JP6141851B2 - テクスチャー化フィルム及び製造プロセス - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、本願に参考として組み込まれている、2010年3月26日に出願された「非平滑化フィルムとその製造プロセス」という名称の米国特許出願第61/317945号(代理人整理番号66150US002号)に関する。
(発明の分野)
本開示は、一般に、テクスチャー化フィルムとその製造プロセス、より詳細には、ポリマーフィルムの表面質感がパターンコーティングの組み込みによって制御されるプロセスに関する。
過去数年間にわたり、高質の光学フィルムを製造するためのポリマーフィルムの使用が研究されてきた。研究されたポリマー光学フィルムは典型的には、多層フィルムの層間の異なる屈折率を利用する。例えば、多層光学フィルム(MOF)は、交互の、高い屈折率を有するポリマー層と、低い屈折率を有するポリマー層とによって構成され得る。2つの隣接する層が、対応する屈折率の間の不整合が比較的大きくなるように形成される場合、特定の波長の光が2層の境界面で反射する。境界面で反射する光の波長は、隣接する層の光学的厚さに依存する。光学フィルムはまた、ブレンドの異なる相の相対的な屈折率関係を利用する、ポリマーブレンドで作製され得る。
1つのタイプの多層光学フィルムは、隣接する屈折率の不整合を生成するために複屈折ポリマーを使用する。このようなフィルムにおいて、多層フィルムは、フィルムの1つの面内軸のみに沿った方向で単軸的に、又はフィルムの2つの面内垂直軸に沿った方向で二軸的に延伸される。延伸の結果として、2つの隣接する層の一方の内部の分子が延伸方向に配向される。分子配向は、延伸方向において、影響を受けた層の屈折率を変える。
フィルムの層の1つが複屈折性である多層フィルムの延伸は、延伸方向において2つの隣接する層の屈折率の不整合を得るために使用され得る。非延伸面内方向において2つの層の屈折率が整合する場合、多層フィルムは、一方の偏光の光を反射し、他方の光を透過するために使用され得る。このようなフィルムは、例えば、反射性偏光子として利用され得る。影響を受けた層が2つの直交する面内軸方向に配向されるように、多層フィルムが延伸される場合、両方向における不整合が得られることがある。このようなフィルムは、両方の偏光の光を反射するために使用されることがある(例えば、各波長の光に対するミラー)。
多層フィルムは典型的に、追加的な光学フィルムと共に使用されて、例えばディスプレイ内の光の所望の制御を有効にさせる。多層フィルムは、多層フィルムを透過するか又はこれに入射する光の所望の制御を達成するために、処理の後に追加的な層でコーティングされるか、又は例えばディフューザーなど他のフィルムに積層される場合がある。
本開示は、一般に、テクスチャー化フィルム及びその製造プロセス、より詳細には、光学フィルムの表面質感がパターンコーティングの組み込みによって制御されるプロセスに関する。本開示の一態様は、第1主表面を有する歪み硬化ポリマーフィルムと、第1主表面に配置される第1ポリマー層、及び第1ポリマー層に配置される第2ポリマー層と、を含むテクスチャー化フィルムであって、第2ポリマー層が、複数の突出領域を含み、突出領域のそれぞれが、突出領域に隣接するコーティング厚さより大きい突出厚さを有し、突出領域のそれぞれに接着された第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の第1ポリマー層の第2厚さより大きいことを特徴とする、テクスチャー化フィルムを提供する。
本開示の別の態様は、ポリマーフィルムとポリマーフィルの第1主表面に配置された第1ポリマー層とを含む多層フィルムを提供する工程と、ポリマーフィルムに対向する第1ポリマー層上に不均一な厚さを有する第2ポリマー層を配置する工程と、多層フィルムを伸張して、それぞれがポリマー層に接着された複数の突出領域を形成する工程と、を含む、フィルムをテクスチャー化する方法であって、突出領域のそれぞれに接着されたポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間のポリマー層の第2厚さより大きいことを特徴とする、フィルムをテクスチャー化する方法を提供する。
本開示の別の態様は、テクスチャー化フィルムを含む光管理フィルム積層体を提供する。テクスチャー化フィルムは、第1主表面を有する歪み硬化したポリマーフィルムと、第1主表面に配置された第1ポリマー層と、第1ポリマー層に配置された第2ポリマー層と、を含み、第2ポリマー層が、複数の突出領域を含み、突出領域のそれぞれが、突出領域に隣接するコーティング厚さより大きい突出厚さを有し、突出領域のそれぞれに接着された第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の第1ポリマー層の第2厚さより大きい。
本開示の別の態様は、テクスチャー化フィルムを含むバックライトを提供する。テクスチャー化フィルムは、第1主表面を有する歪み硬化したポリマーフィルムと、第1主表面に配置される第1ポリマー層と、第1ポリマー層に配置される第2ポリマー層と、を含み、第2ポリマー層が、複数の突出領域を含み、突出領域のそれぞれが、突出領域に隣接するコーティング厚さより大きい突出厚さを有し、突出領域のそれぞれに接着された第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の第1ポリマー層の第2厚さより大きい。
本開示の別の態様は、テクスチャー化フィルムを含むディスプレイを提供する。テクスチャー化フィルムは、第1主表面を有する歪み硬化したポリマーフィルムと、第1主表面に配置される第1ポリマー層と、第1ポリマー層に配置される第2ポリマー層と、を含み、第2ポリマー層が、複数の突出領域を含み、突出領域のそれぞれが、突出領域に隣接するコーティング厚さより大きい突出厚さを有し、突出領域のそれぞれに接着された第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の第1ポリマー層の第2厚さより大きい。
上記の概要は、本発明の開示されるそれぞれの実施形態又は全ての実現形態を説明することを目的としたものではない。以下の図面及び詳細な説明により、例示的実施形態をより詳細に例示する。
本明細書の全体を通じ、同様の参照符合が同様の要素を示す添付の図面を参照されたい。
多層フィルムプロセスの概略図である。 ポリマー多層フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムの概略断面図である。 ポリマー多層フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムの概略断面図である。 ポリマー多層フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムの概略断面図である。 テクスチャー化フィルムを上方から見た写真である。 テクスチャー化フィルムを上方から見た写真である。 テクスチャー化フィルムを上方から見た写真である。
図は必ずしも原寸に比例していない。図中、用いられる同様の番号は同様の構成要素を示すものとする。しかしながら、特定の図中のある要素を示す数字の使用は、同じ数字によって示される別の図中のその要素を限定しようとするものではないことは理解されるであろう。
本開示は、例えば、スキン層を含む、ポリマー多層フィルム表面層などの、ポリマーフィルム表面層内の、増幅した表面特徴を生成するための、いくつかの固有の機構を記載する。ポリマーフィルムの配向の前(即ち、伸張する前)に塗るコーティングは、その後で破壊するか、又は伸張中に質感を形成することがあることが発見されている。このようなテクスチャー化コーティングは、局部的に多層フィルムのスキンを「補強」したり、表面粗さの効果を増幅したり、又は完成フィルムのコーティング厚をテクスチャー化する効果を有することがある。増幅した表面粗さは、典型的には多層フィルムの残部に影響することなく付与され得る。これは、より大きな表面レリーフ、及び光屈折表面積を可能にし、これは光学フィルムにおいて重要であり得る。
このようなタイプのコーティング、及び質感を有するフィルムを調製する手法の1つが、例えば、2010年3月26日に出願された、「テクスチャー化フィルム及びその製造プロセス」という名称の同時係属の米国特許出願第61/317945号(代理人整理番号66150US002)で説明されている。上記出願で説明されている1つの特定の実施形態では、テクスチャー化フィルムは、フィルムを伸張する間にフィルム上に配置される均一コーティングを破壊することによって調製することができる。これに代わり、亀裂及び質感形成を促進できるいくつかのパターン法の1つによって、伸張する前にフィルムに何らかの構造物を組み付けることによってテクスチャー化フィルムを調製する方法が本出願において発見されている。いくつかの適切なパターン法は、例えば、インクジェット又はグラビアロールなどによるパターンの印刷、エンボスロールなどによるパターンのエンボス、レーザ又は機械的除去などによるパターンのスクライビング等を含んで使用することができる。
