KR20050086513A

KR20050086513A - 광학 스위치 마이크로필름

Info

Publication number: KR20050086513A
Application number: KR1020057008379A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 엠 버멜
Original assignee: 이스트맨 코닥 캄파니
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-08-30
Also published as: EP1560876A1; JP2006506260A; US20040091667A1; US7125504B2; TW200420628A; WO2004044038A1

Abstract

본 발명은, 캐리어 기판을 제공하고; 캐리어 기판상에 코팅 유체를 코팅하며; 캐리어 기판상의 코팅 유체를 건조시켜, 캐리어 기판상에 릴리이스 가능한 광 발산 마이크로필름을 형성하고; 광 발산 마이크로필름을 캐리어 기판으로부터 분리시킴을 포함하는, 광 발산 마이크로필름을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

광학 스위치 마이크로필름{OPTICAL SWITCH MICROFILMS}

본 발명은 일반적으로 수지 필름을 제조하는 방법, 더욱 구체적으로는 평판 디스플레이(flat panel display) 및 다른 전자 디스플레이 같은 광학 소자에 사용되는 전기-기계적 스위칭 필름을 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다.

바우어(Bauer)의 미국 특허 제 4,113,360 호에는, 도광판 또는 형광 물질로서 작용하는 제 1 판, 제 1 판과 일정 거리 떨어져서 위치되는 제 2 판, 및 두 판 사이에 위치된 얇은 이동가능한 마이크로필름을 포함하는 디스플레이 소자가 기재되어 있다. 본원에서 사용되는 마이크로필름은 두께 500μ 미만의 얇은 가요성 필름을 의미한다. 이동가능한 마이크로필름은 가요성이고, 제 1 판과 국부적으로 접촉할 수 있으며, 광이 제 1 판으로부터 마이크로필름으로 투과될 수 있도록 한다. 아미크로필름이 광을 산란하도록 제작되는 경우, 이동가능한 마이크로필름은 각각 마이크로필름이 제 1 판과 접촉하는지 분리되는지에 따라 판에 밝은 영역과 어두운 영역을 생성시키는 광학 스위치로서 작용한다. 마이크로필름과 제 1 판 사이의 신속한 접촉과 분리를 이용하여 회색 영역을 생성시킬 수 있다.

바우어의 미국 특허 제 4,113,360 호에 기재되어 있는 바와 같이, 전기적 수단에 의해 마이크로필름의 움직임을 조절할 수 있다. 예를 들면, 마이크로필름은 마이크로필름에 전하를 가할 수 있는 산화주석인듐의 매우 얇은 층을 함유할 수 있다. 유사한 전도성 층을 판에 위치시킬 수 있다. 판과 마이크로필름 사이의 전기적 바이어스를 이용하여 마이크로필름을 도광판 쪽으로 또는 도광판으로부터 멀리 이동시킬 수 있다. 다르게는, 스턴(Stern)의 미국 특허 제 5,771,321 호에는 마이크로필름의 움직임을 조절하는 전기-기계적 수단이 기재되어 있다.

전형적으로, 판은 mm 수준의 두께를 갖고 경질이며, 유리 또는 플라스틱(예: 플렉시글라스(Plexiglas) 또는 폴리카본에이트) 같은 투명한 물질로 구성된다. 반면, 마이크로필름은 가요성이어야 하며, μ 수준의 두께를 갖는다. 마이크로필름은 스턴의 미국 특허 제 5,771,321 호에서 제안된 바와 같이 폴리카본에이트 또는 폴리스타이렌 같은 수지 물질로 구성될 수 있다.

