晶化度のポリエチレン及びポリエチレンコポリマーには、例えば、直鎖低密度ポリエチレン及びエチレンビニルアルコールコポリマーが挙げられる。好適なポリプロピレンには、例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー(例えば、Total Petrochemicals,Inc.によるPP8650)、又はエチレンオクテンコポリマー(例えば、Dow Chemical CompanyによるAffinity PT 1451)が挙げられる。本開示のいくつかの実施形態において、連続相は、非晶質ポリプロピレン、非晶質ポリエチレンなどの非晶質ポリオレフィン、非晶質ポリエステル、又はこれらの若しくは他の材料との好適な組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、可剥性境界層の材料は、結晶化の速度を制御するために、安息香酸ナトリウムなどの造核剤を含むことができる。加えて、帯電防止材料、ブロッキング防止材料、顔料及び染料などの着色剤、偏光染料、移行性潤滑剤、安定剤及び他の加工助剤が加えられてもよい。加えて又は別法として、粗い可剥性表面薄層が、他の適切な材料を含んでもよい。いくつかの例示的実施形態においては、移行性帯電防止剤を可剥性境界層において使用して、可剥性境界層の光学フィルムへの接着性を低下させることができる。
粗い可剥性境界層
少なくとも一つの粗い可剥性境界層を含む本開示の例示的実施形態において、一つ又は複数の境界層は、上述の任意の材料又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、連続相又は第1及び第2の不混和性ポリマーの一つは、上述の可剥性境界層に関連して述べた任意の材料を含むことができる。
粗い可剥性境界層の表面粗さの程度は、異なる材料、例えば、高分子材料、無機材料、又は双方を分散相に混合又はブレンドすることによって調整することができる。加えて、分散相と連続相との比は、表面粗さ及び接着性の程度を制御するように調整することができ、又、使用される特定の材料に依存する。従って、粗い可剥性境界層を含む例示的実施形態においては、一つ、二つ又はそれ以上のポリマーが連続相として機能し、一方で、ポリマーであってもなくてもよい一つ、二つ又はそれ以上の材料が、表面組織を付与するのに好適な表面粗さを分散相にもたらす。所望の接着性を光学フィルムの材料にもたらすために、連続相の一つ以上のポリマーを選択することができる。粗い可剥性境界層に隣接する光学フィルムの表面に粗い構造を付与するために、又接着性に変化をもたらすために、高密度ポリエチレン(HDPE)又はポリカプロラクトンなど、比較的高い結晶化度を有する材料が、粗い可剥性境界層にブレンドされてもよい。例えば、HDPEが、接着性を向上させるための低結晶化度のポリ(エチレンオクテン)(PEーPO)と共に、表面粗さを改善するための低結晶化度のシンジオタクチックポリプロピレン(sPP)にブレンドされてもよい。
分散相が結晶化することができる場合、一つ又は複数の可剥性薄層の粗さは、適切な押出加工温度、混練度でこの相を結晶化し急冷することによって、更には、芳香族カルボン酸塩(安息香酸ナトリウム)などの造核剤、Milliken&CompanyによるMillad 3988などのジベンジリデンソルビトール(DBS)、並びにチバスペシャルティケミカルズ(Ciba Specialty Chemicals)による透明化剤Irgaclear及び三井東圧化学による透明化剤NC−4などのソルビトールアセタールを添加することによって向上させることができる。他の造核剤には、旭電化によるリン酸エステルADKstab NA−11及びNA−21などの有機リン酸塩及び他の無機材料、並びに、Milliken & Companyによるノルボルネンカルボン酸Hyperform HPN−68が挙げられる。いくつかの例示的実施形態において、分散相は、光学体が押出、配向、ラミネート又は延伸されるとき、粗い可剥性境界層の表面から突出し表面構造を光学フィルムに付与する、無機材料を含む粒子などの粒子を含んでいる。いくつかの例示的実施形態において、分散相の粒子の一部又は全てが、実質的に球の形状をなしていてもよい。後者は、複数のビーズを含む分散相で達成することができる。ビーズは、一つ以上の無機又は有機材料でできていてもよく、又一つ以上の無機又は有機材料を含んでいてもよい。
粗い可剥性境界層の分散相は、光学フィルムの隣接層の外側表面に表面組織を付与するために使用するのに十分大きな(例えば、少なくとも0.1マイクロメートルの平均直径)粒子又は他の粗い形体を含むことができる。少なくとも分散相の突出部の大部分は通常、それを照らす光の波長よりは大きく、しかし肉眼で解像されないよう十分に小さくなければならない。そのような粒子には、シリカ粒子、タルク粒子、安息香酸ナトリウム、炭酸カルシウム、これらの組み合わせ又は他の好適な粒子など、無機材料の粒子を挙げることができる。或いは、分散相は、適切な条件下で連続相において実質的に不混和であるか(又は不混和となる)高分子材料から形成することができる。
分散相は、連続相の少なくとも一つのポリマーとは異なり且つそのポリマーに混和しない無機材料、ポリマー、又はその双方から形成することができ、分散ポリマー相は通常、連続相の一つ又は複数のポリマーよりも高い結晶化度を有する。分散相は、連続相の一つ又は複数のポリマーと機械的にのみ混和するか、又は混和しないことが好ましい。分散相の一つ又は複数の材料及び連続相の一つ又は複数の材料は、適切な加工条件下で相分離し、連続マトリックス内で、特に光学フィルムと粗い可剥性表面薄層との間の境界面において、明瞭な相の包接を形成する。
分散相において使用するのに特に好適な例示的なポリマーには、スチレンアクリロニトリル、変性ポリエチレン、ポリカーボネート及びコポリエステルブレンド体、Dow Chemical Companyから入手可能なTONE(登録商標)P−787などのε−カプロラクトンポリマー、プロピレン及びエチレンのランダムコポリマー、他のポリプロピレンコポリマー、ポリ(エチレンオクテン)コポリマー、帯電防止ポリマー、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン及びポリメチルメタクリレートが挙げられる。分散相は、任意の好適な結晶化ポリマーなど、任意の他の好適な材料を含んでもよく、又、光学フィルムにおいて使用されている材料の一つ又は複数と同じ材料を含んでもよい。
いくつかの例示的実施形態において、一つ又は複数の可剥性境界層は、可剥性層の粘着性を制御し且つより高度な表面形体密度をもたらすという目的で、少なくとも3つの材料を含んでもよい。いくつかの例示的実施形態において、二つを超える分散副相が、異なる寸法の粗い形体若しくは突出部、又は「突出部上の突出部」の構成などの複合的な突出部を生じ、即ち、より大きな凹面形体(凹部)の間により小さな凹面形体(凹部)を付与し、又、いくつかの例示的実施形態においては、より大きな凹面形体(凹部)の中により小さな凹面形体(凹部)を付与する。そのような構成は、よりヘーズが高い表面を光学フィルム上に形成するのに有益となり得る。
そのような例示的実施形態において使用される材料は、様々な製造業者から入手可能であり、PEN(スリーエム社(3M Company)による48 IV PEN)、SAN(Dow ChemicalによるTyril 880)、sPP(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.から入手可能な1571)、MDPE(Chevron−Philipsから入手可能なMarflex TR130)、Admer(三井石油化学工業社から入手可能なSE810)、Xylex(GE Plastics Inc.から入手可能なXylex 7200)、ランダムプロピレンエチレンコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.から入手可能なPP8650)、Pelestat 300(Tomen Americaから入手可能なPelestat 300)、Pelestat 6321(Tomen Americaから入手可能なPelestat 6321)、ポリカプロラクトン(Tone 787),PMMA(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.Chemicalから入手可能なVO44)、ポリスチレン(Dow Chemical Companyから入手可能なStyron 685)などがある。
非対称表面構造
本開示は又、非対称表面構造を有する光学フィルムを含んだ光学体、及びそのような光学体を作製する方法に関する。非対称表面構造は、例えば、可剥性境界層を一つ以上の光学フィルムと共押出し、続いて、本開示の光学体を、依然として所定位置にある一つ又は複数の可剥性境界層と共に、例えば延伸によって配向することによって作製される。粗い可剥性境界層が、二つの光学フィルムの間に且つその二つの光学フィルムに隣接して配設される場合、その粗い境界層は、非対称表面構造を両方の光学フィルムの隣接表面に付与するために使用することができる。二つ以上の境界層を類似の方式で使用して、3つ以上の光学フィルムの表面に表面組織を付与することができる。
又、非対称表面構造は、コーティング、キャスティング又はラミネーションなどの他の好適な方法によって形成することもできる。いくつかの例示的実施形態において、光学フィルム上の非対称構造は、不混和性ポリマーを光学フィルム又はその下表面薄層の一つ又は複数と押出ブレンドすることによって形成したり、更に強化したりすることができる。光学フィルムを後で配向させると、不混和性ブレンド表面の非対称性を向上させることができる。不混和性ブレンドの分散相ポリマーは、連続相ポリマーと一致する屈折率を有することができるが、不混和性ブレンド内の二つ以上のポリマーは、屈折率にいくらかの差異を有することもできる。
ある好適な方法は、粗い可剥性境界層が光学フィルムにラミネートされる場所などで、一つ以上の粗い可剥性境界層を貼り付ける前に、一つ又は複数の光学フィルムを予熱することによって恩恵を得ることができる。いくつかの例示的実施形態において、可剥性境界層は、光学フィルム上に直接形成するか、又は光学フィルムで形成することができる。光学フィルム上に付着させる間、かかる付着の後又は続く加工の間、適切な条件下で、粗い可剥性薄層は、非対称(通常は細長い)表面構造を有する表面組織を光学フィルムに付与することができる。上述のように、粗い可剥性境界層が、相分離する不混和ポリマーを含有している場合、可剥性境界層と光学フィルムとの間の境界面が粗くなる。この相分離、従って表面粗さは、光学体の1軸又は不均衡2軸配向によって更に向上することができる。
空洞を含んだ一つ又は複数の可剥性境界層を有する例示的実施形態において、そのような空洞は、非対称表面構造を含む境界層の間に粗い境界面を生成するのに寄与することができる。空洞の平均寸法及び縦横比は、プロセスパラメータ及び延伸比を注意深く操作することによって、又は相溶化剤を選択的に使用することによって制御することができる。
不均衡2軸配向は、一方向において他の方向よりも延伸比又は配向度が高いこととして定義されている。いくつかの例示的実施形態において、1軸配向又は不均衡2軸配向は、非対称表面構造を含む表面組織を光学フィルム上に生成するのを支援することができるが、これは例えば、対応する(ただし必ずしも類似した形状をなさない)非対称の凹部又は突出部を光学フィルム内に残す非対称の(通常は細長い)突出部又は凹部に、相分離したポリマー領域を配列することによるものである。他の例示的実施形態において、非対称(通常は細長い)表面構造を光学フィルムの表面上に生成することは、分散相領域又は空洞を粗い可剥性薄層内で相当に引き延ばすことなく、1軸又は不均衡2軸配向によって促進することができる。そのような例示的実施形態において、長軸又は非対称構造は通常、より大きい延伸方向と実質的に同一直線上にある。しかし、他の例示的実施形態において、光学フィルム上の非対称(通常は細長い)表面構造は、光学体が配向されていないか又は均衡2軸配向にさらされていないときに生成することができる。そのような例示的実施形態において、非対称構造の長軸は通常、機械方向(MD)と実質的に同一直線上にある。
非対称の細長い凹部42aを有する光学フィルム42の斜視図を、図4Aに概略的に示す。本開示による典型的な非対称の細長い凹部は、第1の軸Yにほぼ沿って整列する大寸法bと、第2の軸Xにほぼ沿って整列する小寸法aとをそれぞれ有している。第1の軸Yは通常、延伸比がより高くなる方向と、又は機械方向とほぼ同一直線上にある。図4B及び4Cに示すように、粗い可剥性境界層内のより高い濃度の分散相は、光学フィルム112における凹部112aの密度を増加させるために用いることができる。図4Bは例示的な光学フィルム112の斜視図を示し、図4Cは凹部112aの第2の軸Xに沿った断面図を示す。小寸法及び大寸法に対する例示的な寸法は、使用する方法及び材料に応じて相当に変化し、いくつかの例示的実施形態においては、同じサンプルに対しても相当に変化する。更に、図示した例示的実施形態は、非対称の凹部を含んでいるが、光学フィルムの表面上の非対称の突出部も又、本開示の範囲内であり、突出部としても凹部としても容易には特定されない非対称表面構造も同様である。
他の例示的実施形態においては、しかしながら、非対称構造の平均の大寸法及び小寸法は計算することができる。そのような場合、小寸法の例示的な値は、時には、約0.2以上からとすることができ、大寸法の例示的な値は約0.22以上からとすることができる。小寸法のおおよその典型的な例示的大きさは、0.8、1.3、3、3.5、4、5及び600ミクロンを含むことが判明している。大寸法のおおよその典型的な例示的大きさには、2.6、3、4、7、9、12、15、17、20、24、27、40、95、600及び700ミクロンが含まれることが判明している。いくつかの例示的フィルムは、サンプル全体にわたって延びる大寸法を有する構造を含むことができる。
非対称構造の例示的縦横比は、小寸法に対する大寸法の比として定義されるものであり、約1.1以上とすることができる。いくつかのおおよその他の例示的縦横比には、1.4、1.5、2、3、4、5、6及び23が含まれることが判明している。他の例示的実施形態において、縦横比は、特定の形体が試験中のサンプル全体に対して広がる場合は特に、100を超えることがある。凹部の例示的平均深さは、約0.2ミクロンから約4ミクロンとすることができる。他の例示的実施形態においては、特定の用途に応じて、より大きい又はより小さい平均深さが望まれることがあり、又、ある例示的実施形態においては、小寸法に対して設けられた例示的大きさを有することができる。
本開示に従って構成された光学体は、例えば、約1.1対1、2対1、3対1、4対1、5対1、6対1、7対1、8対1、又はそれ以上の延伸比で、1軸若しくは不均衡2軸配向又は緩和を受けることができる。いくつかの例示的実施形態において、延伸比は、本開示の光学フィルム内に粗い可剥離性境界層で付与された細長い非対称構造の平均の縦横比におおよそ対応する。
粗い可剥性層を剥ぎ取った後、下にある光学フィルムは通常、フィルム表面に隣接する粗い可剥性境界層上に見られる表面構造(例えば突出部)に対応する表面構造(例えば凹部)を含んだ表面を有し、又、本開示のいくつかの例示的実施形態においては、非対称の表面構造、例えば、隣接する粗い可剥性境界層の突出部(非対称又は細長いものであってもなくてもよい)に対応する細長い凹部を有することができる。本開示による光学フィルムは、中心線からの表面プロファイルの算術平均偏差の尺度である粗さ平均値(Ra)と、中心線からの粗さプロファイルの距離の二乗平均である二乗平均粗さ平均値(Rq)と、5つの最高の頂部から5つの最低の谷部までの差異である頂部差異(Rz)とによって特徴付けることができる。
