JP7010451B2 - 微細構造化層を有する物品 - Google Patents
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Description
第1の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第1の微細構造化層であって、この第1の材料が、架橋性組成物又は架橋された組成物の少なくとも一方を含み、この
第1主表面が微細構造化表面であり、その微細構造化表面が山部及び谷部を有し、それらの山部が、微細構造特徴部であり、それら微細構造特徴部のそれぞれが、それぞれの微細構造特徴部の山部と隣接する谷部との間の距離により画定される高さを有する、第1の微細構造化層と、
接着剤材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第2の層であって、この第2の層の第2主表面の少なくとも一部分が、第1の層の微細構造化された第1主表面の少なくとも一部分に直接貼り付けられている、第2の層と、
第3の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する、第3のポリマー層であって、この第3のポリマー層の第2主表面の少なくとも一部分が、第2の層の第1主表面の少なくとも一部分に直接貼り付けられている、第3のポリマー層とを備え、第1の層の第2主表面に直接又は間接的に貼り付けられている、任意のポリマー材料が、それぞれの層の全体積に基づいて、合計で75体積パーセント以下(一部の実施形態では、70、65、60、55、又は更に50体積パーセント以下)の非架橋性の熱可塑性樹脂及び無機材料を含有する、物品を説明する。
互いに反対側の第1主表面及び第2主表面をそれぞれが有する、第1の層並びに第2の層を含み、その第2の層の第1主表面が、第1の層の第2主表面に貼り付けられている、複合体を準備することと、
互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第3の層を、その第3の層の第1主表面が、第2の層の第2主表面に貼り付けられるように、その複合体に積層することとを含み、その第3の層の第1主表面は、微細構造特徴部を有する微細構造化表面である。
(1)単官能性化合物:エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、及びN,N-ジメチルアクリルアミド;
(2)二官能性化合物:1,4-ブタンジオールジ(メタ)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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、及びジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;並びに、
(3)多官能性化合物:トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、及びトリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート。
互いに反対側の第1主表面及び第2主表面をそれぞれが有する、第1の層並びに第2の層を含み、その第2の層の第1主表面が、第1の層の第2主表面に貼り付けられている、複合体を準備することと、
互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第3の層を、その第3の層の第1主表面が、第2の層の第2主表面に貼り付けられるように、その複合体に積層することとを含み、その第3の層の第1主表面は、微細構造特徴部を有する微細構造化表面である。
1A.
第1の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第1の微細構造化層であって、この第1の材料が、架橋性組成物又は架橋された組成物の少なくとも一方を含み、この第1主表面が微細構造化表面であり、その微細構造化表面が山部及び谷部を有し、それらの山部が、微細構造特徴部であり、それら微細構造特徴部のそれぞれが、それぞれの微細構造特徴部の山部と隣接する谷部との間の距離により画定される高さを有する、第1の微細構造化層と、
接着剤材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第2の層であって、この第2の層の第2主表面の少なくとも一部分が、第1の層の微細構造化された第1主表面の少なくとも一部分に直接貼り付けられている、第2の層と、
第3の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する、第3のポリマー層であって、この第3のポリマー層の第2主表面の少なくとも一部分が、第2の層の第1主表面の少なくとも一部分に直接貼り付けられている、第3のポリマー層とを備え、
第1の層の第2主表面に直接又は間接的に貼り付けられている、任意のポリマー材料が、それぞれの層の全体積に基づいて、合計で75体積パーセント以下(一部の実施形態では、65、60、55、又は更に50体積パーセント以下)の非架橋性の熱可塑性樹脂及び無機材料を含有する物品。