상기 기재된 광학 스위칭 장치를 사용하여 정보 디스플레이 패널을 제조하는데 있어서의 한 가지 단점은 가요성 마이크로필름을 제조하는 경제적이고 간단한 방법이 필요하다는 것이다. 스턴의 미국 특허 제 5,771,321 호는 마이크로필름 시이트를 구의 용액에 침지시킴으로써 거친 표면을 갖는 마이크로필름을 생성시키는 수단을 기재한다. 시이트를 용액으로부터 제거할 때, 표면 장력에 의해 구가 시이트에 접착된다. 이어, 마이크로필름을 가열하여 구를 시이트에 영구적으로 고착시킨다. 생성된 불규칙적인 표면을 광 산란 표면이라고 한다. 그러나, 스턴의 미국 특허 제 5,771,321 호는 얇은 전구 시이트를 제조하는 방법을 기재하지 않고 있다. 뿐만 아니라, 스턴의 미국 특허 제 5,771,321 호는 마이크로필름의 각 면의 조도를 독립적으로 조절하는 방법을 제공하지 않는다. 또한, 내부 광 산란 수단뿐만 아니라 표면 산란 수단을 갖는 마이크로필름을 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 낮은 복굴절률을 갖도록 마이크로필름을 제조하는 것이 바람직하다. 광학 스위치 용도를 위한 이러한 마이크로필름의 제조방법은 기재된 바 없다.

상기 기재된 다양한 유형의 광학 구성요소를 제조하는데 사용되는 수지 마이크로필름은 통상 우수한 광 산란능, 투명성, 높은 균일성 및 낮은 복굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 이들 마이크로필름은 최종 용도에 따라 광범위한 두께를 필요로 할 수 있다.

일반적으로는, 용융 압출 방법에 의해 또는 캐스팅 방법에 의해 수지 마이크로필름을 제조한다. 용융 압출 방법은 수지가 용융될(약 100,000cp 수준의 점도) 때까지 수지를 가열한 다음, 고온의 용융된 중합체를 고도로 연마된 금속 밴드 또는 압출 다이를 갖는 드럼에 도포하고, 필름을 냉각시킨 후, 최종적으로 필름을 금속 지지체로부터 박리시킴을 포함한다. 그러나, 여러 이유로 인해, 용융 압출에 의해 제조된 필름은 통상 광학 용도에 적합하지 않다. 이들 중에서 주된 이유는 용융 압출된 필름이 고도의 광학 복굴절률을 나타낸다는 사실이다. 고도로 치환된 셀룰로즈 아세테이트의 경우에는, 중합체를 용융시키는 추가적인 문제점이 있다. 셀룰로즈 트라이아세테이트는 270 내지 300℃의 매우 높은 융점을 갖고, 이는 분해가 시작되는 온도보다 높다. 마첼(Machell)의 미국 특허 제 5,219,510 호에 교시되어 있는 바와 같이 다양한 가소화제와 셀룰로즈 아세테이트를 배합함으로써 보다 저온에서 용융 압출에 의해 필름을 형성시켰다. 그러나, 마첼의 미국 특허 제 5,219,510 호에 기재되어 있는 중합체는 충분히 치환된 셀룰로즈 트라이아세테이트가 아니며, 더 낮은 알킬 치환도를 갖거나 또는 아세테이트기 대신 프로피온에이트기를 갖는다. 설혹 그렇더라도, 셀룰로즈 아세테이트의 용융 압출된 필름은 시겐무라(Shigenmura)의 미국 특허 제 5,753,140 호에서 지적된 바와 같이 불량한 편평도를 나타낸다. 이러한 이유 때문에, 용융 압출 방법은 통상 셀룰로즈 트라이아세테이트 필름을 비롯하여 다수의 수지 필름을 제조하는데 실용적이지 못하다. 그보다는 일반적으로 캐스팅 방법을 이용하여 이들 필름을 제조한다.

