JP6576913B2 - 多層光学フィルム - Google Patents

Description

ポリマー多層光学フィルムは、数十〜数百層の溶融ポリマー層を共押出しした後、得られたフィルムを配向又は延伸することによって形成される。これらの微小層は、異なる屈折率特性及び充分な薄さを有するために、光は、隣接した微小層間の界面において反射される。

一態様において、本開示はポリマー多層光学フィルムに関する。より詳細には、本開示は、第１の光学パケットと、第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットとを有するポリマー多層光学フィルムに関する。第１の光学パケットは、青色光を反射する一群の光学層を含む。第１の光学パケットは、青色光を反射する一群の光学層がポリマー多層光学フィルムの外側層よりも第２の光学パケットのより近くに位置するように構成される。ポリマー多層光学フィルムは、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する。一部の実施形態では、青色光を反射する一群の層は、第１の光学パケットの最も薄い光学層を含む。

別の態様では、本開示は、ポリマー多層光学フィルムであって、負の傾きを有する実質的に線形の層プロファイルを有する第１の光学パケットであって、第１の光学パケットの外側面に近接した一群の層が、赤色光を反射する、第１の光学パケットと、第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットとを有する、ポリマー多層光学フィルムに関する。ポリマー多層光学フィルムは、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する。一部の実施形態では、赤色光を反射する一群の層は、第１の光学パケットの最も厚い光学層を含む。一部の実施形態では、赤色光を反射する一群の層は、第１の光学パケットの外側面に隣接している。

更に別の態様では、本開示は、ポリマー多層光学フィルムであって、第１の光学パケットであって、実質的に赤色光を反射する、第１の光学パケットの第１の側に近接した第１の群の層と、実質的に青色光を反射する、第１の光学パケットの第２の側に近接した第２の群の層と、を有する、第１の光学パケットを有する、ポリマー多層光学フィルムに関する。第１の光学パケットは、第２の群の層が第１の群層と第２の光学パケットとの間に配置されるように構成される。ポリマー多層光学フィルムは、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する。一部の実施形態では、第１の群の第１の光学パケットは、第１の光学パケットの第１の側に隣接している。一部の実施形態では、第２の群の第１の光学パケットは、第１の光学パケットの第２の側に隣接している。

別の態様では、本開示は、第１の光学パケットと、第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットとを有するポリマー多層光学フィルムに関する。ポリマー多層光学フィルムの最も薄い光学層は、ポリマー多層光学フィルムのほぼ中間に位置し、ポリマー多層光学フィルムは、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する。一部の実施形態では、ポリマー多層光学フィルムは、１００μｍ、８５μｍ、又は６５μｍよりも薄い。一部の実施形態では、ポリマー多層光学フィルムは、第２の光学パケット上に配置された第３の光学パケットを含み、また、一部の実施形態では、ポリマー多層光学フィルムは１６５μｍよりも薄い。一部の実施形態では、ポリマー多層光学フィルムは濡れ防止層を含む。一部の実施形態では、ポリマー多層光学フィルムは、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の９９％超を反射する。

多層光学フィルムの概略斜視図である。 多層ポリマー反射フィルムの計算された半球反射率に対して測定された半球反射率を示すグラフである。 比較例Ｃ１の多層フィルムの層プロファイルを示すグラフである。 比較例Ｃ１の多層フィルムの半球反射率スペクトルを示すグラフである。 実施例１の多層フィルムの層プロファイルを示すグラフである。 実施例１の多層フィルムの半球反射率スペクトルを示すグラフである。 実施例２の多層フィルムの層プロファイルを示すグラフである。 実施例２の多層フィルムの半球反射率スペクトルを示すグラフである。 比較例Ｃ２の多層フィルムの層プロファイルを示すグラフである。 比較例Ｃ２の多層フィルムの半球反射率スペクトルを示すグラフである。

多層光学フィルム、すなわち、屈折率の異なる微小層の配置に少なくとも一部起因する望ましい透過及び／又は反射特性を与えるフィルムが知られている。一連の無機材料を、真空チャンバ内で基材上に光学的に薄い層（微小層）として堆積させることによって、こうした多層光学フィルムを作製することが知られている。無機多層光学フィルムについては、例えば、Ｈ．Ａ．ＭａｃｌｅｏｄによるテキストブックＴｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｔｅｒｓ，２ｎｄ Ｅｄ．，Ｍａｃｍｉｌｌａｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．（１９８６）、及びＡ．ＴｈｅｌａｎによるテキストブックＤｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｉｎｃ．（１９８９）に記載されている。

多層光学フィルムは、交互のポリマー層を共押出しすることによっても実証されている。例えば、米国特許第３，６１０，７２９号（ロジャース（Rogers））、同第４，４４６，３０５号（ロジャース（Rogers）ら）、同第４，５４０，６２３号（イム（Im）ら）、同第５，４４８，４０４号（シュレンク（Schrenk）ら）、及び同第５，８８２，７７４号（ジョンザ（Jonzaら））を参照されたい。これらのポリマー多層光学フィルムでは、個々の層の組成中にポリマー材料が主として又は専ら使用されている。これらは熱可塑性多層光学フィルムと呼ばれる場合がある。こうしたフィルムは大量生産工程と適合し、大型のシート及び巻回品として製造することができる。以下の説明及び実施例は、熱可塑性多層光学フィルムに関するものである。