高質ポリマーフィルム、ポリマー多層フィルム、ポリマー多層光学フィルム及び本発明に従う他の光学装置を作製するために、様々なプロセス検討が重要である。このようなフィルムとしては、干渉偏光子、ミラー、色付きフィルム及びこれらの組み合わせなどの、光学フィルムが挙げられるがこれらに限定されない。フィルムは、紫外線、可視光線及び赤外線スペクトルの様々な部分にわたって光学的に有効である。特に関心を引くものは、複屈折の性質を有する1つ以上の層を有する共押出しされたポリマー多層光学フィルムである。それぞれを作製するために使用されるプロセス条件は部分的に、(1)使用される特定の樹脂システム、及び(2)最終フィルムの所望の光学特性に依存する。1つの特定の実施形態において、このようなポリマー多層光学フィルムとしては、例えば、Vikuiti(商標)Dual Brightness Enhancing Film(DBEF)、Vikuiti(商標)Advanced Polarizing Film(APF)、及びVikuiti(商標)Enhanced Specular Reflective(ESR)Film(全て3M Companyから入手可能)が挙げられる。
図1は、例えば、米国特許番号第6,783,349号(Neavinら)に記載される多層光学フィルムなどの多層フィルムを作製するためのプロセスを示し、これは、以下に記載される本開示のテクスチャー化フィルムを作製するために修正されている。好適な異なる光学特性を有するように選択された材料100及び102は、これらの融解温度及び/又はガラス転移温度を超えて加熱され、多層フィードブロック104に送達される。典型的に、融解及び最初の送達は、各材料の押出成形機を使用して達成される。例えば、材料100が押出成形機101に送達され得る一方で、材料102は押出成形機103に送達され得る。フィードブロック104から、多層流れ105が出る。層増倍器106は、多層流れを分割し、その後、一方の流れを向け直して、他方の流れの上に「積層し」、押出される層の数を倍増させる。非対称の倍増機構は、スタック全体にわたる層厚さの偏りを導入する押出成形機器と共に使用されたとき、多層フィルムが、光の可視スペクトルの所望部分に対応する層対を有し、かつ所望の層厚さ勾配を提供することを可能にするように、層厚さの分布を広げることがある。所望により、スキン層111は、樹脂108(スキン層のため)をスキン層フィードブロック110に送達することによって、多層光学フィルム内に導入され得る。
多層フィードブロックは、フィルム押出しダイ112へと送達する。フィードブロックの例は例えば、米国特許番号第3,773,882号(Schrenk)及び同第3,884,606号(Schrenk)に記載される。例えば、押出成形温度は、約295℃でよく、供給速度は、各材料ごとに約10〜150kg/時である。殆どの場合において、フィードブロック及びダイを通過する際にフィルムの上面及び下面上を流れるスキン層111を有することが望ましい。これらの層は、壁の近くに見られる大きな応力勾配を分散させる働きをし、光学層の押出形成がより滑らかになる。各表皮層の典型的な押出成形速度は、2〜50kg/時(総処理量の1〜40%)になる。表皮材料は、光学層のうちの1つと同じ材料、又は異なる材料であってもよい。ダイから出る押出物は、一般に、溶融形態である。
押出品は、キャスティングホイール116上で冷却され、これはピニングワイヤ114を超えて回転する。ピニングワイヤは、押出品をキャスティングホイールに留める。広い角度範囲にわたる透明フィルムを達成するために、鋳造ホイールを低速で動作させることによってフィルムを厚くし、反射帯域をより長波長の方に移すことができる。
テクスチャー化可能なコーティングは、パターンコーティングステーション117を使用して多層フィルムの主表面の片面又は両面に塗布することができる。パターンコーティングステーション117には、ポリマーウェブをコーティングする既知の方法、例えば、ナイフコーティング、スロットコーティング、スロットフィードナイフコーティング、カーテンコーティング、グラビアコーティング、メイヤーロッドコーティング等、並びに、コーティング内にパターンを形成する既知の方法、例えば、スプレーコーティング、グラビア印刷、インクジェット印刷、エンボス、機械的スクライビング、レーザスクライビング等を含むことができる。テクスチャー化可能なコーティングは、溶融コーティング、又は放射線硬化型コーティングなどの100%ソリッドコーティングから有機溶剤系コーティングに塗布できる。いくつかの場合、テクスチャー化可能なコーティングは、乾燥すると粒子の凝集体を形成する可能性がある、微粒子を充填した重合体材料をコーティングすることから生じることがある。その後、テクスチャー化可能なコーティングを任意の既知の方法で乾燥、冷却、又は硬化することによって主表面を形成することができる。
多層フィルムは、その後、所望の光学的及び機械的特性によって決定される比率で伸張することによって配向され得る。長手方向の伸張は、牽引ロール118によって行われてもよい。横方向の伸張は、テンターオーブン120によって行われ得る。所望により、フィルムは同時に、二軸的に伸張され得る。約3〜4対1の伸張比率が好ましいが、所定のフィルムには2対1ほどの小さい比率、及び9対1ほどの大きい比率が適切な場合もある。1つの特定の実施形態において、歪み硬化性層が断裂することなく適切に配向するための、より高い延伸比率、並びに必要とされる、より高い延伸温度は、通常はより低い延伸比率で配向する表面が、より高い延伸比率で配向しないような、伸張を可能にする場合がある。コーティング区域が遥かに分離されるため、これはヘーズ/透明性を犠牲にし得る。
伸張温度は、使用される複屈折高分子の種類に依存するが、一般には、そのガラス転移温度を超える2〜33℃(5〜60°F)が適切な範囲になる。いくつかの場合、特にオレフィンにおいて、伸張温度は、溶解温度まで及び得るが、これを超えない。フィルムは、フィルムの結晶度を最大にし、その収縮を小さくするために、テンターオーブンの最後の2つのゾーン122内で熱固定され得る。テンター内でフィルムの断裂を生じずに、なるべく高い温度を利用することにより、光学的加熱調整工程中の収縮を低減することができる。また、テンター・レールの幅を約1〜4%小さくすることで、フィルム収縮が減少する。フィルムがヒートセットされない場合は、熱収縮特性が最大になり、これは、幾つかの安全なパッケージング用途で望ましい場合がある。フィルムは、巻取りロール124に収集することができる。
幾つかの用途では、多層フィルムの光学層に3つ以上の異なる高分子を使用することが望ましいことがある。このような場合、樹脂流れ100及び102と同様の手段を利用して、追加的な樹脂流れが送達され得る。フィードブロック104と同様に、3つ以上の層のタイプを分配するために好適なフィードブロックが使用され得る。
本発明のポリマー多層光学フィルムなどの、共押出しポリマー多層フィルムを作製するために使用されるプロセスは、最終フィルム製品において選択される樹脂材料及び所望される光学特性によって変化する。
感湿樹脂は、劣化を防ぐために、押出成形の前又は間に乾燥されるべきである。乾燥は、当該技術分野において既知の任意に方法によって行われ得る。1つの既知の手段は、押出成形機に送達される前に樹脂を乾燥させるため、炉、若しくはより高度な加熱された真空及び/又は乾燥剤ホッパードライヤーを利用する。別の手段は、押出されている間に樹脂から水分を除去するために、真空孔付き二軸押出成形機を利用する。乾燥時間及び温度は、ホッパードライヤー又は炉による乾燥中に、熱分解又は張り付きを防ぐために制限されるべきである。加えて、感湿樹脂と共に押出される樹脂は、他の樹脂が有する水分による、感湿押出し樹脂への損傷を防ぐために乾燥させるべきである。
押出し条件は、ポリマー樹脂送達流を連続的及び安定的な方法で、適切に送達、溶解、混合及びポンプ移送するように選択される。最終溶解流温度は、温度範囲の下限における凝着、結晶化又は不当に高い圧力低下を避け、温度範囲の上限における分解を避ける範囲内で選択される。
多層フィードブロックに入る全てのポリマーが、同じ又は非常に近い溶解温度であることが、多くの場合において好ましい。理想の溶解処理温度が一致しない2つのポリマーが共押出しされる場合、これは処理の妥協を必要とする。
押出しの後、溶解流はその後望ましくない粒子及びゲルを除去するために濾過される。ポリエステルフィルム製造における当該技術分野において既知の主要及び二次フィルターが使用されてもよく、メッシュ寸法は1〜30マイクロメートルの範囲である。先行技術が、フィルムの清浄さ及び表面特性に対し、このような濾過の重要性を示しているが、本発明におけるその意義は同様に、層均一性にも拡張される。それぞれの溶解流はその後、ポリマー流量を連続的かつ均一に調節するため使用されるギアポンプにネック管を通して搬送される。均一な溶解流温度を確保するために、ギアポンプから多層フィードブロックへと溶解物を運搬するネック管の端部に、静的混合ユニットが配置され得る。全体の溶解流ができるだけ均一に加熱され、処理中の均一な流れ及び最小限の劣化の両方を可能にする。
多層フィードブロックは、2つ以上のポリマーの多くの層を各層へと分割し、これらの層を交互配置し、2つ以上のポリマー層の多くを単一の多層流へと統一するように設計される。任意の所与の溶解流からの層は、流れチャネルから流れの部分を、フィードブロック中の個別の層のための層スロットへと供給するサイドチャネル管へと、順次抜き取ることによって生成される。米国特許番号第3,737,882号、同第3,884,606号及び同第3,687,589号(Schrenkら)に開示されるものを含む多くの設計が可能である。米国特許番号第3,195,865号、同第3,182,965号、同第3,051,452号、同第3,687,589号及び同第5,094,788号(Schrenkら)並びに米国特許番号第5,389,324号(Lewisら)に記載されるように層流れを制御することによって層の厚さ勾配を組み込むための方法が記載されている。典型的に工業的プロセスにおいて、層流れは一般的に、個別のサイドチャネル管及び層スロットの形状及び物理的寸法の機械加工においてなされる選択によって制御される。
