JP6785668B2 - 光学フィルム - Google Patents

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Description

熱可塑性複屈折性多層光学フィルムは、一般に、フィードブロックに押し出されるポリマーを層化することにより形成される。いくつかの製造工程において、フィードブロックのサイズ、工程条件及び押出し物の厚さに応じて、フィードブロックを通り抜ける外側層のせん断力が重要であり得る。これにより、多くの場合最終的なフィルムを所望の目的において使用不能にする、外側層に層の分離を引き起こすことがある。製造の全体にわたってフィルムを保護するために、厚い保護境界層又は厚い表面薄層が提供される。
本明細書のうちいくつかの態様では、熱可塑性複屈折性多層光学フィルムと、UV硬化層と、を含む、光学フィルムが提供される。熱可塑性複屈折性多層光学フィルムは、第1及び第2交互光学層と、第1及び第2交互光学層に直接隣接する第1外側層と、を備えている。第1外側層は外側主表面を有しており、外側主表面は熱可塑性複屈折性多層光学フィルムの最外主表面である。第1外側層は約0.5マイクロメートル〜約1.0マイクロメートルまでの範囲の厚さを有する。UV硬化層は、外側主表面に隣接して配置され、第1外側層とは反対側に構造化表面を備えている。UV硬化層は約30℃未満のTgを有し、UV硬化層は2B〜2Hまでの範囲の鉛筆硬度を有する。
本明細書の別の態様では、光学フィルムを備えた物品が提供され、そして光学フィルムを作製する方法が提供される。
光学フィルムの側面概略図である。 多層光学フィルムの側面概略図である。 ディスプレイの側面概略図である。 光学フィルムの側面概略図であり、そして 光学フィルムを製造する方法を示す。
以降の記述では、本明細書の記述の一部を成す添付図面について触れており、添付図面は具体的な実施形態を説明する例として示されている。図面は、必ずしも寸法通りではない。特に指示がない限り、一実施形態における同様の特徴部は、同一材料を含み、同一特性を有し、そして他の実施形態における同様の特徴部と同一又は同様の機能を果たす可能性がある。一実施形態について記載される追加又は任意の特徴は、明確に述べられていなくても、適切な場合は、他の実施形態に対する追加又は任意の特徴でもあり得る。他の実施形態は、本明細書の範囲又は趣旨を逸脱することなく想到されかつ作成可能であると理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきではない。
別途記載のない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で使用される特徴部の寸法、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨が示されない限り、上記の明細書及び添付の「特許請求の範囲」において示される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望される特性に応じて変わり得る近似値である。終点による数の範囲の使用は、その範囲内(例えば、1〜5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、及び5を含む)及びその範囲内の任意の範囲に包含される全ての数を含む。
本明細書で使用するとき、層、構成要素又は要素は、互いに隣接していると説明され得る。層、構成要素又は要素は、直接的に接触することにより、1つ若しくは2つ以上の他の構成要素を介して連結することにより、又は互いに隣り合った状態若しくは互いに付着し合った状態を維持することにより、相互に隣接し得る。直接的に接触している層、構成要素又は要素は、直接隣接していると説明され得る。
多層光学フィルム、すなわち、屈折率の異なるミクロ層を配列することによって望ましい透過特性及び/又は反射特性を少なくとも部分的にもたらすフィルムが知られている。一連の無機材料を真空槽内で基材上の光学的に薄い層(「ミクロ層」)に堆積させることによって、そのような多層光学フィルムを製作することが知られている。無機多層光学フィルムは、例えば、H.A.Macleodによる教科書、Thin−Film Optical Filters,2nd Ed.,Macmillan Publishing Co.(1986)、及びA.Thelanによる教科書、Design of Optical Interference Filters,McGraw−Hill,Inc.(1989)に記述されている。
多層光学フィルムは、交互ポリマー層を共押し出しすることによっても実証された。例えば、米国特許第3,610,729号(Rogers)、同第4,446,305号(Rogersら)、同第4,540,623号(Imら)、同第5,448,404号(Schrenkら)、及び同第5,882,774号(Jonzaら)を参照のこと。これらのポリマー多層光学フィルムでは、個々の層を作製する際にポリマー材料が主に又は排他的に使用される。これらは、熱可塑性多層光学フィルムと呼ばれることもある。そのようなフィルムは、大量生産工程と適合し、大きなシート及びロール品で作製することができる。