수지 마이크로필름을 캐스팅하는 종래 기술의 방법이 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 점성 중합체 도프(dope)를 펌프(206)에 의해 가압된 탱크(204)로부터 공급 라인(200)을 통하여 압출 호퍼(202)로 전달한다. 건조 오븐(212)의 제 1 건조부(210) 내에 위치된 고도로 연마된 금속 드럼(208)상으로 도프를 캐스트시킨다. 캐스트 마이크로필름(214)을 움직이는 드럼(208)상에서 부분적으로 건조시킨 다음, 드럼(208)으로부터 박리시킨다. 캐스트 마이크로필름(214)을 최종 건조부(216)로 운송하여 잔류 용매를 제거한다. 최종 건조된 마이크로필름(218)을 권취 스테이션(220)에서 롤로 권취시킨다. 종래 기술의 캐스트 마이크로필름은 전형적으로 40 내지 200㎛의 두께를 갖는다.

일반적으로, 박리 및 건조 공정 동안 습윤 마이크로필름이 망가지기 쉽기 때문에, 캐스팅 방법에 의해 40㎛ 미만의 얇은 마이크로필름을 제조하기는 매우 어렵다. 캐스트 마이크로필름은 바람직하지 못한 주름을 나타낼 수 있다. 보다 얇은 마이크로필름은 캐스팅 공정의 박리 및 건조 단계 동안, 또는 마이크로필름의 후속 취급 동안 특히 치수 면에서의 결함을 갖기 쉽다. 또한, 다수의 캐스트 마이크로필름은 수분의 효과에 의해 시간에 따라 자연적으로 비틀어진다. 광학 마이크로필름의 경우, 저장 및 후속 조립동안 우수한 치수 안정성이 필요하다. 용융 압출된 마이크로필름은 캐스트 마이크로필름과 동일한 문제점을 많이 갖는다. 또한, 중합체를 액화시키는데 사용되는 열이 중합체를 열화시킬 수 있기 때문에, 용융 압출된 마이크로필름을 제조하는데 특정 중합체 물질만을 사용할 수 있다.

따라서, 광학 스위치 구성요소로서 사용하기 위한 수지 마이크로필름을 제조하는 개선된 방법이 요구된다.

이 요구는, 캐리어 기판을 제공하고; 캐리어 기판상에 유체를 코팅 유체를 코팅한 다음; 캐리어 기판상의 코팅 유체를 건조시켜 캐리어 기판상에 릴리이스 가능한 광 발산(diffusing) 마이크로필름을 형성하고; 캐리어 기판으로부터 광 발산 마이크로필름을 분리시킴을 포함하는, 광 발산 마이크로필름을 제조하는 방법을 제공함으로써, 본 발명의 제 1 요지에 따라 충족된다. 본 발명의 다른 요지에 따라, 광학 필름 생성물은 캐리어 기판; 및 캐리어 기판상에 릴리이스 가능하게 형성된 광 발산 마이크로필름을 포함한다.

본 발명의 다른 요지에 따라, 텍스쳐화된 표면을 갖는 마이크로필름을 제조하는 방법은, 캐리어 기판을 제공하고; 기포 형성 코팅 유체를 사용하여 캐리어 기판상에 밑칠(subbing) 층을 코팅한 다음; 밑칠 층을 건조시켜 밑칠 층에 미소공극을 생성시키고; 밑칠 층상에 필름 형성 코팅 유체를 코팅하며; 밑칠 층상의 필름 형성 코팅 유체를 건조시켜, 밑칠 층상에 미소공극에 의해 한정되는 텍스쳐화된 표면을 갖는 릴리이스 가능한 마이크로필름을 형성시킨 후; 마이크로필름을 밑칠 층 및 캐리어 기판으로부터 분리시킴을 포함한다.

본 발명의 또 다른 요지에 따라, 텍스쳐화된 표면을 갖는 마이크로필름을 제조하는 방법은, 캐리어 기판을 제공하고; 상 분리 코팅 유체를 사용하여 캐리어 기판상에 밑칠 층을 코팅하며; 밑칠 층을 건조시켜 밑칠 층에 텍스쳐화된 표면을 생성시킨 다음; 밑칠 층상에 필름 형성 코팅을 코팅하고; 밑칠 층상에 필름 형성 코팅 유체를 건조시켜 밑칠 층의 텍스쳐화된 표면에 의해 한정되는 텍스쳐화된 표면을 갖는 릴리이스 가능한 마이크로필름을 형성시킨 후; 밑칠 층 및 캐리어 기판으로부터 마이크로필름을 분리시킴을 포함한다.

