JP5940980B2 - 多層光学フィルム - Google Patents

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Description

材料の紫外(UV)光劣化は多くの材料にとって重要な問題である。さまざまなUV保護材料が当該技術分野で知られているが、このような材料における更なる改善、及び好ましくはより有効なUV光遮蔽UV材料、特に、屋外の長い耐用年数を有するように意図された物品に対して長期の保護(すなわち、少なくとも10年の保護)をもたらす材料に対する必要性が存在する。特に、芳香族化合物を含有するポリマー(例えば、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン2,6ナフタレート、及びあるポリイミド(例えば、商品名「ULTEM」でSabic Innovative Plastics(Pittsfield,MA)から、及び商品名「KAPTON」でE.I.DuPont de Nemours(Wilmington,DE)から入手可能)により作製される材料(例えば、フィルム)は、屋外で10年以上もたせるためには実質的なUV保護を必要とする。
1つの態様では、本開示は、少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、又は更に少なくとも98)パーセントの入射UV光を合計で反射する、少なくとも複数の第1及び第2光学層を含み、第1又は第2光学層の少なくとも1つの一部(ある実施形態では、第1及び/又は第2層の数で少なくとも50パーセント、ある実施形態では第1又は第2層の少なくとも1つの全部)がUV吸収剤を含む、UVに安定な多層光学フィルムを記述する。
別の態様では、本開示は、主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、又は更に少なくとも98)パーセントの入射UV光を合計で反射する、複数の少なくとも第1及び第2光学層と、第1及び第2の概ね相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、又は更に少なくとも95)パーセントの入射UV光を吸収する、第3光学層と、を含み、複数の第1及び第2光学層の主表面が、第3光学層の第1主表面に近接し(すなわち、1mm以下、ある実施形態では、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm以下、又は更に0.05mmを超えない、ある実施形態では接触)、並びに第3光学層の第2表面に近接する別の多層光学フィルムが存在しない、多層光学フィルムを記述する。任意の、第1又は第2光学層の少なくとも一部(ある実施形態では第1及び/又は第2層の数で少なくとも50パーセント、ある実施形態では第1又は第2層の少なくとも1つの全部)はUV吸収剤を含む。
別の態様では、本開示は、主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、又は更に少なくとも98)パーセントの入射UV光を合計で反射する、第1の複数の少なくとも第1及び第2光学層と、第1及び第2の概ね相対する主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、又は更に少なくとも95)パーセントの入射UV光を吸収する、第3光学層と、を含み、複数の第1及び第2光学層の主表面が第3光学層の第1主表面に近接(すなわち、1mm以下、ある実施形態では、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm以下、又は更に0.05mm内、ある実施形態では接触)し、並びに主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、又は更に少なくとも98)パーセントの入射UV光を合計で反射し、第3光学層の第2主表面に近接(すなわち、1mm以下、ある実施形態では、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm以下、又は更に0.05mm内、ある実施形態では接触)する、第2複数の第1及び第2光学層が存在する、多層光学フィルムを記述する。任意の、第1又は第2光学層の少なくとも1つの一部(ある実施形態では第1及び/又は第2層の数で少なくとも50パーセント、ある実施形態では第1又は第2層の少なくとも1つの全部)はUV吸収剤を含む。
別の態様では、本開示は、相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、又は更に少なくとも98)パーセントの入射UV光を合計で反射する、少なくとも複数の第1及び第2光学層と、主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、又は更に少なくとも95)パーセントの入射UV光を吸収し、複数の少なくとも第1及び第2光学層の第1主表面に近接(すなわち、1mm以下、ある実施形態では、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm以下、又は更に0.05mm内、ある実施形態では接触)する、第3光学層と、少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は更に少なくとも100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、又は更に少なくとも95)パーセントの入射UV光を吸収し、複数の少なくとも第1及び第2光学層の第2主表面に近接(すなわち、1mm以下、ある実施形態では、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm以下、又は更に0.05mm内、ある実施形態では接触)する、第4光学層と、を含む、多層光学フィルムを記述する。任意の、第1又は第2光学層の少なくとも一部(ある実施形態では第1及び/又は第2層の数で少なくとも50パーセント、ある実施形態では第1又は第2層の少なくとも1つの全部)はUV吸収剤を含む。
別の態様では、本開示は、少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、又は更に少なくとも130)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、又は更に少なくとも98)パーセントの入射光を反射する、少なくとも第1及び第2光学層と、任意の、少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、又は更に少なくとも130)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、又は更に少なくとも95)パーセントの入射光を吸収する、第3光学層と、ポリエチレンナフタレートを含む第4光学層と、を含み、第1、第2、又は第3光学層の少なくとも1つが、少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において少なくとも30(ある実施形態では、少なくとも35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、又は更に少なくとも130)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射光を吸収する、多層光学フィルムを記述する。任意の、第1又は第2光学層の少なくとも一部(ある実施形態では第1及び/又は第2層の数で少なくとも50パーセント、ある実施形態では第1又は第2層の少なくとも1つの全部)はUV吸収剤を含む。ある実施形態では、複数の第4光学層は、400ナノメートル〜2500ナノメートルの波長範囲において少なくとも30、35、40、45、50、75、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、又は更に2100)ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50(ある実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、90、又は更に少なくとも95)パーセントの入射光を合計で吸収する。
ある実施形態、本明細書で記載の多層光学フィルムは、少なくとも第1、第2、第3(存在するならば)、及び第4(存在する場合)の光学層を通る入射UV光透過は、少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である。ある実施形態、本明細書で記載の多層光学フィルムは、少なくとも第1、第2、第3(存在する場合)、及び第4(存在するならば)の光学層を通る入射UV光透過は、少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である。
本明細書で記載の多層光学フィルムは、例えば、UV保護被覆として有用である。例えば、本開示は、主表面を有する基材、及び主表面の少なくとも一部分上の本明細書で記載の多層光学フィルムを含む複合物品;本明細書で記載の多層光学フィルムを含む車両(例えば、自動車又はトラック)窓;コマーシャルグラフィック(すなわち、ブランド又は販売促進のメッセージの伝達を意図した屋外用交通構内標識又は車隊のためのイメージ);本明細書で記載の多層光学フィルムを含む光組立て体;本明細書で記載の多層光学フィルムを含むサイン;本明細書で記載の多層光学フィルムを含む液晶ディスプレイ(LCD);本明細書で記載の多層光学フィルムを含む建物外装;及び本明細書で記載の多層光学フィルムを含む太陽電池モジュール(例えば、可撓性モジュール)を提供する。
本明細書で記載の代表的な多層光学フィルムの概略断面図。 本明細書で記載の代表的な多層光学フィルムの概略断面図。 本明細書で記載の代表的な多層光学フィルムの概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な自動車ウインドシールドの概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な窓の概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な液晶ディスプレイセルの概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的なサインの概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な照明付きサインを含む概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な太陽電池の概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な太陽電池の概略断面図。 本明細書で記載の多層光学フィルムを含む代表的な太陽電池の概略断面図。
図1を参照すると、代表的な多層光学フィルム10は、少なくとも100の交互する第1光学層11A、11B...11及び第2光学層12A、12B...12、第3光学層13A、13B、任意の接着層15、及び任意のハードコート層14を含み、第3光学層の少なくとも一部がUV吸収剤を含む。ある実施形態では、第1及び/又は第2層の少なくとも一部はUV吸収剤を含む。
図2を参照すると、代表的な多層光学フィルム20は、少なくとも100の交互する第1光学層21A、21B...21及び第2光学層22A、22B...22を含み、第1又は第2光学層の少なくとも1つの少なくとも一部がUV吸収剤を含む。代表的な多層光学フィルム20は、任意の接着層25、及びハードコート層24を含む。ある実施形態では、ハードコート層24はUV吸収剤を含む。
図3を参照すると、代表的な多層光学フィルム30は、少なくとも100の交互する第1光学層31A、31B...31及び第2光学層32A、32B...32、任意の第3光学層33A、33B、任意の接着層35、及び任意のハードコート層34、及び第4(ポリエチレンナフタレート)層36を含み、第1、第2、及び/又は第3層の少なくとも一部がUV吸収剤を含む。
「紫外」(「UV」)は、本明細書で使用するとき400nmまでの波長を有する電磁輻射線を指す。
一般に、本明細書で記載の光学的な多層光学フィルムは、少なくとも100(典型的には、合計100〜2000の範囲の層又はそれ以上)を含む。
多層光学フィルムの交互する第1及び第2層は、少なくとも0.04(ある実施形態では、少なくとも0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.125、0.15、0.175、0.2、0.225、0.25、0.275、又は更に少なくとも0.3)の屈折率差を有する。ある実施形態では、第1光学層は複屈折性であり、複屈折性ポリマーを含む。ある実施形態では、第1、第2、又は第3(存在するならば)の光学層の少なくとも1つは、フルオロポリマー、シリコーンポリマー、ウレタンポリマー、又はアクリレートポリマー(これらのブレンドを含む)の少なくとも1つであり、好ましくはUV安定であり(すなわち、参照により全体として本明細書に組み込まれているASTM G155−05a(2005年10月)に従ったキセノンアークランプウェザロメータへの3000時間の暴露後、分光光度計(商品名「LAMBDA 950」でPerkin−Elmer,Inc.(Waltham,MA)から入手可能)により測定した場合5単位未満のbを有する。
反射する光学層(例えば、第1及び第2光学層)を作製するための代表的な材料には、ポリマー(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)が挙げられる。この文脈において、用語「ポリマー」は、例えば、共押出成形、又はエステル交換を含む反応によって、混和性混合物で形成され得るポリマー又はコポリマーと同様に、ホモポリマー及びコポリマーを含むと理解される。用語「ポリマー」及び「コポリマー」は、ランダム及びブロックコポリマーの両方を含む。本開示に従って構成される、いくつかの例示的多層光学フィルムにおいて使用するのに好適なポリエステルは、概して、ジカルボキシレートエステル及びグリコールサブユニットを含み、カルボキシレートモノマー分子をグリコールモノマー分子と反応させることによって生成することができる。各ジカルボキシレートエステルモノマー分子は、2つ以上のカルボン酸又はエステル官能基を有し、各グリコールモノマー分子は、2つ以上のヒドロキシ官能基を有する。ジカルボキシレートモノマー分子は全て同じでもよいし、2つ以上の種類の異なる分子でもよい。グリコールモノマー分子についても同様である。また、用語「ポリエステル」には、グリコールモノマー分子とカルボン酸のエステルとの反応に由来するポリカーボネートが包含される。
ポリエステル層のカルボキシレートサブユニットを形成する際に使用するのに好適なジカルボキシレートモノマー分子の例には、例えば、2,6−ナフタレンジカルボン酸及びその異性体、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸、ノルボルネンジカルボン酸、ビシクロ−オクタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸及びその異性体、t−ブチルイソフタル酸、トリメリット酸、スルホン酸化イソフタル酸ナトリウム、4,4’−ビフェニルジカルボン酸及びその異性体、並びにメチル又はエチルエステル等のこれらの酸の低級アルキルエステルが挙げられる。用語「低級アルキル」は、本文中ではC〜C10の直鎖又は分岐アルキル基を表す。
ポリエステル層のグリコールサブユニットを形成するのに用いられる適切なグリコールモノマー分子は、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール及びその異性体、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリシクロデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール及びその異性体、ノルボルナンジオール、ビシクロ−オクタンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、1,4−ベンゼンジメタノール及びその異性体、ビスフェノールA、1,8−ジヒドロキシビフェニル及びその異性体、及び1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンを含む。
反射層に有用なもう1つの代表的な複屈折性ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート(PET)であり、例えば、テレフタルジカルボン酸とエチレングリコールとの反応により作製可能である。550nm波長の偏光した入射光に対するその屈折率は、偏光面が延伸方向に平行な場合、約1.57から約1.69までも増加する。分子配向の増加によって、PETの複屈折は増加する。分子配向は、材料をより高い伸縮率まで伸縮し、他の伸縮条件を保持することで増加する可能性がある。PETのコポリマー(CoPET)、例えば参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,744,561号(Condoら)及び米国特許第6,449,093号(Hebrinkら)で記述されているものなどは、その比較的低温(典型的には250℃未満)の加工性能によって、低熱安定性の第2ポリマーと共押し出しの適合性が良好であるので、特に有用である。複屈折性ポリマーとして好適な他の半結晶性ポリエステルにはポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、及びこれらのコポリマー、例えば参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,449,093 B2(Hebrinkら)又は米国特許出願公開第20060084780号(Hebrinkら)で記述されているものなどが挙げられる。もう1つの有用な複屈折性ポリマーはシンジオタクチックポリスチレン(sPS)である。
更に、例えば多層光学フィルムの第2(層)ポリマーは、第1複層のそれと互換性のあるガラス転移温度を有し、複屈折ポリマーの等方角性屈折率に類似する屈折率を有する多様なポリマーから形成することができる。光学フィルム、特に、第2ポリマー中で使用するのに好適な他のポリマーの例として、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等のモノマーから形成される、ビニルポリマー及びコポリマーが挙げられる。このようなポリマーの例として、ポリアクリレート、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)等のポリメタクリレート、及びアイソタクチック又はシンジオタクチックポリスチレンが挙げられる。他のポリマーとして、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアミック酸、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ポリマーは、ポリエステル、ポリカーボネート、フルオロポリマー、及びポリジメチルシロキサンのホモポリマー及びコポリマー、並びにそれらの混合物から形成することができる。