多層光学フィルムは、第1及び第2の交互光学層として典型的に配列された、個別のミクロ層を備えている。第1及び第2の光学層は、隣接するミクロ層間の界面で一部の光が反射されるように、異なる屈折率特性を有している。第1及び第2の交互光学層は、多層光学フィルムに所望の反射又は透過特性をもたらすためには、複数の界面で反射された光が強め合う干渉又は弱め会う干渉を起こすことができるほど十分に薄い。紫外、可視又は近赤外波長域で光を反射するように設計された多層光学フィルムでは、各ミクロ層の光学厚さ(物理的厚さに屈折率を乗じたもの)は、一般的に約1μm未満である。層は一般に薄いものから順に配列され得る。いくつかの実施形態では、交互光学層の配置は、層数に応じて実質的に直線的に変化し得る。これらの層特性は、線形層特性と呼ばれることもある。多層光学フィルムの外側表面の表面薄層、又は多層光学フィルム内に配置され、ミクロ層のコヒレントな群(本明細書においては「パケット」と呼ぶ)同士を分離する保護境界層(PBL)などの、より厚い層を含めることもできる。場合によっては、保護境界層は、多層光学フィルムの交互層のうちの少なくとも1つとして同じ材料でもよい。他の場合では、保護境界層は、物理的又はレオロジ特性のために選択される、異なる材料でもよい。保護境界層は、光学パケットの片側又は両側にあってもよい。単一パケットの多層光学フィルムの場合、保護境界層は、多層光学フィルムの外側表面の一方又は両方にあってもよい。
フィードブロックの後に発生する表面薄層が、溶融物がフィルムダイを出る前に加えられることがある。次に、ポリエステルフィルムに関する従来の方法で、この多層溶融物をフィルムダイを通して冷却ロール上に流し込み、冷却ロール上で急冷した。次に、注型ウェブを様々な方法で延伸し、光学層の少なくとも1つにおいて複屈折性を実現し、多くの場合で、反射型偏光子又はミラーフィルムのいずれかが製造される。これらは、例えば米国特許出願公開第2007/047080 A1号(Stoverら)、同第2011/0102891 A1号(Derksら)及び米国特許第7,104,776号(Merrillら)に記載されている通りである。複屈折性を有するフィルムは、熱可塑性複屈折性多層光学フィルム(MOF)と称することもある。
これらのフィルムは、フィルムが他のフィルム構造物(例えば、吸収偏光子、ポリカーボネート若しくはポリエステルシート)及び/又は物品(例えば、LCDディスプレイ)に積層されている、種々の用途を有している。製造工程のある時点には、典型的に、MOF又は積層されたMOFが例えば、剪断、ロータリーダイ、ダイプレス、レーザなどの任意の様々な加工によって切断される変換工程が存在する。これら変換工程及び後続の処理工程(例えば、梱包、プレマスク除去、ディスプレイアセンブリなど)における1つの具体的な不具合モードは、多層構造物の潜在的な層間剥離である。層間剥離は、一般的に多層光学フィルム内の最外側層(これは、一部の実施形態では、表面膜若しくはPBLであるか又は表面膜とPBLの両者である。)と光学層との間で生じる。層間剥離は、その後、多層光学フィルムの中に伝播し可視欠陥を残す可能性があり、好ましくない。
いくつかの用途では、より薄い多層光学フィルムを作成することが望ましい。いくつかの実施形態では、これらのより薄いフィルムにおける、利得特性などの光学的性能、及び層間剥離抵抗性などの機械的特性、を維持することも望ましい場合がある。なお、ここで用いる「より薄い」とはまた、追加的な、光学的に活性層(例えば、光学的性能を改善するため)又は不活性層(例えば、物理的特性を改善するため)を追加するが、同じ又は同等の厚みを維持する能力をも指し得る。反射型偏光子内のミクロ層の光学的機能は、各ミクロ層の具体的な光学的厚さとリンクしており、各ミクロ層を薄くすることのみにより、同じ光学的性質を実現することは不可能である場合も多い。またミクロ層の数を減らすことで、より薄いフィルムを得られるが、光学的性能、例えば利得は減少する。工程の変化は光学的性能を増加させるために実行することができるが、層間剥離抵抗性は通常、これらの工程の変化によって減少する。従来、光学的性能と層間剥離抵抗性の両方を維持すると共に、より薄い多層光学フィルムを得ることは、困難であった。更に、PBLの厚みを減らすことが、全体の厚みを減らすと共に、製造に失敗する、又はフィードブロックせん断に起因して著しい欠陥を有するフィルムをもたらすと考えられていた。驚くべきことに、より薄いPBLは、より薄い全体の多層光学フィルムを可能にするだけでなくて、フィードブロックせん断に起因する著しい欠陥を有しないと共に、更に改良された層間剥離抵抗性をフィルム全体にもたらした。
本明細書で使用するとき、多層光学フィルムの外側層は、第1及び第2の交互光学層から多層光学フィルムの最外側主表面に向かって延びる層である。一部の実施形態において、外側層はPBL又は表面薄層である。一部の実施形態において、外側層には、第1及び第2の交互光学層に隣接する保護境界層と、第1及び第2の交互光学層とは反対側の保護境界層に隣接する表面薄層と、が含まれる。実施例において説明するように、薄い外側層を有する多層光学フィルムは、厚い外側層を有する多層光学フィルムよりも増強された層間剥離抵抗を提供し得ることが分かった。一部の実施形態では、厚さ約1.2マイクロメートル未満、又は約1.0マイクロメートル未満、又は約0.9マイクロメートル未満の外側層を有する多層光学フィルムが提供される。
一部の適用では、多層光学フィルムの外側層(例えば、表面薄層及び/若しくはPBL)に追加層又は追加コーティングを付加することが望ましい。追加層は、ヘイズ、拡散性、コリメーション性、耐引掻き性、押し込み抵抗性、改善された耐久性及び/又は改善された基材への接着性をもたらすUV硬化層であってよい。
実施例において示したように、外側層の厚さが追加層に使用される材料によって決まるある一定の厚さを下回ると、追加層の外側側層への接着性は典型的に低下する(deceases)ことが分かった。驚くことに、紫外線(UV)硬化性材料は、多層光学フィルムの外側層との適度な接着性を提供する追加層として選択できると同時に、外側層を、層間剥離抵抗を増強するのに十分足りるほど薄くできることが分かった。特に、外側層が少なくとも約0.3マイクロメートル、又は少なくとも約0.5マイクロメートルの厚さを有する多層光学フィルムの外側層に、硬化時のTgが約30℃未満のUV硬化性樹脂を適用すると、良好な接着特性が得られることが分かった。外側層が約0.5マイクロメートル〜約1.0マイクロメートルの厚さを有する多層光学フィルムの外側層に、硬化時のTgが約30℃未満のUV硬化性樹脂を適用すると、良好な接着性(すなわち、追加層がMOFの外側層と良好に接着している)及び良好な積層特性(すなわち、MOFの外側層がMOFの光学層と良好に接着している)が得られることも分かった。一部の実施形態において、多層光学フィルムは、厚さが0.3マイクロメートル又は0.5マイクロメートル〜1.0マイクロメートル又は1.2マイクロメートルまでの範囲の外側層を含む。