材料の少なくともいくつかの二軸配向又は交差単軸配向はまた、熱及び吸湿性拡張、並びに収縮を含め、寸法安定性を向上させ得る。寸法安定性は、多くの場合、最終用途のアプリケーション、例えば、液晶ディスプレイにおいて重要である。例えば、面内拡張における拘束は、面外歪み又は座屈に繋がる場合があり、これはディスプレイの有用性の低減又は喪失に繋がる。本発明の一実施形態による二軸配向フィルムは、この問題を大幅に低減するか、又は排除する。様々な機械的特性の方向性特性が変動し得ることにも留意すべきである。例えば、最大断裂耐性又は最大熱膨張の方向は、最終延伸方向と一致するか又は垂直であり得る。いくつかの場合において、材料選択及び処理は、例えば、スキン層(及び多層フィルムの内部保護境界層)の組成物及び相対的厚さの制御により、加えて光学材料の配向の制御により、これらの方向及び規模を調整するように選択され得る。
フィルムの非光学材料(例えば、保護境界層、スキン層、促進層など)に二軸特性を付与することにより、光学フィルムに改善された機械的特性が付与され得る。例えば、交互の層が第1複屈折材料及び第2非複屈折等方性材料を含む、多層構成が作製されてもよい。フィルムはまた、1つ以上の配向可能な保護境界層又はスキン層を含み得る。このようなフィルムは、光学層の第1材料において光学的配向を含まないが、第1延伸方向において非光学材料を配向する、条件下において第1方向に関して処理されてもよい。フィルムはその後、光学層の複屈折材料、及び非光学材料を配向する条件下において、第2方向に関して処理されてもよい。結果的に生じるフィルムは、光学的に配向された単軸の複屈折材料及びフィルムの光学部分を形成する等方性材料の隣接する層と、少なくとも1つの二軸的に配向された非光学層(例えば、保護境界層又はスキン層)を有する。
多層フィルムの一般的な課題は、材料のロールの巻取りを助ける摩擦係数(COF)及び表面モルホロジーを有する表面に対する必要性である。いくつかの場合において伸張の後及び巻取りの前に、プレマスクがフィルムに適用され得る。いくつかの場合において、粒子を含有する外側スキン材料、不混和性相、又はスリップ粒子を含有する伸張前又は伸張後コーティングが使用され得る。適切な巻きとり性能を確保するこれらの技術は、フィルムに複雑性及びかなりの費用を追加し得る。
1つの特定の実施形態において、伸張前にウェブをコーティングすると、コーティングが薄くなり、これが粒子を露出し、COFを低下させる場合がある。これは、十分に低いCOFが、十分な品質のロールを巻き取ることを助けるが、ただし連続する巻き取られた層間の空気が除去され得る。空気の除去を確実にするための代表的な技術は、エッジナーリング及び/又はパックワインディングが挙げられる。しかしながら、エッジナーリングは、エッジナールが多層フィルム製品から取り除かれなくてはならないために、フィルム生産量を損なう場合がある。当該技術分野において既知であるように、パックワインディングは、他のロールを巻取りの欠陥に繋がり得る。典型的に、ロールを巻き取る際の空気に対応するために、数マイクロメートルのレリーフ又は突起部が必要である。典型的な伸張前コーティングは、数マイクロメートルの厚さであり得るが、このコーティングは、柔軟であり断裂しない場合には延伸比率により薄くなる。コーティング伸張前マットコーティングはまた、マット表面を生成する粒子又は相が拡散及び分離し、フィルムの表面上に非マット区域を残し得るために、より小さい表面積適用範囲を生じる場合がある。
いくつかの場合において、スリップコーティングのために一般的に使用されるビーズは、適切な固定を得るために、伸張後コーティング厚さがビーズの半径よりも小さくなるような大きさである。これは、殆どの伸張前のスリップコーティングは、適切な固定を得るために、サブミクロンビーズを使用しなくてはならないことを意味する。対照的に、テクスチャー化コーティングは、その伸張前の厚さの殆どを保持しており、実質的により大きなビーズを使用することができる。また、テクスチャー化前のコーティングの伸張量は、ビーズ及び/又は望ましいスキンの表面トポグラフィーに合わせて調整できる。更に、ビーズ充填と境界面が、破壊力学又はマットコーティングのテクスチャー化を助ける、即ち、ビーズの数が多いほど、破壊発生数が多くなり、その結果、ヘイズが大きくなり、透明性が低くなるという証拠がある。
1つの特定の実施形態において、テクスチャー化コーティング残部と本開示の多層フィルムスキン層の相互作用が、マット表面積をおよそ3倍にすることを可能にし得るが、これはスキンがテクスチャー化コーティング面積の残部に隣接する谷部を生成するためである。マット領域の追加的な適用範囲は、伸張後コーティング工程により得られるものと同様の表面及び光学特性を提供し得る。対称的に、伸張後コーティングは多くの場合において費用が高く、複雑である。また、特定の実施形態において、伸張前コーティングは、テクスチャー化可能なコーティングが拡散及びランダム化して任意の伸張前コーティングの欠陥を隠したり弱めたりするため、伸張後コーティングと比較してコーティングの欠陥を少なくすることができる。1つの特定の実施形態において、テクスチャー化コーティングは、主としてバルク散乱ではなく、表面不均一性に関係しており、多層フィルムは、コーティング又は積層が可能であって、殆ど全ての光散乱の発生を取り除くことができる。
図2Aは、本開示の一態様による光学フィルム200などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。光学フィルム200は、第1主表面215、第2主表面205及び第1ポリマーフィルム厚さ290を有するポリマーフィルム210を含む。1つの特定の実施形態において、ポリマーフィルム210は、他の部分に記載されるように、多層光学フィルムである。第1ポリマー層220(すなわち、スキン層)は、第1主表面215上にポリマー層の厚さ270に配置される。コーティング厚さ280を有する第2ポリマー層230は、第1ポリマー層220上に配置され、第1ポリマー層220と第2ポリマー層230との間の境界面225、及び自由表面235を形成する。伸張力「F」は、光学フィルム200の平面に適用されるものとして示されている。
1つの特定の実施形態において、光学フィルム200のそれぞれの層は、伸張力「F」から生じる、適用される応力に対して異なる様式で反応する材料を含む。いくつかの場合において、ポリマーフィルム210は、伸張力「F」を適用した際に歪み硬化するポリマー層であり、したがって第1ポリマーフィルム厚さ290は、光学フィルム200が伸張するに伴って均一に低減する。第1ポリマー層220は、伸張力「F」を加えた際に、歪み硬化しないか(すなわち、本質的に非晶質のまま)、又はポリマーフィルム210よりも低いか僅かだけ低い歪み硬化するポリマー層であり、したがって、第1ポリマー層の厚さ270は、光学フィルム200が伸張するとともに不均一に減少する。第1ポリマー層220は典型的には不均一に「薄くなり」、これは当該技術分野において既知の、一般的に歪み硬化不可能なポリマーフィルムを伸張させる挙動である。
材料は、第1ポリマー層220が210において歪み硬化性層よりも低いTgを有するか、分子配向及び整列を阻害する組成物の要素を有するように選択され得る。典型的なフィルム伸張条件におけるように、スキンのTgを低減させることにより、ポリマーの「動き」は、これが秩序を形成しないほどに大きくなる傾向がある場合がある。いくつかの場合において、これは、導入されるスキン材料の適切な選択によって行われることができ、又はこれは、ヘキサンジオールなどのモノマーを使用して現在のスキン材料を変え、コポリエステルのTgを低下させることによって行われ得る。いくつかの場合において、塑性剤として機能するか若しくは結晶の形成を阻害するか、又は更に結晶の形成を阻害するポリマー中の分子区画として挙動する傾向を有し得る材料が、スキン層に添加されて、Tgを効果的に低減し得る。いくつかの場合において、ポリマー又は適切なモノマー組成物を有するポリマーブレンドを使用し、それによってこれらが配向された材料と同様のTgを呈するにもかかわらず、ポリマーモルホロジーは、融液急冷又は配向の際に「有用な」秩序又は結晶化が観察されないように、十分に抑制される。
いくつかの場合において、例えば、コポリエステルは、モルホロジーの変化を抑制し、歪み誘発結晶化の割合を実質的に低減する目的のために、変性グリコール又は変性二塩基酸(又はジエステル)を含み得る。モルホロジー変性剤は、例えば、変性グリコール二塩基酸、ジエステル、又はこれらの組み合わせから選択され得る。典型的なモノマー変性剤としては、例えば、ネオペンチルグリコール(NPG)(Eastman Chemical Corp(Kingsport,TN)から入手可能)、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)(Eastman Chemical Corp(Kingsport,TN)から入手可能)、ジメチル5−ナトリウムスルホイソフタレート(DMSSIP)(DuPont(Wilmington,DE)から入手可能)、ナトリウムスルホイソフタレート酸(SSIPA)、イソフタル酸(IPA)(BP Amoco(Naperville,IL)から入手可能)など、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