2A.第1の層の微細構造特徴部のそれぞれの一部分が、それぞれの微細構造化特徴部の平均高さ未満の深さまで、第2の層の第2の材料内に少なくとも部分的に貫入している、例示的実施形態1Aの物品。
3A.貫入している各微細構造特徴部の貫入深さが、その微細構造特徴部のそれぞれの高さの50パーセント以下(一部の実施形態では、45、40、35、30、25、20、15、10パーセント以下、又は更に5パーセント以下)である、例示的実施形態2Aの物品。
4A.第1の微細構造化層が、架橋性組成物を含む、例示的実施形態1A~3Aの物品。
5A.第1の微細構造化層が、架橋された組成物を含む、例示的実施形態1A~3Aの物品。
6A.第2の層が、架橋された材料から本質的になる、例示的実施形態1A~3Aの物品。
7A.第1の微細構造化層が、その第1の微細構造化層の、任意の谷部から第2主表面までの最短距離によって画定されている厚さを有し、この厚さが、25マイクロメートル以下(一部の実施形態では、20マイクロメートル以下、15マイクロメートル以下、又は更に10マイクロメートル以下)である、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
8A.第1の微細構造化層の微細構造特徴部が、規則的プリズム形パターン、不規則的プリズム形パターン(例えば、環状プリズム形パターン、キューブコーナーパターン、又は任意の他のレンズ状微細構造体)、非周期的隆起部、疑似非周期的隆起部、又は、非周期的凹部、若しくは疑似非周期的凹部の形状のうちの少なくとも1つの形態である、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
9A.第1の層の微細構造特徴部の高さが、1マイクロメートル~200マイクロメートルの範囲(一部の実施形態では、1マイクロメートル~150マイクロメートル、5マイクロメートル~150マイクロメートル、又は更に5マイクロメートル~100マイクロメートルの範囲)である、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
10A.第1の微細構造化層の第2主表面が、微細構造化表面を含む、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
11A.第3の層が、ポリエステル又は多層光学フィルムを含む、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
12A.第4の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する、第2の微細構造化層を更に備え、この第1主表面が微細構造化表面であり、その微細構造化表面が山部及び谷部を有し、それらの山部が、微細構造特徴部であり、それら微細構造特徴部のそれぞれが、それぞれの微細構造特徴部の山部と隣接する谷部との間の距離により画定される高さを有し、この第2の微細構造化層の第2主表面が、第3のポリマー層の第1主表面に直接貼り付けられている、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
13A.第2の微細構造化層の第2主表面が、微細構造化表面を含む、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
14A.互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する、第2の接着剤層を更に備え、この第2の接着剤層の第2主表面が、第2の微細構造化層の第1主表面に貼り付けられている、例示的実施形態12A又は13Aのいずれかの物品。
15A.第2の微細構造化層の微細構造特徴部のそれぞれの一部分が、第2の接着剤層内に、少なくとも部分的に貫入している(一部の実施形態では、第2の微細構造化層が、それぞれの微細構造化特徴部の平均高さ未満の深さまで、第2の接着剤層内に少なくとも部分的に貫入している)、例示的実施形態14Aの物品。
16A.第2の微細構造化層の、貫入している各微細構造特徴部の貫入深さが、その微細構造特徴部のそれぞれの高さの50パーセント以下(一部の実施形態では、45、40、35、30、25、20、15、10パーセント以下、又は更に5パーセント以下)である、例示的実施形態15Aの物品。
17A.第1主表面及び第2主表面を有する、第2のポリマー層(例えば、ポリエステル層又は多層光学フィルム(例えば、偏光フィルム又は反射フィルム)又はライトガイド)を更に備え、この第2のポリマー層の第2主表面が、第2の接着剤層の第1主表面に貼り付けられている、例示的実施形態14A~16Aのうちのいずれかの物品。
18A.第2のポリマー層の第1主表面に貼り付けられている、第3の接着剤層を更に備える、例示的実施形態17Aの物品。
