JP2021509487A - 迷光吸収フィルム - Google Patents
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Abstract
迷光吸収フィルムが記載される。具体的には、黒色の基材と、ミクロ構造の第１及び第２のセットと、を含む、迷光フィルムが記載される。記載のフィルムにより、センサモジュール及び他の光学機器における迷光反射を低減することができる。
Description
迷光又は望ましくない光により、逸脱データがセンサパッケージにもたられることがあり、又は測定データについての信号対ノイズ比の劣化がもたらされることがある。フィルムを使用すると、光が光学的キャビティ（optical cavity）で吸収されることがある。
一態様では、本開示は、迷光吸収フィルム（stray light absorbing film）に関する。具体的には、迷光吸収フィルムは、黒色の基材と、基材の主表面上に配置されたミクロ構造の第１のセットと、基材の主表面上に配置されたミクロ構造の第２のセットと、を含む。ミクロ構造の第１のセットは、０．５〜１２５μｍの平均最大直径（average largest diameter）を特徴とする。ミクロ構造の第２のセットは、ミクロ構造の第１のセットの平均最大直径の１／２未満の平均最大直径を特徴とする。
別の態様では、本開示は、迷光吸収フィルムに関する。具体的には、迷光吸収フィルムは、黒色の基材と、基材の主表面上に配置された不規則なファセットのミクロ構造のセットと、その不規則なファセットのミクロ構造のセット上に配置されたナノ構造のセットと、を含む。ナノ構造は、不規則なファセットのミクロ構造のセット内の孔である。ナノ構造はいずれも、不規則なファセットのミクロ構造のセットの平均最大直径より大きくない。
更に別の態様では、本開示は、構造化表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での全反射率が、５％未満である、迷光吸収フィルムに関する。
別の態様では、本開示は、構造化表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での正反射率（specular reflectance）が、１％未満である、迷光吸収フィルムに関する。
更に別の態様では、本開示は、構造化表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、積分球におけるＣＩＥ−Ｙ平均視感反射率（CIE-Y photopic reflectance）が、５％未満である、迷光吸収フィルムに関する。
別の態様では、本開示は、構造化表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムに関する。迷光吸収フィルムは、５グロスユニット未満の８５度光沢度を有する。
更に別の態様では、本開示は、構造化表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムに関する。迷光吸収フィルムは、０．０１のＢＤＲＦカットオフで４％未満の輝面反射率（bright reflectance）を有する。
センサ及びセンサパッケージは、典型的には、限られた角度又は立体角範囲（solid angle range）内の光を検出するように設計されている。高い信号対ノイズ比を許容可能に維持するために、対象の範囲外の光は可能な限り少ししかセンサに達しないことが必要である。残念ながら、特に自動車環境又は屋外環境において、ぎらつき、反射、ヘッドライト、及び他の強い光源の場合によっては妨害する光が多くある。本明細書に記載のフィルムは、センサキャビティ（sensor cavity）に捉えられた光又は高角度の入射光からのノイズを低減するのに役立つことができる。
本明細書に記載のフィルムは、マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する。いくつかの実施形態では、マクロ構造は、高精細プロセス（microreplication process）から形成することができる。いくつかの実施形態では、マクロ構造化表面プロファイルは、０．５μｍ〜１２５μｍの平均最大直径を有する特徴を含んでもよい。いくつかの実施形態では、マクロ構造化表面プロファイルは、０．５μｍ〜１５μｍの平均最大直径を有する特徴を含んでもよい。いくつかの実施形態では、マクロ構造化表面プロファイルは、溝又は隆起を含んでもよい。いくつかの実施形態では、マクロ構造化表面プロファイルは、一連の直線状プリズムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、マクロ構造化表面は、ランダムミクロ構造（random microstructures）、疑似ランダムミクロ構造（pseudo-random microstructures）、離散ミクロ構造（discrete microstructures）、傾斜ミクロ構造（canted microstructures）、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。マクロ構造化表面はナノ構造化表面プロファイルに対して巨視的であるが、高精細（microreplication）として従来知られているプロセスから形成することができ、したがってミクロ構造とも呼ばれることがある。