본 발명의 다른 요지에 따라, 마이크로필름 생성물은 캐리어 기판; 텍스쳐화된 표면을 갖는 밑칠 층; 및 밑칠 층의 텍스쳐화된 표면에 의해 한정되는 텍스쳐화된 표면을 갖는 밑칠 층에 릴리이스 가능하게 형성된 마이크로필름을 포함한다.

본 발명의 또 다른 요지에 따라, 텍스쳐화된 표면을 갖는 마이크로필름을 제조하는 방법은, 캐리어 기판을 제공하고; 밑칠 층상에 고체 입자를 함유하는 필름 형성 코팅 유체를 코팅시키고; 밑칠 층상의 필름 형성 코팅 유체를 건조시켜, 고체 입자에 의해 한정되는 텍스쳐화된 표면을 갖는 릴리이스 가능한 마이크로필름을 형성시킨 다음; 캐리어 기판으로부터 마이크로필름을 분리시킴을 포함한다.

도 1은 본 발명의 방법을 실행하는데 사용될 수 있는 예시적인 코팅 및 건조 장치의 개략도이다.

도 2는 기판으로부터 분리된 광 발산 마이크로필름을 별도로 권취하는 스테이션을 포함하는, 도 1의 예시적인 코팅 및 건조 장치의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 방법을 실행하는데 사용될 수 있는 예시적인 다중-슬롯 코팅 장치의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 방법에 의해 제조되고 캐리어 기판으로부터 부분적으로 박리된 단일 층 광 발산 마이크로필름의 단면도이다.

도 5는 캐리어 기판이 그 위에 형성된 밑칠 층을 갖는, 본 발명의 방법에 의해 제조되고 캐리어 기판으로부터 부분적으로 박리된 단일 층 광 발산 마이크로필름의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 방법에 의해 제조되고 캐리어 기판으로부터 부분적으로 박리된 다층 광 발산 마이크로필름의 단면도이다.

도 7은 캐리어 기판이 그 위에 형성된 밑칠 층을 갖는, 본 발명의 방법에 의해 제조되고 캐리어 기판으로부터 부분적으로 박리된 다층 광 발산 마이크로필름의 단면도이다.

도 8은 수지 마이크로필름을 캐스트시키기 위해 종래 기술에서 사용하는 캐스팅 장치의 개략도이다.

중합체 수지를 함유하는 저점도 유체를 코팅 방법에 의해 움직이는 캐리어 기판상으로 도포함으로써, 본 발명에 따라 마이크로필름을 생성시킨다. 수지 용액은 또한 금속 산화물 같은 분산된 광 산란 입자도 함유할 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 광 산란 입자는 평균 입자 크기가 약 0.3μ인 이산화티탄이다. 텍스쳐화된 표면을 갖는 캐리어 기판상으로 수지 마이크로필름을 코팅시킬 수 있다.

캐리어 기판에 밑칠 층을 도포함으로써, 캐리어 기판의 표면의 텍스쳐를 조절할 수 있다. 밑칠 층에 미소공극을 신중하게 생성시킴으로써, 밑칠 층의 텍스쳐를 조절한다. 습윤 밑칠 층을 급속하게 가열하여 밑칠 층에 기포 핵 형성을 유도함으로써 이들 미소공극을 형성시킨다. 건조 및 냉각될 때, 기포는 붕괴되어 깊이 0 내지 100nm 및 폭 50 내지 2000nm의 균일한 일련의 미소공극을 형성한다. 건조 온도, 보조 용매(co-solvent)의 사용, 계면활성제 농도 및 밑칠 층의 전체 두께를 변화시킴으로써 미소공극의 깊이 및 폭을 조절할 수 있다. 예를 들어, 92:8 물:에탄올(이 비는 중량%임)의 용매 시스템으로부터 0.04% 계면활성제(예컨대, 트리톤(Triton) X-100^TM으로서 입수가능한 폴리옥시에틸화 옥틸 페놀)를 함유하는 완전히 가수분해된 폴리비닐알콜을 코팅시키는 경우, 2μ의 건조 두께를 갖는 미소공극이 있는 밑칠 층이 형성된다. 건조 대역(66 및 68-82)에서는 각각 25 및 100℃의 건조 온도를 이용한다.