本開示の光学フィルムの表面粗さを表すために有用な他の特徴には、(i)データセットを最高点にまで浸すのに要する液体の量として定義される体積、(ii)サンプル表面の上方且つゼロレベルの下方の体積として定義される負体積、(iii)サンプル表面の下方且つゼロレベルの上方の体積として定義される正体積、(iv)理想的平面の面積に対する表面積の比として定義される表面積指標、(v)評価長さに沿った最大深さとして定義されるRv、(vi)評価長さに沿って観測された4つの最大深さの平均値として定義されるRvm、(vii)等価円直径、即ち、凹部と同じ面積を有する円の直径として定義されるECDが挙げられる。別の有用な特性が長軸(例えば、図4A及び4Bに示す軸Y)であり、この長軸は、非対称の細長い凹部に最良に適合する楕円形の大寸法の向きとして定義される。
本開示による粗い表面を特徴付けるために用いることができる、更なる又は別の分析法には、ベアリング比分析(Bearing Ratio Analysis)が挙げられる。ベアリング比分析では、ベアリング比tp、及び全表面積に対するベアリング面積の比が計算される。ベアリング面積とは、ある平面によって特定の高さで切断される表面の面積である。ベアリング比曲線は、プロファイルレベルに関連するtpを示す。又、この分析では、Htp、即ち二つのベアリング比の間の高さが計算される。第3に、この分析では、スウェーデン高さ(Swedish Height)、即ちtp1=5%で且つtp2=90%の時のベアリング比が計算される。第4に、この分析では、コア粗さ(Rk)と、低減頂部高さ(Rpk)と、低減谷部深さ(Rvk)と、頂部材料構成要素(Mr1)と、谷部材料構成要素(Mr2)とが決定される。これらの値について、以下に説明する。Rp−最大プロファイル頂部高さは、平均線と評価長さ全体にわたる最高点との間の高さの差である。Rpk−低減頂部高さは、ならし期間中に磨耗される表面の頂部分である。Rv−最大プロファイル谷部深さは、平均線と評価長さ全体にわたる最低点との間の高さの差である。Rvk−低減谷部深さは、潤滑剤を保持する表面の最低部分である。Stylus Xパラメータは、1200本から1274本の線にわたるこれらのパラメータの平均として計算される。本開示による光学フィルムの表面粗さを表すのに有用な更なる他の特徴が、「光学体及び光学体を作製する方法(Optical Bodies and Methods for Making Optical Bodies)」と題された、2004年10月29日出願のHebrinkらへの米国出願第10/977,211号の例に記載されている。
いくつかの例示的実施形態において、本開示に従って構成され、非対称構造を有する光学フィルムは、少なくとも約130nmのベアリング比Rvk、少なくとも約200nmのベアリング比Rpk、少なくとも約100nmのStylus Rv、又は少なくとも約50nmのStylus Rvkを特徴とすることができる。他の例示的実施形態において、本開示に従って構成され、非対称構造を有する光学フィルムは、これらの特徴のうちの二つ以上を有することができる。本開示のいくつかの実施形態において、粗い可剥性境界層が除去された後の少なくとも一つの光学フィルム表面の粗さは、少なくとも幾分かのヘーズを生じるのに十分なものでなければならない。いくつかの例示的実施形態に好適なヘーズ値には、約5%から約95%、約20%から約80%、約50%から約90%、約10%から約30%、及び約35%から80%が挙げられる。他の用途には、他のヘーズ値が望ましい場合もある。他の例示的実施形態において、粗い可剥性境界層が除去された後のフィルム表面の粗さは、少なくとも幾分かの光の方向変換をもたらすのに十分な、又は、光学フィルム表面がガラス又は別の表面に結合するのを防ぐのに十分なものでなければならない。
材料の相溶性及び方法
本開示の光学体は、例えば、フィードブロック法を使用した共押出によって作製することができる。例示的な製造プロセスが、例えば、米国特許第09/229,724号、第08/402,041号、第09/006,288号及び米国特許出願公報第2001/0013668号、米国特許第6,352,761号に記載されており、これらはこの参照をもって本明細書に組み込まれる。好ましくは、光学体の材料、又、いくつかの実施形態においては、第1の光学層、第2の光学層、所望による非光学層、及び可剥性境界層の材料は、類似した粘弾性的性質(例えば融解粘度)を有するように選択されており、従って、これらの材料は流動不安定性なしに共押出することができる。共押出の間の剪断力の影響は、本開示の光学体を形成するときに、一つ以上の外側の表面薄層を共押出することによって軽減することができる。一つ又は複数の外側の表面薄層の材料は、これらの層がいかなる加工工程の後又は前にも光学体から除去できるように選択することができる。
フィードブロックマニホールドを出た光学体は次いで、ダイなどの成形ユニットに入ることができる。或いは、成形ユニットに入る前に、ポリマーの流れは、二つ以上の流れを形成するように分離されてもよく、その二つ以上の流れは次いで、積み重ねによって再結合されてもよい。このプロセスは通常、多層化と呼ばれる。例示的な多層化装置は、この参照をもって本明細書に組み込まれる米国特許第5,094,788号及び5,094,793号に記載されている。可剥性境界層は、例えば多層化に先立って、光学層若しくは光学フィルムの共押出の間に、又は光学層若しくは光学フィルムの共押出の後に、本開示の光学体に追加されてもよい。いくつかの例示的実施形態において、異なる可剥性境界層が、製造プロセスの異なる工程において追加されてもよい。光学体が成形ユニットから排出された後、その光学体は、冷却ロール、キャスティングホイール又はキャスティングドラム上でキャスティングすることができる。
その後、光学体は、仕上げられた物品を製造するために伸長したり延伸したりすることができる。光学体に含められる光学フィルムの種類に応じて、伸長又は延伸は、1工程又は2工程以上で達成することができる。本開示の光学体に含められる光学フィルムの一つ以上が反射型偏光子である場合、光学体は、横断方向(TD)には1軸的に又は実質的に1軸的に延伸され、一方で、機械方向(MD)並びに垂直方向(ND)には緩和されてもよい。本開示のそのような例示的実施形態を延伸するのに使用できる好適な方法及び装置が、米国出願公報第2002/0190406号、第2002/0180107号、第2004/0099992号及び第2004/0099993号に記載されており、それらの開示内容はこの参照をもって本明細書に組み込まれる。
1軸的又は実質的に1軸的な形式での光学体の延伸
本開示のプロセスは、光学体の延伸を含むことができ、その延伸は、機械方向(MD)、横断方向(TD)、及び垂直方向(ND)に対応する、相互に直交する3つの軸に関して記述することができる。これらの軸は、図5に示す光学体200の幅(W)、長さ(L)、及び厚さ(T)に対応する。延伸プロセスでは、光学体の領域200が、初期の形状240から最終的な形状260へと延伸される。機械方向は、フィルムが、延伸装置、例えば図6に示す機器を通じて移動する全体的な方向である。横断方向(TD)は、フィルムの平面内にある第2の軸であり、機械方向(MD)に直交する。垂直方向(ND)は、MD及びTDの双方に直交し、ポリマーフィルムの厚さ方向に概ね一致する。
図6は、本開示の延伸機器及び方法の一実施形態を示す。光学体は、任意の望ましい方法によって延伸機器に供給することができる。例えば、光学体は、ロール状又は他の形式で製造することができ、次いで延伸機器に供給することができる。別の例として、延伸機器は、押出成形機(例えば、光学体が押出によって生成され、押出後に直ちに延伸できる場合)又は塗布機(例えば、光学体が塗布によって生成されるか、又は一つ以上の塗布された層を受けた後に直ちに延伸できる場合)又はラミネータ(例えば、光学体がラミネートによって生成されるか又は一つ以上のラミネートされた層を受けた後に直ちに延伸できる場合)から光学体を受けるように構成することができる。
一般に、光学体140は、領域130において一つ以上の把持部材に与えられるが、その把持部材は、光学体の対向する縁部を保持し、所定の経路を画定する対向軌道164に沿って光学体を輸送するように構成及び配置されている。把持部材(不図示)は、典型的には、光学体をその縁部で又は縁部付近で保持する。把持部材によって保持される光学体の部分はしばしば、延伸後の使用に不適当となり、従って、その把持部材の位置は、典型的には、プロセスで生成される廃棄材料の量を抑制する一方で延伸を可能にするのに十分な握持力をフィルムに与えるように選択される。
クリップなどの把持部材は、軌道に沿って、例えばローラー162によって導くことができ、そのローラー162は、チェーンに結合された把持部材と共に、チェーンを軌道に沿って回転させる。ローラーは、延伸機器を通じて輸送されるときのフィルムの速度及び方向を制御する駆動機構に連結されている。ローラーは又、ベルト式把持部材を回転させベルト式把持部材の速度を制御するために使用することもできる。
図6に戻ると、機器は所望により、事前調整領域132を含んでおり、その事前調整領域132は、典型的には、延伸に備えて光学体を加熱するためのオーブン154又は他の機器若しくは設備によって囲まれている。事前調整領域は、予熱領域142、ヒートソークゾーン144、又はその両方を含むことができる。
光学フィルムは、一次延伸領域134において延伸されてもよい。典型的には、一次延伸領域134内で、光学体は加熱されるか、又は光学体の一つ又は複数のポリマーのガラス転移を超える加熱環境内で維持される。一次延伸領域134内で、把持部材は、全体的に発散する軌道に従って、光学体を所望の量だけ延伸する。一次延伸領域内の、又機器の他の領域内の軌道は、様々な構造及び材料を使用して形成することができる。一次延伸領域の外側で、軌道は典型的にはほぼ直線状である。対向する直線状の軌道は、平行にすることができ、又、集束するか若しくは発散するように構成することもできる。一次延伸領域内で、軌道は全体的に発散している。
延伸機器の全領域において、軌道は、所望により互いに結合される一連の直線状又は曲線状区間を使用して形成される。別法として、又は特定の領域若しくは領域群において、軌道は単一の連続した構造として形成することができる。少なくともいくつかの実施形態において、一次延伸領域内の軌道は、先行する領域の軌道に結合されているが、その先行する領域から分離可能である。後続の後処理又は除去領域内のトラック1140、1141は、典型的には、図6に示すように一次延伸領域の軌道から分離している。いくつかの実施形態において、軌道区間の一つ以上、好ましくは全ての位置が調節可能(例えば軸の周りで旋回可能)であり、従って、軌道の全体的形状を所望に応じて調整することができる。又、連続的な軌道を領域のそれぞれを通じて使用することもできる。
典型的には、一次延伸領域において把持部材によって保持されていた光学体の部分は除去される。実質的に1軸的な延伸を延伸履歴のほぼ全てにわたって維持するために(図6に示すとおり)、横断方向の延伸が終わる際、急激に発散する縁部分156は好ましくは、延伸された光学体148からスリット点158において切断される。切断は158において行うことができ、ばり又は使用不能部分156は廃棄することができる。
連続式の把持機構からの耳の解放は、連続的に行うことができるが、テンタークリップなどの不連続式の把持機構からの解放は好ましくは、所与のクリップの下方にある全ての材料が一度に解放されるように行われるべきである。この不連続式の解放機構では、延伸するウェブ上流で感知され得る応力で、より大きなアプセットを生じることがある。分離する引き取り装置の動作を支援するために、例えば、加熱された延伸フィルムの中央部分から耳を「熱いうちに」スリットするなど、連続的な耳の分離機構を装置内で使用することが好ましい。
スリッティングの場所は好ましくは、「把持線」、例えば、第1の有効接触面の分離引き取り点の十分に近くに、引き取り系の把持部材によって配置されており、その点の上流での応力のアプセットが最小となるか又は減少するようになっている。フィルムがスリットされた後に、そのフィルムが引き取り系によって把持される場合、不安定な引き取りが、例えばTDに沿ったフィルムの「スナップバック」によって生じ得る。従って、フィルムは、把持線において又は把持線の下流でスリットされることが好ましい。スリッティングは破壊プロセスであり、従って、典型的には、わずかながらも自然な空間的位置の変動を有する。従って、把持線のわずかに下流でスリットして、スリッティングの際の一時的変動が把持線の上流で生じるのを防止することが好適なものとなる。フィルムが把持線から相当に下流でスリットされる場合、引き取りの軌跡と境界の軌跡との間のフィルムは引き続きTDに沿って延伸する。フィルムのこの部分のみが延伸されているため、フィルムは、境界軌跡に対する増大した延伸比で延伸して、上流に伝播し得る更なる応力のアプセット、例えば、上流に伝播する、望ましくないレベルの機械方向の張力を生じる。
スリッティングは、変動し得る最終的な横断延伸方向比又は引き取り系の位置の調整に対応するのに必要な引き取り位置の変化と共に変動し得るように、移動性を有し再配置が可能であると好ましい。この種類のスリッティング系の利点は、単に引き取りスリッティングポイント158を好ましくはMDに沿って移動させることによって、延伸プロファイルを維持しながら、延伸比を調整できることである。熱かみそり、熱線、レーザー、強力なIR照射の集束ビーム又は加熱空気の集束ジェットを含めて、様々なスリッティング技法を用いることができる。
図6に示す機器は、所望により後処理領域136を含んでもよい。例えば、光学体は領域148で硬化され、領域150で急冷されてもよい。引き取り系は、光学体を一次延伸領域134から除去するために使用することができる。図示の実施形態において、この引き取り系は、フィルムが一次延伸領域を通じて輸送される軌道から独立している(即ち、分離しているか、又は直接連結していない)。引き取り系は、軌道1140、1141などの任意のフィルム輸送構造を、例えば対向するベルト又はテンタークリップのセットなどの把持部材と共に使用することができる。いくつかの実施形態において、TD収縮抑制は、互いに対してある角度をなす軌道1140、1141を使用して達成することができる。例えば、引き取り系の軌道は、冷却によってフィルムTD収縮を可能にする後処理領域の少なくとも一部分を通じて、徐々に集束する経路(約5°以下の角度をなす)をたどるように配置することができる。他の実施形態において、二つの対向する軌道は、典型的には約3°以下の角度で発散することができるが、いくつかの実施形態においてはそれより大きな角度を用いることができる。このことは、一次延伸領域においてフィルムのMD張力を増加させて、例えば、フィルムの横断方向に対する屈折率の主軸の変動など、特性の不均一性を減少させるのに有用となり得る。
いくつかの例示的実施形態において、引き取り系の中心線は、フィルムが一次延伸領域の軌道164を通じて輸送されるとき、フィルムの中心線とある角度をなす。角度をなした引き取り系、一次延伸領域、又はその双方は、屈折率の軸又は引き裂きの軸など、フィルム特性の一つ又は複数の主軸が、フィルムに対してある角度をなすフィルムを提供するのに有用である。いくつかの実施形態において、引き取り系が一次延伸領域に対してなす角度は、手動で、或いはコンピュータ制御ドライバ若しくは他の制御機構又はその両方を使用して機械的に調整可能である。