本発明の構造化表面プロファイルのマクロ構造は一体的であり、すなわち、マクロ構造は、例えば、成形プロセスを介してミクロ構造に形成され、更なる材料は表面に追加されず、マクロ構造の形成を可能にする又は加速する。いくつかの実施形態では、マクロ構造の分布の「ランダムネス（randomness）」は、繰り返しパターン内にある。これは、このようなマクロ構造化表面及びその繰り返し使用を提供するために使用されるモールドの構成によるものである。好適な高精細プロセス、例えば連続キャスト及び硬化プロセス、又はバッチプロセスを使用して、マクロ構造化表面プロファイルを形成することができる。
基材上に担持された好適な高精細可能な樹脂（microreplicatable resin）を、所望の特徴の逆のものがある用具又はモールドと接触させる。次いで、樹脂を、例えば紫外線への曝露によって硬質化（hardened）、架橋、又は硬化し（cured）、かつ除去して、マクロ構造化表面プロファイルを形成する。マクロ構造化表面の一実施形態を形成するために、ミクロ構造化ロールを電気めっきプロセスに供する。
基部又は基材を、準備し、その上に金属層を電気メッキすることのできる下地として役立てることができる。基材には、多くの形態、例えばシート、プレート、又は円筒のうちの１つを採用することができる。円形の円筒は、連続ロール品の製造に使用することができる点で有利である。基材は、典型的には金属製であり、例示的な金属としては、ニッケル、銅、及び真ちゅうが挙げられる。しかし、他の金属を使用してもよい。基材は、露出表面（「基部表面」）を有し、その上に後続のステップにおいて電気溶着層を形成する。基部表面は、平滑で平坦、又は実質的に平坦であってもよい。研磨された平滑な円筒の外側湾曲表面は、特に、円筒の表面上の所与の点の近傍にある局所的な小領域を考慮するとき、実質的に平坦であるとみなすことができる。
次いで、金属の第１の層を、第１の電気メッキプロセスを用いて基材の基部表面上に形成する。このステップを始める前に、基材の基部表面をプライマー処理してもよく、そうでなければ処理して接着性を高めてもよい。金属は、基部表面を構成する金属と実質的に同じであってもよい。例えば、基部表面が銅を含む場合、形成された第１の電気メッキ層もまた銅製であってもよい。金属の第１の層を形成するために、第１の電気メッキプロセスでは、第１の電気メッキ溶液を使用する。第１の電気メッキ溶液の組成、例えば、溶液に使用する金属塩の種類、並びに、電流密度、メッキ時間、及び基材速度などの他のプロセスパラメータは、第１の電気メッキ層を平滑で平坦には形成するのではなく代わりに、構造化された、不規則な平坦なファセットの特徴（flat-faceted features）を特徴とする第１の主面を有するように、選択される。不規則な特徴のサイズ及び密度を、電流密度、メッキ時間、及び基材速度により決定し、他方、第１の電気メッキ溶液に使用する金属塩の種類により、特徴の幾何形状を決定する。この点に関する更なる教示は、米国特許出願公開第２０１０／０３０２４７９号（Ａｒｏｎｓｏｎら）に見出すことができる。第１のメッキプロセスを行うことにより、第１の電気メッキ層の第１の主表面は、基材の基部平均粗さよりも大きい第１の平均粗さを有する。
マクロ構造の形状及びサイズは、ロール型上に電気めっきされている金属の種類に応じて変化する。マクロ構造の形状及びサイズは、ロール上にめっきされている金属構造の形状及びサイズの反転になる。このような形状としては、細孔、部分半球（semi-hemispheres）、「ジグザグ」谷部、「クレーター」、及びカリフラワーの表面を再現する形状が挙げられる。マクロ構造は、重なり合っていてもよく、互いに入れ子であってもよく、又は互いに離れていてもよい。マクロ構造のサイズ、すなわち最大直径は、最大直径で約０．５マイクロメートル（μｍ）〜約１２５μｍの範囲であってもよい。典型的な範囲は、０．５〜１５μｍである。マクロ構造の面積は、約０．０１〜約１１００平方μｍの範囲であってもよい。深さは、約０．２〜約２０μｍの範囲であってもよい。マクロ構造化表面は、１０〜２０度、２０〜３０度、３５〜５５度、又は４０〜５０度の平均表面勾配を有することができる。
ナノ構造化表面のナノ構造は、任意の形状及びサイズであってもよい。いくつかの実施形態では、ナノ構造は、表面に形成された孔であってもよい。いくつかの実施形態では、これらの孔は、マクロ構造の平均最大直径の半分未満の平均最大直径を有することができる。いくつかの実施形態では、ナノ構造の平均最大直径は、マクロ構造の平均最大直径の１／５未満、又は更に１／１０未満である。いくつかの実施形態では、ナノ構造は、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、２０ｎｍ未満、又は更に１０ｎｍ未満の平均最大直径を有する。いくつかの実施形態では、ナノ構造はいずれも、マクロ構造の平均最大直径より大きくない。
本明細書に記載のフィルムのナノ構造化表面を、不連続堆積マスキング層の上での反応性イオンエッチングプロセスから形成することができる。例えば、一実施形態では、薄いランダムな不連続マスキング層を、マクロ構造化フィルムの主表面に、プラズマ化学蒸着を用いて適用することによって、ナノ構造化表面を形成する。ランダムな不連続マスキング層は、有機ケイ素化合物、金属アルキル、金属イソプロポキシド、金属アセチルアセトネート、及び金属ハライドから選択される化合物を含む、反応ガスを使用するプラズマ化学蒸着の反応生成物である。典型的には、有機ケイ素化合物としては、テトラメチルシラン、トリメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラエチルオルトシリケート、又は多面体オリゴマーシルセスキオキサンを挙げることができる。有用な金属アルキルには、トリメチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリブチルスズ、又はテトラメチルガリウムを含めることができる。有用な金属イソプロポキシドには、チタンイソプロポキシド、又はジルコニウムイソプロポキシドを含めることができる。有用な金属アセチルアセトネートには、白金アセチルアセトネート、又は銅アセチルアセトネートを含めることができる。有用な金属ハライドには、四塩化チタン、又は四塩化ケイ素を含めることができる。