いくつかの場合において、例えば、ヘキサンジオール(BASF(Florham Park,NJ)から入手可能)又はジメチルシクロヘキシルジカルボキシレート(Eastman Chem Corp(Kingsport,TN)から入手可能)などのコモノマーが、Tgを抑制するために導入されてもよく、これはまた、所与の伸張温度において層を歪み硬化する傾向を低減するために重要な要因であり得る。
配向を抑制し得る添加物としては、例えば、静電防止剤、UV吸収剤、オリゴマーポリエステル、光学増白剤などが挙げられる。これらの添加剤は、一般的に、ポリマーと適合する、熱安定性の低MW化学種であり得る。代表的な材料添加物は、例えば、Tinuvin 1577−トリアジン超音波吸収剤(Ciba(Tarrytown,NJ)から入手可能)、THTs(UVA/HALS combo)、例えば、Cyasorb THT6435(Cytec(Woodland Park,NJ)から入手可能);光学増白剤(例えば、Eastobrite OB−1,Eastman(Kingsport,TN))など、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
本明細書において使用するとき、「歪み硬化可能材料」とは、一般的に、伸張する際に結晶化するか又は結晶の状態を変化させる材料を意味する。典型的にはこのような材料は、適切な処理温度における伸張の後に、約0.05超の複屈折性を呈し得る。いくつかの場合において、歪み硬化可能材料は、例えば、当業者に既知であるように、示差走査熱量計(DSC)により、%結晶化度及び/又は溶解ピーク寸法及び形状という点において説明され得る。また本明細書において使用するとき、「実質的に非晶質」の材料は、一般的に、処理温度における伸張後に約0.05未満の複屈折性を呈することができる、材料を意味する。更に、本明細書において使用するとき、「断裂可能な材料」とは、光学フィルム200における他の層と同程度まで伸張することができず、したがって材料の%伸張能力を超えると(処理温度において)これが断裂を経験する、材料を意味する。
1つの特定の実施形態において、いくつかの方法、例えば、機械的スクライビング、レーザスクライビング、又はエンボスを含む方法により、複数のコーティング不均一又は「亀裂」を第2ポリマー層230に形成することができる。一般的に、亀裂は、第2ポリマー層230の自由表面235全体にわたって無作為に形成できる。いくつかの場合、第2ポリマー層230が不均一の厚さを有する第2ポリマー層230になるように、伸張する前に、自由表面235に対して外部から何らかの特徴、例えば、擦痕又は圧痕を与えて望ましい位置に亀裂を開始させることができる。1つの特定の実施形態において、図2Aは、第2ポリマー層230において第1領域240、第2領域250、及び第3領域260を形成する、第1亀裂242、第2亀裂245、第3亀裂255、及び第4亀裂265を示す。亀裂は、第2ポリマー層230の表面全体にわたって任意の方法で分布させることができる。いくつかの場合において、亀裂は「島」の境界を形成することができ、これは約数百ナノメートル〜約数百マイクロメートルの半径の範囲に及び得る。いくつかの場合において、亀裂は「縞」の境界を形成することができ、これはまた約数百ナノメートル〜約数百マイクロメートルの幅の範囲に及び得る。
図2Bは、本開示の一態様による光学フィルム201などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。他の部分で記載されるように、光学フィルム201は、第1主表面215、第2主表面205及び第1ポリマーフィルム厚さ292を有するポリマーフィルム210を含む、テクスチャー化フィルム201であり得る。図2Bに示されている要素205〜290のそれぞれは、既に説明された図2Aに示されている同じ参照数字の要素205〜290に対応している。第1領域240、第2領域250、及び第3領域260は、図2Aに示す光学フィルム200を図2Bに示す範囲まで伸張した後で、互いに分離され、それぞれ、第1突出部、第2突出部、及び第3突出部となる。特に、第1亀裂242は第1亀裂表面242a(図示されない)及び242bを生じるように広がり、第2亀裂245が広がって2つの亀裂表面245a、245bを生じ、第3亀裂255が広がり2つの第3亀裂表面255a、255bを生じ、第4亀裂265は広がり2つの第3亀裂表面265a、265b(図示されない)を生じている。
光学フィルム201が伸張する際、各フィルム層は(各フィルム層の材料の性質により)各層に異なる変化を生じる力を経験する。例えば、ポリマーフィルム210は伸張力「F」の適用の際に歪み硬化し得る材料を含む。このような歪み硬化性フィルムは、フィルムの伸張に伴い、厚さ292を均一に低減する。第1ポリマー層220は、伸縮力「F」を加えた際に歪み硬化しない材料を含む。このような一般的に非歪み硬化性層は、不均一な形で厚さが減少する、すなわち、層の伸張に伴って選択的に「薄くなる」傾向がある。このフィルムの薄化は既知である。最後に、第1ポリマー層220が表面226に接着したテクスチャー化可能なコーティングを有する位置では、第1ポリマー層は薄くならないことがあり、第1ポリマー層220は、テクスチャー化可能なコーティングによって「補強」されると考えることができる。材料の歪み硬化性又は非歪み硬化性挙動は、様々な処理条件、例えば、各材料のガラス転移温度(Tg)に対する、伸張が行われる温度、及び伸張が行われる速度に依存し得る。また、歪み硬化性作用は、伸張の順序、例えば、順次又は同時の単軸若しくは二軸伸張、又は真の一軸伸張、すなわち、延伸方向と垂直な方向における弛緩、及び延伸配向がない標準的なクロスウェブ伸張、などによって決まる。真の一軸伸張、又は「略放物線状」伸張は、例えば、米国特許番号第6,939,499号(Merrillら)、同第6,916,440号(Jacksonら)、同第6,949,212号(Merrillら)、及び同第6,936,209号(Jacksonら)に記載されている。
第1ポリマー層220の厚さは、伸張されたフィルムの第1主表面215全体にわたって変化し、第1主表面215の質感を生じる。例えば、第1区域240の下の第1厚さ272は、第2区域250の下の第2厚さ274と異なる場合があり、又は第3区域260の下の第3厚さ276と異なる場合がある。しかしながら、いくつかの場合において、少なくとも第1厚さ272、第2厚さ274及び第3厚さ276の少なくとも2つが本質的に同じであってもよく又はこれらは異なってもよい。隣接する領域間にある第1ポリマー層220の厚さは、この層を薄くすることよって減少し、したがって、第4厚さ273及び第5厚さ275は、一般的に第1厚さ272、第2厚さ274又は第3厚さ276のいずれよりもそれぞれ小さい場合がある。1つの特定の実施形態において、第1主表面215全体にわたる第1ポリマー層220の厚さの差は、例えば、約0.1ミクロン以上、又は約0.5ミクロン以上、又は約1ミクロン以上、又は約3ミクロン以上、又は約5ミクロン以上でさえであり得る。いくつかの場合、第1主表面215全体にわたる第1ポリマー層220の厚さの差は、本質的に、図2Aに示すように第1ポリマー層220のコーティング厚さ270であり得、すなわち、この厚さは、第1ポリマー層220の一部においてゼロ近くまで減少され得る。
図2Cは、本開示の一態様による光学フィルム202などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。他の部分で記載されるように、光学フィルム202は、第1主表面215、第2主表面205及び第1ポリマーフィルム厚さ292を有するポリマーフィルム210を含む、二面テクスチャー化フィルム202であり得る。図2Cに示されている要素205〜292のそれぞれは、既に説明されているように、図2Bに示されている類似の参照数字の要素205〜292に対応している。図2Cにおいて、第3ポリマー層220’は、第2主表面205上にコーティングされ、第4ポリマー層230’は、第3ポリマー層220’上に配置される。
いくつかの場合、例えば、図2Cに示すように、選択された突出領域の下にある第1ポリマー層220の厚さは、フィルムの伸張に伴って減少し得る。例えば、第2厚さ274は、第1厚さ272及び第3厚さ276未満であると示されおり、このことは、フィルムの伸張に伴い、第2領域250の下にある材料の一部が伸張中にポリマー層220の別の部分に移動することを示す。いくつかの場合において、第1ポリマー層220は、表示されているように、例えば第5厚さ275において本質的にゼロ厚さまで薄くなり得る。第1ポリマー層220の厚さのこのような変動は、第1ポリマー層に使用される材料、及び/又は伸張中の処理条件、例えば、本明細書に別途記載されている温度又は延伸比を原因とする場合がある。いくつかの場合において、材料及び処理条件は、亀裂を有するコーティング影響を及ぼす方法に限って厚さの変動に影響を及ぼす場合があり、すなわち、亀裂を有するコーティングは、ある程度伸張した場合、亀裂を有するコーティングが伸張しない領域におけるほど、スキンにおける延伸力に抵抗しない。コーティング領域の相寸法と厚さは、一般的に、第1ポリマー層220の動き及び形状に影響を及ぼす。
