JP2021530742A - 光制御構造を形成する磁化可能な粒子及びそのような構造の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」という用語は、「少なくとも1つの」と交換可能に使用され、記載されている要素のうちの1つ又は複数を意味する。
実施例1は、光を制御するための光学フィルムを作製する方法であって、第1の混合物を基材上に配置することであって、第1の混合物は、第1の樹脂中に分散された第1の複数の磁化可能な粒子を含む、配置することと、第1の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも第1の磁界を回転変調することによって、第1の複数の磁化可能な粒子を、光を制御するための所望の構造に組み立てることと、第1の複数の磁化可能な粒子が所望の構造にある間に第1の樹脂をガラス化することと、を任意選択的に含み得る方法である。
特に記載のない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。
寸法が、外径50.8mm、幅50.8mm、内径6.35mmである6個の直径方向に磁化された円筒磁石(K&J Magnetic Inc.(Plumsteadville,Pennsylvania)からRY04Y0DIAとして入手)を、全てのN極が同じ方向を向くように、6.22mmの304ステンレス鋼シャフトに、エポキシ(3M Company(St.Paul,Minnesota)からEPOXY ADHESIVE DP460として入手)で取り付けて、寸法が直径50.8mm×304.8mmである、単一の直径方向に磁化された円筒磁石を本質的に構築した。この結果得られた円筒磁石MAG1を、電気DCモータ(Lake Forest,ILにあるW.W.Grainger(Lake Forest,IL)からLEESON 108020.00 1HP DC motorとして入手)に接続し、磁石をその軸の周りにスピンさせた。
98グラムのRESを2グラムのSENと手で30秒間混合した。得られたMIX1は、2重量%のSEN粒子を含有していた。
98グラムのRESを2グラムのMAGPと手で30秒間混合した。得られたMIX2は、2重量%のMAGP粒子を含有していた。
ピペットを使用してMIX1の0.5mLの液滴をガラススライド(GLAS)上に置いた。厚さ0.38mmのシムをスライドの2つの縁部に置いて間隙を設け、フィルムの厚さを設定した。第2のガラススライド(GLAS)をシムの上に置き、液滴を挟んで比較的一定の厚さを得た。次いで、液滴を、2枚のガラススライド間でUVLEDを使用して10秒間硬化させた。コーティングを光学顕微鏡で観察し、図24Aに示す画像を得た。この画像では、粒子が流体全体にランダムに分散されていることが観察される。断面SEMを図24Bに示す。フィルム厚さは垂直方向における厚さである。この画像では、w軸がガラススライド(GLAS)の主表面に対して垂直に概ね整列されるように、粒子は配向されている。粒子は、概ね垂直方向に整列していない。
ピペットを使用してMIX1の0.5mLの液滴をガラススライド(GLAS)上に置いた。厚さ0.38mmのシムをスライドの2つの縁部に置いて間隙を設け、フィルムの厚さを設定した。第2のガラススライド(GLAS)をシムの上に置き、液滴を挟んで比較的一定の厚さを得た。次いで、このガラス、シム、及び流体の積層体をMAG1(この実験では静止していた)の約10mm上方に置き、次いで、2枚のガラススライド間でUVLEDを使用して10秒間硬化させた。コーティングを光学顕微鏡で観察し、図25Aに示す画像を得た。この画像では、粒子は、w軸がGLASの主表面に平行であるように配向され、そうでなければ、粒子のクラスターが画像内でランダムに配向されているように見えるように、ランダムに配向されている。断面SEMを図25Bに示す。フィルム厚さは垂直方向における厚さである。粒子が、磁界の方向に積層されていることが示されている。
ピペットを使用してMIX1の0.5mLの液滴をガラススライド(GLAS)上に置いた。厚さ0.38mmのシムをスライドの2つの縁部に置いて間隙を設け、フィルムの厚さを設定した。第2のガラススライド(GLAS)をシムの上に置き、液滴を挟んで比較的一定の厚さを得た。次いで、このガラス、シム、及び流体の積層体を、MAG1を2,500RPMで回転させながらMAG1の約10mm上方に置き、次いで、2枚のガラススライド間でUVLEDを使用して10秒間硬化させた。コーティングを光学顕微鏡で観察し、図26Aに示す画像を得た。この画像では、粒子は、w軸が回転軸(Y軸)に平行であるように配向され、粒子のクラスターが線状の配向構造を構築するように配置されている。断面SEMを図26Bに示す。フィルム厚さは垂直方向における厚さである。粒子が、磁界の方向に積層されていることが示されている。
ピペットを使用してMIX2の0.5mLの液滴をガラススライド(GLAS)上に置いた。厚さ0.38mmのシムをスライドの2つの縁部に置いて間隙を設け、フィルムの厚さを設定した。第2のガラススライド(GLAS)をシムの上に置き、液滴を挟んで比較的一定の厚さを得た。次いで、このガラス、シム、及び流体の積層体を、MAG1を2,500RPMで回転させながらMAG1の約10mm上方に置き、次いで、2枚のガラススライド間でUVLEDを使用して10秒間硬化させた。コーティングを光学顕微鏡で観察し、図27Aに示す画像を得た。この画像では、粒子は一緒にクラスター化されているように、かつ線状に配向した構造を構築するように整列されているように見える。断面SEMを図27Bに示す。フィルム厚さは垂直方向における厚さである。図27Cは、線状構造が球状粒子のアセンブリであることを示す、図27Bのより高倍率のSEMである。