19A.この物品が、80マイクロメートル以下の(一部の実施形態では、75マイクロメートル、70マイクロメートル、65マイクロメートル、60マイクロメートル、55マイクロメートル、50マイクロメートル、45マイクロメートル以下の、又は更に40マイクロメートル以下の)厚さを有する、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
20A.2.0を超える(一部の実施形態では、2.1、2.2を超える、又は更に2.3を超える)光学利得を有する、いずれかの先行するAの例示的実施形態の物品。
21A.光源、背面反射体、及び、少なくとも1つのいずれかの先行するAの例示的実施形態の物品を備える、バックライトシステム。
1B.いずれかの先行する例示的実施形態1A~21Aの物品の作製方法であって、
互いに反対側の第1主表面及び第2主表面をそれぞれが有する、第1の層並びに第2の層を含み、その第2の層の第1主表面が、第1の層の第2主表面に貼り付けられている、複合体を準備することと、
互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第3の層を、その第3の層の第1主表面が、第2の層の第2主表面に貼り付けられるように、その複合体に積層することとを含み、その第3の層の第1主表面が、微細構造特徴部を有する微細構造化表面である、方法。
2B.第1の層の第1主表面に、第1のポリマー層(例えば、ポリエステル層又は多層光学フィルム(例えば、偏光フィルム又は反射フィルム)又はライトガイド)を貼り付けることを更に含む、例示的実施形態1Bの方法。
3B.第3の層が、工具表面上に樹脂をコーティングして、その樹脂を硬化させ、その第3の層を工具表面から取り外すことによって準備され、この工具表面が、第3の層の微細構造化された第1主表面を形成するための成形型である、例示的実施形態1Bの方法。
4B.積層する間に、第3の層の微細構造化表面の微細構造特徴部が、第2の層の第2主表面内に貫入する、例示的実施形態1Bの方法。
-光学利得の測定
拡散透過性の中空ライトボックスの頂部に、フィルム又はフィルム積層体を配置することによって、光学利得を測定するものとした。このライトボックスの拡散透過及び拡散反射は、ほぼランベルト型であった。このライトボックスは、厚さ約0.6mmの拡散ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene;PTFE)板から作製された、12.5cm×12.5cm×11.5cmの寸法の6面中空直方体とした。このボックスの1つの面を、サンプル表面として指定した。この中空ライトボックスは、そのサンプル表面で測定し、400~700nmの波長範囲にわたって平均した場合、約0.83%の拡散反射率を有するものであった。
厚さは、花崗岩基台スタンド(Chicago Dial Indicators Co.,Inc.(Des Plaines,IL)より商品名「CDI812-1」で入手)上に取り付けられたデジタル表示計(Mitutoyo America(Aurora,IL)より商品名「ID-F125E」で入手)を使用して測定するものとした。このデジタル表示計を、花崗岩基台と接触させている間に、ゼロに設定した。サンプル厚さの5つの測定値を、3cm×3cmの正方形の角部及び中心で測定した。それら5つの厚さ測定値の平均を報告するものとした。
走査型電子顕微鏡写真画像は、真空チャンバ(Denton Vacuum LLC(Moorestown,NJ)より商品名「DENTON VACUUM DESK II」で入手)内でサンプルを金属化して、走査型電子顕微鏡(Phenom-World BV(The Netherlands)より商品名「PHENOM PURE」モデルPW-100-010で入手)内で撮像することによって取得するものとした。
その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,175,030号(Luら)及び同第5,183,597号(Lu)で概説されているように、プリズムフィルムを作製した。具体的には、このプリズムフィルムは、架橋性樹脂組成物D(説明は下記)と、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2009/0041553号(Burkeら)で説明されているプロセスに従って製造された、0.048mm(48マイクロメートル)ごとに間隔を置いて90度の角度を有するプリズムを備える、マスタ工具とを使用して、作製するものとした。このプリズムフィルムの微細複製表面を、低圧プラズマチャンバ内で処理することによって、工具表面を調製するものとした。チャンバから空気を除去した後、ペルフルオロヘキサン(「C6F14」)及び酸素を、それぞれ600立方センチメートル毎分(standard cubic centimeters per minute;sccm)及び300sccmの流量でチャンバに導入して、10mTorrのチャンバ全圧とした。その処理ゾーンを通過するように、フィルムを9.14m/分(30ft/分)で移動させながら、8000WのRF電力で、そのフィルムを処理した。