図2Cにおいて、第3ポリマー層220’の厚さは、伸張したフィルムの第2主表面205全体にわたって変動し、図2Bについて前述した第1主表面215の質感に似た、第2主表面205の質感を生成する。例えば、第4区域240’の下の第6厚さ272’は、第5区域250’の下の第7厚さ274’と異なる場合があり、及び第6厚さ260’の下の第8厚さ276’とも異なる。いくつかの場合において、第6厚さ272’、第7厚さ274’及び第8厚さ276’の少なくとも2つが本質的に同じであるか、又はこれらは異なる場合がある。隣接する領域の間にある第3ポリマー層220’の厚さは、この層の薄化によって減少する。したがって、第9厚さ273’及び第10厚さ275’は、一般的に、それぞれ、第6厚さ272’、第7厚さ274’、及び第8厚さ276’のいずれよりも小さい場合がある。
図2Dは、本開示の一態様による光学フィルム200’などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。光学フィルム200’は、第1主表面215を有するポリマーフィルム210、第2主表面205、第1ポリマーフィルム厚さ290を含む。図2Dに示される要素205〜290のそれぞれは、既に説明された図2Aに示される同番号の要素205〜290の材料明細及びその特性に対応している。1つの特定の実施形態において、ポリマーフィルム210は、他の部分に記載されるように、多層光学フィルムである。第1ポリマー層220(すなわち、スキン層)は、第1主表面215上でポリマー層の厚さ270に配置される。コーティング厚さ280を有する模様付きの第2ポリマー層230’は、第1ポリマー層220上に配置され、第1ポリマー層220と模様付きの第2ポリマー層230との間の境界面225、及び自由表面235を形成する。伸縮力「F」が光学フィルム200’の平面に加えられることが示されている。
1つの特定の実施形態において、光学フィルム200’における層のそれぞれは、伸縮力「F」から生じる応力に対して異なる形で反応する材料で構成される。いくつかの場合において、ポリマーフィルム210は、伸縮力「F」を加えると歪み硬化するポリマー層であり、したがって、第1ポリマーフィルム厚さ290は、光学フィルム200’の伸張に伴って均一に減少する。第1ポリマー層220は、伸縮力「F」を加えた際に、歪み硬化しないか(すなわち、本質的に非晶質のまま)、又はポリマーフィルム210よりも少ないか僅かだけ少なく歪み硬化するポリマー層であり、したがって、第1ポリマー層の厚さ270は、光学フィルム200’の伸張に伴って不均一に減少する。第1ポリマー層220は典型的には不均一に「薄くなり」、これは当該技術分野において既知の、一般的に歪み硬化不可能なポリマーフィルムを伸張させる挙動である。
1つの特定の実施形態において、いくつかの方法、例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、スプレーコーティング、エンボス、スクライビング等を含むいくつかの方法の少なくとも1つを使って第2ポリマー層230’を模様付けすることによって、第2ポリマー層230’に複数のコーティング不均一を形成できる。一般的に、パターンは、第2ポリマー層230’の自由表面235全体にわたり、又は所定のグリッド若しくはアレイに、無作為に形成することができる。いくつかの場合、第2ポリマー層230’が不均一な厚さを有する第2ポリマー層230’になるように、伸張する前に、自由表面235に対して外部から何らかの特徴、例えば、擦痕又は圧痕等を与えることによって、パターンを望ましい位置に組み付けることができる。1つの特定の実施形態において、図2Dは、第2ポリマー層230’における第1突出部240’、第2突出部250’、及び第3突出部260’を示す。突出部は、第2ポリマー層230’の表面全体にわたって任意の方法で分布させることができる。いくつかの場合において、突出部は、直径で約数百ナノメートルから約数百ミクロンの範囲に広がる「島」を形成することができる。いくつかの場合において、突出部は、幅で約数百ナノメートルから約数百ミクロンの範囲に広がる「縞」を形成することができる。
図2Eは、本開示の一態様による光学フィルム201’などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。光学フィルム201’は、本明細書で別途記載されているように、第1主表面215、第2主表面205及び第1ポリマーフィルム厚さ292を有するポリマーフィルム210を含むテクスチャー化フィルム201’であってもよい。図2Dに示される要素205〜290のそれぞれは、既に説明された図2Aに示される同番号の要素205〜290の材料明細及びその特性に対応している。第1突出部240’、第2突出部250’、及び第3突出部260’のそれぞれは、図2Dに示される光学フィルム200’を図2Eに示す範囲まで伸張した後、更に互いに分離されている。
光学フィルム201’の伸張に伴い、各フィルム層は、本明細書で、例えば、図2Bを参照して別途記載されている通り、各フィルム層の材料の性質によって、各層に異なる変化を生じる力を具現する。第1ポリマー層220の厚さは、伸張されたフィルムの第1主表面215全体にわたって変化し、第1主表面215の質感を生じる。例えば、第1突出部240’の下の第1厚さ272は、第2突出部250’の下の第2厚さ274と異なる場合があり、また、第3突出部260’の下の第3厚さ276とも異なる場合がある。しかしながら、いくつかの場合において、少なくとも第1厚さ272、第2厚さ274及び第3厚さ276の少なくとも2つが本質的に同じであってもよく又はこれらは異なってもよい。隣接する突出部の間にある第1ポリマー層220の厚さは、この層を薄くすることよって減少する。したがって、第4厚さ273及び第5厚さ275は、一般的に第1厚さ272、第2厚さ274又は第3厚さ276のいずれよりもそれぞれ小さい場合がある。1つの特定の実施形態において、第1主表面215全体にわたる第1ポリマー層220の厚さの差は、例えば、約0.1ミクロン以上、又は約0.5ミクロン以上、又は約1ミクロン以上、又は約3ミクロン以上、又は約5ミクロン以上でさえであり得る。いくつかの場合、第1主表面215全体にわたる第1ポリマー層220の厚さの差は、本質的に、図2Dに示すように第1ポリマー層220のコーティング厚さ270であり得、すなわち、この厚さは第1ポリマー層220の一部においてゼロ近くまで減少され得る。
図2Fは本開示の一態様による光学フィルム200”などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。光学フィルム200”は、第1主表面215、第2主表面205、及び第1ポリマーフィルム厚さ290を有するポリマーフィルム210を含む。図2Fに示される要素205〜290のそれぞれは、既に説明された図2Aに示される同番号の要素205〜290の材料明細及びその特性に対応している。1つの特定の実施形態において、ポリマーフィルム210は、他の部分に記載されるように、多層光学フィルムである。第1ポリマー層220(すなわち、スキン薄層)は、第1主表面215上にポリマー層の厚さ270に配置される。薄い領域280”から厚い領域282”までの範囲の不均一のコーティング厚さを有する模様付き第2ポリマー層230”が、第1ポリマー層220上に配置され、第1ポリマー層220と模様付き第2ポリマー層230”との間の境界面225、及び自由表面235を形成する。模様付き第2ポリマー層230”は、模様付き第2ポリマー層230”全体を通じて均一又は不均一に分布できる任意の粒子232を更に含むことができる。1つの特定の実施形態において、任意の粒子232は、コーティング内のビーズの主要部が模様付き第2ポリマー層230”の厚い領域282”に凝集されるように分布される有機又は無機のビーズであってよい。伸縮力「F」は、光学フィルム200”の平面に加えられることが示されている。
1つの特定の実施形態において、光学フィルム200”のそれぞれの層は、伸縮力「F」から生じる応力に対して異なる形で反応する材料で構成される。いくつかの場合において、ポリマーフィルム210は、伸縮力「F」を加えた際に歪み硬化するポリマー層であり、したがって、第1ポリマーフィルム厚さ290は、光学フィルム200”の伸張に伴って均一に減少する。第1ポリマー層220は、伸縮力「F」を加えた際に、歪み硬化しないか(すなわち、本質的に非晶質のまま)、又はポリマーフィルム210よりも少ないか僅かだけ少なく歪み硬化するポリマー層であり、したがって、第1ポリマー層の厚さ270は、光学フィルム200’の伸張に伴って不均一に減少する。第1ポリマー層220は典型的には不均一に「薄くなり」、これは当該技術分野において既知の、一般的に歪み硬化不可能なポリマーフィルムを伸張させる挙動である。