ピペットを使用して0.5mLのMIX1の液滴をプリズムフィルム(3M Company(St.Paul,MN)から入手したOptical Lighting Film OLF−2405)の表面上に置いた。厚さ0.38mmのシムをガラススライド上に置き、MIX1の液滴をフィルムとスライドとの間に挟み、シムがプリズム構造の上のコーティングの厚さを設定するように、このスライドをフィルム上に置いた。次いで、MAG1を2,500RPMで回転させながら、このフィルム、ガラス、シム、及び流体の積層体をMAG1の約10mm上方に置いた。次いで、液滴を、フィルムとスライドの間でUVLEDを使用して10秒間硬化させた。コーティングを光学顕微鏡で観察し、図28Aに示す画像を得た。この画像では、粒子は、w軸が回転軸(Y軸)に平行であるように配向され、粒子のクラスターが線状の配向構造を構築するように配置されている。加えて、構造体は、フィルムの溝内に収容されている。すなわち、粒子は、プリズムフィルム内に埋め込まれたルーバーを形成する。断面SEMを図28Bに示す。フィルム厚さは垂直方向における厚さである。粒子が、磁界の方向に積層され、プリズムの谷部と一致していることが示される。
ピペットを使用してMIX1の0.5mLの液滴をガラススライド(GLAS)(2002)上に置いた。厚さ0.38mmのシム(2006)をスライドの2つの縁部に置いて間隙を設け、フィルムの厚さを設定した。第2のガラススライド(GLAS)(2004)をシム(2006)の上に置き、液滴を挟んで比較的一定の厚さを得た。次いで、このガラス、シム、及び流体の積層体を、磁石の長さに対して20°の角度でMAG1(2008)の上方に保持した(図29Aを参照)。MAG1(2008)を2,500RPMで回転させ、次いで、液滴を、2枚のガラススライド間でUVLEDを使用して10秒間硬化させた。コーティングを光学顕微鏡で観察し、図29Bに示す画像、及び図29Cにおけるコーティングの断面を得た。この画像では、粒子は、w軸が回転軸(Y軸)に平行であるように配向され、粒子のクラスターが線状の配向構造を構築するように配置されている。しかしながら、この例では、コーティング自体が磁石に対して傾けられ、ガラススライドの法線ベクトルに対して傾いた線状構造が構築されている(図29Aを参照)。
本実施例で実施される方法は、MAG1とガラススライドの積層体の底部との間の距離を表3に従って変化させたことを除き、実施例3と同一であった。複数の顕微鏡画像を撮影し、隣接する線状の配向された構造間のおよその間隔を測定し、その平均も表3に記入した。表3から、隣接する構造間の間隔は、磁石からの距離が増加するにつれて、概ね増加することが注目される。間隔が150mmの場合は、構造は、間隔を確実に測定するのに十分な配向をもはや有しておらず、この点における値は記録されなかったことに留意すべきである。
Claims (25)
- 光を制御するための光学フィルムを作製する方法であって、
第1の混合物を基材上に配置することであって、前記第1の混合物は、第1の樹脂中に分散された第1の複数の磁化可能な粒子を含む、配置することと、
前記第1の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも第1の磁界を回転変調することによって、前記第1の複数の磁化可能な粒子を、前記光を制御するための所望の構造に組み立てることと、
前記第1の複数の磁化可能な粒子が前記所望の構造にある間に前記第1の樹脂をガラス化することと、を含む、方法。 - 前記第1の樹脂をガラス化することは、前記第1の樹脂を少なくとも部分的に重合させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 第2の樹脂中に分散された第2の複数の磁化可能な粒子を含む第2の混合物を形成することと、
前記第2の混合物を、前記基材、第2の基材、又は前記第1の混合物のうちの1つ以上の上に配置することと、
更に前記第2の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも第2の磁界を回転変調することによって、前記第2の複数の磁化可能な粒子を、前記光を制御するための第2の所望の構造に組み立てることと、
前記第2の複数の磁化可能な粒子が前記第2の所望の構造にある間に前記第2の樹脂をガラス化することと、を更に含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記第2の混合物及び前記第1の混合物が、異なる組成を有する、又は実質的に同じ組成を有する、のいずれか一方であり、実質的に同じ組成を有する場合、前記第1の複数の磁化可能な粒子が前記所望の構造にある間、かつ前記第1の樹脂の粘度を増加させた後に、前記第2の混合物が配置される、請求項3に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子は、前記基材に対して共有された第1の配向又は第1の共通整列方向のうちの少なくとも一方を有し、前記第2の複数の粒子は、前記基材に対して共有