その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第9,102,083(B2)号(Davidら)の実施例4で説明されているように、テトラメチルシラン及び酸素プラズマ中で、輝度向上フィルム(3M Companyより商品名「VIKUTI THIN BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM(TBEF)II 90/24」フィルムで入手)の微細複製表面を処理することによって、工具表面を調製するものとした。この輝度向上フィルムを、250立方センチメートル毎分(standard cubic centimeters per minute;SCCM)の流量のアルゴンガスで、25ミリトール(mTorr)の圧力、及び1000ワット(W)のRF電力で30秒間にわたって、プライマー処理した。その後、このフィルムを、テトラメチルシラン(tetramethylsilane;TMS)プラズマに、150SCCMのTMS流量で曝露した。チャンバ内の圧力は、25mTorrとし、RF電力は、1000Wで10秒間にわたるものとした。
75重量部のエポキシアクリレート(Sartomer Companyより商品名「CN 120」で入手)、25重量部の1,6ヘキサンジオールジアクリレート(Sartomer Companyより商品名「SR 238」で入手)、0.25重量部の開始剤(BASF Corporationより商品名「DAROCUR 1173」で入手)、及び0.1重量部の開始剤(BASF Corporationより商品名「IRGACURE TPO」で入手)を混合することによって、架橋性樹脂組成物を調製した。
表1(下記)の成分を、指示されている重量比で使用して、架橋性樹脂組成物Bを調製するものとした。
その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第8,282,863(B2)号(Jonesら)の実施例2に従って、架橋性樹脂組成物を調製した。
架橋性樹脂組成物Aのビーズを、工具表面A上に配置して、その架橋性樹脂組成物の上に、厚さ0.125mm(125マイクロメートル)の従来の二軸配向ポリエステルフィルムの1片を、ハンドローラを使用して積層した。次いで、この構成体を、UV硬化システム(Fusion UV Systems,Inc.(Gaithersburg,MD)より、商品名「FUSION UV CURING SYSTEM」で入手し、双方とも6000ワットで動作するDバルブ及びHバルブを装備したもの)からのUV光に、18.3m/分の速度で曝露した。ポリエステルフィルムを取り除いた。両面テープ(3M Companyより商品名「「SCOTCH 137 DOUBLE SIDED TAPE」で入手)の1片を、架橋性樹脂組成物Aの一方の縁部に沿って配置した。それら両面テープ及び架橋性樹脂組成物Aの上に、第2の厚さ0.125mmの従来の二軸配向ポリエステルフィルムの1片を配置した。工具表面Aを、架橋性樹脂組成物Aから取り外した。接着促進プライマーコーティング(Dow Chemical Company(Midland,MI)より商品名「RHOPLEX 3208」で入手)を有する厚さ0.75mm(75マイクロメートル)の従来の二軸配向ポリエステルフィルムの1片の上に、その縁部に沿って架橋性樹脂組成物Bのビーズを配置して、その架橋性樹脂組成物Bをワイヤ巻きロッド(R.D.Specialties(Webster,NY)より商品名「#18 WIRE WOUND ROD」で入手)を使用して延展させることによって、架橋性樹脂組成物Bをコーティングした。このコーティングされたポリエステルフィルムを、2分間にわたって、65.5℃(150°F)のバッチオーブン内に置いた。架橋性樹脂組成物Aの微細構造化面を、架橋性樹脂組成物Bに積層した。次いで、この構成体を、双方とも6000ワットで動作しているDバルブ及びHバルブを装備した、UV硬化システム(「FUSION UV CURING SYSTEM」)からのUV光に、18.3m/分の速度で曝露した。この構成体の、両面テープを含む区画を切り離して、厚さ0.125mmのポリエステルフィルムを取り外した。得られた実施例1の物品の厚さは、0.101mmと測定され、平均光学利得は、1.49と測定された。実施例1の物品の断面は、カミソリの刃で切断することによって得るものとした。図2は、実施例1の物品の、倍率2000での走査型電子顕微鏡(SEM)の顕微鏡写真を示す。
実施例1と同じ手順を使用して、実施例2を製造したが、ただし、厚さ0.075mmのポリエステルフィルムの代わりに、反射型偏光フィルム(3M Companyより商品名「ADVANCED POLARIZING FILM-V4」で入手)を使用するものした。得られた実施例2の物品の厚さは、0.046mmと測定され、最大光学利得は、2.15と測定された。図3は、実施例2の物品の断面の、倍率2000でのSEM顕微鏡写真である。