多層光学フィルムは、異なる屈折率特性を有する個々のミクロ層を有しているため、一部の光は、隣接した微小層間の界面で反射する。微小層は充分に薄いため、複数の界面で反射される光が、強め合う、又は弱め合う干渉を起こすことで、多層光学フィルムに所望の反射特性又は透過特性を与える。紫外線、可視線、又は近赤外線の波長の光を反射するように設計された多層光学フィルムでは、各微小層は一般的に約１μｍ未満の光学的厚さ（物理的厚さに屈折率を掛けた値）を有する。各層は、一般的に最も薄いものから最も厚いものへと配置することができる。一部の実施形態では、交互の光学層の配置は、層の数の関数として実質的に線形に変化させることができる。これらの層のプロファイルは、線形層プロファイルと呼ぶことができる。多層光学フィルムの外側表面の表層、又は微小層の凝集性のまとまり（本明細書中では「パケット」と呼ぶ）を分離する、多層光学フィルム内に配置される保護境界層（ＰＢＬ（protective boundary layer））などの、より厚い層が含まれてもよい。場合によっては、保護境界層は、多層光学フィルムの交互の層の少なくとも１つと同じ材料とすることができる。他の場合では、保護境界層はその物理的又はレオロジー特性について選択された異なる材料とすることができる。保護境界層は、光学パケットの一方の側、又は両側に配することができる。単一パケット型の多層光学フィルムの場合では、保護境界層は多層光学フィルムの一方又は両方の外表面上に配することができる。

場合によっては、微小層は、１／４波長積層体を与える厚さ及び屈折率の値を有する（すなわち、等しい光学的厚さ（ｆ比＝５０％）の２つの隣接した微小層をそれぞれが有する光学的繰返し単位又は単位セルとして配置され、このような光学的繰返し単位は、波長λが光学繰返し単位の全体の光学的厚さの約２倍である、強め合う干渉光による反射に有効である）。ｆ比が５０％とは異なる２微小層光学繰返し単位を有する多層光学フィルム、又は光学的繰返し単位が２層よりも多い微小層を含むフィルムなどの他の層構成も知られている。これらの光学的繰返し単位の設計は、特定のより高次の反射を減少又は増加させるように構成することができる。例えば、米国特許第５，３６０，６５９号（アレンズ（Arends）ら）及び同第５，１０３，３３７号（シュレンク（Schrenk）ら）を参照されたい。フィルムの厚さ軸（例えば、ｚ軸）に沿った光学的繰返し単位の厚さ勾配を利用することで、人の可視領域全体にわたり、更に近赤外領域にわたる反射帯域のように拡張された反射帯域を与えることが可能であり、これにより、斜めの入射角において帯域が短波長側にシフトする際にも微小層積層体が可視スペクトル全体にわたって引き続き反射することができる。帯域の端を鋭くするように調整された厚さ勾配、すなわち高反射率と高透過率との間の波長の移行について、米国特許第６，１５７，４９０号（ホイートレイ（Wheatley）ら）に記載されている。

多くの用途において、フィルムの反射特性は、光（対象とする特定の波長又は波長範囲の）が、可能なすべての方向からある要素（表面であるか、フィルムであるか、又は一群のフィルムであるかによらず）上に入射する場合のその要素の全反射率を意味する、用語「半球反射率」（Ｒ_半球（λ））によって特徴付けられる。すなわち、要素が垂直方向を中心とした半球内の全方向からの入射光（かつ特に断わらないかぎりすべての偏光状態）で照射され、同じ半球内に反射されたすべての光が集められる。対象とする波長範囲における入射光の全光束に対する反射光の全光束の比が、半球反射率Ｒ_半球（λ）を与える。バックライトリサイクルキャビティでは、光は通常、キャビティ（前面反射体であるか、背面反射体であるか又は側面反射体であるかによらず）の内表面にあらゆる角度で入射することから、反射体をＲ_半球（λ）により特徴付けることが特に都合がよい場合がある。更に、垂直入射光に対する反射率とは異なり、Ｒ_半球（λ）は、リサイクルバックライト内の一部の構成要素（例えばプリズム状フィルムなど）で極めて顕著となりうる入射角による反射率の変化の影響を受けず、このような反射率の変化を予め考慮したものとなっている。

バックライトを使用した多くの電子ディスプレイにおいて、また、一般用又は特殊な照明用途用のバックライトにおいて、バックライトの背面を形成する反射フィルムが高い反射率特性を有することが望ましい場合がある。実際、半球反射スペクトルＲ_半球（λ）は、バックライトの光出力効率と強い相関を示し、可視光スペクトルにわたったＲ_半球（λ）値が高いほど、バックライトの出力効率が高くなる点は更に理解されるであろう。このことは、他の光学フィルムがバックライト出口開口部を覆うように構成されることにより、バックライトからコリメート又は偏光された光出力を与えることができるリサイクルバックライトに特に当てはまる。