存在する場合には第3(UV吸収性)光学層、及び存在する場合には第4(UV吸収性)の層は、ポリマー及びUV吸収剤を含み、好ましくはUV保護層としての役割をする。典型的には、このポリマーは熱可塑性ポリマーである。好適なポリマーの例には、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、フッ素ポリマー、ポリアミド、アクリル樹脂(例えば、ポリメチルメタクリレート)、シリコーンポリマー(例えば、熱可塑性シリコーンポリマー)、スチレンポリマー、ポリオレフィン、オレフィンコポリマー(例えば、「TOPAS COC」として入手可能なエチレンとノルボルネンのコポリマー)、シリコーンコポリマー、ウレタン、又はこれらの組み合わせ(例えば、ポリメチルメタクリレートとポリフッ化ビニリデンのブレンド)が挙げられる。
特に第2層に使用するための光学層用の他の代表的なポリマー類には、商品名「CP71」及び「CP80」としてIneos Acrylics,Inc.(Wilmington,DE)から入手可能なものなどのポリメチルメタクリレート(PMMA)のホモポリマー、並びに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)が挙げられる。追加の有用なポリマーには、75重量%のメチルメタクリレート(MMA)モノマー及び25重量%のエチルアクリレート(EA)モノマーから作られているcoPMMA(商品名PERSPEX CP63でIneos Acrylics,Inc.から、又は商品名「ATOGLAS 510」でArkema(Philadelphia,PA)から入手可能)、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によって形成されるcoPMMA、などのPMMAのコポリマー(coPMMA)、又は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光学層に使用するための光学層用の追加の好適なポリマーには、ポリオレフィンコポリマー、例えば商品名エンゲージ「ENGAGE 8200」でDow Elastomersより入手可能なポリ(エチレン−co−オクテン)(PE−PO)、商品名Z9470でAtofina Petrochemicals,Inc.より入手可能なポリ(プロピレン−co−エチレン)(PPPE)、並びにアタクチックポリプロピレン(aPP)及び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。例えば、第2ポリマー層中の多層光学フィルムは、例えば、商品名「Byne l4105」でE.I.duPont de Nemours & Co.,Inc.(Wilmington,DE)から入手可能なものなどの線状低密度ポリエチレン−g−無水マレイン酸(LLDPE−g−MA)等の官能化ポリオレフィンを含むこともできる。
少なくとも1つの複屈折ポリマーを有する交互層における第3及び/又は第2層に好ましいポリマー組成物には、PMMA、CoPMMA、ポリジメチルシロキサンオキサミド系セグメント化コポリマー(SPOX)、PVDF等のホモポリマー及びテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、及びビニリデンフルオリド(THV)に由来するもの等のコポリマーを含むフルオロポリマー、PVDF/PMMAの混合物、アクリレートコポリマー、スチレン、スチレンコポリマー、シリコーンコポリマー、ポリカーボネート、ポリカーボネートコポリマー、ポリカーボネート混合物、ポリカーボネートとスチレン無水マレイン酸の混合物、並びに環状オレフィンコポリマーが挙げられる。
多層光学フィルムの作製で使用されるポリマー組み合わせの選択は、例えば、反射される所望の帯域幅に依存する。複屈折ポリマーと第2ポリマーとの間の反射率が高いほど、より高い光学効果を生じ、したがって、反射帯幅を増加させることができる。あるいは、追加の層を用いて、より高い光学効果を得てもよい。複屈折性層及び第2ポリマー層の好ましい組み合わせには、例えば、PET/THV、PET/SPOX、PEN/THV、PEN/SPOX、PEN/PMMA、PET/CoPMMA、PEN/CoPMMA、CoPEN/PMMA、CoPEN/SPOX、sPS/SPOX、sPS/THV、CoPEN/THV、PET/フルオロエラストマー、sPS/フルオロエラストマー及びCoPEN/フルオロエラストマーを挙げてもよい。
一実施形態では、異なる反射帯を有する2つ以上の多層光学ミラーを一緒に積層して、反射帯を拡大する。例えば、350nm〜420nmの光の98%を反射するPET/CoPMMA多層反射ミラーと、900nm〜1200nmの光の90%を反射するPET/CoPMMA多層反射ミラーを積層して、900nm〜1200nmの光を反射するUV安定化されたIRミラーを形成することができる。別の実施例では、370nm〜800nmの光の96.8%を反射するPET/CoPMMA多層反射ミラーを、700nm〜1300nmの光の96.8%を反射する多層反射ミラーに積層して、400nm〜1300nmの光を反射する広帯域ミラーを形成することができる。
UV光を反射する光学層(例えば、第1及び第2光学層)の作製に好ましい材料組み合わせには、PMMA(例えば、第1層)/THV(例えば、第2層)、PC(ポリカーボネート)(例えば、第1層)/PMMA(例えば、第2層)、及びPET、例えば、第1層)/CoPMMA(例えば、第2層)が挙げられる。
UV光を吸収する光学層(例えば、第3光学層)を作製するための代表的な材料には、PET、CoPET、PC、PMMA、CoPMMA、又はPMMAとPVDFのブレンドが挙げられる。
UV吸収層(例えば、UV保護層)は、UV反射光学層スタックを通過し得るUV光(好ましくは、いかなるUV光も)を吸収することにより、UV光により引き起こされる経時的な損傷/劣化から可視/IR反射光学層スタックを保護する助けをする。一般に、UV吸収性層は、感圧性接着剤組成物を含めて、UV光に長時間耐えることができる任意のポリマー組成物(すなわち、ポリマー+添加物)を含み得る。
太陽光、特に280〜400nmの紫外線は、プラスチックの劣化を引き起こす可能性があり、その結果、変色し及び光学的及び機械的性質の低下の原因となる。長期耐久性が必須の屋外用途にとって光酸化劣化の抑制は重要である。ポリエチレンテレフタレートによるUV光の吸収は、例えば、約360nmで開始し、320nm以下で著しく増加し、300nm以下で極めて顕著である。ポリエチレンナフタレートは、310〜370nmの範囲でUV光を強力に吸収し、約410nmまで拡大する吸収端を有し352nmと337nmで生じる吸収極大点を有する。鎖開裂が酸素の存在下で起こり、主な光酸化生成物は、一酸化炭素、二酸化炭素、及びカルボン酸である。エステル基の直接光分解に加えて、同様に過酸化物ラジカルにより二酸化炭素を生成する酸化反応を考慮しなければならない。
UV吸収層は、UV光の反射、UV光の吸収、UV光の拡散、又はそれらの組み合わせによって、多層光学フィルムを保護し得る。一般に、UV吸収層は、UV照射の反射、拡散、又は吸収のいずれかを行う一方で、長期間のUV照射に耐えることができる、任意のポリマー組成物を含み得る。そのようなポリマーの例として、PMMA、CoPMMA、シリコーン熱可塑性樹脂、フルオロポリマー、及びそれらのコポリマー、並びにそれらの混合物が挙げられる。代表的なUV保護層は、PMMA/PVDF混合物を含む。
UV吸収性とせしめるためにさまざまな任意の添加物が光学層に組み込まれ得る。このような添加物の例には紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、又はこれらの酸化防止剤の少なくとも1つが挙げられる。
特に望ましいUV安定剤は、少なくとも70%(ある実施形態では、少なくとも80%、特に好ましくは90%)の180nm〜400nmの波長領域の紫外線を吸収する、赤方偏移紫外線吸収剤(RUVA)である。通常、RUVAは、ポリマー中で高溶解性であり、高光吸収性であり、光持続性であり、保護層の形成のための押出工程の200℃〜300℃の温度範囲で熱安定性であるならば望ましいことである。RUVAはまた、それらが、UV硬化、γ線硬化、電子ビーム硬化、又は熱硬化過程によって、保護コーティング層を形成するように、モノマーとコポリマー化可能であり得る場合にも極めて好適であり得る。
RUVAは、通常、長波UV領域において増強されたスペクトルの守備範囲を有し、ポリエステルの黄変を引き起こし得る長波長UV光の遮蔽を可能にする。典型的なUV保護層は、13マイクロメートル〜380マイクロメートル(0.5mil〜15mil)の範囲の厚さを有し、RUVA添加量レベルは2〜10重量%である。最も有効なRUVAの1つは、ベンゾトリアゾール化合物、5−トリフルオロメチル−2−(2−ヒドロキシ−3−アルファ−クミル−5−tert−オクチルフェニル)−2H−ベンゾチアゾール(商品名CGL−0139でCiba Specialty Chemicals Corporation(Tarryton,NY)から市販されている)である。他の好ましいベンゾトリアゾールには、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−アルファ−クミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、5−クロロ−2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−2H−ベンゾチアゾール、5−クロロ−2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−アミルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−アルファ−クミル−5−tert−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロ−2Hベンゾトリアゾールが挙げられる。更に好ましいRUVAには、2(−4,6ジフェニル−1−3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキルオキシ−フェノールが挙げられる。他の代表的なUV吸収剤には商品名「TINUVIN 1577」、「TINUVIN 900」、及び「TINUVIN 777」でCiba Specialty Chemicals Corporationから入手可能なものなどが挙げられる。他の代表的なUV吸収剤は、商品名「TA07−07 MB」でSukano Polymers Corporation(Dunkin SC)からポリエステルマスターバッチで入手可能である。ポリカーボネート用の代表的なUV吸収剤は、商品名「TA28−09 MB01」でSukano Polymers Corporation(Dunkin SC)から入手可能なマスターバッチである。加えて、紫外線吸収剤は、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)及び酸化防止剤と組み合わせて使用することができる。代表的なHALSには商品名「CHIMASSORB 944」及び「TINUVIN 123」でCiba Specialty Chemicals Corporationから入手可能なものが挙げられる。代表的な酸化防止剤には商品名「IRGANOX 1010」及び「ULTRANOX 626」でCiba Specialty Chemicals Corporationから入手可能なものが挙げられる。
ある実施形態では、第3UV吸収性(保護)層は、約350〜約400nm(ある実施形態では300nm〜400nm)の光の波長を反射する多層光学フィルムである。これらの実施形態では、UV吸収層用のポリマーは、好ましくは300nm〜400nm範囲のUV光を吸収しない。このような実施形態に望ましい材料の例には、PET/THV、PMMA/THV、PET/SPOX、PMMA/SPOX、sPS/THV、sPS/SPOX、THVによる変性ポリオレフィンコポリマー(EVA)、TPU/THV、及びTPU/SPOXが挙げられる。1つの代表的な実施形態では、商品名「DYNEON THV 220 GRADE」及び「DYNEON THV 2030 GRADE」でDyneon LLC(Oakdale,MN)から入手可能なTHVが、300〜400nmを反射する多層UVミラーにPMMAと共に、又は350〜400nmを反射する多層UVミラーにPETと共に使用される。
他の添加物がUV吸収層(例えば、UV保護層)に含まれ得る。小粒子の非色素性酸化亜鉛及び酸化チタンを紫外線保護層においてブロック添加剤又は拡散添加剤として使用することもできる。例えば、ナノスケール粒子をポリマー又はコーティング基材中に分散させて、UV照射による劣化を最小限にすることができる。ナノスケール粒子は、可視光線に対して透過性であるが、有害なUV照射を拡散又は吸収するかのいずれかによって、熱可塑性樹脂の損傷を低減する。米国特許第5,504,134号(Palmerら)は、直径約0.001マイクロメートル〜約0.2マイクロメートルの、より好ましくは直径約0.01〜約0.15マイクロメートルのサイズ範囲の金属酸化物粒子の使用による紫外線に起因するポリマー基材劣化の減少について述べている。米国特許第5,876,688号(Laundon)は、本発明での使用に充分適する塗料、被覆、仕上げ材、プラスチック物品、及び化粧材等に紫外線ブロック剤及び/又は散乱剤として混入された場合充分に透明であるような小粒子の微粉化酸化亜鉛を作製する方法を記載している。UV照射を減衰させることができる10〜100nmの範囲の粒径を有する酸化亜鉛及び酸化チタンなどのこれらの粉体は、例えばKobo Products,Inc.(South Plainfield,NJ)から市販されている。難燃剤を添加剤としてUV保護層に組み込んでもよい。
紫外線吸収剤、HALS、ナノスケール粒子、難燃剤、及び酸化防止剤をUV保護層の添加に加えて、紫UV吸収剤、HALS、ナノスケール粒子、難燃剤、及び酸化防止剤を多層光学層、並びに任意の耐性トップコート層に添加することができる。蛍光性分子及び蛍光増白剤もUV吸収層、多層光学層、任意のハードコート層、又はこれらの組み合わせに添加することができる。
UV保護層の所望の厚みは、通常、ベールの法則によって計算されるような特定波長における光学密度目標に依存する。ある実施形態では、UV保護層は、380nmにおいて3.5、3.8、又は4を超える光学密度、390nmにおいて1.7を超える光学密度、及び400nmにおいて0.5を超える光学密度を有する。当業者であれば、通常、意図される保護機能を提供するために、物品の長い耐用期間にわたって、光学密度を比較的一定に維持すべきであることを認識する。
UV保護層、及び任意の添加剤も、太陽光集光ミラーにおいて、UV保護などの所望の保護機能を達成するように選択され得る。当業者であれば、UV保護層の上記の目的を達成するための手段が複数存在することを認識する。例えば、あるポリマー中に極めて可溶である添加材が、組成物に添加されてよい。特に重要なことは、ポリマー中の添加剤の持続性である。添加材は、劣化したり、又はポリマーの外に移行してはならない。加えて、所望の保護結果を達成するように、層の厚みは異なってよい。例えば、より厚いUV保護層によって、より低い濃度の吸収剤により同一のUV吸光度レベルが可能となり、UV吸収剤の移行に対する駆動力が低いことに帰せられる、高UV吸収剤持続性が得られる。物理的特性の変化を検出するための1つの機構は、ASTM G155−05a(2005年10月)において述べられている耐候サイクル及び反射モードで操作されるD65光源の使用である。上記試験において、UV保護層が物品に塗布される場合、物品は、著しい亀裂、剥離、層間剥離又はヘーズを生じる前に、CIE L空間を使用して得られるb値が、5以下、4以下、3以下、又は2以下だけ増加する前に、340nmにおいて少なくとも18,700kJ/mの曝露に耐えなければならない。
ポリエチレンナフタレートを含む第4光学層(ある実施形態では任意である)は、例えば、実施例15で下記に述べるように作製可能である。
本明細書で記載の多層光学フィルムは、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されているもの等の一般的な加工方法を用いて作製可能である。
制御されたスペクトルを持つ多層光学フィルムを得る望ましい方法は、例えば、米国特許第6、783、349号(Neavinら)で記述されているような共押し出しされたポリマー層の層厚値のアキシャルロッドヒーター制御;例えば原子間力顕微鏡(AFM)、透過電子顕微鏡、又は走査電子顕微鏡などの層厚測定ツールからの時宜を得た層厚プロフィールのフィードバック;所望の層厚プロフィールを得るための光学モデルの作成;及び測定される層プロフィールと所望の層プロフィールとの間の差に基づくアキシャルロッドヒーターの繰り返しの調整を使用することを含む。
層厚プロフィールを制御する基本処理は、ターゲットの層厚プロフィールと測定した層のプロフィールの差に基づく軸ロッド域の出力設定を調整することを含む。所定のフィードブロック領域における層厚値の調整に必要とされる軸ロッド出力の増加は、最初に、そのヒーター領域において得られる層の厚さ変化の1ナノメートル当たりの熱入力のワット数の形で検量され得る。例えば、スペクトルの精密な制御は、275の層に対して24の軸ロッド域を使用して可能である。較正後に、所定のターゲットプロフィールと測定プロフィールの必要な電力調整を一度に計算することができる。この手順を2つのプロフィールが収束するまで繰り返す。
特定の波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を反射する、本明細書で記載の多層光学フィルムの層厚プロフィール(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が300nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、400nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整することができる。
参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第7,153,588号(McMan)に記述されている方法を含めて、当該技術分野で既知の方法により任意のハードコートを得ることができる。ハードコートの使用によって、例えば、屋外要素への暴露により物品の早期の劣化を軽減又は防止することができる。ハードコートは、概して、耐摩耗性及び耐衝撃耐性であり、電磁輻射線の選択帯幅を反射する主要な機能を干渉しない。
ハードコートは、物品に機械的な耐久性を与えることもできる。機械耐性を測定するためのいくつかの機構は、衝撃耐性又は摩耗耐性のいずれかであり得る。テーバー摩耗は、摩耗に対するフィルムの耐久性を判断するための1つの試験であり、摩耗に対する耐久性は、摩擦、解体、浸食等の機械的作用に耐える材料の能力として定義される。ASTM D1044−08(2008)試験方法に従って、500グラムの荷重をCS−10研磨機ホイールの頂部に乗せ、25.8cm(4in.)の試験試料の上で50回、回転させる。テーバー摩耗試験の前後の試料の反射率を測定し、結果を反射率%の変化で表す。本発明の目的で、反射率%の変化は、20%未満、好ましくは10%未満、及び特により好ましくは5%未満であることが期待される。