1つの特定の実施形態において、いくつかの方法、例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、スプレーコーティング、エンボス、スクライビング等を含む方法の少なくとも1つを使って第2ポリマー層230”を模様付けすることによって、第2ポリマー層230”に複数のコーティング不均一を形成できる。一般的に、パターンは、第2ポリマー層230”の自由表面235全体にわたり、又は所定のグリッド若しくはアレイに、無作為に形成することができる。いくつかの場合、第2ポリマー層230’が不均一な厚さを有する第2ポリマー層230’になるように、図2Fに示すように第2ポリマー層230”において粒子232を凝集することによって望ましい位置にパターンを組み付けることができる。1つの特定の実施形態において、図2Fは、第2ポリマー層230”における、第1突出部240”、第2突出部250”及び両突出部間の薄い領域245”を示す。突出部は、第2ポリマー層230”の表面全体にわたって任意の方法で分布させることができる。いくつかの場合において、突出部は、直径で約数百ナノメートルから約数百ミクロンの範囲に広がる「島」を形成することができる。いくつかの場合において、突出部は、幅で約数百ナノメートルから約数百ミクロンの範囲に広がる「縞」を形成することができる。
図2Gは、本開示の一態様による光学フィルム201”などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。光学フィルム201”は、本明細書で別途記載の通り、第1主表面215、第2主表面205及び第1ポリマーフィルム厚さ292を有するポリマーフィルム210を含むテクスチャー化フィルム201”であってもよい。図2Gに示される要素205〜290のそれぞれは、既に説明された図2Aに示される同番号の要素205〜290の材料明細及びその特性に対応している。第1突出部240”及び第2突出部250”のそれぞれは、図2Fに示される光学フィルム200”を図2Gに示される範囲まで伸張した後、更に互いに分離されている。
光学フィルム201”の伸張に伴い、フィルム層のそれぞれは、本明細書で、例えば、図2Bを参照して別途記載されている通り、各フィルム層の材料の性質によって、各層に異なる変化を生じる力を具現する。第1ポリマー層220の厚さは、伸張されたフィルムの第1主表面215全体にわたって変化し、第1主表面215の質感を生じる。例えば、第1突出部240”の下の第1厚さ272は、第2突出部250”の下の第2厚さ274と異なる場合がある。ネックダウン領域246における隣接する突出部の間にある第1ポリマー層220の厚さは、この層を薄くすることよって減少する。したがって、第4厚さ273は、一般的に第1厚さ272又は第2厚さ274のいずれよりもそれぞれ小さい場合がある。いくつかの場合、光学フィルム200”の薄い領域245”は、第2ポリマー層230”がネックダウン領域246に存在しないように破壊することがある。いくつの場合(不表示)、光学フィルム200”の厚さ領域245”は、隣接する突出部間に第2ポリマー層230”の薄いコーティングが存在する様に、第1ポリマー層220に沿って伸張することができる。1つの特定の実施形態において、第1主表面215全体にわたる第1ポリマー層220の厚さの差は、例えば、約0.1ミクロン以上、又は約0.5ミクロン以上、又は約1ミクロン以上、又は約3ミクロン以上、又は約5ミクロン以上でさえであり得る。いくつかの場合、第1主表面215全体にわたる第1ポリマー層220の厚さの差は、本質的に、図2Fに示すように第1ポリマー層220のコーティング厚さ270であり得る。すなわち、この厚さは第1ポリマー層220の一部においてゼロ近くまで減少され得る。
図3Aは、本開示の一態様による光学フィルム300などのポリマー多層フィルムの概略断面図である。他の部分で記載されるように、光学フィルム300は、第1主表面215、第2主表面205及び第1ポリマーフィルム厚さ290を有するポリマーフィルム210を含む、テクスチャー化フィルム300であり得る。図3Aに示すように、第2ポリマー層230は、有機又は無機ビーズなどの任意の粒子232を更に含むことができる。図3Aに示されている要素205〜292のそれぞれは、既に説明されているように、図2Bに示されている同じ参照数字の要素205〜292に対応している。図3Aにおいて、ポリマー層220は、第1突出部340、第2突出部350、及び第3突出部360の間にある自由表面225上で変動するばかりでなく、これらの各領域の下にある接着表面226上でも変動する厚さを有する。いくつかの場合において、突出部領域厚さ380は、図3Aに示すように、突出部領域の面積全体にわたって本質的に一定のままである。
いくつかの場合において、第2ポリマー層の厚さ380’は、本開示の一態様による光学フィルム301などのポリマー多層フィルムを示す図3Bで示されているように突出部領域の面積全体にわたって変化することがある。図3Bに示すように、第2ポリマー層230は、有機又は無機ビーズなどの任意の粒子232を更に含むことができる。図3Aに示されている要素205〜292のそれぞれは、既に説明されているように、図2Bに示されている同じ参照数字の要素205〜292に対応している。図3Bにおいて、例えば、第2領域350’の突出部領域厚さ380’は、第1位置「a」及び第3位置「c」において、第2位置「b」よりも薄くあり得る。突出部領域厚さ380’のこの変動は、本明細書で別途記載されている通り、例えば、層に使用する材料及び/又は、例えば、温度若しくは延伸比などの伸張中の処理条件が原因になる場合がある。
いくつかの場合において、伸張温度はコーティングの脆弱性に影響する場合があり、予熱が伸張温度と異なるようにして幅出し中の延伸温度プロファイルが選択される場合、フィルムは、延伸の一部においてコーティングの融点を上回るほどに熱くなる場合がある。歪み硬化層を適正に配向するために、温度プロファイルは平衡を保つことが望ましい。すなわち、ウェブの予熱が高い場合、予熱ゾーンと伸張ゾーンとの間の等温プロファイルと比較して、伸張領域の温度が低くなくてはならない。
コーティング中に架橋メカニズムが存在する場合、脆弱性、及びしたがって亀裂の外観は、架橋化学の活性化エネルギー、触媒の性質及び質、架橋剤の量、並びに脆弱性の発生に影響し得る他の既知のメカニズムにより影響され得る。他の場合において、コーティングを塑性化又は凝結するように機能する材料の追加が、表面の性質に対して反対の又は減衰効果を有する場合がある。凝結剤は当該技術分野において既知であり、Dowanol DPM又はn−メチルピロリドンなどの材料を含み得る。
本開示によるテクスチャー化コーティングを使用することによって実現できる利点のうちのいくつかには、欠陥隠蔽、擦傷抵抗性及び耐湿潤性が含まれる。また、静電気防止材料をテクスチャー化コーティングに添加することができ、効果的であることが示された。いくつかの場合において、ディスプレイにおいて使用される多層光学フィルムは、多くの場合、均一なディスプレイを形成するために、マット及び/又は高ヘーズ/低透明性を必要とする。視覚的に許容可能であり低費用の高ヘーズ/低透明性コーティングを開発することは困難であり得る。本明細書に記載されているテクスチャー化コーティング及び対応するスキン層相互作用は、費用のかかる伸張後コーティングに匹敵できる表面特性を可能にする。
多層光学フィルムのいくつかの用途は、PET又はPCの層をMOFの一面又は両面に固定するために、UV硬化性接着剤を使用した積層を必要とする。UV接着剤は、マット表面を湿潤させ、最終薄層の使用に対して見かけ上の影響を及ぼさない。したがって、これらのフィルムは低価な「認定構成要素」として使用することができ、テクスチャー化表面は、巻取りを助けるプレマスク層を使用することなく、露出(片面薄層の場合)又は密閉できる(両面薄層の場合)。他の多層光学フィルムは、マット表面を生じるために不混和性ブレンドを組み込む、独立型のより厚いフィルムであり得る。これらのブレンドは、一定の望ましくないバルク散乱に繋がる場合があり、クロスウェブの均一性及び/又は許容可能なヘーズ/透明性のレベルに制限を有する場合があり、並びに多くの場合においてディスプレイ積層体中の他のフィルムを湿潤させ得る表面特性を有し得る。本明細書に記載されているような伸張前のテクスチャー化コーティングは、所望の光学特性及びクロスウェブ均一性を保持しつつ、不混和性ブレンドで実現できるよりも高いヘーズ及び低い透明性を実現できる。
新しいMOF設計は、本開示のテクスチャー化コーティングを使用して造ることができる。1つの特定の実施形態において、テクスチャー化可能なコーティングの厚さは、スキンの補強量、及び大まかに、光学積層体に影響を与えるために必要なコーティング厚さの閾値に大きな影響を及ぼし得ることを発見した。1つの特定の実施形態において、スキン又はテクスチャー化可能なコーティングを選択すると、補強層がフィルムの片面に積層されてマットを湿潤し、他方の面を、例えば、LCDディスプレイの機能的な部分として使用できるフィルムをもたらすことができる。いくつかの場合において、テクスチャー化可能なコーティングが十分に厚くなるか、スキンが十分に薄くなると、光学積層体は、最も外側の隣接する層でのみ影響を受け得る。
様々な伸張又は延伸処理に関して順序が示されているが、この順序は限定を意図するものではない。ある例では、プロセスの順序は、後続して行われるプロセスが前に行われたプロセスに悪影響を及ぼさない限り、変更する又は同時に行うことができる。例えば、材料は、2方向に同時に延伸され得る。フィルムが同時に両方の面内軸に沿って延伸される場合、延伸温度は、フィルムの材料について同じになる。しかし、延伸比及び速度は、別々に制御されてもよい。例えば、フィルムは、第1方向、例えば、ダウンウェブでに比較的素早く、第2方向、すなわち、クロスウェブで比較的遅く延伸できる。