一部の実施形態において、UV硬化層は約30℃未満、約25℃未満、又は約20℃未満のTgを有する。一部の実施形態において、UV硬化層は、約−10℃超、約0℃超、又は約10℃超のTgを有する。一部の実施形態において、UV硬化層は2B〜2Hまでの範囲の鉛筆硬度を有する。鉛筆硬度は、ASTM D3363−05標準試験法に記載通りに測定され得る。
UV硬化層のTg及び鉛筆硬度は、樹脂構成要素を好適に選択することによって調節され得る。一部の実施形態において、UV硬化層にはUV硬化ウレタンが含まれる。一部の実施形態において、UV硬化ウレタンは、UV硬化脂肪族ウレタンアクリレートである。好適なUV硬化性樹脂としては、PHOTOMER 6210(IGM Resins USA Inc.(Charlotte,NC)から入手可能)などの脂肪族ウレタンアクリレートを約55〜65重量%、反応性希釈剤を約35〜45重量%、及びIRGACURE TPO(BASF(Florham Park,NJ)から入手可能)などの光反応開始剤を約0.25〜約1重量%有する配合物が挙げられる。反応性希釈剤は、ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)約45〜約55重量%と、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)約45〜約55重量%と、からなるブレンドであってよい。
図1は熱可塑性複屈折性多層光学フィルム110と、構造化表面125を有するUV硬化層120と、を含む、光学フィルム100の側面概略図である。多層光学フィルム110は、複数の第1光学層132及び第2光学層134を含む第1及び第2の交互光学層130を備える。多層光学フィルム110は更に、第1及び第2の交互光学層130に直接隣接する第1外側層136をも備える。第1外側層136は、多層光学フィルム110の最外主表面である外側主表面138を備えている。多層光学フィルム110は、更に、第1外側層136とは反対側の第1及び第2の交互光学層130に隣接する第2外側層140を備えてもよい。一部の実施形態において、多層光学フィルム110は、光学層132及び134を合計50〜400層含んでもよい。
多層光学フィルム110は、50μmよりも薄く、30μmよりも薄く、20μmよりも薄く、又は17μmよりも薄くてよい。多層光学フィルム110は、5μmよりも厚く、又は10μmよりも厚くてよい。一部の実施形態において、UV硬化層120は約2マイクロメートル〜約10マイクロメートルの厚さを有する。
一部の実施形態において、UV硬化層は実質上均質である。すなわち、UV硬化層を通過する光にバルク散乱を引き起こす粒子又は他の異質なものを含まない。一部の実施形態において、光学フィルム100のヘイズは構造化表面125によってもたらされるものであり、当該構造化表面125は、約1マイクロメートル〜約100マイクロメートルまで又は約1mmまでのピッチ又は特徴部サイズなどの特徴的な長さスケールを有するマイクロ構造化表面であってよい。一部の実施形態において、UV硬化層120は実質上表面散乱層である。すなわち、UV硬化層120は、当該UV硬化層を通過する光を実質上構造化表面125においてのみ散乱させるものであって、UV硬化層120のバルクからの散乱は無視できるか又は実質上無視できる。一部の実施形態において、UV硬化層120の表面ヘイズは、光学フィルム100の総ヘイズの少なくとも約75%である。一部の実施形態において、UV硬化層120の表面ヘイズは、光学フィルム100の総ヘイズの約75%〜約85%までの範囲である。一部の実施形態において、UV硬化層120の表面ヘイズは、光学フィルム100の総ヘイズの約85%〜約95%までの範囲である。一部の実施形態において、UV硬化層120の表面ヘイズは、光学フィルム100の総ヘイズの約95%以上である。
当業者に認識されている通り、構造化表面で生じるヘイズは、構造化表面に適した形状を選択することによって選定可能である。好適な形状は、例えば、米国特許第8,657,472(Aronsonら)及び米国特許出願公開第2012/0147593号(Yapelら)に記載されている。ヘイズは、例えばHAZE−GARD PLUSヘイズ計(BYK−Gardiner(Silver Springs,Md.)から入手可能)を用いて測定可能であり、このヘイズ計はASTM D1003−13標準法に従ってヘイズを測定する仕様となっている。光学フィルム100のヘイズは、約5%を超え、又は約10%を超え、又は約20%を超えてもよい。光学フィルム100のヘイズは、例えば、約5%〜約100%までの範囲であってよい。
一部の実施形態において、光学フィルム100は、直径8mmのマンドレルを用いたマンドレル屈曲試験後、目に見えるひびを有しない。すなわち、光学フィルム100は、UV硬化層をマンドレルから外側に向けた状態で直径8mmのマンドレルの周りに曲げたときにひびが観測されない。マンドレル屈曲試験はISO 1519:2002(E)塗料及びワニス−屈曲試験(円筒形マンドレル)(Paint and Varnishes−Bend Test(Cylindrical Mandrel))、ISO 1519第2版2002年3月15日、ISO(Geneva Switzerland)、2002年に記載されている。一部の実施形態において、光学フィルム100は、直径4mmのマンドレルを用いたマンドレル屈曲試験後、目に見えるひびを有しない。