多層光学フィルム、並びに関連する設計及び構造の更なる詳細は、米国特許第５，８８２，７７４号（ジョンザ（Jonza）ら）及び同第６，５３１，２３０号（ウェバー（Weber)ら）、国際公開第９５／１７３０３号（オウデルカーク（Ouderkirk）ら）及び同第９９／３９２２４号（オウデルカーク（Ouderkirk）ら）、並びに表題が「Ｇｉａｎｔ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｏｐｔｉｃｓ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｉｒｒｏｒｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２８７，Ｍａｒｃｈ ２０００（Ｗｅｂｅｒ ｅｔ ａｌ．）である刊行物に記載されている。多層光学フィルム及び関連する物品は、光学的、機械的、及び／又は化学的特性について選択された更なる層及びコーティングを含んでもよい。例えば、ＵＶ吸収層をかかるフィルムの入射側に加えることで、構成要素をＵＶ光によって引き起こされる劣化から保護することができる。多層光学フィルムは、ＵＶ硬化型アクリレート接着剤又は他の適当な材料を用いて、機械的補強層に取り付けることができる。かかる補強層は、ＰＥＴ又はポリカーボネートなどのポリマーを含んでよく、例えばビーズ又はプリズムの使用により、光拡散又はコリメーションなどの光学的機能を与える構造化表面を含んでもよい。更なる層及びコーティングとしては、耐引っ掻き性層、耐引き裂き性層、及び硬化剤も挙げることができる。例えば、米国特許第６，３６８，６９９号（ギルバート（Gilbert）ら）を参照されたい。多層光学フィルムを製造するための方法及び装置は、米国特許第６，７８３，３４９号（ニービン（Neavin）ら）に記載されている。

多層光学フィルムの反射及び透過特性は、それぞれの微小層の屈折率、並びに微小層の厚さ及び厚さ分布の関数である。各微小層は、少なくともフィルムの局所的位置において、面内屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙと、フィルムの厚さ方向軸と関連付けられる屈折率ｎｚとによって特徴付けることができる。これらの屈折率は、それぞれ、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って偏光した光に対する対象材料の屈折率を表す。本特許出願における説明を簡単とするため、特に断わらないかぎり、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、多層光学フィルム上の任意の対象点に適用可能な局所的直交座標であるものと仮定し、各微小層はｘ−ｙ平面に平行に延び、ｘ軸は、Δｎ_ｘの大きさが最大となるようにフィルムの平面内で方向付けされているものとする。したがって、Δｎ_ｙの大きさは、Δｎ_ｘの大きさに等しいか、又はそれよりも小さいが、それよりも大きくならないようにすることができる。更に、差Δｎ_ｘ、Δｎ_ｙ、Δｎ_ｚを計算する際、どの材料層から始めるかという選択は、Δｎ_ｘが負の数とならないという必要条件によって規定される。言い換えれば、界面を形成する２層間の屈折率の差は、Δｎ_ｊ＝ｎ_１ｊ−ｎ_２ｊである（ただし、ｊ＝ｘ、ｙ、又はｚであり、層の指定１、２は、ｎ_１ｘ≧ｎ_２ｘ、すなわち、Δｎ_ｘ≧０となるように選択される）。

実際には、屈折率は、賢明な材料選択及び処理条件によって制御される。多層光学フィルムは、多数、例えば数十又は数百層の２種類の交互のポリマーＡ、Ｂを共押出し、通常はこれに続いて、多層押出し成形品を１つ以上のマルチプライヤダイに通した後、押出し成形品を延伸するか又は他の形で配向させることによって最終的なフィルムを形成することにより作製される。得られたフィルムは、可視又は近赤外領域などの所望のスペクトルの領域において１つ以上の反射帯域を与えるように厚さ及び屈折率を調整した数百の個別の微小層で通常、構成されている。妥当な数の層で高い反射率を得るためには、隣接する微小層は、通常、ｘ軸に沿って偏光した光に対して少なくとも０．０５の屈折率差（Δｎ_ｘ）を示す。一部の実施形態では、材料は、ｘ軸に沿って偏光した光に対する屈折率の差が配向後にできるだけ高くなるように選択される。２つの直交する偏光に対する高い反射率が望ましい場合、隣接する微小層を、ｙ軸に沿って偏光した光に対して少なくとも０．０５の屈折率差（Δｎ_ｙ）を示すようにすることもできる。