同時2軸延伸の材料、延伸比及び速度は、第1の延伸軸に沿った延伸(例えば、素早い延伸)が、第1の延伸軸に沿った1つ又は両方の材料に向かって光学的に配向し、他の方向の延伸(例えば、遅い延伸)が、第2の延伸軸に沿った2つの材料の1つに向かって配向しない(又は非光学的に配向する)ように、適当に選択することができる。したがって、各方向への延伸に対する2つの材料の反応は、別個に制御され得る。このようなプロセスを使用し、光学特性(例えば、多層光学フィルムにおける隣接する層のx、y又はz軸屈折率整合)及び/又は機械的特性(例えば、反り、熱膨張及び吸湿膨張並びに収縮を含むがこれらに限定されない、断裂若しくは皺、剛性又は寸法安定性)を改善することができる。
本発明による光学フィルムを作製するために、多くの異なる材料が使用され得る。材料は一般的に、所望の構造へと処理するために好適でなくてはならない。例えば、多層フィルムが製造される場合、多層に形成され得る2つ以上の材料が選択されなくてはならない。多層構造が共押出される場合、選択される材料は共押出可能でなくてはならない。材料は、延伸され得る良好なキャストウェブに形成可能であるべきである。中間層接着及び後加工性もまた、多層フィルムの構成において考慮されるべきである。材料はまた、延伸プロセスの前に、いずれかの望ましくない配向を必要とすべきではない。あるいは、第1延伸工程を支援するプロセスとしてキャスト工程中に意図的な配向を引き起こすことができる。例えば、キャスト工程は、第1の延伸工程の一部と考えられてもよい。別の実施例において、キャスト工程は、以降の延伸工程のための第2材料の弛緩特性を変える結晶化の核形成工程であり得る。
また、光学フィルムにおいて使用される材料は、望ましい光学特性(例えば、複屈折)を呈する必要があり、所望の結果を得るための処理条件を適正に選択できる異なる十分な粘弾特性を有する必要がある。材料を選択するに当たり、ガラス転移温度、結晶化及び架橋作用、分子量平均及び分布、化学組成及び構造、並びに他の光学特性(例えば、反射率、分散など)を検討してもよい。
材料及びその供給源の次の一覧は、実施例全体にわたって言及される。他に指定がない場合、材料は、Aldrich Chemical(Milwaukee,WI)から入手可能である。多層フィルムは一般的に、例えば、米国特許番号第6,179,948号(Merrillら)、同第6,827,886号(Neavinら)、米国特許出願公開第2006/0084780号(Hebrinkら)、同第2006/0226561号(Merrillら)、及び同第2007/0047080号(Stoverら)に従って調製された。
Figure 0006141851
WB−50スルホポリエステル分散体の調製
WB−50は以下のように調製された(Aldrich Chemical(Milwaukee,WI)から入手可能)。1ガロン(3.79リットル)の重合ケトルに、111.9g(5.5mol%)の5−ソジオスルホイソフタル酸、592.1g(47.0mol%)のテレフタル酸、598.4g(47.5mol%)のイソフタル酸、705.8gのエチレングリコール、599gのネオペンチルグリコール、0.7gの酸化アンチモン、及び2.5gの酢酸ナトリウムを入れた。混合物を撹拌しながら、窒素下345kPa(50psi)で230℃まで2時間加熱し、その間に水の発生が観察された。温度を250℃まで上昇させ、その後圧力を減少し、真空(0.2torr)に引き、温度を270℃まで上昇させた。材料の粘度は45分の間に上昇し、その後、高分子量の、透明で、粘稠なスルホポリエステルが排出された。このスルホポリエステルは、DSCによって、70.3℃のTgを有することが見出された。理論的なスルホネートの当量は、スルホネート1モル当たりポリマー3847gであった。500gのポリマーを、2000gの水と450gのイソプロパノールとの混合物に、80℃で溶解した。続いて、イソプロパノール(及び水の一部)を除去するために温度を95℃に上昇させた。最終的な分散体は、WB−50の20重量/重量%固体分散水溶液で構成された。
プレミックス希釈
以下の実施例について、下記のプレミックス希釈を行った。Tomadol 25−9(受け取られた状態で100%固体)が水中で10重量/重量%まで希釈された。Cycat 4045(固体35%)が水中で10重量/重量%まで希釈された。
(実施例1)
ビーズ状ディフューザコーティング組成物「A」が次のようにして調製された。1.7グラムのCM327を磁気撹拌付き混合容器に入れ、それに34グラムのWB50を添加した。これを約30分間撹拌し、その後、次の物:1.5グラムのTomadol 25−9プレミックス、0.313グラムのCycat 4045プレミックス、9.4グラムの乾燥MX−300ビーズ、及び3.1グラムの1100Dエマルション、を続けて添加した。混合物が更に10分間撹拌され、その後、およそ20分間超音波撹拌された。
実施例1は、厚さ約18ミクロンのPETgのスキン薄層を有するMOFキャストウェブ基材を使用した。使用する市販のPETgは、比率がおよそ7:3のエチレングリコール対シクロヘキサンジメタノールを有するものと考えられる。305の交互のポリマー層の光学積層体は、90%のナフタレート部分及び10%のテレフタレート部分(90:10 coPEN)を有するポリエチレンナフタレートコポリマーから作製される高屈折率層、及び45:55(重量/重量)の90:10 coPEN及びPETgのブレンドから作製される低屈折率等方性層を含有する。この基材は、基材上で#6巻線ロッドを使用して、ビーズ状ディフューザコーティング組成物「A」を手でコーティングした。コーティングされた基材は、66℃(150°F)で5分間乾燥された。その後、ウェブをバッチフィルム伸張器具のオーブンに入れた。ウェブを115℃のオーブン温度で加熱し、(非伸張方向に制限して、従来のフィルムテンターで伸張をシミュレートしながら)毎秒50%の延伸速度で延伸した。機械を、公称横延伸比5.1:1を生じるように設定し、実際の延伸比を4.6:1に決定した。テクスチャー化フィルムのコーティングの結果、高濃度のアクリルビーズを有する突出領域と、低濃度のアクリルビーズを有する突出領域間に薄い領域を有するポリマー層と、が形成された。実施例1のテクスチャー化フィルムを上部から見た写真を図4に示す。
(実施例2)
実施例2は、PETgのスキン層が約2ミクロンの厚さであることを除き、実施例1で説明されているMOFキャストウェブ基材を使用した。この基材は、基材上で#6巻線ロッドを使用して、ビーズ状ディフューザコーティング組成物「A」を手でコーティングされた。コーティングされた基材は、66℃(150°F)で5分間乾燥された。その後、ウェブをバッチフィルム伸張器具のオーブンに入れた。ウェブを115℃のオーブン温度で加熱し、(非伸張方向に制限して、従来のフィルムテンターで伸張をシミュレートしながら)毎秒50%の延伸速度で延伸した。機械は、公称横延伸比5.1:1を生じるように設定された。テクスチャー化フィルムのコーティングの結果、高濃度のアクリルビーズを有する突出領域と、低濃度のアクリルビーズを有する突出領域間に薄い領域を有するポリマー層と、が形成された。実施例2のテクスチャー化フィルムを上部から見た写真を図5に示す。
(実施例3)
破断可能コーティング組成物「B」は、次のようにして調製された。2.5グラムのCM323を磁気撹拌付き混合容器に入れ、それに15.5グラムのPC23を添加した。これを約30分間撹拌し、その後、次の物:29.1グラムの水、0.39グラムのCycat 4045プレミックス、2.5グラムの乾燥MX−300ビーズを続けて添加した。この混合物が更に10分間撹拌され、その後、約20分間超音波撹拌された。
実施例3は、実施例1で説明されているMOFキャストウェブ基材を使用した。この基材は、基材上で#6巻線ロッドを使用して、破断可能コーティング組成物「B」を手でコーティングした。コーティングされた基材は、66℃(150°F)で5分間乾燥された。その後、ウェブをバッチフィルム伸張器具のオーブンに入れた。ウェブを115℃のオーブン温度で加熱し、(非伸張方向に制限して、従来のフィルムテンターで伸張をシミュレートしながら)毎秒50%の延伸速度で延伸した。機械を、公称横延伸比5.1:1を生じるように設定し、実際の延伸比を5.5:1に決定した。結果的に、テクスチャー化フィルムは、アクリルビーズを含有するポリマーコーティングと、ポリマーコーティングが存在しない突出部間の領域と、を有する突出部を有した。実施例3のテクスチャー化フィルムを上部から見た写真を図6に示す。
以下に、本開示の実施形態を列記する。
項目1は、第1主表面を有する歪み硬化したポリマーフィルムと、第1主表面に配置される第1ポリマー層と、第1ポリマー層に配置される第2ポリマー層と、を含むテクスチャー化フィルムであって、第2ポリマー層が、複数の突出領域を含み、突出領域のそれぞれが、突出領域に隣接するコーティング厚さより大きい突出厚さを有し、突出領域のそれぞれに接着された第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の第1ポリマー層の第2厚さより大きいことを特徴とする、テクスチャー化フィルムである。