図6の例示的プロセスは又、除去部分を領域138内に含んでいる。所望により、ローラー165が、延伸されたフィルム152を前進させるために使用されてもよいが、この構成要素は省略されてもよい。別の切断160が行われてもよく、不使用部分161は廃棄されてもよい。引き取り系を去るフィルムは、典型的には、後の使用のためにロールに巻き取られる。或いは、直接的な加工が、引き取りの後に生じてもよい。
対向する軌道によって画定される経路は、MD、TD、及びND方向におけるフィルムの延伸に影響を及ぼす。延伸(又は伸長)変形は、一組の延伸比、即ち、機械方向の延伸比(MDDR)、横断方向の延伸比(TDDR)、及び垂直方向の延伸比(NDDR)によって記述することができる。フィルムについての決定がなされると、特定の延伸比が一般に、所望の方向(例えば、TD、MD、又はND)におけるフィルムの現在の寸法(例えば、長さ、幅、又は厚さ)と、同じ方向におけるフィルムの初期の寸法(例えば、長さ、幅、又は厚さ)との比として定義される。延伸プロセスの所与の点において、TDDRは、境界軌跡の現在の分離距離Lと、延伸の開始時における境界軌跡の初期の分離距離L0との比に一致する。換言すれば、TDDR=L/L0=λである。TDDRのいくつかの有用な値には、約1.5から約7又はそれ以上が挙げられる。TDDRの例示的な有用な値には、2、4、5及び6が挙げられる。TDDRの他の例示的な有用な値は、約4から約20、約4から約12、約4から約20、約4から約8及び約12から約20の範囲内にある。
米国出願公報第2002/0190406号、第2002/0180107号、第2004/0099992号及び2004/0099993号で説明されているように、実質的に1軸的な延伸条件では、横断方向の寸法が増すと、TDDR、MDDR、及びNDDRは、材料の密度が一定であると仮定して、λ、(λ)-1/2、及び(λ)-1/2にそれぞれ近づく。完全に1軸的に配向したフィルムとは、延伸の際に終始、MDDR=(NDDR)-1/2=(TDDR)-1/2となるフィルムである。
1軸(uniaxial)の範囲での有用な尺度であるUは、以下のように定義される。
Figure 2008537792
完全に1軸的な延伸の場合、Uは延伸の際に終始1となる。Uが1未満である場合、延伸状態は「準1軸的」であるとみなされる。Uが1を超える場合、延伸状態は「超1軸的」であるとみなされる。Uが1を超える状態は、様々なレベルの過緩和を表す。これらの過緩和状態は、境界縁部からのMD圧縮をもたらす。Uは、密度の変化に対して補正することができ、次の公式によってUfが与えられる。
Figure 2008537792
いくつかの例示的実施形態において、フィルムは、図6に示すように平面内で(即ち、境界軌跡及び軌道は同一平面上にある)延伸されるが、同一面上にない延伸軌跡も又、本開示の範囲内である。平面内境界軌跡では、完全に1軸的な配向の結果、一対の鏡面対称で且つ平面内にある放物線状の軌跡は、平面内のMD中心線から発散する。
中央の点の速度が、中央のトレースに沿った各点において、対向する境界軌跡上の対応する対向する点の間で測定された瞬間TDDRの逆数の平方根倍という正確な係数で、初速度から減少する限り、1軸延伸は、延伸の履歴全体と共に維持することができる。
例えば、ポリマーフィルムの厚さが不均一であること、延伸の間のポリマーフィルムの加熱が不均一であること、及び付加的な張力(例えば、機械方向の張力)が機器の下方ウェブ領域から加えられることを含めて、様々な要因が1軸配向を達成する能力に影響を及ぼし得る。しかしながら、多くの場合、完全な1軸配向を達成する必要はない。本開示のいくつかの例示的実施形態においては、U>0であるいかなる値も有効となり得る。その代わりに、Uの最小値又は閾値、若しくは、延伸を通じて終始又は延伸の特定の部分の間に維持されるUの平均値を規定することができる。例えば、いくつかの例示的実施形態において、Uの許容される最小値/閾値又は平均値は、所望により、又は特定の用途に対する必要性に応じて、0.2、0.5、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、又は0.95とすることができる。特定のUの値が選択されると、上記の式は、MDDRとTDDRとのある関係を与え、その関係により、他の関連する考慮事項と組み合わせて、1に接近するUに対する放物線状の軌跡をも含む境界軌跡のより広範なクラスが指定される。延伸の少なくとも最終部分に対して1に満たないUの値を示す軌跡は、本明細書においては、準放物線状の軌跡と呼ばれる。
上述した軌跡のクラスは例示的なものであり、限定的なものとみなされるべきではない。軌跡クラスのホストは、本発明の範囲内にあるとみなされる。一次延伸領域は、異なる延伸条件を有する二つ以上の異なる領域を含有することができる。例えば、第1の軌跡クラスからのある軌跡を、最初の延伸領域に対して選択することができ、同じ第1の軌跡クラスからの又は異なる軌跡クラスからの別の軌跡を、続く延伸領域の各々に対して選択することができる。
本開示は、U>0である最小値を有する全ての境界軌跡を包含しているが、本開示の典型的な実施形態は、約0.2、約0.5、好ましくは約0.7、より好ましくは約0.75、尚もより好ましくは約0.8又更により好ましくは約0.85であるUの最小値を含む、実質的に1軸的な全ての境界軌跡を含んでいる。最小のUの制約条件は、好ましくは約2.5、尚もより好ましくは約2.0又より好ましくは約1.5の限界TDDRによって規定される延伸の最終部分にわたって適用することができる。いくつかの実施形態において、限界TDDRは4、5又はそれ以上であってもよい。限界TDDRを超えると、特定の材料、例えば配向可能で且つ複屈折性を有するポリエステルを含んだ、特定の一体式で多層型のフィルムは、弾性又はスナップバックの能力を失い始めることがあるが、これは例えば、ひずみ誘起結晶などの構造が発達することによるものである。
許容される実質的に1軸的な用途の例として、反射型偏光子のオフ角度特性は、TDが主要な単軸の延伸方向である場合、MDとNDの屈折率の差異によって強く影響を受ける。0.08というMDとNDの屈折率の差異は、いくつかの用途において許容される。0.04という差異は、他の用途において許容される。より厳格な用途においては、0.02以下という差異が好まれる。例えば、0.85という1軸的特性の程度は、多くの場合、単軸横断方向の延伸フィルムに対して633nmで0.02以下という、ポリエチレンナフタレート(PEN)又はPENのコポリマーを含有するポリエステル系におけるMD方向とND方向の間の屈折率の差異をもたらすのに十分なものである。ポリエチレンテレフタレート(PET)など、いくつかのポリエステル系に対しては、0.80又更には0.75というUのより低い値が許容されることがあるが、これは、不十分に1軸的に延伸されたフィルムにおいては屈折率の固有の差異がより小さくなるからである。
準1軸的な延伸の場合、完全に1軸的な特性の最終的な大きさは、y(MD)方向とz(ND)方向との間の屈折率の適合レベルを次式によって推定するために使用することができる。
Δnyz=Δnyz(U=0)×(1−U)
上式において、Δnyzは、値Uに対する、MD方向(即ちy方向)とND方向(即ちz方向)の屈折率の差異であり、Δnyz(U=0)は、MDDRが延伸の際に終始1に維持されることを除いて同様に延伸されたフィルムにおける、その屈折率の差異である。この関係は、様々な光学フィルムにおいて使用されているポリエステル系(PEN、PET、及びPEN又はPETのコポリマー)に対して、合理的に予測されるものであることが判明している。これらのポリエステル系において、Δnyz(U=0)は、典型的には差異Δnxy(U=0)の約2分の1以上であり、この差異Δnxy(U=0)は、二つの面内方向MD(y軸)とTD(x軸)との間の屈折率の差異である。Δnxy(U=0)の典型的な値は、最大で、633nmで約0.26に及ぶ。Δnyz(U=0)の典型的な値は、最大で、633nmで約0.15に及ぶ。例えば、90/10のcoPEN、即ち、約90%のPENなどの繰り返し単位と10%のPETなどの繰り返し単位とを含んだコポリエステルは、633nmで約0.14という高延伸時の典型値を有する。この90/10のcoPENを含んだフィルムは、633nmで0.02、0.01及び0.003という対応するΔnyzの値を用いて実際のフィルム延伸比で測定すると、0.75、0.88及び0.97というUの値を有するものであり、このフィルムが本発明の方法に従って作製された。
延伸期間の終わりにUが準1軸的である場合、様々な他の境界軌跡を利用することができる。具体的には、有用な境界軌跡には、TDDRが少なくとも5であり、TDDRが2.5に達した後の延伸の最終部分にわたってUが少なくとも0.7であり、又、延伸が終わる時点でUが1未満である共面軌跡が挙げられる。他の有用な軌跡には、TDDRが少なくとも7であり、TDDRが2.5に達した後の延伸の最終部分にわたってUが少なくとも0.7であり、又、延伸が終わる時点でUが1未満である共面又は非共面軌跡が挙げられる。有用な軌跡には又、TDDRが少なくとも6.5であり、TDDRが2.5に達した後の延伸の最終部分にわたってUが少なくとも0.8であり、又、延伸が終わる時点でUが1未満である共面又は非共面軌跡が挙げられる。有用な軌跡には又、TDDRが少なくとも6であり、TDDRが2.5に達した後の延伸の最終部分にわたってUが少なくとも0.9であり、又、延伸が終わる時点でUが1未満である共面又は非共面軌跡が挙げられる。有用な軌跡には又、TDDRが少なくとも7であり、TDDRが2.5に達した後の延伸の最終部分にわたってUが少なくとも0.85である共面又は非共面軌跡が挙げられる。
一般に、様々な方法が、本開示の光学体を形成し加工するために用いることができ、その方法には、押出ブレンド、共押出、フィルムのキャスティング及びクエンチング、ラミネーション並びに1軸及び2軸(均衡又は不均衡)延伸などの配向を挙げることができる。上述のように、光学体は、様々な形状を取ることができ、従って、その方法は、最終的な光学体の形状及び所望の特性に応じて異なる。
本開示の例示的実施形態は、以下の実施例で詳細に説明するように構成することができる。
1. 2ポリマーの粗い可剥性表面薄層
(実施例1)
フィルム製造プロセス中に、粗い可剥性層を光学フィルム上にキャスト共押出することによって、粗面を光学フィルム上に作った。粗い可剥性層は、二つの機械的に混和するポリマーのブレンドを含んでおり、そのポリマーの一方はε−カプロラクトンのホモポリマーであった。共押出されたキャストウェブを、光学フィルムの製造プロセスの間にテンターオーブン内で延伸した時、粗い可剥性層内のε−カプロラクトンポリマーによって、表面組織が光学フィルム上に付与された。この組織は、可剥性層が光学フィルムから剥がされた後に明らかとなった。
粗面の組織の密度及び粗さは、粗い可剥性層にブレンドされるε−カプロラクトンホモポリマーの百分率と、押出成形機内での混合度と、キャストウェブの成形中のクエンチング条件と、キャストウェブの再加熱温度と、テンターオーブンの延伸比と、テンターオーブンの滞留時間によって制御した。粗い可剥性層におけるε−カプロラクトンホモポリマーの、約1パーセントから約3パーセントという百分率は、ASTM D1003−00に記載された典型的な手順に従ってBYK−Gardnerによるヘーズ計Haze−Guard Plusを使用して測定された約60%から約95%の範囲内のヘーズを付与するのに十分なものであった。
いくつかの異なる粗い可剥性層材料を、実験室規模の共押出設備を使用して評価した。作製されたいくつかの構成を表1に示す。この実施例で使用したε−カプロラクトンホモポリマーは、Dow Chemical Companyから入手可能なTONE(登録商標)P−787であった。P−787ポリマーは、60℃の融解温度及び18℃の結晶化温度を有している。Dow Chemical Companyによる結晶化データが示すところによれば、成形されたときのTONE(登録商標)ポリマーは、約50パーセントの結晶化度を示す。この実施例において、キャストウェブは、Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるシンジオタクチックポリプロピレン樹脂Finaplas 1571とブレンドされた約0、1、3及び5パーセントのTONE(登録商標)Pー787を含有する粗い可剥性層を備えていた。光学フィルムは、Dow Chemical Companyによるスチレンアクリロニトリル(SAN)Tyril(登録商標)100からなるものであった。
Figure 2008537792
これらのキャストウェブのサンプルのいくつかを、表2に示す延伸条件下で、バッチ延伸機を使用して延伸した。
Figure 2008537792
延伸された光学体は、比較的透明に見えたが、例えば、Finaplas 1571内の約1%のTONE(登録商標)P−787の場合、両方の粗い可剥性層を光学フィルムに接着すると、光学体からのヘーズは約11%であった。しかしながら、粗い可剥性層をフィルム表面から除去した時、下にあるSAN層は、ヘーズ計BYK−Gardner Hazegardを使用して測定すると、相当なヘーズを示した。粗い可剥性層を有し、その可剥性層が異なる量のTONE(商標) P−787をポリプロピレンFinaplas 1571中に含有するTyril 100 SANの層に対するヘーズレベル及び幾つかの表面粗さのデータを表1に要約する。
組織化されたSANコポリマーフィルムのいくつかを、組織を付与するために使用する可剥性層とともに、走査電子顕微鏡(SEM)で観察した。この実施例及び次の実施例でのSEM顕微鏡写真は、光学フィルムのサンプル及び対応する粗い可剥性層から断片を取り出すことによって作製したものである。合わせ面を、アルミニウムスタブ上に装着した。試料を金でスパッタコーティングし、又、FEIによって製造された、高真空モードで操作するModel XL30 Scanning Electron Microscopeを使用して調べた。全ての顕微鏡像は切断試料表面から45度の観察角度で撮影した。代表的な像を顕微鏡写真としたが、各顕微鏡写真は、形体の寸法スケールを示す棒ゲージを含んでいる。
図7Aは、約0%のP−787を含有する粗い可剥性層を除去した後のSANフィルムのSEM顕微鏡写真を示す。図7Bは、図7Aに示す組織を付与するために使用した、約0%のP−787を含有する粗い可剥性層のSEM顕微鏡写真である。図7Cは、約1%のP−787を含有する粗い可剥性層を除去した後のSANフィルムのSEM顕微鏡写真を示す。図7Dは、図7Cの組織を付与するために使用した、約1%のP−787を含有する粗い可剥性層のSEM顕微鏡写真である。図7Gは、約3%のP−787を含有する粗い可剥性層を除去した後のSANフィルムのSEM顕微鏡写真を示す。図7Hは、約3%のP−787を含有する粗い可剥性層のSEM顕微鏡写真を示す。
(実施例2)
多層反射型偏光子を、PEN(ポリエチレンナフタレート)を含む第1の光学層と、coPEN(コポリエチレンナフタレート)を含む第2の光学層とで構成した。PEN及びcoPENを、多層メルトマニホールド及び多層化装置を通じて共押出し、825枚の交互に並ぶ第1及び第2の光学層を形成した。又、この多層フィルムは、第2の光学層と同じcoPENでできた2枚の内部保護層と2枚の外部保護層を含有して、合計で829層であった。加えて、2枚の外部下表面薄層を光学層スタックの両側で共押出した。下表面薄層は、それぞれ約25マイクロメートルの厚さを有し、スチレンアクリロニトリルコポリマー(SAN)(Down Chemical CompanyによるTyril Crystone 880B)からなるものであった。99.5重量パーセントのシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるFinaplas 1571)と0.5重量パーセントのε−カプロラクトンポリマー(Dow Chemical CompanyによるTone P−787)とのブレンドからなる粗い可剥性層を、SAN層の上に形成した。次いで、上記の構成の押出されたキャストウェブを、テンターオーブン内で約143°の空気で120秒間加熱し、次いで、5.4:1の延伸比で1軸配向した。