プラズマ化学蒸着（又はプラズマ加速化学蒸着）は、典型的には、プラズマを高周波放電によって発生させることによるプロセスであり、空間を反応ガスで充填したときに、２つの電極間の空間において形成される。プラズマ化学蒸着を真空下で行い、反応チャンバ内に存在する望ましくない種からの副反応を低減する。反応ガスにより、典型的には、基材上に薄い固体フィルムが堆積する。ランダムな不連続マスキング層を、プラズマ化学蒸着を用いてマクロ構造化フィルム上に形成する。特定の化学種により、プラズマを基材上に非常に短時間で堆積する場合、材料のランダムな不連続の島（island）が形成されることが、見出された。例えば、米国特許第８，６３４，１４６号（Ｄａｖｉｄら）の実施例１では、反応性ガスをテトラメチルシランとし、基材をポリ（メチルメタクリレート）とし、プラズマ化学蒸着を、約１０ｍＴｏｒｒの圧力及び約１００〜２００ワットのプラズマ出力で、約７フィート／分〜約９フィート／分（２１３ｃｍ／分〜２７４ｃｍ／分）のウェブ速度にて行い、基材上に重合テトラメチルシランのランダムな不連続の島を生成した。
典型的には、比較的小さな有機又は有機金属化合物に由来する反応ガスを、準備された基材上にプラズマ化学蒸着する場合、それらにより初めに、反応した材料の小さな島が形成される。理論に束縛されるものではないが、この効果は、水などの少量の液体と同様であり、初めに異なる表面エネルギーを有する表面上で滴となる可能性が高い。同様の方法で、プラズマ化学蒸着によって生成された少量の生成物が初めに準備された基材上に堆積する場合、それらは、初めにランダムな不連続パターンである小さな島に一緒に寄り集まる傾向がある。提供される方法では、反応条件（ウェブ速度、プラズマ放電エネルギー、基材曝露時間など）を調整することにより、任意の合体が起きる前に堆積を停止する。このことから、堆積マスキング層は、ランダムで不連続である。個々の島は、典型的には、約４００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、又は更に約２０ｎｍ未満の平均寸法を有する。
提供される方法は、マスキング層によって保護されていない主表面の部分をエッチングして、マクロ構造化フィルム上にナノ構造を形成すること、を含む。いくつかの実施形態では、エッチング及び堆積を、米国特許出願公開第２０１７／００６７１５０号（Ｄａｖｉｄら）におけるように同時に行うことができる。これらのナノ構造が、高いアスペクト比を有する孔として現れてもよい。いくつかの実施形態では、これらの孔は、長さ方向に沿って最長の寸法を有してもよく、長さ方向は、フィルムの平面の法線から１０度以内にあってもよい。いくつかの実施形態では、長さ方向は、フィルムの平面の法線から１０度以内になくてもよい。
典型的には、反応性イオンエッチングを、エッチングのために使用する。一実施形態では、「円筒反応性イオンエッチング」（円筒ＲＩＥ）と呼ばれる連続ロールツーロールプロセスを用いて、これを行うことができる。円筒ＲＩＥでは、回転円筒電極を利用して、基材又は物品の表面上に異方性エッチングされたナノ構造を得る。概して、円筒ＲＩＥを、以下のように説明することができる。高周波（ＲＦ）により給電される回転可能な円筒電極（「ドラム電極」）、及び接地された対電極を、真空容器の内部に設ける。対電極が、真空容器自体を備えてもよい。エッチャントガスを真空容器内に供給し、ドラム電極と接地された対電極との間で、プラズマを点火し維持する。
次いで、ランダムな不連続のマスク層を含む、連続した基材を、ドラムの周囲に巻き付けることができ、基材の平面の法線方向に、又は基材の平面の法線に対し傾いた角度で、基材をエッチングすることができる。基材の曝露時間を制御して、生じるナノ構造の所定のエッチ深さを得ることができる。このプロセスを、約１０ｍＴｏｒｒの運転圧力で行うことができる。円筒ＲＩＥは、例えば、国際出願番号第ＵＳ／２００９／０６９６６２号（Ｄａｖｉｄら）に開示されている。
マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する、本明細書に記載のフィルムを、光を吸収する基材を使用して形成する。いくつかの実施形態では、光吸収性基材は、カーボンブラックなどの広帯域吸収剤を有するポリマー材料（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネートなど）であってもよく、又はこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、吸収剤は、波長特異的吸収剤、例えば、近赤外光を吸収する吸収剤、染料、又は顔料であってもよく、又はこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、基材は、特定の波長の光を吸収し、より長波長で光を再発光する、例えば、センサ又はセンサ機器を妨害することがある光を吸収し、検出可能でない波長でそれを再発光する、蛍光材料又は量子ドットなどのダウンコンバータを含んでもよい。