第1外側層136には、表面薄層及び保護境界層が含まれてよい。これは図2に示されており、図2中、多層光学フィルム210は外側層236及び外側主表面238を有するものであって、保護境界層242と表面薄層244とを含む。表面薄層244が外側主表面238を含む。
図3は、ディスプレイパネル350(これは液晶ディスプレイパネルであり得る)とバックライト355とを備えるディスプレイ305に組み込まれた、光学フィルム300(これは光学フィルム100に一致し得る)の側面図を図示している。光学フィルム300は、ディスプレイパネル350に隣接しかつディスプレイパネル350とバックライト355の間に配置されており、反射型偏光子であってよく、多層光学フィルムの外側層に隣接するUV硬化層を含み得る。一部の実施形態では、UV硬化層はディスプレイパネル350に面しており、他の実施形態では、UV硬化層はバックライト355に面している。
図4は、光学フィルム400の側面概略図であって、光学フィルムには、熱可塑性複屈折性多層光学フィルム410と、多層光学フィルム410の外側主表面と隣接して配置されかつ構造化表面425を有するUV硬化層420と、UV硬化層420とは反対側の熱可塑性複屈折性多層光学フィルム410に隣接する吸収偏光子460と、が含まれる。吸収偏光子460は、光学的に透明な接着剤を用いて多層光学フィルム410に積層されてもよく、又は吸収偏光子460は、吸収偏光子460と多層光学フィルム410とを分離する空隙と共に多層光学フィルム410に隣接して配置されてもよい。吸収偏光子460が第1通過軸を有してよく、光学フィルム410は、第1通過軸と実質上平行な第2通過軸を有する反射型偏光子であってもよい。
本明細書の光学フィルムの構造化表面は任意の好適な製作方法を用いて作製され得る。例えば、UV硬化性樹脂を連続注型硬化プロセスに適用することで、MOFの外側層とは反対側に構造化表面を有するUV硬化層が製造され得る。この構造体は、米国特許第5,175,030号(Luら)及び同第5,183,597号(Lu)並びに米国特許出願公開第2012/0064296号(Walker,JR.ら)に記載されているように、重合性樹脂組成物をツール表面と接触させて注型及び硬化させることにより、ツールからマイクロ複製法を利用して製作され得る。ツールは、任意の利用可能な製作方法、例えば型彫り(engraving)又はダイヤモンド切削を用いることにより製作することができる。典型的なダイヤモンド切削装置及び方法としては、例えば米国特許第7,350,442号(Ehnesら)、同第7,328,638号(Gardinerら)及び同第6,322,236号(Campbellら)に記載されているようなファストツールサーボ(fast tool servo、FTS)を挙げることができ、これを利用できる。一部の実施形態では、UV硬化層に使用される樹脂には溶媒が含まれており、また、一部の実施形態では、MOFの外側層はUV硬化層を適用する前にコロナ処理される。
図5は、UV硬化性樹脂と熱可塑性複屈折性多層光学フィルム(MOF)とを用いて光学フィルムを製作する、連続注型硬化法を示している。MOF 62のロール巻き60が提供される。ロール巻き60からMOF 62を第1ピンチローラー64へ供給し、MOF 62を第1ピンチローラー64と成形ドラム66との間に挟む。第2ピンチローラー68は、成形ドラム66の周りで第1ピンチローラー64から約180°の位置に配置し、その位置でMOF 62を成形ドラム66から剥離する。第1及び第2ピンチローラー64及び68の間にはMOF 62を成形ドラム66と密着して保持している。第2ロール70は、成形ドラム66から剥離された後のMOF 62を受け取る。ディスペンサ72は、流動性透明UV硬化性樹脂74をMOF 62と成形ドラム66の間に流れるように分配する。成形ドラム66の成型面76に樹脂を当てて保持することによって、第1及び第2ピンチローラー64及び68間でMOF 62に樹脂が成形される。成型面76は、UV硬化性樹脂に所望の構造化表面を成形するように形作られている。樹脂74が第1及び第2ピンチローラー64及び68の間を通過するときに樹脂74が少なくとも部分硬化するように、第1紫外線源78を樹脂74に照射する。樹脂74がMOF 62と接着し光学フィルム82が形成され、光学フィルム82は、第2ピンチローラー68の位置で成形ドラム66から剥離される。更に硬化を進めるために第2紫外線源84を用いてもよい。
本明細書の任意の実施形態において、UV硬化層は1.46〜1.64の範囲の屈折率を有してもよい。
Figure 0006785668
層間剥離の試験方法
フィルム試料が作製されて、幅1インチ(2.54cm)の12インチ(30cm)の細片が切断された。両面テープ(3M Company(St.Paul、MN)から入手可能な3M 665両面テープ)が金属板に付着されて、試料片が両面テープに付着された。余分なフィルムが金属板の一端から切り取られて、フィルムは金属板の端とぴったり重なり、一方で、他の端をかみそり刃で鋭角に切ってミシン目を入れた。テープ(3M Company(St.Paul、MN)から入手可能な3M 396テープ)の約1.5インチ(4cm)細片の一端を折り曲げて、1/2インチ(1.3cm)の非粘着性のタブを形成した。テープの他の端を、フィルム試料のミシン目を入れた端へ適用した。それから90度剥離試験がIMASS SP−2000剥離試験機(IMASS Inc.(Accord、MA))を用いて、60インチ/分(1.5メートル/分)の剥離速度で、5秒の平均時間で実行された。各フィルム試料において、5つの細片を試験した。実施例の所与の結果に関して、お互いに層が剥離するのに必要な最も弱い又は最も低い力を比較するために、最低値が報告される。MOF試料は、交互層光学パケット内部に実質上線形層特性を有していた。
接着試験方法
接着試験はASTM D3359−09e2に従って実行した。表1に記載の結果に関し、層間剥離の等級は、最良の結果5B〜最低の結果1BまでのASTM D3359−09e2における評価基準に従って報告した。