粗い可剥性層を光学フィルムから除去した時、光学フィルムは40%のヘーズレベルを示した。フィルム及び除去した可剥性層の「エアー」側(キャスティングホイールの構成を参照)と「ホイール」側の双方における光学フィルムの表面の走査電子顕微鏡(SEM)顕微鏡写真を図8A〜8Fに示す。図8Aは、約0.5%のP−787を含有する粗い可剥性層を除去した後の、エアー側の光学フィルム表面のSEM顕微鏡写真を示す。図8Bは、図8Aに示す組織を付与するために使用した、約0.5%のP−787を含有する粗い可剥性層のエアー側のSEM顕微鏡写真である。図8Cは、図8Aに示すエアー側の光学フィルム表面の拡大SEM顕微鏡写真を示す。図8Dは、約0.5%のP−787を含有する粗い可剥性層を除去した後の、ホイール側の光学フィルム表面のSEM顕微鏡写真を示す。図8Eは、図8Dの組織を付与するために使用した、約0.5%のP−787を含有するホイール側の粗い可剥性層のSEM顕微鏡写真である。図8Fは、図8Dに示すホイール側の光学フィルム表面の拡大SEM顕微鏡写真を示す。
実施例2のフィルム上のある例示的な形態は、約12ミクロンから約15ミクロンという例示的な大寸法と、約3ミクロンから約3.5ミクロンという例示的な小寸法とを、約4:1から約5:1という典型的な縦横比で有することが判明した。例示的な大寸法及び小寸法は、SEM顕微鏡写真によって決定した。以下の表に示した典型的な形体の寸法は、Veeco InstrumentsによるWyko光学式プロファイラModel NT3300を使用して決定した。
粗い可剥性境界層を光学フィルムから剥がすのに必要な力は、上述の方法を用いて決定した。サンプルストリップは、ストリップの長さ方向に平行な光学フィルムの機械方向(MD)に切断した。この実施例の可剥性層に対する典型的な剥離力は、約1.4g/cm(3.5グラム毎インチ)であると測定された。剥離接着力の値は、剛性によって、従って粗い可剥性層の厚さ及び材料特性によって影響を受けることがある。本実施例の場合、可剥性層の厚さは約0.02mm(0.75ミル)であった。粗い可剥性層の厚さが異なる場合、異なる範囲の剥離力値が得られる。
この実施例の0.5%のP−787のサンプル、並びに上記の実施例1の1%及び3%のP−787のサンプルを、Veeco Instrumentsによる光学式プロファイリングシステムWYKO NT−3300を使用して解析した。ADCIS Aphelion(商標)画像解析ソフトウェア及び従来の画像解析技法を用いて、取り込んだ像の更なる解析を行った。干渉測定のためのサンプルは、薄い金属被覆を表面に真空スパッタリングして反射率を向上させることによって作製した。上述のサンプルのトポグラフィー解析の要約を表3に示す。表3に示す表面積指数(surface area index)は、測定された表面積と投影面積(250μm×250μm)との比として定義されている。
Figure 2008537792
同じ3つのサンプルの画像解析の要約を表4に示す。具体的には、この表は主に、光学フィルム表面の個々の構造(例えば凹部)の測定値に対する平均値及び標準偏差を示している。この表における長軸は、表面構造(例えば凹部)に最良に適合する楕円の主方向の向きである。サンプルは、主方向が基準方向に概ね平衡となるように位置合わせした。明らかに、標準偏差は、比較的良好に位置合わせされた配置を示している。
Figure 2008537792
0.5%、1%及び3%のサンプルに対して測定した大寸法の平均の大きさは、それぞれ8.71±0.34、8.42±0.50及び6.83±0.49であることが判明した。0.5%、1%及び3%のサンプルに対して測定した小寸法の平均の大きさは、それぞれ3.97±0.26、2.94±0.22及び2.77±0.26であることが判明した。
(実施例3)
896層を含む多層光学フィルムを、共押出及び配向プロセスによって作製したが、ここで、PETが第1の高指数材料であり、coPETが第2の低指数材料であった。フィードブロック法(この参照をもって本明細書に組み込まれる米国特許第3,801,429号に記載されているものなど)を使用して、約30%という帯域分割を有する光学反射帯を生成するのに十分な層の厚さの範囲で、約224層を生成した。層の厚さのほぼ直線状の勾配は、最も薄い層に対する最も厚い層の比を約1.30として、各材料に対するフィードブロックによって生じた。
低指数光学層を形成するために使用する等方性コポリエステル(「coPET」と呼ばれる)を、次の原材料、即ち、ジメチルテレフタレート79.2kg、ジメチルシクロヘキサンジカルボキシレート31.4kg、シクロヘキサンジメタノール54kg、エチレングリコール59.2kg、ネオペンチルグリコール16.5kg、トリメチロールプロパン1.2kg、酢酸亜鉛49.6g、酢酸コバルト20.7g及びアンチモントリアセテート80gを装填したバッチ反応器内で合成した。0.20MPaの圧力下で、メタノールを除去しながらこの混合物を254℃まで加熱した。メタノール35.4kgを除去した後、トリエチルホスホノアセテート69.2gを反応器に装填し、次いで、285℃まで加熱しながら圧力を徐々に133Paに減じた。縮合反応の副生成物、即ちエチレングリコールは、60/40重量%のフェノール/o−ジクロロベンゼン中で測定して0.64dL/gの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、絶えず除去した。このポリエステルは、ASTM D3418を20℃/分の走査速度で使用してDSCによって測定すると、67℃のTgを有しており、又、第2の熱Tgを取ることで熱履歴を除去された。
0.60dL/gの固有粘度(IV)を有するPETを、一つの押出成形機によって50kg/時の速度でフィードブロックに供給し、coPET−Fを、他の押出成形機によって43kg/時の速度でフィードブロックに供給した。これらの融解流動物をフィードブロックに送り、2枚の外側の下表面薄層をPETとした、PET及びcoPET−Fの224枚の交互層を生成した。下表面薄層は、光学層よりも大いに厚く、その下表面薄層は、PETの全溶融流れの約20%(各側に10%)を含んでいた。
材料の流動物は次いで、(例えば、本明細書に参考として組み込まれる米国特許第5,094,788号及び第5,094,793号に記載されているような)非対称の2倍多層化装置を通過した。多層化装置の厚さ比は、約1.25:1であった。224層の各組みは、フィードブロックによって形成された適切な層厚さのプロファイルを有しており、全体的な厚さ係数は多層化装置及びフィルム押出成形機の速度によって決まる。材料の流動物は次いで、約1.55:1の厚さ比を有する更なる2倍多層化装置を通過する。
多層化装置の後、ポリプロピレンコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.の製品PP8650)とポリエチレンオクテンコポリマー(Affinity 1450)の50:50のブレンドを含む粗い可剥性層を、融解流動物に追加した。この不混和性のポリマーブレンドを、第3の押出成形機に22.7kg/時の速度で送った。多層融解流動物は次いで、フィルムダイを通過して水冷キャスティングホイール上へ移動した。キャスティングホイールの入口水温は8℃であった。高電圧ピンニングシステムを用いて、押出品をキャスティングホイールにピン留めした。ピンニングワイヤは約0.1mm厚であり、5.2kVの電圧が印加された。ピンニングワイヤは、滑らかな外観を有するキャストフィルムが得られるように、キャスティングホイールとの接触点でウェブから約3mmから5mmに、操作者によって手動で配置した。キャスティングホイール速度を0.11m/s(22.4フィート/分)として、約0.4mm(17ミル)厚のキャストフィルムを製造した。粗い可剥性層の押出成形機及び関連する溶融加工装置は、254℃に維持した。PET及びcoPETの押出成形機、フィードブロック、可剥性層モジュール、多層化装置、ダイ、並びに関連する溶融加工装置は、266℃に維持した。
17.8cm×25.4cmの多層フィルムのサンプルを、1軸延伸用の標準的なフィルムテンターに送り込んだ。テンタークリップは連続的に配向されるフィルムには慣例のものであるため、キャストウェブ片は、縁部上でテンタークリップによって把持した。テンタークリップ同士の間隔が固定されていたため、クリップ付近のフィルムが機械方向に収縮することは不可能であった。しかしながら、ウェブは前縁又は後縁においては収縮しなかったため、ウェブは機械方向に収縮し、その収縮は、クリップからの距離が増すにつれて大きくなった。縦横比を十分に大きくすると、サンプルの中心は、真の1軸配向となるよう完全に収縮することができたが、それは即ち、縮みが横断方向の延伸比の平方根に等しくなるということである。サンプルは、初期のクリップ距離が20.3cmで最終クリップ距離が142cmへと、TD方向に延伸し、次いで延伸温度で129cmへと緩和された。延伸は、6:1の延伸比及び5cm/sの延伸速度で、99℃のテンター温度で行った。初期から最終への部品寸法は、延伸比(6:1)と同じではなかったが、これはテンタークリップ内の材料が延伸しないからである。
テンターを延伸すると、可剥性層はヘーズが高くなり、粗くなった。可剥性層を引き剥がした後、下にある多層反射型偏光子の外側表面は、除去した可剥性層に類似し対応する細長い構造を有して粗くなった。結果として生じたフィルムのヘーズをヘーズ計BYK−Gardnerで測定すると、約30%であった。組織化された光学フィルムを拡散光のリサイクルキューブ(recycling cube)の頂部に配置した時、輝度の上昇を測定すると、光学フィルムがない場合よりも約67%高くなった。リサイクルキューブ(recycling cube)は、スポット光度計及び好適なバックライトを使用して製作することができるが、その二つの間には、バックライトからの一つの偏光のみが光度計によって測定されるように、偏光子を配置する。このフィルムの表面粗さを、AFM(原子力顕微鏡)及びWyko(VSIモードでの光学干渉法)の双方で測定した。Wyko解析では、図9及び10に示すように、Rq=435nmを有する粗い表面構造が測定された。別法として、図11及び12に示すように、AFM解析では、Rms=2.74nm及びRa=1.84nmを有する粗い表面構造が測定された。この実施例において生成される表面形体の典型的な小寸法のおおよその大きさは、約5ミクロンの小寸法を、又約40ミクロンの大寸法を特徴とすることが判明した。しかしながら、いくつかの形体は、はるかに大きな大寸法を示し、又、試験中のサンプル全体に広がるものもあった。表5は、実施例3で説明した例示的実施形態の様々な表面特性を含んでいる。「BR」はベアリング比を指し、「SX」はStylus Xを指す。データの最初の行は平均値を表し、データの2番目の行は標準偏差を表す。
Figure 2008537792
(実施例4)
低結晶化度ポリプロピレン及び非晶質ポリエステルフィルムを使用して、多層反射型偏光子を、PEN(ポリエチレンナフタレート)を含む第1の光学層と、coPEN(コポリエチレンナフタレート)を含む第2の光学層とで構成した。PEN及びcoPENを、多層メルトマニホールド及び多層化装置を通じて共押出し、825枚の交互に並ぶ第1及び第2の光学層を形成した。又、この多層フィルムは、第2の光学層と同じcoPENでできた2枚の内部保護層と2枚の外部下表面薄層を含有して、合計で829層であった。加えて、2枚の下表面薄層を光学層スタックの両側で共押出した。これらの下表面薄層は約18マイクロメートル厚であり、PMMA(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるVO44)からなるものであった。
96重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるPP1571)と4重量%の帯電防止ポリマー(三洋化成工業によるペレスタット300)との不混和性ポリマーブレンドから形成された粗い可剥性層を、PMMAブレンド構造の層の上に形成した。次いで、上記の構成の押出されたキャストウェブを、テンターオーブン内で約150°の空気で45秒間加熱し、次いで、6:1の延伸比で1軸配向した。結果として生じた反射型偏光子は、不混和性ポリマーブレンドの可剥性層を元のままに有する透明なものであった。しかしながら、これらの粗い可剥性層を除去すると、不混和性ポリマーブレンドによってPMMA層に表面粗さが付与されることにより、フィルムはヘーズが高くなった。約39.8%のヘーズが、ヘーズ計BYK−Gardnerで測定された。このフィルムの表面解析を図13に示す。
(実施例5)
80重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるP1571)と20重量%の高密度ポリエチレン(Chevron HDPE 9640)との不混和性ブレンドを粗い可剥性層として光学フィルムSAN(DOWによるTyril 880)の外側で共押出することによって、光学体を製作した。この粗い可剥性層は、低結晶度ポリプロピレンと高結晶度ポリエチレンの組み合わせを示した。結果として生じた3層のキャストウェブを、50秒にわたって145℃で予熱し、100%/秒の延伸速度で6:1に1軸配向した。可剥性の不混和性ブレンド可剥性層を取り除いた後、芯のSAN層は0.2mm(6.8ミル)厚であった。ヘーズをヘーズ計BYK−Gardnerで測定すると、約7.1%であった。表面粗さをWyko干渉計で解析すると、図14に示すように、130nmのRq及び120nmのRaを有していた。
(実施例6)
60重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるP1571)と40重量%の高密度ポリエチレン(Chevron−Philips HDPE 9640)との不混和性ブレンドを粗い可剥性層としてSAN(DOW Chemical CompanyによるTyril 880)の外側で共押出することによって、多層光学フィルムを製作した。この粗い可剥性層は、低結晶度ポリプロピレンと高結晶度ポリエチレンの組み合わせを示した。結果として生じた3層のキャストウェブを、50秒にわたって145℃で予熱し、100%/秒の延伸速度で6:1に1軸配向した。可剥性の不混和性ブレンド可剥性層を除去した後、芯のSAN層は0.1mm(5.9ミル)厚であった。ヘーズをヘーズ計BYK−Gardnerで測定すると、約34.5%であった。表面粗さをWyko干渉計で解析すると、図15に示すように、380nmのRq及び340nmのRaを有していた。
(実施例7)
73重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるP1571)と27重量%の低密度コポリエチレン(Engage 8200)との不混和性ブレンドを粗い可剥性層として光学フィルムSAN(DOWによるTyril 880)の外側で共押出することによって、光学体を製作した。この粗い可剥性層は、低結晶度ポリプロピレンと低結晶度コポリエチレンの組み合わせを示した。結果として生じた3層のキャストウェブを、50秒にわたって145℃で予熱し、100%/秒の延伸速度で6:1に1軸配向した。可剥性の不混和性ブレンド層を除去した後、芯のSAN層は0.1mm(4.5ミル)厚であった。ヘーズをヘーズ計BYK Gardnerで測定すると、約4.5%であった。表面粗さをWyko干渉計で解析すると、図16に示すように、80nmのRq及び70nmのRaを有していた。