本明細書に記載のナノ構造化表面は、反射防止表面に使用されている。反射防止表面によると、フレネル反射に失われる光を最小化することによって、基材への光の結合が増加し、透過率が高まる。透明ではない本明細書に記載のフィルムについては、反射防止処理（antireflection treatments）は、通常と異なるものである。驚くべきことに、これらの反射防止表面によると、不規則なファセットのマクロ構造と組み合わされて、総じての全体的反射率及び正反射率の両方が著しく低減される。全体的反射率及び正反射率の両方のこの低減は、反射防止処理（antireflective treatment）を平坦な吸収性基材に単に適用することによって達成することができるものを、著しく超えている。例えば、いくつかの実施形態では、マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、３５０〜１２００ｎｍの範囲にわたって、８°の入射で、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、又は更に１％未満の全反射率を有することができる。マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、３５０〜１２００ｎｍの範囲において、８°の入射で、２％未満、１％満未満、０．５％未満、又は更に０．３％未満の正反射率を有することができる。マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、５％未満、４％未満、３％未満、又は更に２％未満の積分球におけるＣＩＥ−Ｙ平均視感反射率を有することができる。マクロ構造化及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、５グロスユニット未満、２グロスユニット未満、又は更に１グロスユニット未満の８５度光沢度を有することができる。マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、０．０６のＢＤＲＦカットオフで、３％未満、２％未満、１％未満、又は更に０．５％未満の輝面反射率を有することができる。マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、０．０３のＢＤＲＦカットオフで、３％未満、２％未満、１％未満、又は更に０．５％未満の輝面反射率を有することができる。マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、０．０１のＢＤＲＦカットオフで、４％未満、２％未満、又は更に１％未満の輝面反射率を有することができる。マクロ構造化表面プロファイル及びナノ構造化表面プロファイルの両方を有する本明細書に記載のフィルムは、０．００５のＢＤＲＦカットオフで、４％未満、２％未満、又は更に１％未満の輝面反射率を有することができる。
本明細書に記載のフィルムを、ヘッドアップディスプレイ（又は別の投影システム）の内部キャビティ（interior cavity）、又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の内部などの用途に使用することができ、これにより、これらのシステムにおける迷光又は逸脱光からのコントラスト損失が防止される。いくつかの実施形態では、これらのフィルムを、自動車用に、又は任意の他の用途のために、ＬｉＤＡＲセンサなどのセンサに使用することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のフィルムは、光学的キャビティの内部に取り付けるための接着剤層（テープとして形成）を含んでもよい。本明細書に記載のフィルムを、湾曲、コルゲート加工、エンボス加工、又は別の方法で三次元成形することができる。いくつかの実施形態では、これらのフィルムを成形し、キャビティの内側形状に適合させることができる。本明細書に記載のフィルムを、熱形成、インサート成形、又は同様のプロセスによって成形することができる。本明細書に記載のフィルムを周囲条件及び日光などの放射線に曝露する用途では、このようなフィルムをラミネートしてもよく（laminated）、又は別の方法で熱伝導性材料若しくはヒートシンクと熱接触させてもよい。
以下の実施例によって目的及び利点を更に例示することができるが、これらの実施例において記載される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限するものとして解釈されるべきではない。
表１に提示された材料により、サンプルを調製した。
比較サンプルＡは、１７５μｍ厚のＨｏｓｔａｐｈａｎ ＢＰＶ７Ｄフィルムであり、幅及び長さとしてそれぞれ約２０〜２５センチメートル及び２５〜３０センチメートルを有する。ミクロ構造又はナノ構造を、比較サンプルＡのいずれの表面にも形成しなかった。
比較サンプルＢは、１７５μｍ厚のＨｏｓｔａｐｈａｎ ＢＰＶ７Ｄフィルムであり、幅及び長さとしてそれぞれ約２０〜２５センチメートル及び２５〜３０センチメートルを有し、ナノ構造化表面が一方のフィルム面上にある。１０ｃｍ３／分のヘキサメチルジシロキサン流量、７５０ｃｍ３／分の酸素流量、７５００ワットの高周波出力、及び７６．２ｃｍ／分のウェブ並進速度を含むプロセス設定により、不連続堆積マスキング層の上に、反応性イオンエッチングプロセスから、ナノ構造化表面を形成した。比較サンプルＢは、約１７３μｍの測定した厚さを有する。