上記に参照した‘７７４号（ジョンザ（Jonza）ら）特許は、特に、斜めに入射する光のｐ偏光成分に対して所望の反射率の特性を得るために、ｚ軸に沿って偏光した光に対する隣接した微小層間の屈折率差（Δｎ_ｚ）を調整することができる方法について述べている。斜めの入射角度のｐ偏光の高い反射率を維持するには、微小層間のｚ方向屈折率のミスマッチΔｎ_ｚを、Δｎ_ｚ≦０．５^＊Δｎｘ、又はΔｎ_ｚ≦０．２５^＊Δｎ_ｘとなるよう、最大面内屈折率差Δｎ_ｘよりも大幅に小さくなるように調節することができる。大きさがゼロ又はほぼゼロのｚ方向屈折率のミスマッチによって、ｐ偏光に対する反射率が入射角の関数として一定又はほぼ一定であるような界面が微小層の間に生じる。更に、ｚ方向屈折率のミスマッチΔｎ_ｚは、面内屈折率差Δｎ_ｘと比較して反対の極性を有するように（すなわちΔｎ_ｚ＜０となるように）制御することができる。この条件は、ｓ偏光の場合と同様に、ｐ偏光に対する反射率が、入射角の増大とともに増大するような境界面を与える。

‘７７４号（ジョンザ（Jonza）ら）特許は、多層反射型又は反射型偏光子と呼ばれる、偏光子として構成された多層光学フィルムに関する特定の設計上の考慮点についても述べている。多くの用途において、理想的な反射型偏光子は、一方の軸（「消光」又は「ブロック」軸）に沿った反射率が高く、他方の軸（「透過」又は「通過」軸）に沿った反射率がゼロである。本出願の目的では、その偏光状態が通過軸又は透過軸とほぼ整列した光のことを通過光と呼び、その偏光状態がブロック軸又は消光軸とほぼ整列した光のことをブロック光と呼ぶ。特に断わらないかぎり、入射角６０°の通過光は、ｐ偏光した通過光で測定される。なにがしかの反射率が透過軸に沿って生じる場合には、非垂直角度での偏光子の効率は低下し、異なる波長に対する反射率が異なる場合には、透過光の中に色が導入される場合がある。更に、一部の多層システムでは２つのｙ方向屈折率及び２つのｚ方向屈折率の厳密な一致は可能でなく、ｚ軸屈折率が不一致である場合には、面内屈折率ｎ_１ｙ及びｎ_２ｙに対して若干のミスマッチが導入されることが望ましい場合がある。特に、ｙ方向屈折率のミスマッチがｚ方向屈折率のミスマッチと同じ符号を有するように構成することによって、微小層の境界面でブリュースター効果が生じて、多層反射型偏光子の透過軸に沿った軸外反射率が最小となり、ひいては軸外の色が最小となる。

‘７７４号（ジョンザ（Jonza）ら）に述べられる別の設計上の考慮点は、多層反射型偏光子の空気境界面における表面反射に関する。かかる偏光子が、存在するガラス要素又は別の存在するフィルムの両面に透明な光学接着剤によってラミネートされないかぎり、このような表面反射によって、光学系内の所望の偏光の透過率は低下する。したがって、場合により、反射型偏光子に反射防止（ＡＲ）コーティングを付与することが有用でありうる。

本明細書に述べられるポリマー多層光学フィルムは高い反射性を有しうるものであり、例えば、垂直入射角で測定した場合に可視光の９５％又は９９％、又は更には９９．５％超を反射することができる。可視光は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長、場合によっては４２０ｎｍ〜７００ｎｍの波長として特徴付けることができる。更に、本明細書に述べられるポリマー多層光学フィルムは薄くてよく、場合によっては１００μｍ、８５μｍ、又は６５μｍよりも薄い。ポリマー多層光学フィルムが第３の光学パケットを含む実施形態では、フィルムを１６５μｍよりも薄くすることができる。

表層が加えられる場合もあり、これはフィードブロック後で溶融物がフィルムダイから出る前に生じる。次いで多層溶融物は、ポリエステルフィルムにおける従来の方法でフィルムダイから冷却ロール上にキャスティングされ、その時点で急冷される。次いで、キャスティングされたウェブは異なる方向に延伸されることによって、光学層の少なくとも１つに複屈折性を与えることで、多くの場合、反射型偏光子又はミラーフィルムが作製される。これについては、例えば米国特許出願公開第２００７／０４７０８０ Ａ１号、同第２０１１／０１０２８９１ Ａ１号、及び米国特許第７，１０４，７７６号（メリル（Merrill）ら）に記載されている。

反射率を最大とするには、青い光で共振する層（別の言い方をすれば、青色波長の１／４の厚さを有するように調整された層（青色光の波長の１／２の厚さを有し、したがって、強め合う干渉によって青色光を反射する２微小層の光学繰返し単位を有する））を、多層光学フィルムの外側の光学表面の近くに配する必要があるとこれまでは考えられていた。より詳細には、バックライトとして構成される多層光学フィルムでは、多層光学フィルムは、フィルムに入射する光が、青色光を反射する層に最初に入射するように構成しなければならないと考えられていた。光学パケットが実質的に線形の層プロファイルを有する一部の実施形態では、かかる線形プロファイルの傾きは、正、負、又は実質的に０として特徴付けることができる。傾きを計算する目的での層の番号の方向は、複数の光学パケットの場合では、外側から内側に向かう方向でなければならない。１個の光学パケットの場合では、傾きが正であるか負であるかの分析は、バックライト内での光学パケットの配置又は方向によって決まり、その場合には、光が最初に入射する側からフィルムの他方の側に向かう方向である。