された第2の配向又は第2の共通整列方向のうちの少なくとも一方を有し、前記共有された第1の配向又は第1の共通整列方向は、前記共有された第2の配向又は第2の共通整列方向とは異なる、請求項3又は4に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも前記第1の磁界を回転変調することと、前記第2の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも前記第2の磁界を回転変調することとが、単一の磁石からのものである、請求項3〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記第1の磁界に対して1つ以上の方向に移動させることと、前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して少なくとも第2の方向に移動させることと、前記第1の磁界の強度を変化させることと、前記第1の磁界において局所的不規則性又は磁束集中のうちの少なくとも1つを提供することと、のうちの1つ以上によって、前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して変化させることを更に含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記第1の磁界に対して移動させることが、前記第1の混合物及び前記基材のうちの1つ以上にテクスチャを適用して前記第1の混合物及び前記基材のうちの1つ以上に可変厚さを提供することと、前記基材及び前記第1の混合物をダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向のうちの1つ以上に湾曲させることと、前記基材及び前記第1の混合物を歪ませることと、前記基材が可変厚さを有しかつ前記第1の混合物を前記基材上に堆積させることと、のうちの1つ以上を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して少なくとも前記第2の方向に移動させることが、前記第1の磁界を、前記第1の磁界の回転軸に直交する平面内でクロスウェブ及びダウンウェブのうちの1つ以上の方向に並進移動させることと、前記第1の磁界を、前記第1の磁界の前記回転軸に直交する平面内でクロスウェブ及びダウンウェブのうちの1つ以上の方向に揺動させることと、のうちの1つ以上を含む、請求項7又は8に記載の方法。
- 光を制御するための光学フィルムを作製する方法であって、
基材と、第1の樹脂中に分散された第1の複数の磁化可能な粒子を含む第1の混合物と、第2の樹脂中に分散された第2の複数の磁化可能な粒子を含む第2の混合物と、を提供することと、
前記第1の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも第1の磁界を回転変調することによって、前記第1の複数の磁化可能な粒子を、前記光を制御するための第1の所望の構造に組み立てることと、
前記第1の所望の構造に組み立てられた前記第1の複数の磁化可能な粒子を有する前記第1の樹脂をガラス化することと、
前記第2の複数の磁化可能な粒子に対する少なくとも第2の磁界を回転変調することによって、前記第2の複数の磁化可能な粒子を、前記光を制御するための第2の所望の構造に組み立てることと、
前記第2の所望の構造に組み立てられた前記第2の複数の磁化可能な粒子を有する前記第2の樹脂をガラス化することと、を含む、方法。 - 前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂が異なる組成を有し、異なるガラス化技術を使用してガラス化される、請求項10に記載の方法。
- 前記異なるガラス化技術は、UVガラス化を含み、前記第1の樹脂を第1の波長でガラス化し前記第2の樹脂を第2の波長でガラス化するものである、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記第1の磁界に対して1つ以上の方向に移動させることと、前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して少なくとも第2の方向に移動させることと、前記第1の磁界の強度を変化させることと、前記第1の磁界において局所的不規則性及び磁束集中のうちの少なくとも1つを提供することと、のうちの1つ以上によって、少なくとも前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して変化させることを更に含む、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記第1の磁界に対して移動させることが、前記第1の混合物及び前記基材のうちの1つ以上にテクスチャを適用して前記第1の混合物及び前記基材のうちの1つ以上に可変厚さを提供することと、前記基材及び前記第1の混合物をダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向のうちの1つ以上に湾曲させることと、前記基材及び前記第1の混合物を歪ませることと、前記基材が可変厚さを有しかつ前記第1の混合物を前記基材上に堆積させることと、のうちの1つ以上を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して少なくとも前記第2の方向に移動させることが、前記第1の磁界を、前記第1の磁界の回転軸に直交する平面内でクロスウェブ及びダウンウェブのうちの1つ以上の方向に並進移動させることと、前記第1の磁界を、前記第1の磁界の前記回転軸に直交する平面内でクロスウェブ及びダウンウェブのうちの1つ以上の方向に揺動させることと、のうちの1つ以上を含む、請求項12又は13に記載の方法。