サンプルＣは、幅及び長さとしてそれぞれ約２０〜２５センチメートル及び２５〜３０センチメートルを有する基材フィルムであり、ナノ構造及びミクロ構造が一方の表面上に形成されている。不規則な平坦なファセットの特徴を有する、電気めっき高精細用具（electroplated microreplication tool）から形成された用具を使用する高精細によって、ミクロ構造をフィルム基材表面上に形成した。この用具を使用して、米国特許第５，１，１７５，０３０号に記載のようなキャスト（cast）及び硬化プロセスによって、ミクロ構造を作製した。基材フィルムは、１７５μｍ厚のＨｏｓｔａｐｈａｎ ＢＰＶ７Ｄフィルムであり、キャスト及び硬化プロセスに使用した樹脂は、黒色顔料を充填したＵＶ硬化性アクリル樹脂であった。このサンプルに使用したＵＶ硬化性アクリル樹脂組成物を、表２に記載する。１０ｃｍ３／分のヘキサメチルジシロキサン流量、７５０ｃｍ３／分の酸素流量、７５００ワットの高周波出力、及び７６．２ｃｍ／分のウェブ並進速度を含むプロセス設定により、不連続堆積マスキング層の上に、反応性イオンエッチングプロセスから、ナノ構造化表面をミクロ構造表面上に形成した。サンプルＣは、１９０〜２００μｍの測定した厚さを有する。
サンプルＤは、幅及び長さとしてそれぞれ約２０〜２５センチメートル及び２５〜３０センチメートルを有する基材フィルムであり、ミクロ構造が基材フィルムの２つの主表面に形成され、ナノ構造が一方の主表面上に形成されている。不規則な平坦なファセットの特徴を有する、電気めっき高精細用具から形成された用具を使用する、各表面の高精細によって、ミクロ構造をフィルム基材の２つの主表面上に形成した。この用具を使用して、米国特許第５，１，１７５，０３０号に記載のようなキャスト及び硬化プロセスによって、ミクロ構造を作製した。基材フィルムは、１７５μｍ厚のＨｏｓｔａｐｈａｎ ＢＰＶ７Ｄフィルムであり、キャスト及び硬化プロセスに使用した樹脂は、黒色顔料を充填したＵＶ硬化性アクリル樹脂であった。このサンプルに使用したＵＶ硬化性アクリル樹脂組成物を、表２に記載する。１０ｃｍ３／分のヘキサメチルジシロキサン流量、７５０ｃｍ３／分の酸素流量、７５００ワットの高周波出力、及び７６．２ｃｍ／分のウェブ並進速度を含むプロセス設定により、不連続堆積マスキング層の上に、反応性イオンエッチングプロセスから、ナノ構造化表面をミクロ構造表面上に形成した。サンプルＤは、２０５〜２１０μｍの測定した厚さを有する。
サンプルＥは、幅及び長さとしてそれぞれ約２０〜２５センチメートル及び２５〜３０センチメートルを有する基材フィルムであり、ミクロ構造が基材フィルムの２つの主表面に形成され、ナノ構造が一方の主表面上に形成されている。不規則な平坦なファセットの特徴を有する、電気めっき高精細用具から形成された用具を使用する、各表面の高精細によって、ミクロ構造をフィルム基材の２つの主表面上に形成した。この用具を使用して、米国特許第５，１，１７５，０３０号に記載のようなキャスト及び硬化プロセスによって、ミクロ構造を作製した。基材フィルムは、１７５μｍ厚のＨｏｓｔａｐｈａｎ ＢＰＶ７Ｄフィルムであり、キャスト及び硬化プロセスに使用した樹脂は、黒色顔料を充填したＵＶ硬化性アクリル樹脂であった。このサンプルに使用したＵＶ硬化性アクリル樹脂組成物を、表２に記載する。各主表面上のミクロ構造の高精細を、３回行った。１０ｃｍ３／分のヘキサメチルジシロキサン流量、７５０ｃｍ３／分の酸素流量、７５００ワットの高周波出力、及び７６．２ｃｍ／分のウェブ並進速度を含むプロセス設定により、不連続堆積マスキング層の上に、反応性イオンエッチングプロセスから、ナノ構造化表面をミクロ構造表面上に形成した。サンプルＥは、２４０〜２５０μｍの測定した厚さを有する。
実施例１．光波散乱計測試験
Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ ＩＳ−ＳＡ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ旧称Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ（Ｒｅｄｍｏｎｄ，ＷＡ，ＵＳＡ））により、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）を、各サンプルについて、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、及び７５°の入射角で測定した。ＢＲＤＦは、当該技術分野において公知の用語であり、全般的に、所与の入射方向及び所与の散乱方向についての散乱輝度の入射照度に対する比率に関連する。明所視ＢＲＤＦは、この装置で測定されたＣＩＥ−Ｙ ＢＲＤＦに対応する。この装置は、Ｅ光源のＣＩＥ−Ｙ値を与える。
Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ ＩＳ−ＳＡ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ旧称Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ（Ｒｅｄｍｏｎｄ，ＷＡ，ＵＳＡ））により、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）を、各サンプルについて、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、及び７５°の入射角で測定した。ＢＲＤＦは、当該技術分野において公知の用語であり、全般的に、所与の入射方向及び所与の散乱方向についての散乱輝度の入射照度に対する比率に関連する。明所視ＢＲＤＦは、この装置で測定されたＣＩＥ−Ｙ ＢＲＤＦに対応する。この装置は、Ｅ光源のＣＩＥ−Ｙ値を与える。