光学的ヘイズ測定
ヘイズ値は、Haze−Gard Plusヘイズ計(BYK−Gardiner(Silver Springs,Md))から入手可能)を使用して測定された。
UV硬化性樹脂用配合物
樹脂配合物1
樹脂配合物1は、表1に示した重量パーセントに従って構成要素を混合することにより作製した。
Figure 0006785668
硬化樹脂配合物1のTは、動的機械分析(DMA)により弾性係数を用いて測定し、約17℃であることが分かった。樹脂配合物1からなるUV硬化層の鉛筆硬度は、ASTM D3363−05標準試験法に記載の通りに求めて、HB〜Fまでの範囲であることが分かった。
樹脂配合物2
樹脂配合物2は、表2に示した重量パーセントに従って構成要素を混合することにより作製した。
Figure 0006785668
硬化樹脂配合物2のTは、動的機械分析(DMA)により弾性係数を用いて測定し、約45℃であることが分かった。樹脂配合物2からなるUV硬化層の鉛筆硬度は、ASTM D3363−05標準試験法に記載の通りに求めて、H〜2Hまでの範囲であることが分かった。
樹脂配合物3
樹脂配合物3は、表3に示した重量パーセントに従って構成要素を混合することにより作製した。
Figure 0006785668
硬化樹脂配合物3のTは、動的機械分析(DMA)により弾性係数を用いて測定し、約45℃であることが分かった。樹脂配合物2からなるUV硬化層の鉛筆硬度は、ASTM D3363−05標準試験法に記載の通りに求めて、H〜2Hまでの範囲であることが分かった。
MOF 1
複屈折率反射型偏光子を、以下のようにして調製した。90/10 PEN−co−PET、すなわちポリエチレンナフタレート(PEN)90%及びポリエチレンテレフタレート10%からなるポリマーと、屈折率が約1.57でかつ一軸配向されたときに実質上等方性を保持できるようにポリカーボネートとコポリエステルとのブレンド(PC−co−PET)から作製された低屈折率の等方性層と、から構成された275の交互層からなる単一の多層光学パケットが共押出され、ここで、PC−co−PETのモル比はPC約42.5モル%及びcoPET 57.5モル%でありかつTは105℃であった。90/10 PEN−co−PET及びPC−co−PETポリマーが別個の押出成形機から多層共押出フィードブロックへ供給され、その中で275の交互光学層のパケットに構築され、交互光学層の両側にPC−co−PETの厚い保護境界層が付加され、合計277層に構築された。フィードブロック後に、表面薄層を追加した。ここで、表面薄層に使用したポリマーはPC 50モル%及びPET 50モル%を含む第2 PC−co−PETでありかつTは110℃であった。多層溶融物を、次いで、ポリエステルフィルム用の常套法でフィルムダイを通して冷却ロール上に流し込み、冷却ロール上で急冷した。その後、その注型ウェブは、Society for Information Displays(SID)International Conference(San Francisco,Calif.)において6月4日〜9日に発表されたInvited Paper 45.1、Denkerら著、表題「Advanced Polarizer Film for Improved Performance of Liquid Crystal Displays」に概説されている通り、米国特許出願公開第20070047080 A1号(Stoverら)の実施例2に記載されているのと同様の温度及び延伸比でパラボラテンタ内で延伸された。光学顕微鏡及び原子間力顕微鏡(AFM)で測定すると、対応する外側表面膜厚さは約3μm/面であった。
第2コーティング工程はUV硬化性樹脂配合物をそれぞれ用いて行い、米国特許第8,657,472号(Aronsonら)及び米国特許出願公開第2012/0147593号(Yapelら)に記載されている方法を用いて拡散機能層を追加した。コーティング厚さは約5〜7μmであり、得られたヘイズレベルは28%であった。接着試験を実施し、その結果を表4に示す。17〜90%までの追加ヘイズレベルは、外表面の構造を変えることによって評価し、約4μm〜約8μmまでの追加厚さを評価した。接着性観測結果には統計学的有意差が存在しなかった。
MOF 2
複屈折率反射型偏光子を、以下のようにして調製した。90/10 PEN−co−PET、すなわちポリエチレンナフタレート(PEN)90%及びポリエチレンテレフタレート10%からなるポリマーと、屈折率が約1.57でかつ一軸配向されたときに実質上等方性を保持できるようにポリカーボネートとコポリエステルとのブレンド(PC−co−PET)から作製された低屈折率の等方性層と、から構成された275の交互層からなる単一の多層光学パケットが共押出され、ここで、PC−co−PETのモル比はPC約42.5モル%及びPET 57.5モル%でありかつTは105℃であった。90/10 PEN−co−PET及びPC−co−PETポリマーを別個の押出成形機から多層共押出フィードブロックへ供給され、その中で275の交互光学層ノパケットに構築され、交互光学層の両側にPC−co−PETの厚い保護境界層が付加された、合計277層に構築された。次いで、前記多層溶融物をMOF 1と同様の方法で加工した後、MOF 1に関する記載通りに各樹脂配合物を用いてUV硬化層を適用した。光学顕微鏡及び原子間力顕微鏡(AFM)で測定すると、対応する外側層厚さは約1.2μm/面であった。接着試験を実施し、その結果を表4に示す。コーティング接着性にほとんど影響を及ぼさずに、様々なヘイズレベル及び4〜8μmまでの様々な厚さレベルを評価した。
MOF 3〜6