機械的な耐久性のための他の好適な試験には、破断伸長、鉛筆硬度、サンドブラスト試験、及びサンドシェーキング摩耗が挙げられる。上述のUV吸収材及び適切なUV安定剤は、コーティングの安定化、及び基材の保護のために保護膜に添加することができる。そのような耐久性ハードコートで被覆された基材は、高温での完全硬化の前には熱成形可能であり、次いで、耐久性ハードコートは、80℃で15〜30分間、後硬化することにより形成可能である。加えて、耐久性保護膜として使用されるシロキサン構成要素は、本来疎水性であり、本発明に開示される物品に洗浄の容易な表面機能を提供できる。
屋外用途によって耐候性は物品の望ましい特性である。加速耐候試験は、物品の性能を適格とするための1つのオプションである。促進耐候性試験は、一般に、ASTM G−155−05a(2005年10月)、「Standard practice for exposing non−metallic materials in accelerated test devices that use laboratory light sources」に記述されている方法に類似の方法を使用してフィルムに対して行われる。上記のASTMの技法は、材料性能を正しくランク付けする屋外耐久性の妥当な予測因子と考えられる。
ハードコートは、PMMA/PVDF混合物、熱可塑性ポリウレタン、硬化型又は架橋型ポリウレタン、CoPET、環状オレフィンコポリマー(COC)、PVDF、ETFE、FEP及びTHV等のフルオロポリマーそれらのコポリマー、熱可塑性及び硬化性アクリレート、架橋アクリレート、架橋ウレタンアクリレート、架橋ウレタン、硬化性又は架橋ポリエポキシド、又は架橋シリコーンの少なくとも1つを含んでもよい。剥離性ポリプロピレンコポリマースキンを用いてもよい。あるいは、例えばシランシリカゾルコポリマーハードコートを施して、耐引っ掻き性を改善することができる。ハードコートは、上述のように、紫外線吸収剤、HALS、及び酸化防止剤を含有してもよい。
所望により、結合層を第1及び第2層のスタックの外表面とUV保護層、ハードコート層などとの間に介在させて、接着性を助け、かつ使用中の長期の安定性を得てもよい。結合層の例として、ホットメルト接着剤、及び官能基のスルホン酸等による修飾を含む及びCoPET、PMMA/PVDFブレンドを有する、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸又は酢酸ビニル等の官能コモノマーによる変性オレフィンが挙げられる。加えて、UV又は熱硬化可能なアクリレート、シリコーン、エポキシ、シロキサン、ウレタンアクリレートが、結合層として好適であり得る。結合層は、上述されるように、紫外線吸収剤を任意で含有してよい。結合層は、可塑剤、粘着付与剤、又はそれらの組み合わせを任意で含有してよい。結合層は、従来のフィルム形成技法を利用して塗布され得る。
第1及び第2光学層のスタックの両方の主表面上のUV吸収層(例えばUV保護層)を含むことが本開示の範囲内にある。また、ある実施形態では、特定の用途の要求のために第1及び第2光学層のスタックの相対面上にUV吸収層(例えば、UV保護層)を有することが望ましいこともある。ある実施形態では、多層光学フィルム上のみにUV吸収層(例えば、UV保護層)を設けて、UV照射から背面保護を設けることが望ましいこともある。他の潜在的な実施形態は、第1及び第2光学層のスタックの1つ以上の主表面上にカーボンブラック又はIR吸収層を含むことができる。別な実施形態では、反射防止コートを第1及び第2光学層のスタックの背面上に置いて、背面IR反射を軽減又は防止することができる。上述のもの等の結合層をこれらの追加の代表的な実施形態の提供において使用することができる。
本明細書で記載の多層光学フィルムのある実施形態は、20未満(ある実施形態では、10未満)ナノメートルにわたる10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する。
本明細書で記載の多層光学フィルムの代表的な厚さは、25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲の厚さを有する。吸収する光学層(例えば、第3光学層)の代表的な厚さは、10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する。
本明細書で記載の多層光学フィルムは、例えば、UV保護被覆として有用である。例えば、本開示は、主表面を有する基材、及び主表面の少なくとも一部分上の本明細書で記載の多層光学フィルムを含む複合物品;本明細書で記載の多層光学フィルムを含む車両(例えば、自動車又はトラック)窓;コマーシャルグラフィック(すなわち、ブランド又は販売促進のメッセージの伝達を意図した屋外用交通構内標識又は車隊のためのイメージ);本明細書で記載の多層光学フィルムを含む光組立て体;本明細書で記載の多層光学フィルムを含むサイン;本明細書で記載の多層光学フィルムを含むLCD;本明細書で記載の多層光学フィルムを含む建物外装;及び本明細書で記載の多層光学フィルムを含む太陽電池モジュール(例えば、可撓性モジュール)を提供する。
図4を参照すると、代表的な自動車ウインドシールド30は、自動車ウインドシールドガラス41、42、代表的な本明細書で記載の多層光学フィルム43、IRミラー層44、及び接着剤層45、46、47を含む。この多層光学フィルムは、当該技術分野で一般に既知の方法を用いて自動車窓構成体に組み込み可能である。
図5を参照すると、代表的な建築物窓50は、窓ガラス51、52、代表的な本明細書で記載の多層光学フィルム53、IRミラー層55、接着剤層57、58、及び任意のハードコート層56を含む。この多層光学フィルムは、当該技術分野で一般に既知の方法を用いて自動車窓構成体に組み込み可能である。
図6を参照すると、代表的な液晶ディスプレイ素子60は、液晶ディスプレイ61、本明細書で記載の代表的な多層光学フィルム63、及びIRミラー層65、接着剤層67、68、及び任意のハードコート層66を含む。この多層光学フィルムは、当該技術分野で一般に既知の方法を用いて液晶ディスプレイ素子に組み込み可能である。
図7を参照すると、コマーシャルグラフィックサイン70は、サイン71、本明細書で記載の代表的な多層光学フィルム73、接着層75、及び任意のハードコート層76を含む。この多層光学フィルムは、当該技術分野で一般に既知の方法を用いてコマーシャルグラフィックサイン構成体に組み込み可能である。
図8を参照すると、サイン80は、照明付きサイン81、本明細書で記載の代表的な多層光学フィルム83、接着層85、及び任意のハードコート層86を含む。この多層光学フィルムは、当該技術分野で一般に既知の方法を用いて照明付きサイン構成体に組み込み可能である。
図9を参照すると、太陽電池モジュール90は、太陽電池モジュールセル91、本明細書で記載の代表的な多層光学フィルム93、接着層95、及び任意のハードコート層96を含む。図10を参照すると、太陽電池モジュール100は、太陽電池モジュールセル101、本明細書で記載の代表的な多層光学フィルム103、接着層105、及び任意の反射防止表面構造109を含む。図11を参照すると、太陽電池モジュール110は、太陽電池モジュールセル111、本明細書で記載の代表的な多層光学フィルム113、接着層115、任意の蒸気バリア層118、及び任意の反射防止表面構造119を含む。この多層光学フィルムは、当該技術分野で一般に既知の方法を用いて太陽電池モジュールに組み込み可能である。平坦なガラス又はポリマー前面層を有する太陽エネルギー変換素子は、前面表面反射により利用可能な太陽エネルギーの3〜5%を通常損失し、したがって好ましくは反射防止表面構造を含む。
好ましくは、反射防止構造化表面層は表面反射を最小とする。入射太陽光は構造化表面の傾斜した表面から一部反射される。しかしながら、これらの一部反射された太陽光は隣接する表面構造上に反射され、そこで太陽エネルギー変換素子に直接に屈折されるか、又は太陽エネルギー変換素子に内部全反射される。入射太陽光の殆ど全部は、太陽エネルギー変換素子に最終的に到達し、効率を増加させる。
代表的な構造化層は一連の構造を含む構造化表面を有するものを含む。構造化層は単一の材料であってもよく、又は構造化層が1つの材料配合物を含み、ベースフィルム及び接着剤が異なる材料配合物を含む、多層構成体であってもよい。加えて、このフィルム及び接着剤層はそれ自身が多層を含むことができる。一般に、構造化層は、反射光の実質的な部分が表面上の別の構造を横切る、構造化表面を有する。ある実施形態では、一連の構造は、一連の本質的に平行な谷により隔てられた一連の本質的に平行な峰を含む。断面では構造化層はさまざまな波形をとり得る。例えば、断面は、峰のそれぞれが谷のそれぞれのように同一である対称的な鋸歯パターン;一連の平行な谷により隔てられ、異なる高さの一連の平行な峰;又は一連の平行で、非対称的な谷により隔てられる交互する平行で、非対称的な峰の鋸歯パターンをとり得る。ある実施形態では、峰及び谷は連続的であり、他の実施形態では峰及び谷の不連続的なパターンも考えられる。このように、例えば、峰及び谷は物品の一部に対して終結してもよい。峰又は谷が物品の一方の端から他方の端に進むに従って、谷は狭く又は広くなってもよい。更に、峰又は谷が物品の一方の端から他方の端に進むに従って、所定の峰又は谷の高さ及び/又は幅は変わってもよい。
ある実施形態では、構造化表面はエネルギー変換素子と相対し、構造化表面は反射防止性である。反射防止性の構造化表面は、本発明の用途の目的では、全ての入射角にわたって平均化された反射が相当する平坦な表面におけるよりも少なく、例えば、平坦な表面からの反射の50%未満(ある実施形態では平坦な表面からの反射の60%、70%未満、更には80%未満)であるということを意味する。
峰の寸法は、一般に、少なくとも約10マイクロメートル(0.0004インチ)の高さである。ある実施形態では、峰は約250マイクロメートル(0.010インチ)までの高さを有する。1つの実施形態では、例えば、峰は少なくとも約20マイクロメートル(0.0008インチ)の高さであり、別の代表的な実施形態では、峰は約150マイクロメートル(0.006インチ)までの高さである。隣接する峰の間の峰−峰の間隔は、一般に、少なくとも約10マイクロメートル(0.0004インチ)である。別の実施形態では,間隔は約250マイクロメートル(0.010インチ)までである。1つの実施形態では、間隔は少なくとも約20マイクロメートル(0.0008インチ)であり、ある実施形態では、間隔は約150マイクロメートル(0.006インチ)もの大きさである。隣接する峰の間の角度も変わることができる。谷は、平坦な形状、丸い形状、放物線形状、又はV形状であり得る。峰は、一般に、V形状であり、60度未満(ある実施形態では、50度未満、更に40度未満)の先端角度を有する。本出願は、先端で曲率を有する峰にも関し、このような実施形態は側面に最も良く適合する線により測定される先端角度を有する。
ある実施形態では、一連の構造は不均一の構造である。例えば、構造は、高さ、基部幅、ピッチ、先端角度、又は他の構造要素で異なる。このような実施形態では、表面の平面からの構造の勾配は、表面にわたって法線から平均30度未満である。他の実施形態では、例えば構造は、表面に対する垂線の周りで1つの次元で実質的に対称的である。
構造化表面は、例えば、構造化されたポリウレタン層を含むことができる。このポリウレタン層は、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、及び触媒を含む反応混合物の縮合重合から作製可能である。この反応混合物は、縮合重合性でない追加の成分を含有することもあり、一般に少なくとも1つのUV安定剤を含有する。下記のように、縮合重合反応、又は硬化は、一般に、硬化表面中に構造化表面を生成させるために金型又は器具中で行われる。
ポリオール及びポリイソシアネートの縮合反応から形成される、本明細書で記述されるポリウレタンポリマーに対しては、これらは少なくともポリウレタン結合を含有する。本明細書で形成されるポリウレタンポリマーは、ポリウレタン結合のみを含有してもよく、又はポリウレア結合、ポリエステル結合、ポリアミド結合、シリコーン結合、アクリル結合などの他の任意の結合を含有してもよい。下記のように、これらの他の任意の結合は、ポリウレタンポリマーの形成に使用されるポリオール又はポリイソシアネート材料中に存在するためにポリウレタンポリマー中に出現する可能性がある。本開示のポリウレタンポリマーはフリーラジカル重合より硬化されない。例えば、ビニル又はフリーラジカル重合末端基を持つポリウレタンオリゴマー分子は既知の材料であり、これらの分子のフリーラジカル重合により形成されるポリマーは、時には「ポリウレタン」と呼ばれるが、このようなポリマーは本開示の範囲外である。
多様なポリオールが使用され得る。用語ポリオールは、少なくとも2個の末端ヒドロキシル基を概ね含み、及びB基が脂肪族基、芳香族基、又は芳香族及び脂肪族基の組み合わせを含有する基であり、追加の末端ヒドロキシル基を含む、さまざまな結合又は官能基を含有し得る、構造HO−B−OHにより概ね記述され得る、ヒドロキシル官能性材料を含む。典型的には、HO−B−OHは、ジオール又はポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、シリコーン、アクリル、又はポリウレアプレポリマーなどのヒドロキシルキャップされたプレポリマーである。
有用なポリオールの例にはポリエステルポリオール(ラクトンポリオールなどの)、ポリエーテルポリオール(ポリオキシアルキレンポリオールなどの)、ポリアルキレンポリオール、これらの混合物、及びこれらのコポリマーが挙げられる。ポリオキシアルキレンポリオールがとりわけ有用である。有用なポリエステルポリオールの中には、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンサクシネート、ポリヘキサメチレンセバケート、ポリヘキサメチレンドデカンジオエート、ポリネオペンチルアジペート、ポリプロピレンアジペート、ポリシクロヘキサンジメチルアジペート、及びポリε−カプロラクトンから作製される線状及び非線状ポリエステルポリオールがある。特に有用なのは、商品名「K−FLEX」(例えば、「K−FLEX 188」及び「K−FLEX A308」)でKing Industries(Norwalk,CT)から入手可能な脂肪族ポリエステルポリオールである。
HO−B−OHがヒドロキシルキャップトプレポリマーである場合、多様な前駆体分子を用いて、所望のHO−B−OHプレポリマーを製造することができる。例えば、ポリオールを、化学量論量以下のジイソシアネートと反応させることによって、ヒドロキシルキャップしたポリウレタンプレポリマーを製造することができる。好適なジイソシアネートの例には、例えば、2,6−トルエンジイソシアネート、2,5−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、メチレンビス(o−クロロフェニルジイソシアネート)、メチレンジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、ポリカルボジイミド−変性メチレンジフェニレンジイソシアネート、(4,4’−ジイソシアナト−3,3’,5,5’−テトラエチル)−ビフェニルメタン、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメトキシビフェニル、5−クロロ−2,4−トルエンジイソシアネート、1−クロロメチル−2,4−ジイソシアナトベンゼンのような芳香族ジイソシアネート、例えば、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−m−キシレンジイソシアネートのような芳香族−脂肪族ジイソシアネート、例えば、1,4−ジイソシアナトブタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,12−ジイソシアナトドデカン、2−メチル−1,5ジイソシアナトペンタンのような脂肪族ジイソシアネート、並びに、例えば、メチレン−ジシクロヘキシレン−4,4’−ジイソシアネート及び3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート)のような脂環式ジイソシアネートが挙げられる。耐候性の理由によって、一般に脂肪族及び脂環式ジイソシアネートが使用される。
HO−B−OHプレポリマーの合成の例は、以下の反応スキーム1(式中、(CO)は、カルボニル基C=Oを表す)に示される。
Figure 0005940980
式中、nは1以上であり、ポリオール対ジイソシアネートの比によって決まり、例えば、その比が2:1である場合、nは1である。ポリオールとジカルボン酸又は二酸無水物との間の類似反応によって、エステル結合基を有するHO−B−OHプレポリマーを得ることができる。
1分子当たり2個以上のヒドロキシル基を持つポリオールは、二官能性以上の官能性イソシアネートとの反応時に架橋樹脂を生じる。架橋は形成されたポリマーのクリープを防止し、所望の構造の維持を助ける。典型的には、このポリオールは商品名「K−FLEX」(例えば、「K−FLEX 188」及び「K−FLEX A308」)でKing Industries(Norwalk,CT)から入手可能なもの等の脂肪族ポリエステルポリオールである。
多様なポリイソシアネートが使用され得る。用語ポリイソシアネートは、Z基が脂肪族基、芳香族基、又は芳香族及び脂肪族基の組み合わせを含有する基であり得る、構造OCN−Z−NCOにより概ね記述され得るジイソシアネート等、少なくとも2個の末端イソシアネート基を含むイソシアネート官能性材料を含む。好適なジイソシアネートの例には、例えば、2,6−トルエンジイソシアネート、2,5−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、メチレンビス(o−クロロフェニルジイソシアネート)、メチレンジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、ポリカルボジイミド−変性メチレンジフェニレンジイソシアネート、(4,4’−ジイソシアナト−3,3’,5,5’−テトラエチル)−ビフェニルメタン、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメトキシビフェニル、5−クロロ−2,4−トルエンジイソシアネート、1−クロロメチル−2,4−ジイソシアナトベンゼンのような芳香族ジイソシアネート、例えば、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチル−m−キシレンジイソシアネートのような芳香族−脂肪族ジイソシアネート、例えば、1,4−ジイソシアナトブタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,12−ジイソシアナトドデカン、2−メチル−1,5ジイソシアナトペンタンのような脂肪族ジイソシアネート、並びに、例えば、メチレン−ジシクロヘキシレン−4,4’−ジイソシアネート及び3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート)のような脂環式ジイソシアネートが挙げられる。耐候性の理由によって、一般に脂肪族及び脂環式ジイソシアネートが使用される。ある架橋度が所望の構造化表面の維持において有用である。1つのアプローチは、2.0以上の官能度のポリイソシアネートを使用することである。1つの特に好適な脂肪族ポリイソシアネートは、商品名「DESMODUR N3300A」でBayer(Pittsburgh,PA)から入手可能である。