(実施例8)
プロピレンとエチレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるPP8650)のランダムコポリマーを、高密度ポリエチレン(Dow Chemical Companyによる10462N)と50/50重量%でブレンドし、粗い可剥性層としてポリカーボネート(GE Plastics Inc.によるLexan HF110)光学フィルムの芯層の上で共押出して、本開示による光学体を作製した。ポリカーボネート芯層の押出速度は1.57g/s(12.5lbs/時)であり、ポリオレフィンブレンド層の各押出速度は1.26g/s(10lbs/時)であった。3層光学体を、0.06mm(2.5ミル)厚のポリカーボネートフィルムと0.05mm(2.0ミル)厚の粗い可剥性層とを作製する幅と速度でキャストした。高密度ポリエチレンは、ランダムプロピレンエチレンコポリマーと混和せず、又相分離して粗い可剥性層上に突出部を形成したが、その粗い可剥性層は後に引き剥がされて、ポリカーボネート光学フィルム上に表面組織を残した。不混和ブレンドの粗い可剥性相をポリカーボネートの光学拡散フィルムから除去するのに必要な剥離力を、上述の方法によってI−質量のテープ(I-mass tape)の剥離力試験機で測定すると、約4.7g/cm(12グラム/インチ)であった。ASTM D1003に従って、ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、ポリカーボネートの光学拡散フィルムにおける約94.2%のヘーズを測定した。
(実施例9)
ポリプロピレンとエチレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.によるPP7825)のランダムコポリマーを、45重量%の高密度ポリエチレン(Chevron−PhilipsによるHDPE 9640)及び5重量%の炭酸カルシウムCaCO3とブレンドした。この不混和性のポリマーブレンドを、ポリカーボネート(Lexan HF110)の光学フィルムの芯層上で可剥層として共押出して、本開示による光学体を作製した。ポリカーボネート芯層の押出速度は1.51g/s(12.5lbs/時)であり、ポリオレフィンブレンド層の各押出速度は1.26g/s(10lbs/時)であった。3層フィルムを、0.17mm(6.5ミル)厚のポリカーボネートフィルムと0.13mm(5.0ミル)厚の粗い可剥性層とを作製する幅と速度でキャストした。高密度ポリエチレンは、ランダムプロピレンエチレンコポリマーと混和せず、又相分離して粗い可剥性層上に突出部を形成したが、その粗い可剥性層は後に引き剥がされて、ポリカーボネート光学フィルム上に表面組織を残した。不混和ブレンドの粗い可剥性相をポリカーボネートの光学拡散フィルムから除去するのに必要な剥離力を、上述の方法によってI−質量のテープ(I-mass tape)の剥離力試験機で測定すると、約5.5g/cm(14グラム/インチ)であった。TM 1101に従って、ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、ポリカーボネートの光学拡散フィルムにおける約96.7%のヘーズを測定した。
次の表6は、本開示の例示した実施形態及び他の可能な実施形態のいくつかに対する平均剥離力値を示す。CoPENーtbiaは、ナフタレートジカルボン酸サブユニットとtーブチルイソフタル酸(tbia)とを含むcoPENコポリマーを指す。
Figure 2008537792
(実施例10)
1枚の粗い可剥性層と、1枚のPET芯層と、芯層の、粗い可剥性層から反対側の1枚の滑らかな可剥性層とからなる3層フィルムを共押出することによって、艶消しPETフィルムを作製した。このようにして、PET芯の一つの表面のみをエンボス加工した。粗い可剥性層の連続相はシンジオタクチックポリプロピレン(AtofinaによるFinaplas 1571)からなり、分散相は直鎖低密度ポリエチレン(Chevron−Phillips Chemical Co.によるMarflex 7104)からなるものであった。滑らかな層は、分散相を有さないFinaplas 1571であった。フィルムの光学特性は、分散相の装入量を変化させることによって制御した。これらのフィルムは、バッチフィルム延伸機を表7に記載した条件で使用して配向させた。
Figure 2008537792
光学特性はヘーズ計BYK−Gardenerを使用して測定し、表面粗さ特性はWyko干渉計を使用して測定した。2枚のフィルムの光学特性及び表面粗さ特性を表8に示す。本発明者らは、PET表面に残った凹部の縦横比を900倍の光学顕微鏡写真から測定した。
Figure 2008537792
Daは、Wyko干渉計で測定した凹部の平均の傾きである。
(実施例11)
1枚の粗い可剥性層と、1枚のPET芯層と、芯層の、粗い可剥性層から反対側の1枚の滑らかな可剥性層とを含む3層光学体を共押出することによって、艶消しPETフィルムを作製した。粗い可剥性層は、Atofina Chemical Co.から入手可能なFinaplas 1571と、Dow Chemical Companyから入手可能な直鎖低密度ポリエチレンであるDowlex 2517とのブレンドからなるものであった。滑らかな層は、分散相を有さないFinaplas 1571からなるものであった。粗い可剥性層内の分散相の装入量を変化させて、光学特性及び表面特性を制御した。フィルムは、先の実施例と同じ条件(表7)で延伸させたが、その光学特性及び物理特性は又、表8に示してある。表面の凹部は、20を超える平均縦横比を有することが判明したが、これは、表面構造が機械方向に高度に配向していることを示している。分散相の液滴は、押出成形の間の剪断力によって、又ダイを出た後のフィルムの延伸によって配向された。
(実施例12)
1枚の粗い可剥性層と、1枚のPET層とからなる2層フィルムを共押出成形し、この2層フィルムを、デュポン社による市販の0.13mm(5ミル)のPETフィルムにラミネートすることによって、艶消しPETフィルムを作製した。粗い可剥性層は、連続相としての、AtofinaによるFinaplas1571と、分散相としての、Chevron−Phillips Chemical Co.によるMarflex 7104とからなるものであった。PET樹脂は、スリーエム社(3M Company)によるものであった。可剥性層とPET層の双方は、0.03mm(1ミル)厚であった。押出成形されたPET層が市販のPETフィルムに接触するように、2層フィルムを、デュポン社による0.13mm(5ミル)のPETフィルムにラミネートした。可剥性層を除去すると、粗いPET表面が残った。PETフィルムのヘーズは、可剥性層における分散相の装入量を変化させることによって制御した。いくつかのフィルムの結果を表9に示す。
Figure 2008537792
(実施例13)
1枚の粗い可剥性層と、1枚のPET層とを含む2層フィルムを共押出成形し、この2層フィルムを、市販の1軸配向したPETフィルムにラミネートすることによって、艶消しPETフィルムを作製した。可剥性層は、分散相としての、Dow Chemical Co.によるTyril 100と、連続相としての、AtofinaによるFinaplas 1571とからなるものであった。第2の押出成形層用のPETはスリーエム社によるものであり、市販のPETフィルムはデュポン社から入手したものであった。押出成形されたPET層が市販のPETフィルムに接触するように、2層フィルムを、市販のPETフィルムに0.25m/s(50フィート/分)でラミネートした。可剥性層を除去すると、粗いPET表面が残った。フィルムのヘーズは、可剥性層における分散相の装入量を変化させることによって制御した。Tyril 100の装入量の異なるフィルムに対する結果を表9に示す。Tyril 100の液滴は、表に示すように10%及び20%の装入量に対して比較的高い縦横比で、押出成形の間に機械方向に延伸され、又押出成形されたPET層上に非対称表面構造をエンボス加工した。縦横比は約6であり、構造は機械方向に配向している。Tyril 100の装入量が、例えば50%と高い場合、表面構造は、図18に示すように、長い半球形のチャネルへと劇的に配向される。
2. 3つ以上のポリマーの粗い可剥性層
以下の実施例では、可剥性層の接着性の制御及びより高度な表面形体密度の実現を目的として、少なくとも3つのポリマーを含む粗い可剥性層を利用している。少なくとも二つの分散相を粗い可剥性層において利用すると、様々な寸法の形体(典型的には凹部)を含む光学フィルムの表面に組織を付与することが支援され、このことはヘーズの改善に役立てることができる。いくつかの例示的実施形態において、二つ以上の分散副相によって、より小さな凹面表面形体(凹部)をより大きな凹面表面形体(凹部)の間に、又、いくつかの例示的実施形態においては、より小さな凹面表面形体(凹部)をより大きな凹面表面形体(凹部)内に付与することができる。
以下の的実施形態において使用する材料は、様々な製造業者から入手可能であり、PEN(スリーエム社(3M Company)による48 IV PEN)、SAN(Dow ChemicalによるTyril 880)、sPP(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.から入手可能な1571)、MDPE(Chevron−Philipsから入手可能なMarflex TR130)、Admer(三井石油化学工業社から入手可能なSE810)、Xylex(GE Plastics Inc.から入手可能なXylex 7200)、ランダムプロピレンエチレンコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.から入手可能なPP8650)、Pelestat 300(Tomen Americaから入手可能なPelestat 300)、Pelestat 6321(Tomen Americaから入手可能なPelestat 6321)、ポリカプロラクトン(Tone 787),PMMA(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,Inc.Chemicalから入手可能なVO44)、ポリスチレン(Dow Chemical Companyから入手可能なStyron 685)などがある。
(実施例14)
PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、60重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、20重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び20重量%のSAN(スチレンアクリロニトリル)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。この光学フィルムの芯層は、291℃(555°F)で動作する3.8cm(1.5インチ)の一軸スクリュー押出成形機を1.26g/s(10lbs/hr)の速度で使用して押出成形した。下表面薄層は、260℃(500°F)で動作する3.2cm(1.25インチ)の一軸スクリュー押出成形機を1.26g/s(10lbs/hr)の速度で使用して押出成形した。一対の粗い可剥性層は、249℃(480°F)で又15.7rad/s(150rpm)のスクリュー速度で動作する25mmの二軸スクリュー押出成形機によって、sPPとは0.76g/s(6lbs/hr)の送り速度で、MDPEとは0.25g/s(2lbs/hr)の送り速度で、又SANとは0.25g/s(2lbs/hr)の送り速度で押出ブレンドした。芯層及び下表面薄層は、粗い可剥性層のマニホールドに取り付けられた3層フィードブロック内に送り込んだが、それらの層は、フィルムダイ内に送り込まれ、全て277℃(530°F)で処理された。この多層ポリマー溶解物を、32℃(90°F)で又0.03m/s(5フィート/分)で動作するキャスティングホイール上に共押出成形して、厚さが約0.76mm(30ミル)のキャストウェブを製作した。
次いで、多層キャストウェブを143℃(290°F)で50秒にわたって予熱し、バッチ配向機において100%/秒の延伸速度で5:1の延伸比に配向した。次いで一対の粗い可剥性層を引き剥がし、これらの粗い可剥性層を除去するのに必要な力を前述の180度剥離試験方法によって測定すると、約4.3g/cm(10.8グラム/インチ)であった。ヘーズ計Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約15.8%のヘーズ値を有していた。
(実施例15)
実施例14で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、60重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、30重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び10重量%のSAN(スチレンアクリロニトリル)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約15.4%のヘーズ値を有していた。
(実施例16)
実施例14で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の構造的表面薄層と、40重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、30重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び30重量%のSAN(スチレンアクリロニトリル)のブレンドを含む外側の一対の可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約32.6%のヘーズ値を有していた。
(実施例17)
実施例14で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、80重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、10重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び10重量%のSAN(スチレンアクリロニトリル)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約6.45%のヘーズ値を有していた。
(実施例18)
実施例14で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、60重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、10重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び30重量%のSAN(スチレンアクリロニトリル)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約19.5%のヘーズ値を有していた。
(実施例19)
PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、70重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、20重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び10重量%のAdmer SE810(変性ポリエチレン)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。この光学フィルムの芯層は、291℃(555°F)で動作する3.8cm(1.5インチ)の一軸スクリュー押出成形機を1.26g/s(10lbs/hr)の速度で使用して押出成形した。一対の下表面薄層は、260℃(500°F)で動作する3.2cm(1.25インチ)の一軸スクリュー押出成形機を1.26g/s(10lbs/hr)の速度で使用して押出成形した。一対の粗い可剥性層は、249℃(480°F)で又20.9rad/s(200rpm)のスクリュー速度で動作する25mmの二軸スクリュー押出成形機によって、sPPとは0.88g/s(7lbs/hr)の送り速度で、MDPEとは0.25g/s(2lbs/hr)の送り速度で、又Admerとは0.13g/s(1lbs/hr)の送り速度で押出ブレンドした。芯層及び下表面薄層は、更なる外層のマニホールドに取り付けられた3層フィードブロック内に送り込んだが、それらの層は、フィルムダイ内に送り込まれ、全て277℃(530°F)で処理された。この多層ポリマー融解物を、32℃(90°F)で又0.03m/s(5フィート/分)で動作するキャスティングホイール上に共押出成形して、厚さが約0.76mm(30ミル)のキャストウェブを製作した。
次いで、多層キャストウェブを143℃(290°F)で50秒にわたって予熱し、バッチ配向機において100%/秒の延伸速度で5:1の延伸比に配向した。次いで一対の粗い可剥性層を引き剥がし、これらの粗い可剥性層を除去するのに必要な力を前述の180度剥離試験方法によって測定すると、約2.2g/cm(5.6グラム/インチ)であった。Gardnerヘーズ計を使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約4.7%のヘーズ値を有していた。
(実施例20)
実施例19で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、65重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、30重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び5重量%のAdmer SE810(変性ポリエチレン)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約7.9%のヘーズ値を有していた。
(実施例21)
実施例19で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、55重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、30重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び15重量%のAdmer SE810(変性ポリエチレン)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約7.9%のヘーズ値を有していた。
(実施例22)
実施例19で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、85重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、10重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び5重量%のAdmer SE810(変性ポリエチレン)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約1.47%のヘーズ値を有していた。
(実施例23)
実施例19で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の構造的表面薄層と、75重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、10重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び15重量%のSAN(スチレンアクリロニトリル)のブレンドを含む外側の一対の可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約1.7%のヘーズ値を有していた。
(実施例24)
PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、70重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、20重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び10重量%のXylex 7200(ポリカーボネート/コポリエステルブレンド)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。この光学フィルムの芯層は、291℃(555°F)で動作する3.8cm(1.5インチ)の一軸スクリュー押出成形機を1.26g/s(10lbs/hr)の速度で使用して押出成形した。一対の下表面薄層は、260℃(500°F)で動作する3.2(1.25インチ)の一軸スクリュー押出成形機を1.26g/s(10lbs/hr)の速度で使用して押出成形した。一対の粗い可剥性層は、249℃(480°F)で又20.9rad/s(200rpm)のスクリュー速度で動作する25mmの二軸スクリュー押出成形機によって、sPPとは0.88g/s(7lbs/hr)の送り速度で、MDPEとは0.25g/s(2lbs/hr)の送り速度で、又Xylexとは0.13g/s(1lbs/hr)の送り速度で押出ブレンドした。芯層及び下表面薄層は、粗い可剥性層のマニホールドに取り付けられた3層フィードブロック内に送り込んだが、それらの層はフィルムダイ内に送り込まれ、全て277℃(530°F)で処理された。この多層ポリマー融解物を、32℃(90°F)で又0.03m/s(5フィート/分)で動作するキャスティングホイール上に共押出成形して、厚さが約0.76mm(30ミル)のキャストウェブを製作した。
次いで、多層キャストウェブを143℃(290°F)で50秒にわたって予熱し、バッチ配向機において100%/秒の延伸速度で5:1の延伸比に配向した。次いで一対の粗い可剥性層を引き剥がし、これらの粗い可剥性層を除去するのに必要な力を前述の180度剥離試験方法によって測定すると、約25.7g/cm(65.2グラム/インチ)であった。Gardnerヘーズ計を使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約45.3%のヘーズ値を有していた。
(実施例25)
実施例24で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、65重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、30重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び5重量%のXylex 7200(ポリカーボネート/コポリエステルブレンド)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約41.8%のヘーズ値を有していた。
(実施例26)
実施例24で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、55重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、30重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び15重量%のXylex 7200(ポリカーボネート/コポリエステルブレンド)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約93.1%のヘーズ値を有していた。
(実施例27)
実施例24で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、85重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、10重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び5重量%のXylex 7200(ポリカーボネート/コポリエステルブレンド)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約14.5%のヘーズ値を有していた。
(実施例28)
実施例24で説明したように、PEN(ポリエチレンナフタレート)と、SAN(スチレンアクリロニトリル)を含む一対の下表面薄層と、75重量%のsPP(シンジオタクチックポリプロピレン)、10重量%のMDPE(中密度ポリエチレン)、及び15重量%のXylex 7200(ポリカーボネート/コポリエステルブレンド)のブレンドを含む一対の粗い可剥性層とを含む光学フィルムを共押出成形することによって光学体を製作した。ヘーズ計BYK−Gardnerを使用して、フィルムを透過した光の相対拡散を測定すると、約21%のヘーズ値を有していた。
(実施例29)
多層偏光子フィルムを含む光学体を、ポリエチレンナフタレートから作製された第1の光学層及びコ(ポリエチレンナフタレート)から作製された第2の光学層と、脂環式ポリエステル/ポリカーボネートブレンド(Xylex 7200)から作製された下表面薄層と、PP8650、Tone 787、及びペレスタット300の不混和性ブレンドから作製された粗い可剥性層とで構成した。
第1の光学層を形成するのに使用したコポリエチレンヘキサメチレンナフタレートポリマー(CoPEN5050HH)は、次の原材料、即ち、ジメチル2,6−ナフタレンジカルボキシレート(80.9kg)、ジメチルテレフタレート(64.1kg)、1,6−ヘキサンジオール(15.45kg)、エチレングリコール(75.4kg)、トリメチロールプロパン(2kg)、コバルト(II)アセテート(25g)、酢酸亜鉛(40g)、アンチモン(III)アセテート(60g)を装填したバッチ反応器内で合成した。この混合物を254℃の温度に0.2MPa(2気圧(2×105N/m2))の圧力で加熱し、又、この混合物を、メタノール反応生成物を除去しながら、反応させた。反応が完了し、メタノール(約42.4kg)を除去した後、反応槽にトリエチルホスホノアセテート(55g)を装填し、290℃に加熱しながら、圧力を0.13kPa(1トル(263N/m2))に減じた。縮合の副生成物、即ちエチレングリコールは、60/40重量%のフェノールとo−ジクロロベンゼン中で測定して0.55dL/gの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、絶えず除去した。この方法によって生成されたCoPEN5050HHポリマーは、毎分20℃の温度勾配にした示差走査熱量計で測定して85℃のガラス転移温度(Tg)を有していた。
上述のPEN及びCoPEN5050HHを、多層メルトマニホールドを通じて共押出成形して、275枚の交互に並ぶ第1及び第2の光学層を有する多層光学フィルムを作製した。この275層の多層スタックを3部に分割し、825層を形成するように積み重ねた。PEN層は第1の光学層であり、CoPEN5050HH層は第2の光学層であった。第1及び第2の光学層に加えて、同様にCoPEN5050HHからなる1組の非光学層を、光学層スタックの両側でPBL(保護境界層)として共押出成形した。又、2組みの下表面薄層を、更なる融解部分を通じてPBL非光学層の外側で共押出成形した。Xylex 7200は、下表面薄層を形成するために使用した。粗い可剥性層は、6重量%のTone P−787(ポリカプロラクトン)と1.5重量%のプレスタット300(Tomen/Sanyoから入手可能な変性ポリエチレン)とをブレンドしたPP8650(ポリプロピレンエチレンコポリマー)でできたものである。従って、その構成は、層の順番にポリプロピレン混合物の粗い可剥性層、Xylex 7200の下表面薄層、825枚の光学層1及び2の交互層、Xylex 7200の下表面薄層、並びに更なるポリプロピレン混合物の粗い可剥性層であった。
その多層押出成形フィルムを、冷却ロール上に毎分5メートル(毎分15フィート)でキャストし、オーブンにおいて150℃(302°F)で30秒にわたって加熱し、次いで5.5:1の延伸比で1軸配向した。約125ミクロン(5ミル)厚の反射型偏光子フィルムが、可剥性ポリプロピレン混合物の可剥層を除去した後に生成された。これらの可剥性層を除去するのに必要な剥離力を180度の剥離試験で測定すると、7.9g/cm(20g/インチ)であった。この多層フィルムを測定すると、ヘーズ計BYK−Gardnerで測定して58%のヘーズレベルを有していた。
(実施例30)
多層反射型偏光子フィルムを含む光学体を、ポリエチレンナフタレートから作製された第1の光学層及びコ(ポリエチレンナフタレート)から作製された第2の光学層と、脂環式ポリエステル/ポリカーボネートブレンド(Xylex 7200)から作製された下表面薄層と、PP8650、Tone 787、及びMarflex TR130の不混和性ブレンドから作製された粗い可剥性層とで構成した。第1の光学層を形成するのに使用したコポリエチレンヘキサメチレンナフタレートポリマー(CoPEN5050HH)は、次の原材料、即ち、ジメチル2,6−ナフタレンジカルボキシレート(80.9kg)、ジメチルテレフタレート(64.1kg)、1,6−ヘキサンジオール(15.45kg)、エチレングリコール(75.4kg)、トリメチロールプロパン(2kg)、コバルト(II)アセテート(25g)、酢酸亜鉛(40g)、アンチモン(III)アセテート(60g)を装填したバッチ反応器内で合成した。この混合物を254℃の温度に0.2MPa(2気圧(2×105N/m2))の圧力で加熱し、又、この混合物を、メタノール反応生成物を除去しながら、反応させた。反応が完了し、メタノール(約42.4kg)を除去した後、反応槽にトリエチルホスホノアセテート(55g)を装填し、290℃に加熱しながら、圧力を0.13kPa(1トル(263N/m2))に減じた。縮合の副生成物、即ちエチレングリコールは、60/40重量%のフェノールとo−ジクロロベンゼン中で測定して0.55dL/gの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、絶えず除去した。この方法によって生成されたCoPEN5050HHポリマーは、毎分20℃の温度勾配にした示差走査熱量計で測定して85℃のガラス転移温度(Tg)を有していた。上述のPEN及びCoPEN5050HHを、多層メルトマニホールドを通じて共押出成形して、275枚の交互に並ぶ第1及び第2の光学層を有する多層光学フィルムを作製した。この275層の多層スタックを3部に分割し、825層を形成するように積み重ねた。PEN層は第1の光学層であり、CoPEN5050HH層は第2の光学層であった。第1及び第2の光学層に加えて、同様にCoPEN5050HHからなる1組の非光学層を、光学層スタックの両側でPBL(保護境界層)として共押出成形した。又、2組みの可剥性層を、更なる融解部分を通じてPBL非光学層の外側で共押出成形した。Xylex 7200を、内部の表面薄層の組みを形成するために使用した。可剥性層は、4重量%のTone P−787(ポリカプロラクトン)と15重量%のMarflex TR130(中密度ポリエチレン)とをブレンドしたPP8650(ランダムプロピレンエチレンコポリマー)でできたものである。その構成は従って、層の順番にポリプロピレン混合物の外側可剥性層、Xylex 7200の内側表面薄層、825枚の光学層1及び2の交互層、Xylex 7200の内部表面薄層、並びに更なるポリプロピレン混合物の外側可剥性層であった。