一部の実施形態、特に実質的に線形のプロファイルを有する実施形態では、光学パケット内の一群の隣接層が、個々の層及び付随する光学繰返し単位の厚さのためにコヒーレントに動作し、特定の波長範囲の光を実質的に反射する。例えば、一群の隣接層は近赤外光を反射するか、又は青色光若しくは赤色光を反射することができる。これらの層群の正確な境界は決定的に重要なものではないが、「青色層」及び「赤色層」（それぞれ青色光を実質的に反射及び赤色光を実質的に反射する層）並びにそれらの相対的な構成を検討することはしばしば有用である。一群の層は、光学的厚さが他の波長を反射するように調整された１つ又は複数のストレイ層を有してもよい。一部の実施形態では、一群の層は、光学パケットの外側に近接して配される。一群の層は、１つ又は複数の層がかかる一群の層と光学パケットの外側との間にあるとしても、多層光学フィルムの外側に近接して配することができる。この点に関して、「外側」とは、所望の光の波長を反射するように調整されたそのフィルム内の光学層の外側のことを意味し、外表面上、又は空気に入射することを必ずしも意味しない。例えば、表層、厚い寸法的安定層、濡れ防止層、若しくは反射防止層、又は更には方向転換フィルム若しくはディフューザーなどの更なるフィルムのような更なる層を、外側面の外側に配置することができるが、これらの層の有無は、光学パケットの外側面に近接しているという一群の層の特徴付けを左右するものではない。同様に、多層光学フィルムの内側面とは、光学パケットの、そのフィルム内の光学層の外側ではない面のことを意味する。一部の実施形態では、一群の層は、第１の光学パケットの外側面よりも第２の光学パケットのより近くに配することができる。このような場合、かかる群の近さは、一群の層の中間点から測定することができる。

一部の実施形態では、濡れ防止層を、多層光学フィルムの外側面に近接して配置することができる。かかる濡れ防止層は、例えば米国特許第６，２６８，９６１号に述べられるような粒子含有層とすることができる。

１つの光学パケットを別の光学パケットに接して配置することができる。一部の実施形態では、多層光学フィルムは、第３の光学パケットを含んでもよく、第２の光学パケットに接して配置することができる。この意味における「配置される」とは、光学的に結合されることを意味し、１つのパケットが配置されているとみなされるためには、他のパケットと直接かつ全体的に接触している必要はない。例えば、パケット同士は感圧接着剤若しくは光学的に透明な接着剤により互いに接着されてもよく、又はパケット同士が表層若しくは保護境界相によって分離されてもよい。

Ｒ_半球（λ）の測定及び計算
Ｒ_半球（λ）を、米国特許出願公開第２０１３／０２１５５１２号（コギオ（Coggio）ら）に記載される装置を使用して測定した。ラブスフェア社（Labsphere, Inc.）（ニューハンプシャー州ノースサットン）により製造される、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）反射コーティングを有し、３つの互いに直交するポートを有する市販の６インチ（１５ｃｍ）の積分球を使用して試料を照射し、半球反射率スペクトルＲ_半球（λ）を求めた。安定化された光源により、１つのポートを介して球体を照射した。Photo Research （登録商標）分光光度計（フォトリサーチ社（Photo Research Inc.）（カリフォルニア州チャツワース）より販売されるもの）を使用して、第２のポートから球体内壁の放射輝度を測定した。試料は、第３のポート上に配置された。第３のポート上に配置された既知の反射率基準（ラブスフェア社（Labsphere, Inc.）（ニューハンプシャー州ノースサットン）から入手可能なＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｔａｒｇｅｔ ＳＲＴ−９９−０５０）を使用して積分球壁の放射輝度の較正を行い、較正基準がある場合とない場合とで球体壁の放射輝度を測定した。Ｒ_半球（λ）は、第３のポート上に試料を置いて測定した。すなわち、試料の半球反射率Ｒ_半球（λ）を、その試料がある場合とない場合との球壁の放射輝度の比をとり、単純な積分球光度利得アルゴリズムを使用することによって得た。

積分球内の平衡光度分布はランベルト分布を近似するものと予想され、これは、試料への入射角に対する光度の確率分布がｃｏｓ（θ）として減少することを意味する（θ＝０で試料に対して垂直）。

図１は、反射フィルムの概略斜視図である。図１は、入射角θで反射フィルム１１０に入射することにより入射面１３２を形成する光線１３０を示している。反射フィルム１１０は、ｘ軸に平行な第１の反射軸１１６及びｙ軸に平行な第２の反射軸１１４を有している。光線１３０の入射面１３２は、第１の反射軸１１６と平行となっている。光線１３０は、入射面１３２内にあるｐ偏光成分及び入射面１３２と直交するｓ偏光成分を有している。光線１３０のｐ偏光が、反射率Ｒ_ｐｐ−ｘで反射フィルムによって反射される（光線１３０のｐ偏光の電場の反射フィルム１１０の平面上への投射はｘ方向に平行である）のに対して、光線１３０のｓ偏光は反射率Ｒ_ｓｓ−ｙで反射フィルムによって反射される（光線１３０のｓ偏光の電場はｙ方向に平行である）。