輝面反射率により、高振幅ピークを有する迷光が望ましくない用途のための、有効反射率の尺度を与える。理想的な迷光サンプルは、全ての幾何学形状に対して迷光の影響を最小化する表面であり、全反射率が低いランバート表面である。いくつかの場合では、理想的な迷光サンプルは、黒色の表面である。輝面反射率は、測定したＢＲＤＦを、ＢＲＤＦカットオフ値を上回る領域にわたって積分することによって得られる反射率である。輝面反射率の式を、以下に提示する。
（θＸ，θＹ）は、以下のように定義される、散乱角空間における座標である。
ｑは、散乱方向とサンプル法線との間の角度である。φは、ｘ軸（ＩＳ−ＳＡの水平軸）に対する方位角である。
Ａは、（θＸ，θＹ）空間の領域であり、θ≦８２°であり、入射光の方向におけるＩＳ−ＳＡの死角箇所（blind spot）を除外する。なお、積分は、θＸ及びθＹにわたりラジアン単位で求められる。
ＢＲＤＦカットオフがゼロに等しい場合、測定された輝面反射率は、測定された全反射率とほぼ等しくなる。ＢＲＤＦカットオフを、０．００５、０．０１、０．０３、及び０．０６に設定した。１００％の全反射率を有する完全なランバート反射体は、０．３１８の一定のＢＲＤＦを有する。したがって、これらのＢＲＤＦカットオフ値は、約５〜６０倍低いものであり、妥当に低いＢＲＤＦを表す。平均輝面反射率を、ＢＲＤＦを測定するのに使用する入射角にわたって平均した輝面反射率として計算した。平均全反射率、平均正反射率、及び平均輝面反射率を全て、ＢＲＤＦデータから計算し、表３の全てのサンプルについて報告した。各場合の平均を、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、及び７５°の入射角にわたって求めた。平均輝面反射率を、４つのＢＲＤＦカットオフについて報告した。
結果は、比較サンプルＡにより、最も高い平均全反射率及び平均輝面反射率が得られ、ＬｉＤＡＲセンサ用途に使用する場合、迷光の低減の補助に望ましくないことを示す。結果は更に、比較サンプルＢにより、高い平均全反射率及び平均輝面反射率が得られることも示し、比較サンプルＡに対し平均輝面反射率が低下するが、ＬｉＤＡＲセンサ用途に使用する場合、なお望ましくないことを示す。サンプルＣ、Ｄ、及びＥからの結果は、比較サンプルＡに対する平均輝面反射率の低下が９倍以上、及び２００倍の大きさであることを示す。サンプルＣ、Ｄ、及びＥからの結果は、比較サンプルＢに対する平均輝面反射率の低下が４倍以上、及び８０倍の大きさであることを示す。
分析した全てのサンプルについて、入射光の方向におけるＢＲＤＦを除外する。特別な光学構成を作製することで、この方向におけるＢＲＤＦを測定することはできるが、ＩＳ−ＳＡ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅを含む典型的な市販の散乱計にはこの能力がない。０度の場合、これにより、正成分除去（specular exclusion）をもたらす。入射光の方向における補間データ（interpolated data）を得るためには、孔充填（hole filling）を使用しなかった。
０．２５度の刻み及び積分直径（integration diameter）を用いて、ＢＲＤＦデータを取り出した。使用する設定でのＩＳ−ＳＡ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｅの固有分解能は、約１．５度である。断面プロットを、約２度の分解能で作成した。ＢＲＤＦ散乱マップ及びＢＲＤＦ散乱マップの断面プロットを作成して、これにより反射光の散乱分布を示す。
図１は、比較サンプルＡに関するＢＲＤＦ散乱マップ及び断面プロットを示しており、入射角は７５°である。なお、比較サンプルＡのＢＲＤＦは低く、例外として約７５°でピークの大きさが４００を超える。
図２は、比較サンプルＢに関するＢＲＤＦ散乱マップ及び断面プロットを示しており、入射角はナノ構造表面による面上で７５°である。なお、比較サンプルＢのＢＲＤＦも低く、例外として約７５°でピークの大きさが１００を超え、散乱関数における４分の１の直下である。
図３は、サンプルＣに関するＢＲＤＦ散乱マップ及び断面プロットを示しており、入射角はナノ構造表面による面上で７５°である。サンプルＣは、８０°と９０°との間でちょうど０．３２超のピークＢＲＤＦ散乱値を有する。
図４は、サンプルＤに関するＢＲＤＦ散乱マップ及び断面プロットを示しており、入射角はナノ構造表面による面上で７５°である。サンプルＤは、８０°と９０°との間でちょうど０．４２超のピークＢＲＤＦ散乱値を有する。
図５は、サンプルＥに関するＢＲＤＦ散乱マップ及び断面プロットを示しており、入射角はナノ構造表面による面上で７５°である。サンプルＥは、８０°と９０°との間でちょうど０．１４超のピークＢＲＤＦ散乱値を有する。
実施例２．鏡面光沢試験