典型的には、構造化ポリウレタン層は、所望の光学効果の発現に充分な大きさのものである。このポリウレタン層は、概ね10ミリメートル以下の厚さであり、通常ずっと薄い。経済的な理由によって、構造化ポリウレタン層を使用することが一般に望ましい。構造中に含有されるポリウレタン材料の量を最大とすること、及び構造化ポリウレタン層の基部を形成するが、構造化されないポリウレタン材料の量を最少とすることが望ましいことがある。ある場合には、この基部部分は、山が隆起する地面に類似しているので、「ランド」と呼ばれることもある。
脂肪族ポリウレタンは紫外線ウエザリングに対して良好な安定性を示すが、UV安定剤の添加は環境に暴露される場合その安定性を更に改善することができる。好適なUV安定剤の例には紫外吸収剤(UVA)、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)、及び酸化防止剤が挙げられる。反応性混合物、特にポリオールに可溶である添加物を選択することが有用であることが判明した。ベンゾトリアゾールUVA(商品名「TINUVIN P 213、「TINUVIN P 234」、「TINUVIN P 326」、「TINUVIN P 327」、「TINUVIN P 328」、及び「TINUVIN P 571」でCiba(Tarrytown,NY)から入手可能)、ヒドロキシルフェニルトリアジン(例えば、商品名「TINUVIN 400」及び「TINUVIN 405」でCibaから入手可能)、HALS(例えば、商品名「TINUVIN 123」、「TINUVIN 144」、「TINUVIN 622」、「TINUVIN 765」、及び「TINUVIN 770」でCibaから入手可能)、及び酸化防止剤(例えば、商品名「IRGANOX 1010」、「IRGANOX 1135」、及び「IRGANOX 1076」でCibaから入手可能)。商品名「TINUVIN B75」、UVA、HALS及び酸化防止剤を含有する製品でCibaから入手可能な材料も好適である。
添加物がウレタン重合反応を妨害せず、又は形成される構造化ポリウレタン層の光学的性質に悪影響しない限り、構造化ポリウレタン層の形成に使用される反応性混合物は、所望ならば、追加の添加物を含有してもよい。添加物は、反応性混合物の混合、加工、又は被覆を助け、又は形成される構造化ポリウレタン層の最終的な性質を助けるために添加され得る。添加物の例には、ナノ粒子又はより大きな粒子を含む粒子、離型剤、低表面エネルギー剤、カビ汚れ防止剤、抗菌剤、発泡防止剤、帯電防止剤、及びアミノシラン及びイソシアナトシランなどのカップリング剤が挙げられる。添加物の組み合わせも使用可能である。
ある実施形態では、構造化層は層の厚さ方向で可変の架橋密度を有する。例えば、構造化された層の表面においてより高い架橋密度が存在し得る。架橋密度を、100kV〜150kVなどの比較的低い電圧での架橋密度を使用して構造化表面フィルムの表面において増加させ得る。
ある実施形態では、例えば、ポリオール及びポリイソシアネートの反応は無触媒でも進行し、架橋は電子線照射により形成されるフリーラジカルにより加速され得る。触媒がポリウレタンポリマーの酸化劣化及び光劣化に寄与し得るので、このことは有利であり得る。別の実施形態では、反応性混合物は、上記の好ましい触媒により重合可能であり、次いで電子線照射により更に架橋される。電子線照射により得られるより高架橋密度は、特に落砂による摩耗に対するポリウレタンの耐久性を増大させ得る。電子線照射は、ポリウレタン物品のバルク中よりもポリウレタンの構造化表面の表面において高い架橋密度を与えるように制御可能である。高架橋密度は、摩耗による透過率損失を最小化する望ましい効果を有する。例えば、表面構造化脂肪族ポリウレタンを120kVで30メガラドの線量に暴露することによって、透過率損失が3%未満まで減少する。平坦なガラス表面上の例示の表面構造について摩耗前に4〜5%の透過率増加が測定された。表面構造の実証されたメリットは平坦なガラスよりも高い透過率を与えることなので、摩耗により3%以下の透過率損失を有することが望ましい。本発明の代表的な高架橋表面構造ポリウレタンは、落砂による摩耗後平坦なガラスよりも高い透過率を維持する。
本開示の実施に有用なバリア層はさまざまな構成体から選択可能である。バリア層は、用途により要求される特定のレベルで酸素及び水透過速度を有するように選択される。ある実施形態では、バリア層は、38℃及び100%相対湿度で約0.005g/m/日未満の、ある実施形態では、38℃及び100%相対湿度で約0.0005g/m/日未満の、及びある実施形態では、38℃及び100%相対湿度で約0.00005g/m/日未満の水蒸気透過速度(WVTR)を有する。いくつかの実施形態では、可撓性バリアフィルムは、50℃及び100%相対湿度で約0.05、0.005、0.0005、又は0.00005g/m/日未満の、又は更には85℃及び100%相対湿度で0.005、0.0005、0.00005g/m/日未満ものWVTRを有する。ある実施形態では、バリア層は、23℃及び90%相対湿度で約0.005g/m/日未満の、ある実施形態では、23℃及び90%相対湿度で約0.0005g/m/日未満の、及びある実施形態では、23℃及び90%で約0.00005g/m/日未満の相対湿度の酸素透過速度を有する。
代表的な有用なバリア層には原子層堆積、熱蒸発、スパッタリング、及び化学気相成長法により作製される無機フィルムが挙げられる。有用なバリア層は典型的には可撓性及び透明である。
ある実施形態では、有用なバリア層は無機/有機多層を含む。無機/有機多層を含む可撓性超バリア層は、例えば、米国特許第7,018,713号(Padiyathら)で記述されている。このような可撓性超バリア層は、少なくとも1つの第2ポリマー層により隔てられた2つ以上の無機バリア層によりオーバーコートされたポリマーフィルム基材上に配設された第1ポリマー層を有してもよい。ある実施形態では、バリア層は、ポリマーフィルム基材及び第2ポリマー層上に配設された第1ポリマー層の間に介在された1つの無機バリア層を含む。
第1及び第2ポリマー層は、モノマー又はオリゴマーの層を塗布し、例えば輻射線架橋可能なモノマーのフラッシュ蒸発及び蒸着し、続いて例えば、電子ビーム装置、UV光源、放電装置、又はその他の好適な装置を使用して層を架橋することよって系内でポリマーを形成することによって形成することができる。第1ポリマー層はポリマーフィルム基材に塗布され、第2ポリマー層は典型的には無機バリア層に塗布される。第1及び第2ポリマー層の形成に有用な材料及び方法は、同一であるか、又は異なるように独立に選択され得る。フラッシュ蒸発及び蒸気堆積とそれに続く系内での架橋に有用な方法は、例えば、米国特許第4,696,719号(Bischoff)、同第4,722,515号(Ham)、同第4,842,893号(Yializisら)、同第4,954,371号(Yializis)、同第5,018,048号(Shawら)、同第5,032,461号(Shawら)、同第5,097,800号(Shawら)、同第5,125,138号(Shawら)、同第5,440,446号(Shawら)、同第5,547,908号(Furuzawaら)、同第6,045,864号(Lyonsら)、同第6,231,939号(Shawら)、及び同第6,214,422号(Yializis);公開されているPCT出願第WO 00/26973号(Delta V Technologies,Inc.);D.G.Shaw及びM.G.Langlois,「A New Vapor Deposition Process for Coating Paper and Polymer Webs」(6th International Vacuum Coating Conference(1992));D.G.Shaw and M.G.Langlois,「A New High Speed Process for Vapor Depositing Acrylate Thin Films:An Update」(Society of Vacuum Coaters 36th Annual Technical Conference Proceedings(1993));D.G.Shaw及びM.G.Langlois,「Use of Vapor Deposited Acrylate Coatings to Improve the Barrier Properties of Metallized Film」(Society of Vacuum Coaters 37th Annual Technical Conference Proceedings(1994));D.G.Shaw,M.Roehrig,M.G.Langlois及びC.Sheehan,「Use of Evaporated Acrylate Coatings to Smooth the Surface of Polyester and Polypropylene Film Substrates」(Rad Tech(1996));J.Affinito,P.Martin,M.Gross,C.Coronado及びE.Greenwell,「Vacuum deposited polymer/metal multilayer films for optical application」(Thin Solid Films 270,43〜48(1995));並びにJ.D.Affinito,M.E.Gross,C.A.Coronado,G.L.Graff,E.N.Greenwell及びP.M.Martin,「Polymer−Oxide Transparent Barrier Layers」(Society of Vacuum Coaters 39th Annual Technical Conference Proceedings(1996))に見出される。ある実施形態では、ポリマー層及び無機バリア層は、1回通しの真空コーティング操作でコーティング工程を中断せずに順次堆積される。
例えば、ポリマーフィルム基材を冷却することにより、第1ポリマー層の被覆効率を改善することができる。第2ポリマー層の被覆効率の改善に、類似の方法を使用することもできる。ロールコーティング(例えば,グラビアロールコーティング)又はスプレーコーティング(例えば、静電スプレーコーティング)等の慣用の被覆方法を使用して、第1及び/又は第2ポリマー層の形成に有用なモノマー又はオリゴマーを塗布することもできる。オリゴマー又はポリマーを溶剤中に含有する層を塗布し、次いで慣用の方法(例えば、熱又は真空の少なくとも一方)を用いて溶剤を除去することにより、第1及び/第2ポリマー層を形成することもできる。プラズマ重合を使用してもよい。
第1及び第2ポリマー層の形成に揮発性アクリレート及びメタクリレートモノマーが有用である。ある実施形態では、揮発性アクリレートが使用される。揮発性アクリレート及びメタクリレートモノマーは、1モル当たり約150グラム〜1モル当たり約600グラム、又はある実施形態では、約1モル当たり200グラム〜1モル当たり約400グラムの範囲の分子量を有し得る。ある実施形態では、揮発性アクリレート及びメタクリレートモノマーは、約1モル当たり150グラム〜約600g/モル/メタ(メタ)アクリレート基の、ある実施形態では、1モル当たり約200グラム〜約400g/モル/(メタ)アクリレート基の範囲の分子量:1分子当たりの(メタ)アクリレート官能基数の比の値を有する。フッ素化アクリレート及びメタアクリレートは、より高い分子量又は比率、例えば、1モル当たり約400〜約3000の分子量、又は約400〜約3000g/モル/(メタ)アクリレート基で使用可能である。代表的な有用な揮発性アクリレート及びメタクリレートには、ヘキサンジオールジアクリレート、エトキシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、シアノエチル(モノ)アクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタアクリレート、オクタデシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ベータ−カルボキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ジニトリルアクリレート、ペンタフルオロフェニルアクリレート、ニトロフェニルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、2−フェノキシエチルメタアクリレート、2,2,2−トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールAエポキシジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロピル化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、フェニルチオエチルアクリレート、ナフチルオキシエチルアクリレート、環状ジアクリレート(例えば、商品名「EB−130」でCytec Industries Inc.から入手可能)及びトリシクロデカンジメタノールジアクリレート(例えば、商品名「SR833S」でSartomer Co.から入手可能)、エポキシアクリレート(例えば、商品名「RDX80095」でCytec Industries Inc.から入手可能)、及びこれらの混合物が挙げられる。
第1及び第2ポリマー層の形成に有用なモノマーは、さまざまな商品源から入手可能であり、これらのモノマーには、ウレタンアクリレート(例えば、商品名「CN−968」及び「CN−983」でSartomer Co.(Exton,PA)から入手可能)、イソボルニルアクリレート(例えば、商品名「SR−506」でSartomer Co.から入手可能)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(例えば、商品名「SR−399」でSartomer Co.から入手可能)、スチレンとブレンドしたエポキシアクリレート(例えば、商品名「CN−120S80」でSartomer Co.から入手可能)、ジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート(例えば、商品名「SR−355」でSartomer Co.から入手可能)、ジエチレングリコールジアクリレート(例えば、商品名「SR−230」でSartomer Co.から入手可能)、1,3−ブチレングリコールジアクリレート(例えば、商品名「SR−212」でSartomer Co.から入手可能)、ペンタアクリレートエステル(例えば、商品名「SR−9041」でSartomer Co.から入手可能)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(例えば、商品名「SR−295」でSartomer Co.から入手可能)、ペンタエリスリトールトリアクリレート(例えば、商品名「SR−444」でSartomer Co.から入手可能)、エトキシル化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート(例えば、商品名「SR−454」でSartomer Co.から入手可能)、エトキシル化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート(例えば、商品名「SR−454HP」でSartomer Co.から入手可能)、アルコキシル化三官能性アクリレートエステル(例えば、商品名「SR−9008」でSartomer Co.から入手可能)、ジプロピレングリコールジアクリレート(例えば、商品名「SR−508」でSartomer Co.から入手可能)、ネオペンチルグリコールジアクリレート(例えば、商品名「SR−247」でSartomer Co.から入手可能)、エトキシル化(4)ビスフェノールジメタアクリレート(例えば、商品名「CD−450」でSartomer Co.から入手可能)、シクロヘキサンジメタノールジアクリレートエステル(例えば、商品名「CD−406」でSartomer Co.から入手可能)、イソボルニルメタアクリレート(例えば、商品名「SR−423」でSartomer Co.から入手可能)、環状ジアクリレート(例えば、商品名「IRR−214」でUCB Chemical(Smyrna,GA)から入手可能)及びトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート(例えば、商品名「SR−368」でSartomer Co.から入手可能)、前出のメタアクリレートのアクリレート及び前出のアクリレートのメタアクリレートが挙げられる。
第1及び/又は第2ポリマー層の形成に有用な他のモノマーにはビニルエーテル、ビニルナフタレン、アクリロニトリル、及びこれらの混合物が挙げられる。
第1ポリマー層の所望の化学組成及び厚さは、部分的にはポリマーフィルム基材の性質及び表面トポグラフィーに依存するであろう。第1及び/又は第2ポリマー層の厚さは、典型的には、無機バリア層を以降に塗布できる、平滑で、無欠陥の表面の形成に充分なものである。例えば、第1ポリマー層は、数nm(例えば、2nm又は3nm)〜約5マイクロメートル以上の厚さを有し得る。第2ポリマー層の厚さもこの範囲にあってもよく、ある実施形態では、第1ポリマー層よりも薄くともよい。
可視光透過性無機バリア層はさまざまな材料から形成可能である。有用な材料には金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化窒化物、金属酸化ホウ化物、及びこれらの組み合わせが挙げられる。代表的な金属酸化物にはシリカなどのケイ素酸化物、アルミナなどのアルミニウム酸化物、チタニアなどのチタン酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、タンタル酸化物、ジルコニウム酸化物、ヒオブ酸化物、及びこれらの組み合わせが挙げられる。他の代表的な材料にはホウ素炭化物、タングステン炭化物、ケイ素炭化物、アルミニウム窒化物、ケイ素窒化物、ホウ素窒化物、アルミニウム酸化窒化物、ケイ素酸化窒化物、ホウ素酸化窒化物、ジルコニウム酸化ホウ化物、チタニウム酸化ホウ化物、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、可視光透過性無機バリア層は、ITO、ケイ素酸化物、又はアルミニウム酸化物の少なくとも1つを含む。ある実施形態では,それぞれの元素成分の相対的な比率の適切な選択によって、ITOを電気伝導性とせしめることができる。無機バリア層は、スパッタリング(例えば、カソード若しくは平板マグネトロンスパッタリング、二重AC平板マグネトロンスパッタリング又は二重AC回転マグネトロンスパッタリング)、蒸発(例えば、抵抗又は電子ビーム蒸発、及びイオンビーム及びプラズマ支援蒸着を含む、抵抗又は電子ビーム蒸発のエネルギー増強類似技術)、化学蒸着、プラズマ増強化学蒸着、及びめっき等の、フィルム金属化法で使用される技術を使用して形成可能である。ある実施形態では、無機バリア層は、例えば反応性スパッタリング等のスパッタリングを使用して形成される。従来の蒸着プロセス等の低エネルギー法と比較して、スパッタリング等の高エネルギー蒸着法によって無機層が形成される場合バリア特性の向上が観察され得る。理論に束縛されるものではないが、向上した特性は、凝縮種が基材により大きな運動エネルギーで到達し、圧縮の結果として空隙率の低下が得られることによると考えられる。