更に、図１は、反射フィルム１１０の第２の反射軸１１４に平行な入射面１２２内で反射フィルムに入射する光線１２０を示している。光線１２０は、入射面１２２内にあるｐ偏光成分、及び入射面１２２に直交するｓ偏光成分を有している。光線１２０のｐ偏光が、反射率Ｒ_ｐｐ−ｙで反射フィルムによって反射されるのに対して、光線１２０のｓ偏光は反射率Ｒ_ｓｓ−ｘで反射フィルムによって反射される。本明細書で更に述べるように、ｐ偏光及びｓ偏光の透過量及び反射量は、任意の入射面に対して反射フィルムの特性によって決まる。

Ｒ_半球（λ）は、光学フィルムの微小層及び他の層要素の層の厚さプロファイルからの情報、また、フィルム内の微小層及び他の層のそれぞれにともなう屈折率値から計算することができる。多層フィルムの光学応答用の４×４行列求解用ソフトウェアを使用することにより、反射スペクトル及び透過スペクトルの両方を、ｘ軸入射面について、またｙ軸入射面について、またｐ偏光及びｓ偏光入射光のそれぞれについて、既知の層厚さプロファイル及び屈折率特性から計算することができる。ここから、Ｒ_半球（λ）を下記に示す式を用いることで計算することができる。すなわち、

ただし、Ｅ（θ）は光度分布である。

米国特許第６，５３１，２３０号（ウェバー（Weber）ら）に一般的に記載されるような、より高次のハーモニックな可視反射帯域のアレイを有するように構成された多層ポリマー反射フィルムが得られた。多層ポリマー反射フィルムのＲ_半球（λ）を、上記に述べたようなラブスフェア積分球を使用して測定し、得られたスペクトル２０８を図２に示す。この多層ポリマー反射フィルムの透過スペクトルをＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｌ１０５０分光光度計（パーキン・エルマー社（PerkinElmer Inc.））（ペンシルベニア州ウォルサム）により測定し、上記に示した式を用いてＲ_半球（λ）を計算した。この計算において、また、すべての更なるＲ半球（λ）の計算について、Ｅ（θ）を、ｃｏｓ（θ）に依存したランベルト光度分布とした。図２は、多層ポリマー反射フィルムについて計算されたＲ_半球（λ）スペクトル２０４が、測定されたＲ_半球（λ）スペクトル２０８とよく一致することを示している。

比較例Ｃ１
高輝度正反射フィルム（Enhanced Specular Reflector）（ＥＳＲ）（スリーエム社（3M Company）（ミネソタ州セントポール）より入手可能）は、ＬＣＤバックライトの背面反射体として機能するように設計された広帯域ミラーフィルムである。ＥＳＲは、それぞれが１／４波長ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）及びポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）からなる１６２個の光学繰返し単位で構成された、本明細書でパケット１及びパケット２と称する２つの光学パケットを含んでいる。各パケットは、内部フィルム領域において、厚さ４．６μｍのモノリシックＰＥＮ層によって分離されており、フィルム構造体の外側は、それぞれの面で厚さ４．６μｍのモノリシックＰＥＮ層によって境界されている。

ＥＳＲフィルムを得て、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）を用いて、ＥＳＲフィルム内の２つのパケットのそれぞれについて層の厚さプロファイルを測定した。パケット１の得られた層厚さプロファイル３０３と、パケット２の層厚さプロファイル３０６を図３に示す。

多層フィルムの光学応答用の４×４行列求解用ソフトウェアを使用して、ＥＳＲフィルムの反射スペクトルを計算した。シミュレーションに用いたＰＥＮ及びＰＭＭＡの波長依存屈折率の実部（ｎ_ｘ，ｎ_ｙ，ｎ_ｚ）及び虚部（ｋ_ｘ，ｋ_ｙ，ｋ_ｚ）を表１に示す。この計算では、屈折率の値は、表１の値の間及びそれを上回る範囲で滑らかに変化するようにとった。

パケット１側（ベースライン形態）及びパケット２側（「逆向き」形態）の両方から入射する光について、垂直角度の反射スペクトルを計算した。垂直角度の反射スペクトルを、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｌ１０５０分光光度計（パーキン・エルマー社（PerkinElmer Inc.））（ペンシルベニア州ウォルサム）を使用して更に測定した。測定されたスペクトルとモデル化されたスペクトルとはよく一致し、かかる計算方法が、詳細な反射スペクトルに対する吸収損失の影響をはじめとする、関連するＥＳＲフィルムからの反射の物理法則を捉えていることが示された。

Ｒ_半球（λ）スペクトルを、完全な入射角の範囲で反射率を測定し、ＬＣＤリサイクルバックライトの背面反射体に適した入射角の確率分布について反射係数を計算することによって計算した。これらのＲ_半球（λ）スペクトルは、パケット１側（ベースライン形態）及びパケット２側（「逆向き」形態）の両方から入射する光について計算した。