その多層押出フィルムを、冷却ロール上に毎分5メートル(毎分15フィート)でキャストし、オーブンにおいて150℃(302°F)で30秒にわたって加熱し、次いで5.5:1の延伸比で1軸配向した。約125ミクロン(5ミル)厚の反射型偏光子フィルムが、粗い可剥性ポリプロピレン混合物の層を除去した後に生成された。これらの粗い可剥性層を除去するのに必要な剥離力を180度の剥離試験で測定すると、5.9g/cm(15g/インチ)であった。この多層フィルムを測定すると、ヘーズ計BYK−Gardnerで測定して約47.9%のヘーズレベルを有していた。
(実施例32)
多層反射型偏光子フィルムを含む光学体を、ポリエチレンナフタレートから作製された第1の光学層及びコ(ポリエチレンナフタレート)から作製された第2の光学層と、脂環式ポリエステル/ポリカーボネートブレンド(Xylex 7200)から作製された下表面薄層と、PP8650、Tone -787、及びPMMA−VO44の不混和性ブレンドから作製された外部の粗い可剥性層とで構成した。
第1の光学層を形成するのに使用したコポリエチレンヘキサメチレンナフタレートポリマー(CoPEN5050HH)は、次の原材料、即ち、ジメチル2,6−ナフタレンジカルボキシレート(80.9kg)、ジメチルテレフタレート(64.1kg)、1,6−ヘキサンジオール(15.45kg)、エチレングリコール(75.4kg)、トリメチロールプロパン(2kg)、コバルト(II)アセテート(25g)、酢酸亜鉛(40g)、アンチモン(III)アセテート(60g)を装填したバッチ反応器内で合成した。この混合物を254℃の温度に0.2MPa(2気圧(2×105N/m2))の圧力で加熱し、又、この混合物を、メタノール反応生成物を除去しながら、反応させた。反応が完了し、メタノール(約42.4kg)を除去した後、反応槽にトリエチルホスホノアセテート(55g)を装填し、290℃に加熱しながら、圧力を0.13kPa(1トル(263N/m2))に減じた。/縮合の副生成物、即ちエチレングリコールは、60/40重量%のフェノールとo−ジクロロベンゼン中で測定して0.55dL/gの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、絶えず除去した。この方法によって生成されたCoPEN5050HHポリマーは、毎分20℃の温度勾配にした示差走査熱量計で測定して85℃のガラス転移温度(Tg)を有していた。
上述のPEN及びCoPEN5050HHを、多層メルトマニホールドを通じて共押出成形して、275枚の交互に並ぶ第1及び第2の光学層を有する多層光学フィルムを作製した。この275層の多層スタックを3部に分割し、825層を形成するように積み重ねた。PEN層は第1の光学層であり、CoPEN5050HH層は第2の光学層であった。第1及び第2の光学層に加えて、同様にCoPEN5050HHからなる1組の非光学層を、光学層スタックの両側でPBL(保護境界層)として共押出成形した。又、2組みの下表面薄層を、更なる溶解部分を通じてPBL非光学層の外側で共押出成形した。Xylex 7200は、下表面薄層の組みを形成するために使用した。粗い可剥性層は、6重量%のTone P−787(ポリカプロラクトン)と20重量%のPMMA(VO44)とでブレンドしたPP8650(ポリプロピレンエチレンコポリマー)でできたものである。その構成は従って、層の順序では、ポリプロピレン混合物の粗い可剥性層、Xylex 7200の下表面薄層、825枚の光学層1及び2の交互層、Xylex 7200の下表面薄層、並びに更なるポリプロピレン混合物の粗い可剥性層であった。
その多層押出フィルムを、冷却ロール上に毎分5メートル(毎分15フィート)でキャストし、オーブンにおいて150℃(302°F)で30秒にわたって加熱し、次いで5.5:1の延伸比で1軸配向した。約125ミクロン(5ミル)厚の反射型偏光子フィルムが、粗い可剥性ポリプロピレン混合物の層を除去した後に生成された。これらの粗い可剥性層を除去するのに必要な剥離力を180度の剥離試験で測定すると、約12.2g/cm(31グラム/インチ)であった。この多層フィルムを測定すると、ヘーズ計BYK−Gardnerで測定して約49%のヘーズレベルを有していた。
(実施例33)
多層反射型偏光子フィルムを含む光学体を、ポリエチレンナフタレートから作製された第1の光学層及びコ(ポリエチレンナフタレート)から作製された第2の光学層と、ポリスチレン(Styron 685)及びペレスタット6321とブレンドされた脂環式ポリエステル/ポリカーボネートブレンド(Xylex 7200)から作製された下表面薄層と、PP8650、PP6671、及びTone P−787の不混和性ブレンドから作製された粗い可剥性層とで構成した。
第1の光学層を形成するのに使用したコポリエチレンヘキサメチレンナフタレートポリマー(CoPEN5050HH)は、次の原材料、即ち、ジメチル2,6−ナフタレンジカルボキシレート(80.9kg)、ジメチルテレフタレート(64.1kg)、1,6−ヘキサンジオール(15.45kg)、エチレングリコール(75.4kg)、トリメチロールプロパン(2kg)、コバルト(II)アセテート(25g)、酢酸亜鉛(40g)、アンチモン(III)アセテート(60g)を装填したバッチ反応器内で合成した。この混合物を254℃の温度に0.2MPa(2気圧(2×105N/m2))の圧力で加熱し、又、この混合物を、メタノール反応生成物を除去しながら、反応させた。反応が完了し、メタノール(約42.4kg)を除去した後、反応槽にトリエチルホスホノアセテート(55g)を装填し、290℃に加熱しながら、圧力を0.13kPa(1トル(263N/m2))に減じた。縮合の副生成物、即ちエチレングリコールは、60/40重量%のフェノールとo−ジクロロベンゼン中で測定して0.55dL/gの固有粘度を有するポリマーが生成されるまで、絶えず除去した。この方法によって生成されたCoPEN5050HHポリマーは、毎分20℃の温度勾配にした示差走査熱量計で測定して85℃のガラス転移温度(Tg)を有していた。
上述のPEN及びCoPEN5050HHを、多層メルトマニホールドを通じて共押出成形して、275枚の交互に並ぶ第1及び第2の光学層を有する多層光学フィルムを作製した。この275層の多層スタックを3部に分割し、825層を形成するように積み重ねた。PEN層は第1の光学層であり、CoPEN5050HH層は第2の光学層であった。第1及び第2の光学層に加えて、同様にCoPEN5050HHからなる1組の非光学層を、光学層スタックの両側で保護境界層として共押出成形した。又、下表面薄層を、更なる融解部分を通じて下表面薄層の外側で共押出した。15重量%のStyron 685と4重量%のペレスタット6321とでブレンドしたXylex 7200は、下表面薄層を形成するために使用した。粗い可剥性層は、16重量%のTone 787(ポリカプロラクトン)、41重量%のPP6671(ポリプロピレンエチレンコポリマー)、及び2重量%のペレスタット300とブレンドしたPP8650(ポリプロピレンエチレンコポリマー)でできたものであった。その構成は従って、層の順番でポリプロピレン混合物の粗い可剥性層、Xylex/Styron/ペレスタットブレンドの下表面薄層、825枚の光学層1及び2の交互層、Xylex/Styron/ペレスタットブレンドの下表面薄層、並びに更なるポリプロピレン混合物の粗い可剥性層であった。
その多層押出フィルムを、冷却ロール上に毎分5メートル(毎分15フィート)でキャストし、オーブンにおいて150℃(302°F)で30秒にわたって加熱し、次いで5.5:1の延伸比で1軸配向した。約125ミクロン(5ミル)厚の反射型偏光子フィルムが、粗い可剥性ポリプロピレン混合物の層を除去した後に生成された。これらの粗い可剥性層を除去するのに必要な剥離力を180度の剥離試験で測定すると、約12.2g/cm(31グラム/インチ)であった。この多層フィルムを測定すると、ヘーズ計BYK−Gardnerで測定して約51%のヘーズレベルを有していた。
図17は、実施例14〜33で説明した例示的実施形態及び更なる例示的実施形態に対する%ヘーズ及び平均剥離力を要約した表である。表10は、実施例14〜35及び27〜28で説明した例示的実施形態の様々な表面特性を含んでいる。
Figure 2008537792
3. ビーズを分散相として含む可剥性層
(実施例1)−無機材料でできたビーズ
1枚の粗い可剥性層とPET芯層からなる光学フィルムとを含む2層光学体を共押出することによって、艶消しPET光学フィルムを作製した。粗い可剥性層は、40重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 1571)と、40重量%のプロピレン及びエチレンのランダムコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 8650)と、11ミクロンの平均直径を有する20重量%の固体ガラスビーズ(Potters Industries,Inc.によるSpheriglass A5000)とを含むものであった。結果として生じた2層フィルムを、100℃で100秒にわたって予熱し、次いで各方向に10%/分の延伸速度で3×3に1軸配向した。光学特性はヘーズ計BYK−Gardenerを使用して測定し、表面粗さ特性はWyko干渉計を使用して測定した。このPET光学フィルムは、約23.9%のヘーズ値、約428nmのRa、約612nmのRq、及び約3.3°(58mrad)のDaを有していた。
(実施例2)−無機材料でできたビーズ
1枚の粗い可剥性層とPET芯層からなる光学フィルムとを含む2層光学体を共押出することによって、艶消しPET光学フィルムを作製した。粗い可剥性層は、44.5重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 1571)と、44.5重量%のプロピレン及びエチレンのランダムコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 8650)と、11ミクロンの平均直径を有する11重量%の固体ガラスビーズ(Potters Industries,Inc.によるSpheriglass A5000)とを含むものであった。結果として生じた2層フィルムを、100℃で100秒にわたって予熱し、次いで各方向に10%/分の延伸速度で3×3に1軸配向した。光学特性はヘーズ計BYK−Gardenerを使用して測定し、表面粗さ特性はWyko干渉計を使用して測定した。このPET光学フィルムは、約14.1%のヘーズ値、約303nmのRa、約599nmのRq、及び約2.7°(48mrad)のDaを有していた。
(実施例3)−無機材料でできたビーズ
1枚の粗い可剥性層とPET芯層からなる光学フィルムとを含む2層光学体を共押出することによって、艶消しPET光学フィルムを作製した。粗い可剥性層は、34重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 1571)と、34重量%のプロピレン及びエチレンのランダムコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 8650)と、32重量%の固体ミクロスフェアビーズ(スリーエム社(3M Co.)によるZeeospheres W610)とを含むものであった。結果として生じた2層フィルムを、100℃で100秒にわたって予熱し、次いで各方向に10%/分の延伸速度で3×3に1軸配向した。このPET光学フィルムのヘーズ値は、ヘーズ計BYK−Gardenerを使用して測定して約49.8%であった。
(実施例4)−有機材料でできたビーズ
1枚の粗い可剥性層とPET芯層からなる光学フィルムとを含む2層光学体を共押出することによって、艶消しPET光学フィルムを作製した。粗い可剥性層は、約48.4重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 1571)と、約48.4重量%のプロピレン及びエチレンのランダムコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 8650)と、約3.2重量%の架橋ポリスチレンビーズ(積水化成品工業社によるSBX−6)とを含むものであった。結果として生じた2層フィルムを、100℃で100秒にわたって予熱し、次いで各方向に10%/分の延伸速度で3×3に1軸配向した。このPET光学フィルムのヘーズ値は、ヘーズ計BYK−Gardenerを使用して測定して約9.6%であった。
(実施例5)−有機材料でできたビーズ
1枚の粗い可剥性層とPET芯層からなる光学フィルムとを含む2層光学体を共押出することによって、艶消しPET光学フィルムを作製した。粗い可剥性層は、約46.25重量%のシンジオタクチックポリプロピレン(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 1571)と、約46.25重量%のプロピレン及びエチレンのランダムコポリマー(Atofina、現在のTotal Petrochemicals,IncによるPP 8650)と、約7.5重量%の架橋ポリスチレンビーズ(積水化成によるSBX−6)とを含むものであった。結果として生じた2層フィルムを、100℃で100秒にわたって予熱し、次いで各方向に10%/分の延伸速度で3×3に1軸配向した。このPET光学フィルムのヘーズ値は、ヘーズ計BYK−Gardenerを使用して測定して約18.1%であった。
4. 予測実施例
本発明は、以下の予測実施例を参照することによって、更に理解することができる。
予測実施例1
シリカ粒子を装入した低融点低結晶化度ポリプロピレン又はポリエチレンコポリマーを、外側の粗い可剥性層として、PENの高屈折率層と、coPENの低屈折率層と、coPENの下表面薄層とで作られた、DBEFなどの多層光学フィルムと共押出することができる。この低融点低結晶化度ポリプロピレン又はポリエチレンコポリマー及びシリカの粗い可剥性層は、後に引き剥がして、光学フィルムのcoPENの下表面薄層に表面組織を残すことができる。
予測実施例2
スチレンアクリロニトリル(SAN)の下表面薄層がcoPENの下表面薄層に代わることを除いて、予測実施例1において説明したものと類似した光学体を構成することができる。粗い可剥性層は従って、後に引き剥がして光学フィルムのSAN下表面薄層上に表面組織を残すことができる。
予測実施例3
タルクが、低融点低結晶化度ポリプロピレン又はポリエチレンコポリマーにブレンドされたシリカ粒子の代わりとなることを除いて、予測実施例1において説明したものと類似した光学体を構成することができる。
予測実施例4
多層光学フィルムが、PETを下表面薄層としてPET及びcoPMMAから作られることを除いて、予測実施例1において説明したものと類似した光学体を構成することができる。粗い可剥性層は従って、後に引き剥がして多層光学フィルムのPETの下表面薄層上に表面組織を残すことができる。
予測実施例5