比較サンプルＡ及びＢ、並びにサンプルＣ、Ｄ、及びＥの鏡面光沢について、ＡＳＴＭ Ｄ ５２３−１４−鏡面光沢標準試験方法を使用して測定した。８５度光沢度測定値（readings）を収集するために使用した装置は、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ（ＵＳＡ）から入手可能なＢＹＫ Ｔｒｉ−Ｇｌｏｓｓ Ｍｅｔｅｒ型番４５２０であった。装置パンフレットに記載の装置手引きに従って機器を較正及び運転し、測定値（measurements）を収集した。ＡＳＴＭ Ｄ５２３−１４標準試験方法の手引きに従って、実施例について少なくとも３つの値を収集した。８５度光沢度を、２０度及び６０度と比べ選定し、この理由は、より高い８５度が、サンプルＣ、Ｄ、及びＥの実用性を包含する実際の角度とみなされるためである。表４は、比較サンプルＡ及びＢ、並びにサンプルＣ、Ｄ、及びＥについての、サンプル当たり５つの測定値にわたって平均した８５度光沢度を記載している。この試験方法により測定した光沢の評価は、試験片からの正反射率を黒色のガラス標準からの正反射率と比較することによって得られる。この場合、黒色のガラス標準については、９９．８グロスユニットと測定された。
比較サンプルＡ及びＢ、並びにサンプルＣ、Ｄ、及びＥの鏡面光沢について、ＡＳＴＭ Ｄ ５２３−１４−鏡面光沢標準試験方法を使用して測定した。８５度光沢度測定値（readings）を収集するために使用した装置は、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ（ＵＳＡ）から入手可能なＢＹＫ Ｔｒｉ−Ｇｌｏｓｓ Ｍｅｔｅｒ型番４５２０であった。装置パンフレットに記載の装置手引きに従って機器を較正及び運転し、測定値（measurements）を収集した。ＡＳＴＭ Ｄ５２３−１４標準試験方法の手引きに従って、実施例について少なくとも３つの値を収集した。８５度光沢度を、２０度及び６０度と比べ選定し、この理由は、より高い８５度が、サンプルＣ、Ｄ、及びＥの実用性を包含する実際の角度とみなされるためである。表４は、比較サンプルＡ及びＢ、並びにサンプルＣ、Ｄ、及びＥについての、サンプル当たり５つの測定値にわたって平均した８５度光沢度を記載している。この試験方法により測定した光沢の評価は、試験片からの正反射率を黒色のガラス標準からの正反射率と比較することによって得られる。この場合、黒色のガラス標準については、９９．８グロスユニットと測定された。
実施例３．紫外可視近赤外線分光法
Ｌａｍｂｄａ １０５０ ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光光度計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｄｏｗｎｅｒｓ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ，ＵＳＡ）を使用して、５ｎｍのスリット幅を有するＰＥＬＡ−１００２積分球付属品により、紫外から近赤外までのスペクトルをサンプルの各々について測定した。この試験の光源の入射角は、サンプル表面の法線に対して８°であった。データを、白色ＰＴＦＥ反射標準に対して補正した。単一の全反射スペクトル及び単一の拡散反射スペクトルを、各サンプルについて得た。拡散反射スペクトルを全反射スペクトルから差し引くことにより、正反射スペクトルを各サンプルについて得た。
Ｌａｍｂｄａ １０５０ ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光光度計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｄｏｗｎｅｒｓ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ，ＵＳＡ）を使用して、５ｎｍのスリット幅を有するＰＥＬＡ−１００２積分球付属品により、紫外から近赤外までのスペクトルをサンプルの各々について測定した。この試験の光源の入射角は、サンプル表面の法線に対して８°であった。データを、白色ＰＴＦＥ反射標準に対して補正した。単一の全反射スペクトル及び単一の拡散反射スペクトルを、各サンプルについて得た。拡散反射スペクトルを全反射スペクトルから差し引くことにより、正反射スペクトルを各サンプルについて得た。
図６は、３５０ｎｍ〜１２００ｎｍの波長に関する、比較サンプルＡ及びＢ、並びにサンプルＣ、Ｄ、及びＥの全反射率を示す。
図７は、３５０ｎｍ〜１２００ｎｍの波長に関する、比較サンプルＡ及びＢ、並びにサンプルＣ、Ｄ、及びＥの正反射率を示す。
全反射スペクトルは、３５０ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲の波長に関して、サンプルＣ、Ｄ、及びＥについては１％以下である。正反射率は、サンプルＣ、Ｄ、及びＥについてゼロと区別できない。比較サンプルＡは、５％を超える領域での正反射スペクトルを有する。比較サンプルＢは、１％を超える領域での正反射スペクトルを有する。
Claims (33)
- 迷光吸収フィルムであって、
黒色の基材と、
前記基材の主表面上に配置されたミクロ構造の第１のセットと、
前記基材の前記主表面上に配置されたミクロ構造の第２のセットと、
を含み、
前記ミクロ構造の第１のセットが、０．５〜１２５μｍの平均最大直径を特徴とし、