比較例Ｃ１のＥＳＲフィルムのパケット１側から入射する光について計算したＲ_半球（λ）スペクトル４１０と、パケット２側から入射する光について計算したＲ_半球（λ）スペクトル４２０を図４に示す。図４のＲ_半球（λ）スペクトルの比較により、半球反射率は、パケット１側（ベースライン形態）から入射する光に対して、可視波長帯域（４２０ｎｍ〜６５０ｎｍ）にわたって大幅に高いことが示され、この場合、最も薄い層（青色層）は、光が入射するフィルムの面上にある。

この比較例Ｃ１の結果は、反射率を最大とするには、青い光で共振する層（別の言い方をすれば、青色波長の１／４の光学的厚さを有するように調整された層（青色光の波長の１／２の光学的厚さを有し、これにより、強め合う干渉によって青色光を反射する２微小層の光学繰返し単位を有する））を、多層光学フィルムの外側の光学表面、より詳細には、バックライト内の光が入射する外側の光学表面の近くに配する必要があるという認識につながりうるものである。

（実施例１）
パケット１の向きがＥＳＲに対して反転され、パケット１の「赤色層」が、光が入射したフィルムの外側の最も近くに位置するように構成されるようにして配置されたＥＳＲのパケット１及びパケット２を有するフィルムについて、Ｒ_半球（λ）スペクトルの計算を行った。パケット１の得られた層厚さプロファイル５０３と、パケット２の層厚さプロファイル５０６を図５に示す。

図６は、フィルムの反対側から光が入射する「パケット１反転−逆向き」形態について計算されたＲ_半球（λ）スペクトル６６０と比較した、「パケット１反転」形態について計算されたＲ_半球（λ）スペクトル６５０を示している。それぞれを、比較例Ｃ１のベースライン形態について計算されたＲ_半球（λ）スペクトル６１０と比較したものである。「パケット１反転」形態では、比較例Ｃ１のベースライン形態よりも高い半球反射率が得られた。

（実施例２）
パケット１及びパケット２の向きが反転され、パケット１の「赤色層」が、光が入射したフィルムの外側の最も近くに位置するように構成されるようにして配置されたＥＳＲのパケット１及びパケット２を有するフィルムについて、Ｒ_半球（λ）スペクトルの計算を行った。パケット１の得られた層厚さプロファイル７０３と、パケット２の層厚さプロファイル７０６を図７に示す。

図８は、フィルムの反対側から光が入射する「パケット１及びパケット２反転−逆向き」形態について計算されたＲ半球（λ）スペクトル８６０と比較した、「パケット１及びパケット２反転」形態について計算されたＲ半球（λ）スペクトル８５０を示している。それぞれを、比較例Ｃ１のベースライン形態について計算されたＲ半球（λ）スペクトル８１０と比較したものである。「パケット１及び２反転」形態では、比較例Ｃ１のベースライン形態よりも高い半球反射率が得られた。

比較例Ｃ２
パケット２の向きがＥＳＲに対して反転され、パケット１の「青色層」が、光が入射するフィルムの外側の最も近くに位置するように構成された比較例Ｃ１のＥＳＲフィルムについて、Ｒ_半球（λ）スペクトルの計算を行った。パケット１の得られた層厚さプロファイル９０３と、パケット２の層厚さプロファイル９０６を図９に示す。

図１０は、フィルムの反対側から光が入射する「パケット２反転−逆向き」形態について計算されたＲ_半球（λ）スペクトル１０６０と比較した、「パケット２反転」形態について計算されたＲ_半球（λ）スペクトル１０５０を示している。それぞれを、比較例Ｃ１のベースライン形態について計算されたＲ_半球（λ）スペクトル１０１０と比較したものである。かかる「パケット２反転」形態は、比較例Ｃ１のベースライン形態と同等の半球反射率を与えた。

比較例Ｃ１及びＣ２並びに実施例１及び２の形態のそれぞれについて、ＣＩＥ １９３１の明所応答関数（photopic response function）を用いてＲ_半球（λ）スペクトルの明所視感度について重み付けした平均を求め、１００％−Ｒ_半球（λ）として与えられる損失率とともに表２に示す。ＥＳＲの損失率は、より厚い層が光源に面するように第１のパケットを反転させた場合では、０．６１％〜０．４３％に低下した。

以下は、本開示に基づく例示的な実施形態である。
項目１ポリマー多層光学フィルムであって、
青色光を反射する一群の光学層を含む第１の光学パケットと、
前記第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットと、を備え、
前記青色光を反射する一群の光学層が前記ポリマー多層光学フィルムの外側光学層よりも前記第２の光学パケットのより近くに位置するように、前記第１の光学パケットが構成され、
前記ポリマー多層光学フィルムが、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する、ポリマー多層光学フィルム。