項目2は、第1ポリマー層が、歪み硬化したポリマーフィルムよりも小さく歪み硬化する材料を含む、項目1に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目3は、第1ポリマー層が非晶質ポリマーを含む、項目1又は項目2に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目4は、歪み硬化したポリマーフィルムが多層光学フィルムを含む、項目1〜項目3に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目5は、多層光学フィルムが、デュアル輝度向上フィルム(DBEF)、高度偏光フィルム(APF)、カラーミラーフィルム、又は高度鏡面反射性(ESR)フィルムを含む、項目4のテクスチャー化フィルムである。
項目6は、第1ポリマー層のガラス転移温度(Tg)が、歪み硬化したポリマーフィルムのTgよりも低い、項目1〜項目5に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目7は、第1ポリマー層が、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定化剤、オリゴマーポリエステル、光学増白剤又はこれらの組み合わせから選択される少なくとも1つのポリマー添加剤を含む項目1〜項目6に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目8は、少なくとも1つのポリマー添加剤が、変性グリコール、二塩基酸、ジエステル、又はこれらの組み合わせから選択される、項目7に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目9は、少なくとも1つのポリマー添加剤が、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、ネオペンチルグリコール(NPG)、ジメチル5−ナトリウムスルホイソフタレート(DMSSIP)、ジメチルシクロヘキシルジカルボキシレート(DMCD)、ヘキサンジオール(HD)、ジメチルイソフタレート(DMI)、又はこれらの組み合わせから選択される、項目7に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目10は、第2ポリマー層が更に複数の粒子を含む、項目1〜項目9のテクスチャー化フィルムである。
項目11は、複数の粒子の主要部分が突出領域にある、項目10に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目12は、第2ポリマー層が連続コーティングを含む、項目1〜項目11に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目13は、第2ポリマー層が非連続コーティングを含む、項目1〜項目12に記載のテクスチャー化フィルムである。
項目14は、ポリマーフィルムと、ポリマーフィルの第1主表面に配置された第1ポリマー層とを含む多層フィルムを提供する工程と、ポリマーフィルムに対向する第1ポリマー層に不均一な厚さを有する第2ポリマー層を配置する工程と、多層フィルムを伸張して、それぞれポリマー層に接着された複数の突出領域を形成する工程と、を含む、フィルムをテクスチャーする方法であって、突出領域のそれぞれに接着されたポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間のポリマー層の第2厚さより大きいことを特徴とする、テクスチャー化フィルムである。
項目15は、多層フィルムを伸張する工程が、ポリマーフィルムのガラス転移温度(Tg)と融解温度(Tm)との間の温度で行われる、項目14に記載の方法である。
項目16は、温度が、第1ポリマー層のTgより高く、第2ポリマー層のTgより低い、項目15に記載の方法である。
項目17は、ポリマーフィルムが歪み硬化性ポリマーフィルムを含む、項目14〜項目16に記載の方法である。
項目18は、第1ポリマー層が実質的に歪み硬化しない、項目14〜項目17に記載の方法である。
項目19は、第1ポリマー層が、ポリマーフィルムより少ない歪み硬化を有する、項目14〜項目18に記載の方法である。
項目20は、歪み硬化性ポリマーフィルムが、多層光学フィルムを含む、項目17〜項目19に記載の方法である。
項目21は、第2ポリマー層が複数の粒子を含む、項目14乃至〜項目20に記載の方法である。
項目22は、第2ポリマー層を形成する工程が溶液コーティングを含む、項目14〜項目21に記載の方法である。
項目23は、第2ポリマー層を配置する工程がパターンコーティングを含む、項目14〜項目22に記載の方法である。
項目24は、パターンコーティングが、グラビア印刷、インクジェット印刷、又はスプレーコーティングを含む、項目23に記載の方法である。
項目25は、不均一な厚さを有する第2ポリマー層を配置する工程が、均一な厚さを有する第2ポリマー層をコーティングすることと、第2ポリマー層をエンボス又はスクライビングして不均一な厚さを形成することとを含む、項目14〜項目24に記載の方法である。
項目26は、伸張工程が、第1方向の伸張すること、若しくは第1方向と垂直な第2方向に伸張すること、又は第1方向及び第2方向の組み合わせで伸張することを含む、項目14〜項目25に記載の方法である。
項目27は、第1方向に伸張する工程及び第2方向の伸張する工程が実質的に同時に生じる、項目26に記載の方法である。
項目28は、第1方向に伸張する工程及び第2方向に伸張する工程が順次生じる、項目26に記載の方法である。
項目29は、第1方向がダウンウェブであり、第2方向がクロスウェブである、項目26に記載の方法である。
項目30は、伸張工程が、真の一軸伸張を含む、項目27に記載の方法。
項目31は、項目1〜項目13に記載のテクスチャー化フィルムを含む、光管理フィルム積層体である。
項目32は、項目1〜項目13に記載のテクスチャー化フィルムを含むバックライトである。
項目33は、項目1〜項目13に記載のテクスチャー化フィルムを含むディスプレイである。
記載される実施形態は、テクスチャー化フィルムが使用され得るいずれの場所でも使用され得、例えば、ポリマーフィルムの巻取り又は積み重ねを補助するか、又はヘーズ及び透明性の光学特性を制御する。記載される実施形態は、光管理フィルム又は光管理フィルム積層体、中空及び中実バックライトを含むバックライト、TV、ノートブックコンピューター、コンピューターモニターなどのディスプレイ、及びまた広告、情報表示又は照明として使用するなど、薄い、光学的に透過性の構造が使用されるいずれの場所でも適用され得る本開示は、光学ディスプレイを組み込む、ラップトップ型コンピュータ、及び個人用携帯情報端末(PDA)、個人用ゲーム機器、携帯電話、個人用メディアプレーヤー、携帯用コンピュータなどの携帯端末を含む電子機器にも適用できる。本開示のテクスチャー化フィルムを使用するバックライトは、他の多くの領域において用途を有する。例えば、バックライト型LCDシステム、照明、作業照明、光源、店頭サイン及び店頭表示が、記載される実施形態を使用して作製され得る。
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
本明細書に引用したすべての参照文献及び刊行物は、本開示と直接矛盾しうる場合を除いて、それらの全容を参考として本開示に明確に援用するものである。以上、本明細書において特定の実施形態について図示及び説明してきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な代替的及び/又は同等の実施形態を、図示及び説明した特定の実施形態に置き換えることが可能である点は認識されるであろう。本出願は、本明細書において考察した特定の実施形態のあらゆる適合形態又は変形形態を網羅するものである。したがって、本開示は「特許請求の範囲」及びその均等物によってのみ限定されるものとする。

Claims (2)

  1. 第1主表面を有する歪み硬化したポリマーフィルムと、
    前記第1主表面に配置される第1ポリマー層と、
    前記第1ポリマー層に配置される第2ポリマー層と、
    を含むテクスチャー化フィルムであって、
    前記第2ポリマー層が連続コーティングを含み、前記第2ポリマー層が複数の突出領域を含んで、前記突出領域のそれぞれが前記突出領域に隣接するコーティング厚さより大きい突出厚さを有し、
    前記突出領域のそれぞれに接着された前記第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の前記第1ポリマー層の第2厚さより大きい、
    テクスチャー化フィルム。
  2. ポリマーフィルムと前記ポリマーフィルムの第1主表面に配置された第1ポリマー層とを含む多層フィルムを提供する工程と、
    前記第1ポリマー層に、前記ポリマーフィルムに対向する、不均一な厚さを有する第2ポリマー層を配置する工程と、
    前記多層フィルムを伸張して、それぞれ前記第1ポリマー層に接着された複数の突出領域を形成する工程と、
    を含む、フィルムをテクスチャー化する方法であって、
    前記突出領域のそれぞれに接着された前記第1ポリマー層の第1厚さの一部が、少なくとも1つの隣接する突出領域間の前記第1ポリマー層の第2厚さより大きい、
    フィルムのテクスチャー化方法。
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