複屈折性反射型偏光子は、第1及び第2交互光学層が90/10 PEN−co−PET、すなわちポリエチレンナフタレート(PEN)90%及びポリエチレンテレフタレート(PET)10%から構成されるポリマーと、屈折率が1,57でかつ一軸配向されたときに実質上等方性を保持できるようにポリカーボネートとコポリエステルとのブレンド(PC−co−PET)から作製された低屈折率の等方性層と、から構成された220層(MOF 3),190層(MOF 4),及び186層(MOF 5〜6)交互層からなる特定の光学パケットに構築され、ここでPC−co−PETのモル比は約PC 42,5モル%及びcoPET 57,5モル%でありTgは105℃であった、こと以外はMOF 1及びMOF 2と同様な方法で調製された。90/10 PEN−co−PETポリマー及びPC−co−PETポリマーが別個の押出成形機から多層共押出フィードブロックへ供給され、その中で上記に特定された数の交互光学層を含有するパケットに構築された。次に、各パケットの両面にPC−co−PETの厚い保護境界層が追加された。次いで、多層溶融物をMOF 1と同様の方法で加工した後、MOF 1に関して記載した通りにUV硬化層を適用した。接着試験を実施し、その結果を表4に示す。
Figure 0006785668
MOF 7
複屈折率反射型偏光子を、以下のようにして調製した。1つの多層光学パケットを、「Low Layer Count Reflective Polarizer with Optimized Gain(ゲインを最適化した少ない層数の反射型偏光子)」と題された、米国特許出願公開第2011/0102891号に記載のようにして、共押出しした。米国特許第6,352,761号(Hebrinkら)に一般的に記載のポリマーを、光学層用に用いた。共押出された光学パケットは、ポリエチレンナフタレート(PEN)90%とポリエチレンテレフタレート(PET)10%からなるポリマーである90/10 coPENと、低屈折率の等方性層との275の交互層を含有した。低屈折率の等方性層は、PC:coPETモル比がポリカーボネート約42.5モル%及びcoPET 57.5モル%であるポリカーボネートとコポリエステルのブレンド(PC:coPET)から作製した。低屈折率層は、約1.57の屈折率を有し、かつ一軸配向の際に、実質的に等方性を保持した。PC:coPETのTgは105℃であった。
反射型偏光子は、「多層ポリマーフィルムを製造するためのフィードブロック」と題された、米国特許出願公開第2011/0272849に記載のフィードブロック法を用いて製造された。90/10 PEN及びPC:coPETポリマーを別個の押出成形機から多層共押出フィードブロックへ供給し、275層の交互光学層、及びその両側にPC:coPETのより厚い保護境界層を加えた、全部で277層の層からなるパケットを構築した。フィードブロック後、表面薄層を追加した。ここで、表面薄層に使用したポリマーは、PC 50モル%及びcoPET 50モル%の比を有しかつTgが110℃である第2 PC:coPETであった。次にこの多層溶融物を、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を通して冷却ロール上に流し込み、冷却ロール上で急冷した。それから注型ウェブは、表5で与えられた温度及び延伸比で、米国特許公開第7,104,776号(Merrillら)に記載の通り、パラボラテンタ内で延伸された。こうして得られたフィルムは、静電容量式測定器によって測定すると、約26.5μmの厚さを有していた。光学顕微鏡及び原子間力顕微鏡により測定すると、対応するPBLと表面膜の全体の厚さは約6μm(3μm/面)であった。
MOF 7において測定された最小の層間剥離力は、約80g/インチ(0.785N/25.4mm)であった。
MOF 8
複屈折率反射型偏光子を、MOF 7と同様の方法により以下のように調製した。単一の多層光学パケットが共押出され、これは90/10 coPENとPC:coPETからなる275層の交互層を含有していた。90/10 PEN及びPC:coPETポリマーを別個の押出成形機から多層共押出フィードブロックへ供給し、275層の交互光学層のパケットを構築し、その両側にPC:coPETのより厚い保護境界層を加えて、全部で277層の層を構築した。次いで、MOF 7と同様にして、表5に示される差異を用いて、多層溶融物が加工された。光学顕微鏡及び原子間力顕微鏡により測定すると、対応する合計PBL厚さ(共押出された表面膜はない)は、約2μm(1μm/面)であった。MOF 8において測定された最小の層間剥離力は、約120g/インチ(1.18N/25.4mm)であった。表面薄層を除去することによって、層間剥離強度は、加工条件及び仕上がりフィルム厚が同様のMOF 7と比べて改善された。
MOF 9〜11
複屈折性反射偏光子は、第1及び第2交互光学層が、220層の交互光学層のパケットに構築され、その両側にPC:coPETの保護境界層を加えて、全部で222層の層を構築したこと以外はMOF 8と同様の方法で調製した。次いで表5に列記した特定のパラメータ以外はMOF 8と同様にして、多層溶融物が加工された。表面薄層は適用されなかった。光学顕微鏡及び原子間力顕微鏡により測定すると、得られた全体の厚さは20μmであり、外側層PBLの厚さはそれぞれの面で約1μmであった。MOF 9〜11は、下層数を除いて、MOF 8と同様の断面図を有した。MOF 9において測定された最低の層間剥離は、MOF 8と同様の延伸比、PBL厚さ及び加工条件で、約88g/インチ(0.86N/25.4mm)であった。MOF 9の層間剥離レベルは、MOF 8よりも約27%減少した。延伸比を更に6倍(MOF 9)〜6.3倍(MOF 10)、次いで6.7倍(MOF 11)まで増加させると、層間剥離強度が52%減少した。これらの結果から、MOF 8と比較して全体の厚さのみを低下させることは、改善された層間剥離性能を得るには十分でないことが分かった。
MOF 12〜17