項目２前記青色光を反射する一群の層が、前記第１の光学パケットの最も薄い光学層を含む、項目１のポリマー多層光学フィルム。

項目３ポリマー多層光学フィルムであって、負の傾きを有する実質的に線形の層プロファイルを有する第１の光学パケットであって、前記第１の光学パケットの外側面に近接した一群の層が、赤色光を反射する、第１の光学パケットと、
前記第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットと、を備え、
前記ポリマー多層光学フィルムが、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する、ポリマー多層光学フィルム。

項目４前記赤色光を反射する一群の層が、前記第１の光学パケットの最も厚い光学層を含む、請求項３のポリマー多層光学フィルム。

項目５前記赤色光を反射する一群の層が、前記第１の光学パケットの外側面に隣接している、項目３のポリマー多層光学フィルム。

項目６ポリマー多層光学フィルムであって、
第１の光学パケットであって、実質的に赤色光を反射する、前記第１の光学パケットの第１の側に近接した第１の群の層と、実質的に青色光を反射する、前記第１の光学パケットの第２の側に近接した第２の群の層とを有する、第１の光学パケットと、
前記第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットと、を備え、
前記第１の光学パケットが、前記第２の群の層が前記第１の群の層と前記第２の光学パケットとの間に配置されるような向きとされ、
前記ポリマー多層光学フィルムが、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する、ポリマー多層光学フィルム。

項目７前記第１の群の前記第１の光学パケットが、前記第１の光学パケットの第１の側に隣接している、項目６のポリマー多層光学フィルム。

項目８前記第２の群の前記第１の光学パケットが、前記第１の光学パケットの第２の側に隣接している、項目６又は７のポリマー多層光学フィルム。

項目９ポリマー多層光学フィルムであって、
第１の光学パケットと、前記第１の光学パケット上に配置された第２の光学パケットと、を備え、
前記ポリマー多層光学フィルムの最も薄い光学層が、前記ポリマー多層光学フィルムのほぼ中間に位置し、
前記ポリマー多層光学フィルムが、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の約９５％超を反射する、ポリマー多層光学フィルム。

項目１０前記ポリマー多層光学フィルムが、１００μｍよりも薄い、項目１〜９のいずれかのポリマー多層光学フィルム。

項目１１前記ポリマー多層光学フィルムが、８５μｍよりも薄い、項目１〜９のいずれかのポリマー多層光学フィルム。

項目１２前記ポリマー多層光学フィルムが、６５μｍよりも薄い、項目１〜９のいずれかのポリマー多層光学フィルム。

項目１３前記第２の光学パケット上に配置された第３の光学パケットを更に備える、項目１〜９のいずれかのポリマー多層光学フィルム。

項目１４前記ポリマー多層光学フィルムが、１６５μｍよりも薄い、項目１３のポリマー多層光学フィルム。

項目１５濡れ防止層を更に含む、項目１〜１４のいずれかのポリマー多層光学フィルム。

項目１６前記ポリマー多層光学フィルムが、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｍｍの光の９９％超を反射する、項目１〜１５のいずれかのポリマー多層光学フィルム。

項目１７項目１〜１６のいずれかのポリマー多層光学フィルムを含む、液晶ディスプレイ。

項目１８項目１〜１５のいずれかのポリマー多層光学フィルムを含む、中空リサイクルキャビティ。

項目１９項目１〜１５のいずれかのポリマー多層光学フィルムを含む、バックライト。

項目２０項目１〜１５のいずれかのポリマー多層光学フィルムのロール。

本出願に引用されるすべての米国特許及び米国特許出願は、恰もそれらの全体が記載されているものと同様にして参照によって本明細書に援用するものである。上記に述べた特定の実施例及び実施形態は、本発明の異なる態様の説明を促すために詳細に述べたものであり、本発明はかかる実施形態に限定されるものとみなされるべきではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義されるような本発明の範囲内に包含される様々な改変、等価プロセス、及び代替的装置を含む、本発明のすべての態様を網羅するものとして理解すべきである。

Claims (5)

1. ポリマー多層光学フィルムであって、
   負の傾きを有する実質的に線形の層プロファイルを有する第１の光学パケットであって、前記第１の光学パケットの外側面に近接した一群の層が、赤色光を反射する、第１の光学パケットと、
   前記第１の光学パケット上に配置された正の傾きを有する実質的に線形の層プロファイルを有する第２の光学パケットと、を備え、
   前記ポリマー多層光学フィルムが、垂直入射角で４００ｎｍ〜７００ｎｍの光の約９５％超を反射し、
   前記第２の光学パケットの最も薄い層の厚さが前記第１の光学パケットの最も薄い層の厚さよりも大きく、
   前記第２の光学パケットの最も厚い層の厚さが前記第１の光学パケットの最も厚い層の厚さよりも大きい、
   ポリマー多層光学フィルム。
2. 前記赤色光を反射する一群の層が、前記第１の光学パケットの最も厚い光学層を含む、
   請求項１に記載のポリマー多層光学フィルム。
3. 前記赤色光を反射する一群の層が、前記第１の光学パケットの外側面に隣接している、
   請求項１に記載のポリマー多層光学フィルム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー多層光学フィルムを含む、液晶ディスプ
   レイ。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー多層光学フィルムのロール。

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