各無機バリア層の所望の化学組成及び厚さは、部分的には、下地の層の性質及び表面トポグラフィーと、バリア層の所望の光学特性とに依存するであろう。無機バリア層は通常、連続で、ある程充分に厚く、本明細書で開示されるバリア層及び組立て体が所望の程度の可視光透過率及び可撓性を有することを保証する程充分に薄い。それぞれの無機バリア層の物理的な厚さ(光学厚さに対して)は、例えば、約3nm〜約150nm(ある実施形態では、約4nm〜約75nm)であり得る。用語「可視光透過性」は、無機バリア層の記述に本明細書で使用されるとき、上下軸に沿って測定してスペクトルの可視部分にわたって少なくとも約75(ある実施形態では、少なくとも約80、85、90、92、95、97、又は98)パーセントの平均透過率を有することを意味することができる。ある実施形態では、無機バリア層は、400nm〜1400nmの範囲にわたって少なくとも約75(ある実施形態では、少なくとも約80、85、90、92、95、97、又は98)パーセントの平均透過率を有する。可視光透過性無機バリア層は、例えば、太陽電池による可視光の吸収を妨害しないものである。
所望ならば、追加の無機バリア層及びポリマー層が存在することができる。1つ以上の無機バリア層が存在する実施形態では、無機バリア層は同一であるか、又は同一の厚さを有する必要はない。1つ以上の無機バリア層が存在する場合には、無機バリア層は、それぞれ「第1無機バリア層」及び「第2無機バリア層」と呼ぶことができる。追加の「ポリマー層」が追加の無機バリア層の間に存在してもよい。例えば、バリア層はいくつかの交互する無機バリア層及びポリマー層を有してもよい。ポリマー層と組み合わせられた無機バリア層のそれぞれの単位はダイアドと呼ばれ、及びバリア層は任意の数のダイアドを含むことができる。ダイアド間にさまざまな種類の任意の層を含むこともできる。
例えば表面処理層又は結合層を、ポリマー層又は無機バリア層のいずれかの間に塗布して、平滑性又は接着性を改善することができる。有用な表面処理には好適な反応性又は非反応性雰囲気の存在下での放電(例えば、プラズマ、グロー放電、コロナ放電、誘電体バリア放電又は大気圧放電)、化学的前処理又はフレーム前処理が挙げられる。別々の接着性促進層を、ポリマーフィルム基材の主表面とバリア層との間に形成してもよい。接着促進層は、例えば別個のポリマー層、又は金属、金属酸化物、金属窒化物若しくは金属酸化窒化物の層等の金属含有層であってもよい。接着促進層は、数nm(例えば、1又は2nm)〜約50nm以上の厚さを有してもよい。
ある実施形態では、有用なバリア層は、米国特許出願公開第2007−0020451号(Padiyathら)で開示されているもの等のプラズマ堆積ポリマー層(例えば、ダイヤモンド様の層)を含む。例えば、可撓性の可視光透過性基材上に第1ポリマー層を、及び第1ポリマー層上にオーバーコートされたプラズマ堆積ポリマー層をオーバーコートすることにより、バリア層を作製することができる。第1ポリマー層は、第1ポリマー層の上記の実施形態のいずれかで記述されているようなものであってもよい。プラズマ堆積ポリマー層は、例えば、ダイヤモンド様の炭素層又はダイヤモンド様のガラスであってもよい。バリア層の基材又はその他の要素に対して層の位置を記述するための「オーバーコートされた」という用語は、層が基材又はその他の要素の上部にあることを指すが、基材又はその他の要素のいずれかと隣接する必要は無い。「ダイヤモンド様ガラス」(DLG)という用語は、炭素及びケイ素を含み、任意に、水素、窒素、酸素、フッ素、イオウ、チタン及び銅を含む群から選択される追加の成分を1つ以上含む、実質的に又は完全に非晶質のガラスを指す。ある実施形態では、その他の元素が存在してもよい。非晶質ダイヤモンド様ガラスフィルムは、短距離秩序を付与するために原子のクラスタを含んでもよいが、180nm〜800nmの波長を有する輻射線を不利に散乱させる可能性のあるミクロ又はマクロ結晶性につながる中距離及び長距離秩序を本質的に含まない。用語「ダイヤモンド様炭素」(DLC)は、約50〜90原子パーセントの炭素と、約10〜50原子パーセントの水素とを含む非晶質フィルム又はコーティングを指し、1立方センチメートル当たり約0.20〜約0.28グラム原子のグラム原子密度を有し、約50%〜約90%の四面体結合から構成されている。
ある実施形態では、バリア層は、交互するDLG又はDLC層及び可撓性の可視光透過性基材上にオーバーコートされたポリマー層(例えば、第1及び第2ポリマー層から作製された多層を有することができる。ポリマー層とDLG又はDLC層の組み合わせを含むそれぞれの単位はダイアドと呼ばれ、組立て体は任意の数のダイアドを含むことができる。ダイアドの間に様々な種類の任意の層も含むことができる。バリア層中により多数の層を追加することによって、酸素、水分、又は他の混入物質に対する不透過性を増大させ、及び層内への欠陥の被覆又は封入も助けられる。
ある実施形態では、ダイヤモンド様ガラスは、水素を入れない基準で、少なくとも30%の炭素、実質的な量のケイ素(典型的には少なくとも25%)及び45%以下の酸素を含む。かなり大量のケイ素と、有意な量の酸素及び相当量の炭素との独自の組み合わせによって、これら膜は透明となり、高可撓性となる。ダイヤモンド様ガラス薄膜は、さまざまな光透過特性を有することがある。組成物に依存して、薄膜は、さまざまな周波数で増大した透過性特性を有し得る。しかしながら、ある実施形態では、この薄膜(厚さがおよそ1マイクロメートル)は、約250nm〜約800nm(例えば、約400nm〜約800nm)の実質的に全ての波長の輻射線に対して少なくとも70%の透過性を有する。厚さ1マイクロメートルの膜に対する70%の透過率は、400nm〜800nmの可視波長領域における0.02未満の消光係数(k)に対応する。
ダイヤモンド様ガラスフィルムの作製において、さまざまな追加の成分を組み込んで、ダイヤモンド様ガラスフィルムが基材に付与する性質(例えば、バリア及び表面の性質)を変化及び増強することができる。追加の構成要素は、水素、窒素、フッ素、イオウ、チタン、又は銅の1つ以上を含んでもよい。また、その他の追加成分も有益であり得る。水素の追加は、四面体結合の形成を促進する。フッ素の添加は、非相溶性のマトリックスへの分散能を含めて、ダイヤモンド様ガラスフィルムのバリア及び表面特性を高め得る。フッ素の供給源には4フッ化炭素(CF)、6フッ化イオウ(SF)、C、C、及びC10等の化合物が挙げられる。耐酸化性を強化し、導電率を向上させるために窒素を添加してもよい。窒素の供給源には窒素ガス(N)、アンモニア(NH)及びヒドラジン(N)が挙げられる。イオウを添加することによって、接着性を強化することができる。チタンの添加は、接着及び拡散及びバリア特性を強化する傾向がある。
DLCフィルムへの様々な添加物を使用することができる。ダイヤモンド様ガラスに関して上述の理由により添加され得る窒素又はフッ素に加えて、酸素及びケイ素を添加してもよい。DLCコーティングに対するケイ素及び酸素の添加は、コーティングの光学的透明度と、熱安定性とを改善する傾向がある。酸素の供給源には酸素ガス(O)、水蒸気、エタノール及び過酸化水素が挙げられる。ケイ素の供給源としては、好ましくはSiH、Si及びヘキサメチルジシロキサン等のシランが挙げられる。
上述のDLG又はDLC膜への添加物をダイヤモンド様マトリックスに組み込んでもよいし、又は表面原子層に結合させてもよい。添加物がダイヤモンド様マトリックス内に組み込まれる場合、添加物は密度及び/又は構造にゆらぎを生じる場合があるが、得られる材料は、基本的にダイヤモンド様炭素の特徴(化学的不活性、硬さ、バリア特性等)を有する密に充填された網状組織である。添加物濃度が大き過ぎる(例えば、炭素濃度に対して50原子パーセントを超える)場合には、密度は影響を受け、ダイヤモンド様炭素網状組織の有益な特性は失われるであろう。添加剤が表面原子層に結合する場合、添加剤は表面の構造及び特性のみを変更する。ダイヤモンド様炭素網状のバルク特性は保存される。
前駆体モノマーを気相中低温で使用することにより、ダイヤモンド様ガラス及びダイヤモンド様炭素等のプラズマ堆積ポリマーをプラズマから合成することができる。前駆体分子は、プラズマ内に存在するエネルギー電子によって破壊され、フリーラジカル種を形成する。これらのフリーラジカル種は、基材表面で反応し、ポリマー薄膜の成長をもたらす。気相及び基材の両方における反応プロセスの非特異性により、結果として生じるポリマーフィルムの性質は、通常極めて架橋型かつ非晶質である。プラズマ堆積ポリマーに関する追加の情報には、例えば、H.Yasuda,「Plasma Polymerization」(Academic Press Inc.,New York(1985));R.d’Agostino(Ed),「Plasma Deposition,Treatment & Etching of Polymers」(Academic Press,New York(1990));及びH.Biederman及びY.Osada,「Plasma Polymerization Processes」(Elsever,New York(1992))を参照のこと。
典型的には、本明細書で記載のプラズマ堆積ポリマー層は、炭化水素及びCH、CH、CH、Si−C、Si−CH、Al−C、Si−O−CH等の炭素質官能基の存在により有機の性状を有する。プラズマ堆積ポリマー層は無機成分において実質的に下位化学量論的であり、実質的に炭素リッチである。例えばケイ素を含むフィルムでは、例えば、酸素:ケイ素の比率は、好ましくは1.8未満(二酸化ケイ素の比率は2.0である)、DLGの場合、より好ましくは1.5未満であり、炭素含有量は、少なくとも約10%である。ある実施形態では、炭素含有量は少なくとも約20%又は25%である。
例えば、公開米国特許出願第2008−0196664号(Davidら)に記載されているように、シリコーン油及び任意のシラン源を用いてプラズマを形成するイオン増強プラズマ化学蒸着(PECVD)により形成された非晶質ダイヤモンド様フィルムもバリア層中で有用であり得る。シリコーン、シリコーン油、又はシロキサンは、互換的に使用され、Rが水素、(C〜C)アルキル、(C〜C18)アリール、(C〜C26)アリールアルキル、又は(C〜C26)アルキルアリールから独立して選択される、構造ユニットRSiOを有するオリゴマー及び高分子量の分子を指している。これらは、ポリオルガノシロキサンとも呼ばれ、ケイ素原子の遊離原子価が通常R基に結合しているが、第2鎖の酸素原子及びケイ素原子にも結合(架橋)して、拡張した網状構造(高MW)を形成する、ケイ素原子と酸素原子とが交互に並ぶ鎖(−O−Si−O−Si−O−)を含む。ある実施形態では、気化シリコーンオイル等のシロキサン源を、得られる形成プラズマコーティングが可撓性であり、及び高光学透過率を有する量で導入する。プラズマの維持を助け、非晶質ダイヤモンド状フィルム層又はコーティングの特性を変化させるために、例えば酸素、窒素及び/又はアンモニア等任意の有用な追加のプロセスガスを、シロキサン及び任意のシランと共に使用することができる。
ある実施形態では、2つ以上の異なるプラズマ堆積ポリマーの組み合わせを使用することができる。例えば、ポリマー層の堆積のためにプラズマを形成する工程ガスを変化又は脈動させることにより、異なるプラズマ堆積ポリマー層を形成する。別の例では、第1非晶質ダイヤモンド状フィルムの第1層、次いで、第1層の上の第2非晶質ダイヤモンド状フィルムの第2層であって、第1層が第2層とは異なる組成を有するものを形成することができる。一部の実施形態では、第1非晶質ダイヤモンド状膜層をシリコーン油プラズマから形成し、次いで、第2非晶質ダイヤモンド状膜層をシリコーン油及びシランプラズマから形成させる。他の実施形態では、交互する組成の2つ以上の非晶質ダイヤモンド様膜層を形成して、非晶質ダイヤモンド様膜を作製する。
ダイヤモンド様ガラス及びダイヤモンド様炭素等のプラズマ堆積ポリマーは任意の有用な厚さであることができる。ある実施形態では、プラズマ堆積ポリマーは少なくとも500オングストローム、又は少なくとも1,000オングストロームの厚さを有することができる。ある実施形態では、非晶質ダイヤモンド状膜は、1,000〜50,000オングストローム、又は1,000〜25,000オングストローム、又は1,000〜10,000オングストロームの範囲の厚さを有することができる。
炭素リッチのフィルム、ケイ素含有フィルム、又はこれらの組み合わせなどの有用なバリア層120を作製するための他のプラズマ堆積法は、例えば、米国特許第6,348,237号(Kohlerら)で開示されている。炭素リッチのコーティングは、少なくとも50原子パーセントの炭素、典型的には約70〜95原子パーセントの炭素、0.1〜20原子パーセントの窒素、0.1〜15原子パーセントの酸素及び0.1〜40原子パーセントの水素を含む。このような炭素リッチのフィルムは、その物理的及び化学的性質に依存して、「非晶質」、「水素化非晶質」、「グラファイト質」、「i−炭素」、又は「ダイヤモンド様」と分類可能である。ケイ素含有フィルムは、通常、ポリマー状であり、ケイ素、炭素、水素、酸素及び窒素をランダムな組成で含有する。
炭素リッチのフィルム及びケイ素含有フィルムは、常温及び常圧で通常液体である気化された有機材料とのプラズマ相互作用により形成可能である。気化された有機材料は、典型的には、約1Torr(130Pa)未満の真空中で凝縮することができる。蒸気を、プラズマポリマー堆積のために真空(例えば、慣用の真空チャンバー中で)中で上述の負に帯電した電極において可撓性の可視光透過性基材に向けて進める。プラズマ(例えば、米国特許第5,464,667号(Kohlerら)に記載されているようなアルゴンプラズマ又は炭素リッチプラズマ)と、別個の供給源からの少なくとも1種の成分を含む少なくとも1種の気化した有機材料とを、フィルム形成時に相互作用させる。プラズマは、気化した有機材料を活性化できるものである。したがって、プラズマと気化した有機材料とを、基材の表面上で、又は基材の表面と接触する前に相互作用させることができる。いずれにしても、気化した有機材料とプラズマとの相互作用は、有機材料の反応性の形態(例えば、シリコーンからのメチル基の喪失)を提供して、例えば重合及び/又は架橋の結果として、膜の形成時の材料の緻密化を可能とさせる。重要なこととして、これらの膜は、溶媒を必要とせずに作製される。
形成される膜は、均一な多成分膜(例えば、多数の出発物質から生成された単層のコーティング)、均一な一成分膜、及び/又は多層膜(例えば、炭素リッチの材料とシリコーン材料との交互層)であることができる。例えば、第1供給源からの1つの流れの中の炭素リッチのプラズマと、第2供給源からの別の流れの中のジメチルシロキサン等の気化された高分子量の有機液体とを使用して、1回通しの蒸着手順により、フィルムの多層構造が生じる(すなわち、炭素リッチの材料の層、少なくとも部分的に重合したジメチルシロキサンの層、及び炭素/ジメチルシロキサン複合材料の中間層又は界面層)。系の配置を変えることにより、所望により特性及び組成の漸次的な変化、又は突然の変化を伴う均一な多成分膜又は層状膜が制御形成される。キャリアガスプラズマ(例えば、アルゴン)、及び気化した高分子量有機液体(ジメチルシロキサンオイル)から1つの材料の均一なコーティングも形成し得る。
他の有用な可撓性バリア層は、米国特許第7,015,640号(Schaepkensら)に記載されているもの等の傾斜組成のバリアコーティングを有するフィルムを含む。傾斜組成のバリアコーティングを有するフィルムは、基材又はフィルム上に反応種の反応生成物又は再結合生成物を堆積させることにより作製可能である。相対的な供給度を変更し、又は反応種の固有性を変化させることにより、その厚さを横切り傾斜組成を有するコーティングが生成される。好適なコーティング組成物は有機、無機、又はセラミック材料である。これらの材料は、典型的にはプラズマ種の反応生成物又は再結合生成物であり、基材表面上に堆積される。有機コーティング材料は、典型的には、反応物の種類に応じて、炭素、水素、酸素、及びイオウ、窒素、ケイ素等の他の微量元素を任意に含む。コーティング中の有機組成物を生じる好適な反応物は、15個迄の炭素原子を有する直鎖又は分岐鎖のアルカン、アルケン、アルキン、アルコール、アルデヒド、エーテル、酸化アルキレン、芳香族等である。無機及びセラミックコーティング材料は、典型的には、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、又はIIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、IB及びIIB属の元素のそれらの組み合わせ、IIIB、IVB及びVB属の金属、並びに希土類金属を含む。例えば、シラン(SiH)とメタン又はキシレン等の有機材料とから生成されたプラズマの再結合により、炭化ケイ素を基材上に堆積させてもよい。ケイ素酸化炭化物を、シラン、メタン及び酸素、又はシラン及び酸化プロピレンから生成されたプラズマから堆積することができる。ケイ素酸化炭化物を、また、テトラエトキシシラン(TEOS)、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ヘキサメチルジシラザン(HMDSN)又はオクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)等の有機シリコーン前駆体から生成されたプラズマからも堆積することができる。窒化ケイ素を、シラン及びアンモニアから生成されたプラズマから堆積することができる。アルミニウム酸化窒化物を、酒石酸アルミニウムとアンモニアとの混合物から生成されたプラズマから堆積することができる。反応物の他の組み合わせを選択して、所望のコーティング組成物を得ることができる。特定の反応物の選択は、当業者の技能の範疇である。コーティングの傾斜組成は、反応生成物の堆積中に、反応器チャンバ内に供給される反応物の組成を変更してコーティングを形成し、又は例えばウェブプロセスにおいて重なり合う堆積ゾーンを使用することにより得ることができる。コーティングは、プラズマ増強化学蒸着(PECVD)、高周波プラズマ増強化学蒸着(RFPECVD)、膨張性熱プラズマ化学蒸着(ETPCVD)、反応性スパッタリングを含むスパッタリング、電子サイクロトロン共鳴プラズマ増強化学蒸着(ECRPECVD)、誘導結合プラズマ増強化学蒸着(ICPECVD)、又はそれらの組み合わせ等、多数の蒸着技術のうちの1つにより形成されてもよい。コーティング厚さは、典型的には約10nm〜約10000nm、好ましくは約10nm〜約1000nm、より好ましくは約10nm〜約200nmの範囲内にある。バリア層は、スペクトルの可視部分にわたって上下軸に沿って測定して少なくとも約75(ある実施形態では、少なくとも約80、85、90、92、95、97、又は98)パーセントの平均透過率を有することができる。ある実施形態では、バリア層は、400nm〜1400nmの範囲にわたって少なくとも約75(ある実施形態では、少なくとも約80、85、90、92、95、97、又は98)パーセントの平均透過率を有する。
他の好適なバリア層にはポリマーフィルム上に堆積されたポリマーフィルム上に積層された薄い、かつ可撓性のガラス、及びガラスが挙げられる。