複屈折率反射型偏光子は、第1及び第2交互光学層が、183層の交互光学層のパケットに構築され、その両側にPC:coPETの保護境界層を加えて、全部で185層の層を構築したこと以外はMOF 8と同様の方法で調製した。次いで、表5に示すこと以外はMOF 8と同様にして、多層溶融物が加工された。得られた全体の厚さは、約16.5μmであった。光学顕微鏡及び原子間力顕微鏡により測定すると、対応する全体のPBL厚さ(共押出された表面膜はない)は約0.7μmであった(すなわち、外側層の厚さはそれぞれの面で0.35μmであった)。MOF 12〜17は、下層数及びPBLの厚さを除いて、MOF 8と同様の断面図を有した。MOF 12〜17の層間剥離抵抗は、MOF 7よりも改善されていた。
Figure 0006785668
以下は、本明細書の代表的な実施形態の一覧である。
実施形態1は、
熱可塑性複屈折性多層光学フィルムであって、
第1及び第2交互光学層と、
第1及び第2交互光学層に直接隣接する第1外側層であって、第1外側層が外側主表面を有し、前記外側主表面が熱可塑性複屈折性多層光学フィルムの最外主表面である、第1外側層と、を含み、
第1外側層が、約0.5マイクロメートル〜約1.0マイクロメートルの範囲の厚さを有する、熱可塑性複屈折性多層光学フィルムと、前記外側主表面に隣接して配置されたUV硬化層であって、前記UV硬化層が前記第1外側層とは反対側に構造化表面を備えており、前記UV硬化層が約30℃未満のTgを有し、かつ前記UV硬化層が2B〜2Hの範囲の鉛筆硬度を有する、UV硬化層と、を含む、熱可塑性複屈折性多層光学フィルムを備える、光学フィルムである。
実施形態2は、前記光学フィルムが約5%〜約100%の範囲のヘイズを有する、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態3は、前記UV硬化層がUV硬化ウレタンを含む、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態4は、前記UV硬化ウレタンがUV硬化脂肪族ウレタンアクリレートである、実施形態3に記載の光学フィルムである。
実施形態5は、前記UV硬化層の厚さが約2マイクロメートル〜約10マイクロメートルである、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態6は、前記UV硬化層が約25℃未満のTgを有する、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態7は、前記光学フィルムが反射型偏光子である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態8は、前記UV硬化層とは反対側の前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムに隣接して配置された吸収偏光子を更に含み、前記吸収偏光子が第1通過軸を有し、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムが、前記第1通過軸と実質上平行な第2通過軸を有する反射型偏光子である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態9は、前記光学フィルムが、直径8mmのマンドレルを用いたマンドレル屈曲試験後、目視できるひびを有しない、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態10は、前記光学フィルムが、直径4mmのマンドレルを用いたマンドレル屈曲試験後、目視できるひびを有しない、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態11は、前記UV硬化層が実質上均質である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態12は、前記第1及び第2の交互光学層のうちの少なくとも一方が、配向された複屈折性ポリマー層である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態13は、前記第1外側層が、前記第1及び第2の交互光学層のいずれか一方と同じ材料を含有する、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施液体14は、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムが、前記第1外側層とは反対側の前記第1及び第2の交互光学層に隣接して第2の外側層を更に含む、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態15は、前記第1外側層が、前記第1及び第2の交互光学層に隣接する保護境界層と、前記第1及び第2の交互光学層とは反対側の前記保護境界層に隣接する表面薄層と、を含む、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態16は、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムが50〜400層の光学層を含む、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態17は、前記第1及び第2交互光学層が線形層特性を有する、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態18は、前記構造化表面がマイクロ構造化表面である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態19は、前記UV硬化層が実質上表面散乱層である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態20は、前記UV硬化層の表面ヘイズが前記光学フィルムの合計ヘイズの少なくとも約75%である、実施形態1に記載の光学フィルムである。