前記ミクロ構造の第２のセットが、前記ミクロ構造の第１のセットの前記平均最大直径の１／２未満の平均最大直径を特徴とする、迷光吸収フィルム。 - 前記ミクロ構造の第２のセットの前記平均最大直径が、前記ミクロ構造の第１のセットの前記平均最大直径の１／５未満である、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記ミクロ構造の第２のセットの前記平均最大直径が、前記ミクロ構造の第１のセットの前記平均最大直径の１／１０未満である、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記ミクロ構造の第２のセットの前記平均最大直径が、１００ｎｍ未満である、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記ミクロ構造の第２のセットの各ミクロ構造が、長さ方向に沿って最長の寸法を有する孔であり、前記長さ方向の平均が、前記基材の平面に対する法線から１０度以内である、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記ミクロ構造の第２のセットの各ミクロ構造が、長さ方向に沿って最長の寸法を有する孔であり、前記長さ方向の平均が、前記基材の平面に対する法線から１０度以内にない、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記基材が、ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記基材が、ポリ（メチルメタクリレート）を含む、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記基材が、ポリカーボネートを含む、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記基材が、カーボンブラックを含む、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記基材が、前記第１の主表面の反対側にある前記基材の第２の主表面上に配置されたミクロ構造の第３のセットを更に含む、請求項１に記載の迷光吸収フィルム。
- 迷光吸収フィルムであって、
黒色の基材と、
前記基材の主表面上に配置された不規則なファセットのミクロ構造のセットと、
前記不規則なファセットのミクロ構造のセット上に配置されたナノ構造のセットであって、前記ナノ構造が、前記不規則なファセットのミクロ構造のセット内の孔である、ナノ構造のセットと、を含み、
前記ナノ構造はいずれも、前記不規則なファセットのミクロ構造のセットの平均最大直径より大きくない、迷光吸収フィルム。 - 各ナノ構造の孔が、長さ方向に沿って最長の寸法を有し、前記長さ方向の平均は、前記基材の平面に対する法線から１０度以内である、請求項１２に記載の迷光吸収フィルム。
- 各ナノ構造の孔が、長さ方向に沿って最長の寸法を有し、前記長さ方向の平均は、前記基材の平面に対する法線から１０度以内にない、請求項１２に記載の迷光吸収フィルム。
- 構造化主表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での全反射率が、５％未満である、迷光吸収フィルム。
- 前記３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での全反射率が、２％未満である、請求項１５に記載の迷光吸収フィルム。
- 前記３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での全反射率が、１％未満である、請求項１５に記載の迷光吸収フィルム。
- 構造化主表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での正反射率が、１％未満である、迷光吸収フィルム。
- 前記３５０〜１２００ｎｍにおける８°の入射での正反射率が、０．３％未満である、請求項１７に記載の迷光吸収フィルム。
- 構造化主表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、積分球におけるＣＩＥ−Ｙ平均視感反射率が、５％未満である、迷光吸収フィルム。
- 前記ＣＩＥ−Ｙ平均視感反射率が、２％未満である、請求項２０に記載の迷光吸収フィルム。
- 構造化主表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、５グロスユニット未満の８５度光沢度を有する、迷光吸収フィルム。
- 前記８５度光沢度が、２グロスユニット未満である、請求項２２に記載の迷光吸収フィルム。
- 構造化主表面を有するポリマー基材を含む、迷光吸収フィルムであって、０．０１のＢＤＲＦカットオフで４％未満の輝面反射率を有する、迷光吸収フィルム。
- 前記輝面反射率が、１％未満である、請求項２４に記載の迷光吸収フィルム。
- 湾曲している、請求項１〜２５に記載の迷光吸収フィルム。
- 熱伝導性層と熱接触している、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の迷光吸収フィルム。
- 接着剤層を更に含む、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の迷光吸収フィルム。
- 請求項２８に記載の迷光吸収フィルムを含む、光学的キャビティ。
- 請求項１〜２８のいずれか一項に記載の迷光吸収フィルムを含む、センサモジュール。
- 請求項３０に記載のセンサモジュールを含む、自動車。
- 請求項１〜２８のいずれか一項に記載の迷光吸収フィルムを含む、液晶ディスプレイ機器。
- 請求項１〜２８のいずれか一項に記載の迷光吸収フィルムを含む、ヘッドアップディスプレイ機器。
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