実施例1で説明される手順を使用して、実施例3を製造したが、ただし、厚さ0.075mmのポリエステルフィルムの代わりに、輝度向上フィルム(3M Companyより商品名「THIN BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM TBEF3(24)N」で入手)を使用するものとした。この輝度向上フィルムの非微細構造化表面上に、架橋性樹脂組成物Bをコーティングした。輝度向上フィルムのプリズムは、架橋性樹脂組成物Aのプリズムに対して、ほぼ垂直に方向付けするものとした。得られた実施例3の物品の平均光学利得は、2.19と測定され、厚さは、0.103mmと測定された。実施例3の物品を、カミソリの刃で、輝度向上フィルムのプリズムに対してほぼ平行に切断することによって、及び、ほぼ垂直に切断することによって、断面を調製するものとした。図4Aは、第1の微細構造化層のプリズムに垂直に切断された、実施例3の物品の、倍率2000でのSEM顕微鏡写真である。図4Bは、任意選択的な微細構造化層のプリズムに垂直に切断された、実施例3の物品の、倍率2000でのSEM顕微鏡写真である。
0.024mm(24マイクロメートル)ごとに間隔を置いた90度のプリズムの金属工具表面を、ダイヤモンド旋削を使用して製造した。この金属工具表面を、60℃のホットプレート上に配置した。架橋性樹脂組成物Aのビーズを、工具表面上に配置して、その架橋性樹脂組成物Aの上に、反射型偏光フィルム(「ADVANCED POLARIZING FILM-V4」)を、ハンドローラを使用して積層した。次いで、この構成体を、ホットプレートから取り外して、Dバルブ及びHバルブが双方とも6000ワットで動作している状態の、UV硬化システム(「FUSION UV CURING SYSTEM」)からのUV光に、18.3m/分の速度で曝露した。得られた実施例4の第1の微細構造化層を、金属工具表面から取り外した。実施例3で説明される手順を使用して、実施例4を製造したが、ただし、実施例3の輝度向上フィルムの代わりに、この実施例4の第1の微細構造化層を使用するものとした。得られた実施例4の物品の最大光学利得は、2.54と測定され、厚さは、0.058mmと測定された。実施例4の物品を、カミソリの刃で、第1の微細構造化層のプリズムに対してほぼ平行に切断することによって、及び、ほぼ垂直に切断することによって、断面を調製するものとした。図5Aは、第1の微細構造化層のプリズムに垂直に切断された、実施例4の物品の、倍率2000でのSEM顕微鏡写真である。図5Bは、第1の微細構造化層のプリズムに平行に切断された、実施例4の物品の、倍率2000でのSEM顕微鏡写真である。
Claims (6)
- 第1の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第1の微細構造化層であって、前記第1の材料が、架橋性組成物又は架橋された組成物の少なくとも一方を含み、前記第1主表面が微細構造化表面であり、前記微細構造化表面が山部及び谷部を有し、前記山部が、微細構造特徴部であり、前記微細構造特徴部のそれぞれが、前記それぞれの微細構造特徴部の前記山部と隣接する谷部との間の距離により画定される高さを有する、第1の微細構造化層と、
接着剤材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第2の層であって、前記第2の層の前記第2主表面の少なくとも一部分が、前記第1の層の前記微細構造化された第1主表面の少なくとも一部分に直接貼り付けられている、第2の層と、
第3の材料を含み、かつ互いに反対側の第1主表面及び第2主表面を有する第3のポリマー層であって、前記第3のポリマー層の前記第2主表面の少なくとも一部分が、前記第2の層の前記第1主表面の少なくとも一部分に直接貼り付けられている、第3のポリマー層と、を備え、
前記第1の層の前記第2主表面に直接又は間接的に貼り付けられている、任意のポリマー材料が、前記それぞれの層の全体積に対して、合計で75体積パーセント以下の非架橋性の熱可塑性樹脂及び無機材料を含有し、
前記第1の微細構造化層の屈折率と異なる屈折率を有する材料が、前記第1の微細構造化層の微細構造化表面にコーティングされている、物品。 - 前記第1の層の前記微細構造特徴部のそれぞれの一部分が、前記それぞれの微細構造化特徴部の平均高さ未満の深さまで、前記第2の層の前記第2の材料内に少なくとも部分的に貫入している、請求項1に記載の物品。
- 前記第1の微細構造化層が、前記第1の微細構造化層の任意の谷部から前記第2主表面までの最短距離によって画定される厚さを有し、前記厚さが25マイクロメートル以下である、請求項1または2に記載の物品。
- 前記第3の層が、ポリエステル又は多層光学フィルムを含む、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の物品。
- 前記物品が、80マイクロメートル以下の厚さを有する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の物品。
- 光源、背面反射体、及び、少なくとも1つの請求項1ないし5のいずれか一項に記載の物品を備える、バックライトシステム。
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