実施形態21は、前記UV硬化層の前記表面ヘイズが前記光学フィルムの前記合計ヘイズの約75%〜約85%の範囲である、実施形態20に記載の光学フィルムである。
実施形態22は、前記UV硬化層の前記表面ヘイズが前記光学フィルムの前記合計ヘイズの約85%〜約95%の範囲である、実施形態20に記載の光学フィルムである。
実施形態23は、前記UV硬化層の前記表面ヘイズが前記光学フィルムの前記合計ヘイズの約95%以上である、実施形態20に記載の光学フィルムである。
実施形態24は、前記UV硬化層が1.46〜1.64の範囲の屈折率を有する、実施形態1〜23のいずれか1つに記載の光学フィルムである。
実施形態25は、実施形態1に記載の光学フィルムがロール巻きである。
実施形態26は、実施形態1に記載の光学フィルムを含む、ディスプレイである。
実施形態27は、光学フィルムを作製する方法であって、
熱可塑性複屈折性多層光学フィルムを提供する工程であって、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムが、
第1及び第2交互光学層と、
前記第1及び第2の交互光学層に直接隣接する第1外側層であって、前記第1外側層が外側主表面を有し、前記外側主表面が前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムの最外主表面である、第1外側層とを含み、前記第1外側層が、約0.5マイクロメートル〜約1.0マイクロメートルの範囲の厚さを有する、工程と、前記第1外側層の外側主表面上に連続注型硬化法でUV硬化層を形成する工程であって、前記UV硬化層が前記第1外側層とは反対側に構造化表面を備え、前記UV硬化層が約30℃未満のTgを有し、前記UV硬化層が2B〜2Hの範囲の鉛筆硬度を有する、工程と、を含む方法である。
実施形態28は、前記UV硬化層が、約25℃未満のTgを有するUV硬化ウレタンアクリレートを含む、実施形態27に記載の方法である。
実施形態29は、前記UV硬化層が1.46〜1.64の範囲の屈折率を有する、実施形態27に記載の方法である。
実施形態30は、実施形態1〜23のいずれか1つに記載の光学フィルムを作製する方法であって、
前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムを提供する工程と、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムの前記第1外側層の前記外側主表面上に連続注型硬化法で前記UV硬化層を形成する工程と、を含む、方法である。
本発明は、上述の特定の実施例及び実施形態に限定されると考えられるべきでなく、そのような実施形態は、本発明の様々な態様の説明を分かりやすくするために詳細に説明されている。むしろ、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物によって規定される本発明の範囲に入る種々の変更、等価なプロセス、及び代替的なデバイスを含む本発明の全ての態様に及ぶと理解するべきである。

Claims (6)

  1. 熱可塑性複屈折性多層光学フィルムであって、
    第1及び第2の交互光学層と、
    第1及び第2交互光学層に直接隣接する第1外側層であって、前記第1外側層が外側主表面を有し、前記外側主表面が熱可塑性複屈折性多層光学フィルムの最外側主表面である、第1外側層と、を含み、
    前記第1外側層が、PC−co−PETからなりかつ0.5マイクロメートル〜1.0マイクロメートルの範囲の厚さを有する、熱可塑性複屈折性多層光学フィルムと、前記外側主表面に隣接して配置されたUV硬化層であって、前記UV硬化層が前記第1外側層とは反対側に構造化表面を備えており、前記UV硬化層が30℃未満のTgを有し、かつ前記UV硬化層が2B〜2Hの範囲の鉛筆硬度を有する、UV硬化層と、を含む、光学フィルム。
  2. 前記UV硬化層とは反対側の前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムに隣接して配置された吸収偏光子を更に含み、前記吸収偏光子が第1通過軸を有し、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムが、前記第1通過軸と実質上平行な第2通過軸を有する反射型偏光子である、請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 前記光学フィルムが、直径8mmのマンドレルを用いたマンドレル屈曲試験後に、目視できるひびを有しない、請求項1に記載の光学フィルム。
  4. 前記構造化表面がマイクロ構造化表面である、請求項1に記載の光学フィルム。
  5. 請求項1に記載の光学フィルムを含む、ディスプレイ。
  6. 光学フィルムを作製する方法であって、
    熱可塑性複屈折性多層光学フィルムを提供する工程であって、前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムが、
    第1及び第2の交互光学層と、
    前記第1及び第2の交互光学層に直接隣接する第1外側層であって、前記第1外側層が外側主表面を有し、前記外側主表面が前記熱可塑性複屈折性多層光学フィルムの最外主表面である、第1外側層と、を含み、前記第1外側層が、PC−co−PETからなりかつ0.5マイクロメートル〜1.0マイクロメートルの範囲の厚さを有する、工程と、前記第1外側層の外側主表面上に連続注型硬化法でUV硬化層を形成する工程であって、前記UV硬化層が前記第1外側層とは反対側に構造化表面を備え、前記UV硬化層が30℃未満のTgを有し、前記UV硬化層が2B〜2Hの範囲の鉛筆硬度を有する、工程と、を含む方法。
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