バリア層についての追加の詳細には、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、2009年11月18日出願の米国特許出願第61/262,406号を有する同時係属出願を参照のこと。
代表的な実施形態
1.少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、少なくとも複数の第1及び第2光学層を含み、第1又は第2光学層の少なくとも1つの一部がUV吸収剤を含む、UVに安定な多層光学フィルム。
2.少なくとも複数の第1及び第2光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態1の多層光学フィルム。
3.少なくとも複数の第1及び第2光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態1〜2のいずれかの多層光学フィルム。
4.20ナノメートル未満にわたり10〜90パーセント透過率の範囲においてUV透過帯端を有する、実施形態1〜3のいずれかの多層光学フィルム。
5.10ナノメートル未満にわたり10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態1〜3のいずれかの多層光学フィルム。
6.25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態1〜5のいずれかの多層光学フィルム。
7.複数の第1及び第2光学層が15マイクロメートル〜25マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態1〜6のいずれかの多層光学フィルム。
8.少なくとも第1光学層がPMMA、PC、又はPETを含み、第2光学層がTHV、PMMA、又はCoPMMAを含む、実施形態1〜7のいずれかの多層光学フィルム。
9.実施形態1〜8のいずれかの多層光学フィルム及びバリア層を含む、組立て体。
10.バリア層が無機バリア層により隔てられた少なくとも第1及び第2ポリマー層を含む、実施形態9の組立て体。
11.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態9又は10のいずれかの組立て体を有する基材を含む、複合物品。
12.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
13.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
14.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
15.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、サイン。
16.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、LCD。
17.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
18.実施形態9又は10のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
19.可撓性モジュールである、実施形態18の太陽電池モジュール。
20.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態1〜8いずれかのフィルムを有する基材を含む、複合物品。
21.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、車両窓。
22.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、コマーシャルグラフィックサイン。
23.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、光組立て体。
24.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、サイン。
25.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、LCD。
26.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、建物外装。
27.実施形態1〜8のいずれかのフィルムを含む、太陽電池モジュール。
28.可撓性モジュールである、実施形態27の太陽電池モジュール。
29.主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、複数の少なくとも第1及び第2光学層と、第1及び第2の概ね相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を吸収する、第3光学層と、を含み、複数の第1及び第2光学層の主表面が、第3光学層の第1主表面に近接し、並びに第3光学層の第2表面に近接する別の多層光学フィルムが存在しない、多層光学フィルム。
30.複数の第1及び第2光学層の主表面が第3光学層の第1主表面に接触する、実施形態29の多層光学フィルム。
31.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態30又は31のいずれかの多層光学フィルム。
32.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態29又は30のいずれかの多層光学フィルム。
33.20ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態29〜32のいずれかの多層光学フィルム。
34.10ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態29〜32のいずれかの多層光学フィルム。
35.25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲の厚さを有する実施形態29〜34のいずれかの多層光学フィルム。
36.複数の第1及び第2光学層が15マイクロメートル〜25マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態29〜35のいずれかの多層光学フィルム。
37.少なくとも第1光学層がPMMA、PC、又はPETを含み、第2光学層がTHV、PMMA、又はCoPMMAを含む実施形態29〜36のいずれかの多層光学フィルム。
38.少なくとも第1及び第2光学層がPMMA及びTHVを含む、実施形態29〜36のいずれかの多層光学フィルム。
39.少なくとも第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態29〜38のいずれかの多層光学フィルム。
40.第3光学層がPET、CoPET、PC、PMMA、CoPMMA、又はPMMAとPVDFのブレンドの少なくとも1つを含む、実施形態29〜39のいずれかの多層光学フィルム。
41.第1又は第2光学層の少なくとも1つがUV吸収剤を含む、実施形態29〜40のいずれかの多層光学フィルム。
42.実施形態29〜41のいずれかの多層光学フィルム及びバリア層を含む組立て体。
43.バリア層が無機バリア層により隔てられた少なくとも第1及び第2ポリマー層を含む、実施形態42の組立て体。
44.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態42又は43のいずれかの組立て体を有する基材を含む、複合物品。
45.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
46.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
47.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
48.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、サイン。
49.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、LCD。
50.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
51.実施形態42又は43のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
52.可撓性モジュールである、実施形態51の太陽電池モジュール。
53.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態29〜41のいずれかのフィルムを有する基材を含む、複合物品。
54.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、車両窓。
55.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、コマーシャルグラフィックサイン。
56.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、光組立て体。
57.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、サイン。
58.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、LCD。
59.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、建物外装。
60.実施形態29〜41のいずれかのフィルムを含む、太陽電池モジュール。
61.可撓性モジュールである、実施形態60の太陽電池モジュール。
62.主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、第1の複数の少なくとも第1及び第2光学層と、第1及び第2の概ね相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で吸収する、第3光学層と、を含み、複数の第1及び第2光学層の主表面が第3光学層の第1主表面に近接し、並びに主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射し、第3光学層の第2主表面に近接する、第2の複数の第1及び第2光学層が存在する、多層光学フィルム。
63.複数の第1及び第2光学層の主表面が第3光学層の第1主表面に接触する、実施形態62の多層光学フィルム。
64.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態62又は63のいずれかの多層光学フィルム。
65.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態62又は63のいずれかの多層光学フィルム。
66.第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する実施形態62〜65のいずれかの多層光学フィルム。
67.少なくとも第1光学層がPMMA、PC、又はPETを含み、第2光学層がTHV、PMMA、又はCoPMMAを含む、実施形態62〜66のいずれかの多層光学フィルム。
68.第3光学層がPET、CoPET、PC、PMMA、CoPMMA、又はPMMAとPVDFのブレンドの少なくとも1つを含む、実施形態62〜67のいずれかの多層光学フィルム。
69.20ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態62〜68のいずれかの多層光学フィルム。
70.10ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する実施形態62〜69のいずれかの多層光学フィルム。
71.25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態62〜70のいずれかの多層光学フィルム。
72.複数の第1及び第2光学層のそれぞれが15マイクロメートル〜25マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態62〜71のいずれかの多層光学フィルム。
73.少なくとも第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態62〜72のいずれかの多層光学フィルム。
74.第1又は第2光学層の少なくとも1つの一部がUV吸収剤を含む、実施形態62〜73のいずれかの多層光学フィルム。
75.実施形態62〜74のいずれかの多層光学フィルム及びバリア層を含む、組立て体。
76.バリア層が無機バリア層により隔てられた少なくとも第1及び第2ポリマー層を含む、実施形態75の組立て体。
77.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上に実施形態75又は76のいずれかの組立て体を有する基材を含む、複合物品。
78.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
79.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
80.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
81.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、サイン。
82.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、LCD。
83.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
84.実施形態75又は76のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
85.可撓性モジュールである、実施形態84の太陽電池モジュール。
86.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態62〜74のいずれかのフィルムを有する基材を含む、複合物品。
87.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
88.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
89.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
90.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含むサイン。
91.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含む、LCD。
92.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
93.実施形態62〜74のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
94.可撓性モジュールである、実施形態93の太陽電池モジュール。
95.相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、複数の少なくとも第1及び第2光学層と、主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を吸収し、複数の少なくとも第1及び第2光学層の第1表面に近接する、第3光学層と、少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を吸収し、複数の少なくとも第1及び第2光学層の第2主表面に近接する、第4光学層と、を含む、多層光学フィルム。
96.第3層の主表面が複数の第1及び第2光学層の主表面に接触し、第4層の主表面が複数の第1及び第2光学層の第2主表面に接触する実施形態95の多層光学フィルム。
97.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態95〜96のいずれかの多層光学フィルム。
98.少なくとも第1、第2、第3、及び第4光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態95又は96のいずれかの多層光学フィルム。
99.第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態95〜98のいずれかの多層光学フィルム。
100.第4光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態95〜99のいずれかの多層光学フィルム。
101.少なくとも第1光学層がPMMA、PC、又はPETの少なくとも1つを含み、第2光学層がTHV、PMMA、又はCoPMMAの少なくとも1つを含む、実施形態95〜100のいずれかの多層光学フィルム。
102.第3及び第4光学層がPET、CoPET、PC、PMMA、CoPMMA、又はPMMAとPVDFブレンドの少なくとも1つを独立に含む、実施形態95〜101のいずれかの多層光学フィルム。
103.20ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態95〜102のいずれかの多層光学フィルム。
104.10ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態95〜103のいずれかの多層光学フィルム。
105.25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態95〜104のいずれかの多層光学フィルム。
106.複数の第1及び第2光学層のそれぞれが15マイクロメートル〜25マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する実施形態95〜105の多層光学フィルム。
107.少なくとも第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態95〜106のいずれかの多層光学フィルム。
108.第1又は第2光学層の少なくとも1つの一部がUV吸収剤を含む、実施形態95〜107のいずれかの多層光学フィルム。
109.実施形態95〜108のいずれかの多層光学フィルム及びバリア層を含む組立て体。
110.バリア層が無機バリア層により隔てられた少なくとも第1及び第2ポリマー層を含む実施形態109の組立て体。
111.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態109又は110のいずれかの組立て体を有する基材を含む、複合物品。
112.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
113.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
114.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
115.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、サイン。