- 光を制御するための光学フィルムを作製する方法であって、
第1の磁石を、第1の複数の磁化可能な粒子が第1の樹脂中に分散されている第1の混合物を少なくとも含有するウェブに対して配置することと、
前記第1の磁石のN極及びS極が前記ウェブの近傍を交互に通過するように、前記第1の磁石を軸線の周りに回転させることと、
前記第1の複数の磁化可能な粒子が、前記第1の磁石の磁界によって影響を受けて、第1の磁界によって影響を及ぼされた所望の構造を形成するように、前記ウェブを前記第1の磁石に隣接させて通過させることであって、前記所望の構造は前記光を制御するように構成されている、通過させることと、
前記第1の樹脂をガラス化して前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記所望の構造にて捕捉することと、を含む、方法。 - 第2の磁石を前記ウェブに対して配置することであって、前記ウェブは、前記ウェブ上に堆積された、第2の複数の磁化可能な粒子が第2の樹脂中に分散されている第2の混合物を少なくとも有する、配置することと、
前記第2の磁石のN極及びS極が前記ウェブの近傍を交互に通過するように、前記第2の磁石を軸線の周りに回転させることと、
前記第2の複数の磁化可能な粒子が、前記第2の磁石の磁界によって影響を受けて、第2の磁界によって影響を及ぼされた第2の所望の構造を形成するように、前記ウェブを前記第2の磁石に隣接させて通過させることであって、前記第2の所望の構造は前記光を制御するように構成されている、通過させることと、
前記第2の樹脂をガラス化して前記第2の複数の磁化可能な粒子を前記所望の構造にて捕捉することと、を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記第1の磁界に対して1つ以上の方向に移動させることと、前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して少なくとも第2の方向に移動させることと、前記第1の磁界の強度を変化させることと、前記第1の磁界において局所的不規則性及び磁束集中のうちの少なくとも1つを提供することと、のうちの1つ以上によって、少なくとも前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して変化させることを更に含む、請求項16又は17に記載の方法。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子を前記第1の磁界に対して移動させることが、前記第1の混合物及び基材のうちの1つ以上にテクスチャを適用して前記第1の混合物及び前記基材のうちの1つ以上に可変厚さを提供することと、前記基材及び前記第1の混合物をダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向のうちの1つ以上に湾曲させることと、前記基材及び前記第1の混合物を歪ませることと、前記基材が可変厚さを有しかつ前記第1の混合物を前記基材上に堆積させることと、のうちの1つ以上を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の磁界を前記第1の複数の磁化可能な粒子に対して少なくとも前記第2の方向に移動させることが、前記第1の磁界を、前記第1の磁界の回転軸に直交する平面内でクロスウェブ及びダウンウェブのうちの1つ以上の方向に並進移動させることと、前記第1の磁界を、前記第1の磁界の前記回転軸に直交する平面内でクロスウェブ及びダウンウェブのうちの1つ以上の方向に揺動させることと、のうちの1つ以上を含む、請求項18又は19に記載の方法。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法によって作製された、光制御フィルム。
- 基材と、
前記基材に直接的に又は間接的に結合された第1の層であって、第1の光学的に透明な樹脂と第1の複数の磁化可能な粒子との第1の混合物を含み、前記第1の複数の磁化可能な粒子は第1の所望の構造を含む、第1の層と、
前記第1の層に直接的に又は間接的に結合された第2の層であって、第2の光学的に透明な樹脂と第2の複数の磁化可能な粒子との第2の混合物を含み、前記第2の複数の磁化可能な粒子は第2の所望の構造を含む、第2の層と、を備える、光制御フィルム。 - 前記第1の所望の構造及び前記第2の所望の構造が実質的に類似している、請求項22に記載の光制御フィルム。
- 前記第1の所望の構造及び前記第2の所望の構造が実質的に異なる、請求項22に記載の光制御フィルム。
- 前記第1の複数の磁化可能な粒子は、前記基材に対して共有された第1の配向を有し、前記第2の複数の磁化可能な粒子は、前記基材に対して共有された第2の配向を有し、前記共有された第1の配向及び共有された第2の配向は、互いに実質的に異なる、請求項22に記載の光制御フィルム。
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