多層光学フィルムが、coPMMAを下表面薄層としてPET及びcoPMMAから作られることを除いて、予測実施例4において説明したものと類似した光学体を構成することができる。粗い可剥性層は従って、後に引き剥がして多層光学フィルムのcoPMMAの下表面薄層上に表面組織を残すことができる。
予測実施例6
多層光学フィルムが、PENを下表面薄層としてPEN及びPMMAから作られることを除いて、予測実施例1において説明したものと類似した光学体を構成することができる。粗い可剥性層は、後に引き剥がして多層光学フィルムのPENの下表面薄層上に表面組織を残すことができる。
予測実施例7
多層光学フィルムが、PMMAを下表面薄層としてPEN及びPMMAから作られることを除いて、予測実施例6において説明したものと類似した光学体を構成することができる。粗い可剥性層は、後に引き剥がして多層光学フィルムのPMMAの下表面薄層上に表面組織を残すことができる。
予測実施例8
単層光学フィルムを1枚以上の粗い可剥性層と共押出して、その表面の一つ以上に表面組織を残すことができる。組織化された単層光学フィルムは次いで、多層反射体又は偏光子などの他の構造にラミネートして、光学特性及び/又は物理特性を向上させることができる。
予測実施例9
例示したように、追加の滑らかな外側可剥性層で光学体を構成することができる。滑らかな外側可剥性層は、1枚又は複数枚の粗い可剥性層に同様に含められる材料を含むことができ、又、粗い可剥性層と共に又は粗い可剥性層と別個に除去することができる。追加の滑らかな外側可剥性層は、微少量の粗い粒子を含有し、従って、微少量でなければそのような粒子によって生じ得る押出成形機のダイリップの堆積及び流れパターンを減少させることができる。
このようなことから、本開示は、可剥性境界層を含む光学体を提供し、少なくとも2倍の製品を同時に延伸させることができるため、著しく製造能力を向上させると共に労働コストを減少させ得るような光学体を製造する方法を提供する。又、各加工片から少なくとも2部のフィルム製品が得られるため、加工コストを削減することもできる。結果として生じる光学体は、消費者がそのフィルムを使用する準備を整えるまで、出荷及び荷役の間、元のままに維持することができる。これによって、光学フィルムの一つ以上の表面を隣接する境界層から保護することが可能となる。
本明細書に具体的に記載した例示的実施形態を参照して、本発明について説明したが、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく形状及び細部において変更をなし得ることが、当業者には理解されよう。
主題の発明に関連する分野の通常の当業者が、主題の発明を作製し使用する方法をより容易に理解するように、その例示的実施形態は図面に関して以下に詳細に記述される。
本開示の例示的実施形態に従って構成された光学体の概略部分断面図である。 本開示の別の例示的実施形態に従って構成された光学体の概略部分断面図である。 本開示の更に別の実施形態に従って構成された光学体の概略部分断面図である。 本開示の例示的実施形態に従って構成された光学フィルムの概略部分斜視図であり、光学フィルムの表面上の非対称表面構造を示す図である。 本開示の別の例示的実施形態に従って構成された光学フィルムの概略部分斜視図であり、同様に光学フィルムの表面上の非対称表面構造を示す図である。 図4Bの実施形態に従って構成された光学フィルムの、光学フィルムの短軸に沿って切断した概略部分断面図である。 光学体を1軸的に延伸する様子を示す図である。 本開示による光学体を加工するのに使用できる機器の概略平面図である。 約0%のTONE(登録商標) P−787ポリカプロラクトン(P−787)を含有する粗い可剥性表面薄層を除去した後のスチレンアクリロニトリル(SAN)フィルムの走査電子顕微鏡(SEM)顕微鏡写真である。 約0%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層のSEM顕微鏡写真である。 約1%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層を除去した後のSANフィルムのSEM顕微鏡写真である。 約1%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層のSEM顕微鏡写真である。 約3%のTONE(登録商標) P−787ポリカプロラクトンを含有する粗い可剥性表面薄層を除去した後のSANフィルムのSEM顕微鏡写真である。 約3%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層のSEM顕微鏡写真である。 約0.5%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層を除去した後の、エアー側の光学フィルム表面のSEM顕微鏡写真である。 図8Aに示す組織を付与するために使用した、約0.5%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層のエアー側のSEM顕微鏡写真である。 図8Aに示すエアー側の光学フィルム表面の拡大SEM顕微鏡写真である。 約0.5%のP−787を含有する粗い可剥性表面薄層を除去した後の、ホイール側の光学フィルム表面のSEM顕微鏡写真である。 図8Dの組織を付与するために使用した、約0.5%のP−787を含有するホイール側の粗い可剥性表面薄層のSEM顕微鏡写真である。 図8Dに示すホイール側の光学フィルム表面の拡大SEM顕微鏡写真である。 例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 図9に示す例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 図11に示す例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 例示的な光学フィルムの、光学干渉法を使用した表面粗さ解析を示す図である。 本開示のいくつかの例示的実施形態の様々な特性を要約した表である。 本開示の別の例示的実施形態による粗い表面を有する光学フィルムのSEM顕微鏡写真である。

Claims (45)

  1. 第1の光学フィルムと、第2の光学フィルムと、前記第1及び第2の光学フィルムの少なくとも一方の表面に隣接して前記第1及び第2の光学フィルムの間に配設された、少なくとも1枚の粗い可剥性境界層とを備える光学体であって、
    光学フィルムに隣接して配設された前記粗い可剥性境界層の表面は、第1の複数の表面構造を備え、前記光学フィルムの前記隣接表面は、前記第1の複数の表面構造に実質的に対応する第2の複数の非対称表面構造を備える、光学体。
  2. 前記非対称表面構造は、前記光学体の第1の軸と実質的に同一直線上にある大寸法と、前記光学体の第2の軸と実質的に同一直線上にある小寸法とを有する、請求項1に記載の光学体。
  3. 前記非対称表面構造における前記小寸法に対する前記大寸法の平均比率は少なくとも約1.5である、請求項2に記載の光学体。
  4. 前記非対称表面構造は、約4ミクロンから約40ミクロンの平均大寸法を有する、請求項2に記載の光学体。
  5. 前記非対称表面構造は、約0.2ミクロンから約4ミクロンの平均深さを有する、請求項2に記載の光学体。
  6. 前記非対称表面構造は、約0.2ミクロンから約5ミクロンの平均小寸法を有する、請求項2に記載の光学体。
  7. 非対称表面構造を有する前記光学フィルムは、少なくとも約10%のヘーズによって特徴付けられる、請求項1に記載の光学体。
  8. 前記粗い可剥性境界層は連続相と分散相とを備える、請求項1に記載の光学体。
  9. 前記連続相は、ポリプロピレンと、ポリエステルと、直鎖低密度ポリエチレンと、ナイロン及びそのコポリマーと、シンジオタクチックポリプロピレンと、直鎖低密度ポリエチレンと、プロピレン及びエチレンのランダムコポリマーとを含む、請求項8に記載の光学体。
  10. 前記分散相は、スチレンアクリロニトリルと、中密度ポリエチレンと、変性ポリエチレンと、ポリカーボネート及びコポリエステルのブレンドと、ε−カプロラクトンポリマーと、プロピレンランダムコポリマーと、ポリ(エチレンオクテン)コポリマーと、帯電防止ポリマーと、高密度ポリエチレンと、直鎖低密度ポリエチレンと、ポリメチルメタクリレートと、無機材料とのうちの少なくとも一つを含む、請求項8に記載の光学体。
  11. 前記分散相は複数のビーズを含む、請求項8に記載の光学体。
  12. 少なくとも1枚の粗い可剥性境界層が造核剤又は着色剤を更に含む、請求項1に記載の光学体。
  13. 前記光学フィルムの少なくとも一つは、多層偏光子と、多層反射体と、連続相及び分散相を有する光学フィルムと、スチレンアクリロニトリルを含む層と、ポリカーボネートを含む層と、PETを含む層と、脂環式ポリエステル/ポリカーボネートを含む層と、これらの任意の数又はこれらの組み合わせとから成る群から選択される、請求項1に記載の光学体。
  14. 前記光学フィルムの少なくとも一つは少なくとも一つの下表面薄層を備える、請求項1に記載の光学体。
  15. 前記下表面薄層は、スチレンアクリロニトリル、ポリカーボネート、PET又は脂環式ポリエステル/ポリカーボネートを含む、請求項14に記載の光学体。
  16. 前記下表面薄層は、第1の材料と、該第1の材料と実質的に混和しない第2の材料とを含み、前記第2の材料はポリマー又は無機のものである、請求項14に記載の光学体。
  17. 前記光学体は実質的に透明である、請求項1に記載の光学体。
  18. 前記光学体は複屈折性材料を備える、請求項1に記載の光学体。
  19. 少なくとも1枚の滑らかな可剥性層を更に備える、請求項1に記載の光学体。
  20. 前記少なくとも1枚の粗い可剥性境界層は空洞を更に備える、請求項1に記載の光学体。
  21. 第1の光学フィルムと、第2の光学フィルムと、前記第1及び第2の光学フィルムの少なくとも一つの表面に隣接して前記第1及び第2の光学フィルムの間に配設された、少なくとも1枚の可剥性境界層とを備える光学体であって、前記可剥性境界層は、第1のポリマーと、前記第1のポリマーに実質的に混和しない第2のポリマーとを含み、
    光学フィルムに隣接して配設された前記可剥性境界層の表面は、第1の複数の表面構造を備え、前記光学フィルムの前記隣接表面は、前記第1の複数の表面構造に実質的に対応する第2の複数の非対称表面構造を備える、光学体。
  22. 前記第1のポリマーは、前記第2のポリマーの結晶化度よりも低い結晶化度を有する、請求項21に記載の光学体。
  23. 前記可剥性境界層は第3のポリマーを更に含む、請求項21に記載の光学体。
  24. 前記第1のポリマーは、シンジオタクチックポリプロピレンと、直鎖低密度ポリエチレンと、プロピレン及びエチレンのランダムコポリマーとから成る群から選択される、請求項21に記載の光学体。
  25. 前記第2のポリマーは、スチレンアクリロニトリルと、中密度ポリエチレンと、変性ポリエチレンと、ポリカーボネート及びコポリエステルのブレンドと、ε−カプロラクトンポリマーと、プロピレンランダムコポリマーと、ポリ(エチレンオクテン)コポリマーと、帯電防止ポリマーと、高密度ポリエチレンと、直鎖低密度ポリエチレンと、ポリメチルメタクリレートとから成る群から選択される、請求項21に記載の光学体。
  26. 前記光学フィルムは、多層偏光子と、多層反射体と、連続相及び分散相を有する光学フィルムと、スチレンアクリロニトリルを含む層と、ポリカーボネートを含む層と、PETを含む層と、脂環式ポリエステル/ポリカーボネートを含む層と、これらの任意の数又はこれらの組み合わせとから成る群から選択される、請求項21に記載の光学体。
  27. 前記光学フィルムは少なくとも1枚の下表面薄層を備える、請求項21に記載の光学体。
  28. 前記下表面薄層は、スチレンアクリロニトリル、ポリカーボネート、PET又は脂環式ポリエステル/ポリカーボネートを含む、請求項27に記載の光学体。
  29. 前記下表面薄層は、第1の材料と、前記第1の材料に実質的に混和しない第2の材料とを含み、前記第2の材料はポリマー又は無機のものである、請求項27に記載の光学体。
  30. 前記可剥性境界層は空洞を更に備える、請求項21に記載の光学体。
  31. 光学体を製造する方法であって、
    第1の光学フィルムと第2の光学フィルムとの間に少なくとも1枚の可剥性境界層を備える光学体を用意するステップと、
    前記光学体を延伸するステップとを含み、
    前記延伸された光学体において、光学フィルムに隣接して配設された前記可剥性境界層の表面は、第1の複数の表面構造を備え、前記光学フィルムの前記隣接表面は、前記第1の複数の表面構造に実質的に対応する第2の複数の非対称表面構造を備える、方法。
  32. 前記光学体は2軸について延伸される、請求項31に記載の方法。
  33. 前記光学体は実質的に1軸について延伸される、請求項31に記載の方法。
  34. 前記光学体を延伸するステップは、
    前記光学体を延伸領域内に搬送するサブステップと、
    前記光学体の互いに反対側の縁部を概ね発散する経路に沿って機械方向に搬送しながら、前記光学体の横断方向寸法を増加させるように、前記光学体を延伸するステップとを含み、前記概ね発散する経路は、延伸の間に
    MDDR=NDDR=(TDDR)−1/2
    なる関係式に近づく機械方向延伸比(MDDR)、垂直方向延伸比(NDDR)及び横断方向延伸比(TDDR)をもたらすように構成され配置される、請求項33に記載の方法。
  35. 前記発散する経路は曲線状の区間を備える、請求項34に記載の方法。
  36. 前記発散する経路は曲線状の区間の線形近似である、請求項34に記載の方法。
  37. 前記発散する経路は同一平面内にある、請求項34に記載の方法。
  38. 1軸の範囲を表すUの最小値は少なくとも0.7であり、Uは
    U=(1/MDDR−1)/(TDDR1/2−1)
    として定義される、請求項34に記載の方法。
  39. 前記光学体は、互いに反対側の縁部分を発散する非直線状経路に沿って移動させることにより、延伸機内で4を超える延伸比に延伸され、その延伸の間、1軸の範囲を表すUの最小値は、2.5のTDDRを達成した後、延伸の最終部分にわたって少なくとも0.7であり、Uは、延伸の終わりの時点で1未満であり、ここでUは
    U=(1/MDDR−1)/(TDDR1/2−1)
    として定義され、上式において、MDDRは前記機械方向の延伸比であり、TDDRは、前記発散する経路の間で測定した前記横断方向の延伸比である、請求項34に記載の方法。
  40. 前記延伸した光学体において、前記第1及び第2の光学フィルムの少なくとも一つは反射型偏光子を備える、請求項31に記載の方法。
  41. 前記フィルムを延伸するステップは、4を超える延伸比に前記光学体を延伸することを含む、請求項31に記載の方法。
  42. 前記光学体を、連続的な形式で、フィルムの巻物から前記延伸機に供給するステップを更に含む、請求項31に記載の方法。
  43. 前記光学体を、延伸と同一ライン内で共押出するステップを更に含む、請求項31に記載の方法。
  44. 前記光学体を共押し出しするステップは多層化を含み、前記少なくとも一つの境界層は、多層化に先立って追加される、請求項43に記載の方法。
  45. 前記延伸されたフィルムは、前記機械方向に対応する長さ方向と厚さ方向とに屈折率を有する少なくとも一つの材料を備え、それらの屈折率は、実質的に同じであるが幅方向の屈折率とは実質的に異なる、請求項31に記載の方法。
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