116.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、LCD。
117.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
118.実施形態109又は110のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
119.可撓性モジュールである、実施形態118の太陽電池モジュール。
120.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上に実施形態95〜107のいずれかのフィルムを有する基材を含む、複合物品。
121.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
122.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
123.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
124.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含むサイン。
125.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含む、LCD。
126.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
127.実施形態95〜107のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
128.可撓性モジュールである、実施形態127の太陽電池モジュール。
129.300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射光を反射する、少なくとも第1及び第2光学層と、任意の、少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射光を吸収する、第3光学層と、ポリエチレンナフタレートを含む第4光学層と、を含み、第1、第2、又は第3光学層の少なくとも1つが、少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射光を吸収する、多層光学フィルム。
130.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態129の多層光学フィルム。
131.少なくとも第1、第2、及び第3光学層の入射UV光透過率が少なくとも300ナノメートル〜430ナノメートルの波長範囲において5パーセント未満である、実施形態130の多層光学フィルム。
132.第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態129〜131のいずれかの多層光学フィルム。
133.少なくとも第1光学層がPMMA、PC、又はPETの少なくとも1つを含み、第2光学層がTHV、PMMA、又はCoPMMAの少なくとも1つを含む、実施形態129〜131のいずれかの多層光学フィルム。
132.第3光学層がPET、CoPET、PC、PMMA、CoPMMA、又はPMMAとPVDFのブレンドの少なくとも1つを含む、実施形態129〜133のいずれかの多層光学フィルム。
133.20ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態129〜132のいずれかの多層光学フィルム。
134.10ナノメートル未満にわたって10〜90パーセント透過率の範囲のUV透過帯端を有する、実施形態129〜132のいずれかの多層光学フィルム。
135.25マイクロメートル〜250マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態129〜134のいずれかの多層光学フィルム。
136.複数の第1及び第2光学層のそれぞれが15マイクロメートル〜25マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態129〜135のいずれかの多層光学フィルム。
137.少なくとも第3光学層が10マイクロメートル〜200マイクロメートルの範囲の合計の厚さを有する、実施形態129〜136のいずれかの多層光学フィルム。
138.第1又は第2光学層の少なくとも1つの一部がUV吸収剤を含む、実施形態129〜137のいずれかの多層光学フィルム。
139.実施形態129〜138のいずれかの多層光学フィルム及びバリア層を含む、組立て体。
140.バリア層が無機バリア層により隔てられた少なくとも第1及び第2ポリマー層を含む、実施形態139の組立て体。
141.主表面、及び主表面の少なくとも1部分の上の実施形態139又は140のいずれかの組立て体を有する基材を含む、複合物品。
142.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
143.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
144.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
145.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、サイン。
146.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、LCD。
147.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
148.実施形態139又は140のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
149.可撓性モジュールである、実施形態148の太陽電池モジュール。
150.主表面、及び主表面の少なくとも一部の上の実施形態129又は136のいずれかのフィルムを有する基材を含む、複合物品。
151.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、車両窓。
152.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、コマーシャルグラフィックサイン。
153.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、光組立て体。
154.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、サイン。
155.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、LCD。
156.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、建物外装。
157.実施形態129〜136のいずれかの組立て体を含む、太陽電池モジュール。
158.可撓性モジュールである、実施形態157の太陽電池モジュール。
本発明の目的及び利点について以下の実施例によって更に説明するが、これらの実施例において記載した特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に限定するものと解釈されるべきではない。部及びパーセントは全て、特に明記しない限り、重量による。
比較例A
多層光学フィルムを、ポリエチレン2,6ナフタレート(PEN)の第1光学層及びポリメチルメタアクリレート(PMMA1)(商品名」「PEXIGLAS VO44」でArkema Inc.(Philadelphia,PA)から入手される)の第2光学層により作製した。ポリエチレン2,6ナフタレート(PEN)を、以下の原材料を入れたバッチ反応器で合成した:2,6ジメチルナフタレンジカルボキシレート(136kg)、エチレングリコール(73kg)、酢酸マンガン(II)(27g)、酢酸コバルト(II)(27g)、及び酢酸アンチモン(III)(48g)。1520torr又は2×10N/m(2atm(166.7kPa))の圧力下で、メタノール(エステル交換反応副生物)を除去しながら、この混合物を254℃まで加熱した。35kgのメタノールを除去後、反応器に49gのトリエチルホスホノアセテートを充填し、次いで290℃まで加熱しながら、圧力を徐々に(131N/m)(1torr(0.13kPa))まで減少させた。0.48dL/gの固有粘度(60/40重量%のフェノール/o−ジクロロベンゼンで測定して)を有するポリマーが生成されるまで、縮合反応副生成物であるエチレングリコールを連続的に除去した。
PEN層及びPMMA1層を、多層ポリマー溶解マニホールドから共押出しして、530の第1及び第2光学層の交互層を有する多層メルト流れを形成した。第1及び第2光学層に加えて、同様にPENで構成される一対の非光学層を、光学層スタックのいずれかの側面上の保護表面層として共押出した。この多層共押出メルト流れを、1分当たり22メートルで冷却ロール上に流し込み、約1075マイクロメートル(43ミル)厚の多層キャストウェブを形成した。
次に、多層キャストウェブをテンターオーブンにおいて、145℃で10秒間加熱し、その後3.8×3.8の延伸比に2軸配向とした。配向多層フィルムを、更に225℃まで10秒間加熱し、PEN層の結晶化度を増加させた。この多層可視ミラーフィルムの反射率を「LAMBDA 950」分光光度計(Perkin−Elmer,Inc.(Waltham,MA)から入手)で測定し、390〜850nmの帯域幅で98.5%の平均反射率を得た。ASTM G155−05a(2005年10月)に従って、キセノンアークランプウェザロメータに3000時間曝露した後、5ユニットのbの変化を「LAMBDA 950」分光光度計で測定した。
比較例B
紫外(UV)反射多層光学フィルムを、ポリエチレンテレフタレート(PET1)(商品名「EASTAPAK 7452」でEastman Chemical(Kingsport,TN)から入手)の第1光学層及び75重量パーセントのメチルメタアクリレート及び25重量パーセントのエチルアクリレートのコポリマー(coPMMA1)(商品名「PERSPEX CP63」でIneos Acrylics,Inc.(Memphis,TN)から入手)の第2光学層によりを作製した。PET1とCoPMMA1を多層ポリマー溶解マニホールドから共押出して、224の光学層のスタックを形成した。このUV反射体の層厚特性(層厚値)を、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整し、第1(最も薄い)の光学層が350nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、410nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように調整した。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得た。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出した。この多層共押出メルト流れを1分当たり5.4メートルで冷却ロール上にキャストし、約500マイクロメートル(20ミル)厚の多層共押し出しウェブを形成した。次いで、多層キャストウェブを95℃で約10秒間予備加熱し、3.5×3.7の延伸比で二軸延伸した。配向された多層フィルムを225℃で更に10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させた。
UV反射性多層光学フィルム(フィルム1)を分光光度計(「LAMBDA 950」)により測定して、350〜400nmの帯域幅にわたって1パーセント未満のUV光を透過させた。
ASTM G155−05aに従って、キセノンアークランプウェザロメータに3000時間曝露した後、3.5ユニットのbの変化をLAMBDA 950分光光度計で測定した。
実施例1
PET1の第1光学層及びcoPMMA1の第2光学層によりUV反射性多層光学フィルムを作製した。PET1とCoPMMA1を多層ポリマー溶解マニホールドから共押出して、224の光学層のスタックを形成した。このUV反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が350nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、400nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整した。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得た。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出した。2wt%のUV吸収剤(商品名「TINUVIN 1577 UVA」でCiba Specialty Chemicals Corporation(Tarryton,NY)から入手)をこれらのPET保護スキン層の中に混練した。この多層共押出メルト流れを1分当たり5.4メートルで冷却ロール上にキャストし、約500マイクロメートル(20ミル)厚の多層キャストしウェブを形成した。次いで、多層キャストウェブを95℃で約10秒間予備加熱し、3.5×3.7の延伸比で二軸延伸した。配向多層フィルムを225℃で更に10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させた。
350〜400nmの帯域幅にわたって2パーセント未満のUV光を透過させるように、UV反射性多層光学フィルム(フィルム1)を分光光度計(「LAMBDA 950」)により測定した。
ASTM G155−05a(2005年10月)に従って、キセノンアークランプウェザロメータに3000時間曝露した後、1ユニット未満のbの変化を分光光度計(LAMBDA 950)で測定した。
実施例2
PET1の第1光学層及びcoPMMA1の第2光学層によりUV反射性多層光学フィルム1を作製した。PET1とCoPMMA1を多層ポリマー溶解マニホールドから共押出して、224の光学層のスタックを形成した。このUV反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が350nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、400nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整した。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得た。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出した。2wt%のUV吸収剤(「TINUVIN 1577 UVA」)をこれらのPET保護スキン層の中に混練した。この多層共押出メルト流れを1分当たり5.4メートルで冷却ロール上にキャストし、約500マイクロメートル(20ミル)厚の多層キャストしウェブを形成した。次いで、多層キャストウェブを95℃で約10秒間予備加熱し、3.5×3.7の延伸比で二軸延伸した。配向された多層フィルムを225℃で更に10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させた。
350〜400nmの帯域幅にわたって2パーセント未満のUV光を透過させるように、UV反射性多層光学フィルム(フィルム1)を分光光度計(「LAMBDA 950」)により測定した。
光学的に透明な接着剤(商品名「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」で3M Company(St.Paul,MN)から入手可能)を用いて、フィルム1を、3wt% UV吸収剤(「TINUVIN 1577 UVA」)と混練したポリメチルメタアクリレート(PMMA2)(商品名「CP82」でIneos Acrylics,Inc.(Wilmington,DE)から入手)から作製された75マイクロメートル厚のシートの一方の表面に積層した。フィルム1の別の試料を、同一の8171積層用接着剤によりPMMA2の第2表面に積層した。
350〜400nmの帯域幅にわたって0.1パーセント未満のUV光を透過させるように、UV反射性多層光学フィルム2を分光光度計(「LAMBDA 950」)により測定した。
ASTM G155−05a(2005年10月)によるキセノンアークランプウェザロメータに3000時間の暴露後、1単位未満のbの変化を分光光度計(「LAMBDA 950」)により測定した。
実施例3(理論実施例)
物品を、PMMA(例えば、PMMA1又はPMMA2)及びTHV等の紫外線透過ポリマーで形成される、多層紫外線ミラーと積層又は共押出することができる。この多層UV反射ミラーを、PMMAの第1光学層及びフルオロポリマー(例えば、商品名「THV2030」でDyneon(Oakdale,MN)から入手可能)の第2ポリマー層により作製することができる。PMMA及びフルオロポリマーを、多層ポリマーメルトマニホールドから共押出し、150の第1及び第2光学層の交互ポリマー層を有する多層メルト流れを形成することができる。加えて、同じくPENからなる一対の非光学層を、保護表面薄層として光学層スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。これらのPMMAスキン層を、2wt%のUV吸収剤(例えば、「TINUVIN 1577」)と押し出し混練することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり22メートルで冷却ロール上にキャストし、約300マイクロメートル(12ミル)厚の多層キャストしウェブを形成することができる。次に、3.8×3.8の延伸比に対して2軸配向とする前に、成形ウェブをテンターオーブンにおいて、135℃で10秒間加熱する。
実施例4(理論実施例)
PET1の第1光学層及びcoPMMA1の第2光学層によりUV反射性多層光学フィルム3を作製することができる。PET1とCoPMMA1を多層ポリマー溶解マニホールドから共押出して、224の光学層のスタックを形成することができる。このUV反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が300nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、400nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整することができる。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得ることができる。20wt%のUV吸収剤マスターバッチ(例えば、「SUKANO TA07−07 MB」)を、第1光学層(PET1)及び第2光学層(coPMMA1).の中に混練することができる。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学的保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。20wt%のUV吸収剤マスターバッチ(例えば、「SUKANO TA07−07 MB」)をこれらのPET保護スキン層の中に混練することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり5.4メートルで冷却ロール上にキャストし、約500マイクロメートル(20ミル)厚の多層キャストしウェブを形成することができる。次いで、多層キャストウェブを95℃で約10秒間予備加熱し、3.5×3.7の延伸比で二軸延伸することができる。配向多層フィルムを、更に225℃まで10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させることができる。
実施例5(理論実施例)
物品を、PMMA(例えば、PMMA1又はPMMA2)及びTHV等の紫外線透過ポリマーで形成される、多層紫外線ミラーと積層又は共押出することができる。この多層UV反射ミラーを、3wt%吸収剤(例えば、「TINUVIN 1577 UV」)と共に押し出し混練したPMMAの第1光学層及びフルオロポリマー(例えば、「THV2030」)の第2ポリマー層により作製することができる。PMMAとフルオロポリマーを多層ポリマー溶解マニホールドから共押出して、550の交互する第1及び第2ポリマー層の多層メルト流れを形成した。加えて、同じくPENからなる一対の非光学層を、保護表面薄層として光学層スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。これらのPMMAスキン層を、2wt%のUV吸収剤(例えば「TINUVIN 1577」)と共に押し出し混練することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり22メートルで冷却ロール上にキャストし、約500マイクロメートル(20ミル)厚の多層キャストウェブを形成することができる。次に、3.8×3.8の延伸比に対して2軸配向とする前に、多層成形ウェブをテンターオーブンにおいて、135℃で10秒間加熱する。
実施例6(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
近赤外線反射多層光学フィルム4を、PET1の第1光学層と、CoPMMA1の第2光学層により作製することができる。PET1とCoPMMA1を多層ポリマー溶解マニホールドから共押出して、550の光学層のスタックを形成することができる。この近赤外線反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が900nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、1150nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整することができる。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得ることができる。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり3.23メートルで冷却ロール上にキャストし、約1800マイクロメートル(73ミル)厚の多層キャストしウェブを形成することができる次いで、多層キャストウェブを約10秒間95℃で予熱し、3.3:1の延伸比で、機械方向に一軸配向することができる。次いで、多層成形ウェブをテンターオーブンで95℃で10秒間加熱した後、3.5:1の延伸比で逆方向に一軸配向することができる。配向多層フィルムを更に225℃まで10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させることができる。
光学的に透明な接着剤(商品名「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」で3M Company(St.Paul,MN)から入手可能)を用いて、フィルム3及びフィルム4を一緒に積層し、次いでウインドシールド内にPVB(ポリビニルブチラール)接着剤により積層することができる。
実施例7(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
近赤外線反射多層光学フィルム4をPET1の第1光学層と、CoPMMA1の第2光学層により作製することができる。PET1とCoPMMA1を多層ポリマーメルトマニホールドから共押出して、550の光学層のスタックを形成することができる。この近赤外線反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が900nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、1150nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整することができる。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得ることができる。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり3.23メートルで冷却ロール上にキャストし、約1800マイクロメートル(73ミル)厚の多層キャストしウェブを形成することができる。次いで、多層キャストウェブを約10秒間95℃で予熱し、3.3:1の延伸比で、機械方向に一軸配向することができる。次いで、多層成形ウェブをテンターオーブンで95℃で10秒間加熱した後で、3.5:1の延伸比で横方向に一軸配向することができる。配向多層フィルムを更に225℃まで10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させることができる。
光学的に透明な接着剤(例えば「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」)を用いて、フィルム3及びフィルム4を一緒に積層し、次いで窓内に同一の光学的に透明な接着剤PVBにより積層することができる。
実施例8(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
次いで、光学的に透明な接着剤(例えば、「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」)を用いて、フィルム3を屋外使用に液晶ディスプレイに積層することができる。
実施例9(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
近赤外線反射多層光学フィルム4をPET1の第1光学層と、CoPMMA1の第2光学層により作製することができる。PET1とCoPMMA1を多層ポリマーメルトマニホールドから共押出して、550の光学層のスタックを形成することができる。この近赤外線反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が900nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、1150nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整することができる。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得ることができる。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり3.23メートルで冷却ロール上にキャストし、約1800マイクロメートル(73ミル)厚の多層キャストしウェブを形成することができる。次いで、多層キャストウェブを約10秒間95℃で予熱し、3.3:1の延伸比で、機械方向に一軸配向することができる。次いで、多層成形ウェブをテンターオーブンで95℃で10秒間加熱した後で、3.5:1の延伸比で横方向に一軸配向することができる。配向多層フィルムを更に225℃まで10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させることができる。
光学的に透明な接着剤(例えば、「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」)を用いて、フィルム3及びフィルム4を一緒に積層し、次いで、同一の光学的に透明な接着剤により液晶ディスプレイの内側に積層することができる。
実施例10(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
次いで、光学的に透明な接着剤(例えば、「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」)を用いて、フィルム3を屋外使用のためにコマーシャルグラフィックに積層することができる。
実施例11(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
次いで、光学的に透明な接着剤(例えば、「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」)を用いて、フィルム3を屋外使用用に照明付きボックスサインに積層することができる。
実施例12(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
次いで、架橋型接着剤を用いて、フィルム3を太陽電池モジュールに積層することができる。
実施例13(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製できる。
銅製ロールに直線のプリズム溝を100ミクロンピッチで切削加工するために、53度の先端角度を持つダイヤモンドを用いて、ミクロ複製鋳造具を作製した。次いで、この金属ミクロ複製鋳造ロール具を使用して、溶融ポリプロピレンを金属鋳造ロール具上に連続的に押し出し、急冷することにより、同一のパターンの「リブレット」の53度の直線プリズムポリプロピレンポリマーフィルム具を作製した。
ノッチ付きバーフラットベッドコーティング装置及び次の手順を用いてポリウレタンフィルムを作製することができる:らせん翼のミキサーを使用して、1368グラムのウレタンモノマー(例えば、商品名「KFLEX 188」でKing Industries,Norwalk,CTから入手可能)を288グラムのUV吸収剤(例えば、商品名「TINUVIN 405」でCiba Specialty Chemicals Corporationから入手可能)、144グラムのHALS(例えば、商品名「TINUVIN 123」でCiba Specialty Chemicals Corporationから入手可能)、及び4.3グラムの触媒(例えば、商品名「DABCO T12」でAir Products And Chemicals,Inc.(Allentown,PA)から入手可能)と約10分間混合することができる。このポリオール混合物を、真空オーブン中60℃で15時間脱ガスし、次いでプラスチックA液分配用カートリッジの中に装填し、及び50℃で保温することができる。ポリイソシアネート(例えば、商品名「DESMODUR N3300A」でBayer(Pittsburgh,PA)から入手可能)をB液分配用カートリッジの中に装填し、及び50℃で保温することができる。100:77のA液:B液の容量比を有するように可変駆動ポンプを設定することができる。30.5cm(12インチ)長のスタチックミキサーを使用して、被覆前に2つの成分をブレンドする。UV反射フィルム3を下部巻出しに装填し、1.5m/min(1分間5フィート)のライン速度で被覆する。加熱プラテンオーブンは、それぞれ1.2m(4フィート)の長さの5つの域を有する。最後の域を室温として、最初の4域の温度を71℃(160°F)に設定することができる。上部及び下部ライナーに対する巻出張力、並びに得られたコーティングされたフィルムについての巻戻張力を全て89N(20lbs)に設定することができる。ノッチバーと平台により形成されるニップにおける2つのライナーの間の間隙を0.075mm(3mils)に設定することができる。硬化後、このポリフィルムを除去して、UV反射フィルム上に「リブレット」ミクロ構造化架橋ポリウレタンを作製することができる。
次いで、架橋型接着剤を用いて、反射防止表面構造化UV反射多層光学フィルムを太陽電池モジュールに積層することができる。
実施例14(理論実施例)
実施例4で記述したように作製した反射防止表面構造化UV反射多層光学フィルム3に、反射防止表面構造化層に相対してケイ素アルミニウム酸化物及びアクリレートポリマーの交互する水分バリア層を更に被覆することができる。
次いで、架橋型接着剤を用いて、反射防止表面構造化UV反射多層光学バリア層を太陽電池モジュールに積層することができる。
実施例15(理論実施例)
PET1の第1光学層及びcoPMMA1の第2光学層によりUV反射多層光学フィルム5を作製することができる。PET1及びcoPMMA1を多層ポリマーメルトマニホールドから共押し出しして、224の光学層のスタックを形成することができる。このUV反射体の層厚特性(層厚値)を、第1(最も薄い)の光学層が370nmの光に対して約1/4波長の光学厚さ(屈折率×物理的厚さ)を有し、430nmの光に対して約1/4波長の光学厚さとなるように調整した最も厚い層に進むように、ほぼ線形のプロフィールとなるように調整することができる。原子間力顕微鏡法により得られる層プロフィール情報と組み合わせて、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,783,349号(Neavinら)で記述されている、アキシャルロッド装置を用いて、このようなフィルムの層厚プロフィールを調整して、改善された分光特性を得た。
これらの光学層に加えて、PET1の非光学的保護表面薄層(それぞれ260マイクロメートル厚)を光学スタックのいずれかの側面上に共押出することができる。2wt%のUV吸収剤(「TINUVIN 1577 UVA」)をこれらのPET保護スキン層の中に混練することができる。この多層共押出メルト流れを1分当たり5.4メートルで冷却ロール上にキャストし、約500マイクロメートル(20ミル)厚の多層キャストウェブを形成することができる。次いで、多層キャストウェブを95℃で10秒間加熱し、3.5×3.7の延伸比で二軸延伸することができる。次いで、配向多層フィルムを更に225℃まで10秒間加熱し、PET層の結晶化度を増加させることができる。
ポリマーを冷却ロール上に1分間5.4メートルで押し出して、約500マイクロメートル(20mil)厚のキャストウェブを作製することにより、比較例Aで記述したのと同一のPENによりポリエチレンナフタレート(フィルム6)を作製することができる。
次いで、多層キャストウェブをテンター炉中145℃で10秒間加熱した後、3.8×3.8の延伸比で二軸延伸することができる。次いで、配向多層フィルムを更に225℃まで10秒間加熱し、PEN層の結晶化度を増加させることができる。
次いで、光学的に透明な接着剤(例えば、「OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE PSA 8171」)を用いて、フィルム5を屋外使用にフィルム6に積層することができる。
実施例16(理論実施例)
UV反射性多層光学フィルム3を実施例4で記述したように作製し、架橋ポリウレタン耐摩耗性コーティングにより被覆することができる。
ノッチ付きバーフラットベッドコーティング装置及び次の手順を用いてポリウレタンフィルムを作製することができる:らせん翼のミキサーを使用して、1368グラムのウレタンモノマー(「KFLEX 188」)を288グラムのUV吸収剤(「TINUVIN 405」)、144グラムのHALS(「TINUVIN 123」)、及び4.3グラムの触媒「DABCO T12」と約10分間混合することができる。このポリオール混合物を、真空オーブン中60℃で15時間脱ガスし、次いでプラスチックA液分配用カートリッジの中に装填し、及び50℃で保温することができる。ポリイソシアネート「DESMODUR N3300A」をA液分配用カートリッジの中に装填し、及び50℃で保温することができる。100:77のA液:B液の容量比を有するように可変駆動ポンプを設定することができる。30.5cm(12インチ)長のスタチックミキサーを使用して、被覆前に2つの成分をブレンドする。UV反射フィルムを1.5m/min(1分間5フィート)のライン速度で被覆する。加熱プラテンオーブンは、それぞれ4フィート(1.2m)の長さの5つの域を有する。最後の域を室温として、最初の4域の温度を71℃(160°F)に設定することができる。上部及び下部ライナーに対する巻出張力、並びに得られたコーティングされたフィルムについての巻戻張力を全て89N(20lbs)に設定することができる。ノッチバーと平台により形成されるニップにおける2つのライナーの間の間隙を0.075mm(3mil)に設定することができる。次いで、UV反射性多層光学フィルム3は、ほぼ0.075mm(3mil)の厚さのUV安定性の架橋ポリウレタンコーティングを有する。
本発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本発明の予測可能な修正及び変更が当業者には自明であろう。本発明は、例証の目的のために本出願において説明された実施形態に限定されるべきではない。

Claims (3)

  1. 主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、複数の少なくとも第1及び第2光学層と、第1及び第2の概ね相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を吸収する、第3光学層と、を含み、前記複数の第1及び第2光学層の前記主表面が、前記第3光学層の前記第1主表面に近接し、並びに前記第3光学層の第2表面に近接する別の多層光学フィルムが存在しない、多層光学フィルム。
  2. 主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、第1の複数の少なくとも第1及び第2光学層と、第1及び第2の概ね相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で吸収する、第3光学層と、を含み、前記複数の第1及び第2光学層の前記主表面が前記第3光学層の前記第1主表面に近接し、並びに主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射し、前記第3光学層の前記第2主表面に近接する、第2の複数の第1及び第2光学層が存在する、多層光学フィルム。
  3. 相対する第1及び第2主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を合計で反射する、複数の少なくとも第1及び第2光学層と、主表面を有し、かつ少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を吸収し、前記複数の少なくとも第1及び第2光学層の前記第1表面に近接する、第3光学層と、少なくとも300ナノメートル〜400ナノメートルの波長範囲において少なくとも30ナノメートルの波長範囲にわたって少なくとも50パーセントの入射UV光を吸収し、前記複数の少なくとも第1及び第2光学層の前記第2主表面に近接する、第4光学層と、を含む、多層光学フィルム。
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