미소공극은 깊이가 약 20nm이고 폭이 300nm이다. 에탄올 또는 계면활성제 없이 제조된 밑칠 층은 미소공극을 생성시키지 않는다. 다르게는, 건조된 밑칠 층으로부터 돌출되는 미립자를 함유하는 밑칠 층을 코팅함으로써, 텍스쳐화된 기판을 생성시킬 수 있다. 또는, 비상용성 수지를 함유하는 밑칠 층을 도포함으로써 텍스쳐화된 표면을 형성시킬 수 있다. 습윤 밑칠 층을 건조시키는 동안, 비상용성 중합체 상이 분리되고, 밑칠 층의 표면에 작은 미소공극 및 융기(bump)를 생성시킨다. 예를 들면, 동일 비율의 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스타이렌을 메틸에틸 케톤에 용해시키고 폴리에스터 지지체상에 코팅하여, 두께 2㎛의 층을 형성시킬 수 있다. 건조될 때, 밑칠 층은 깊이 50nm 및 폭 1000nm 수준의 융기 및 공극을 갖도록 미소-텍스쳐화된다. 다르게는, 밑칠되지 않은 기판은 평균 조도 1nm 미만의 매우 매끈한 표면을 제공할 수 있다.

일부 경우에는, 텍스쳐화된 밑칠 층으로부터 광학 스위치 마이크로필름을 박리시키기 힘들 수 있다. 이들 경우에서는, 밑칠 층 및 광학 스위치 마이크로필름을 함께 박리시킴으로써 텍스쳐화된 광학 스위치 마이크로필름을 형성시킬 수 있다. 박리 후, 밑칠 층을 광학 스위치 마이크로필름으로부터 세척해낼 수 있다. 예를 들어, PET 지지체에 도포된 텍스쳐화된 폴리비닐알콜 밑칠 층상에 셀룰로즈 아세테이트의 광학 스위치 마이크로필름을 형성시킬 수 있다. 이어, 셀룰로즈 아세테이트 마이크로필름 및 폴리비닐알콜 밑칠 층을 PET 기판으로부터 박리시킨 다음 물에 침지시켜 폴리비닐알콜 밑칠 층을 세척해낸다. 셀룰로즈 아세테이트는 물에 용해되지 않기 때문에, 텍스쳐화된 밑칠 표면의 거울 상을 갖는 생성된 광학 스위치 마이크로필름만이 남겨진다.

상기 논의는 캐리어 기판 또는 캐리어 기판의 밑칠 층에 접촉하는 마이크로필름의 표면상의 광학 스위치 마이크로필름의 텍스쳐를 조절하는 방법에 관한 것이다. 마이크로필름의 반대쪽 면 또는 공기-노출된 면의 텍스쳐를 조절하기 위하여, 다층 복합 구조체를 사용하여 광학 스위치 마이크로필름을 제조한다. 통상적으로, 분산된 이산화티탄을 함유하는 단일 층 마이크로필름은 울퉁불퉁한 광학 스위치 마이크로필름을 형성한다. 융기는 전형적으로 높이가 200nm이다. 보다 작은 돌출부 또는 융기를 갖는 마이크로필름을 제조하기 위하여, 이산화티탄을 갖지 않는 최상층을 갖는 다층 복합체를 캐리어 기판에 동시에 도포할 수 있다.

이 경우, 최상층은 용매 및 수지만 함유한다. 최상층의 습윤 두께를 변화시킴으로써, 건조된 마이크로필름의 표면의 텍스쳐를 조절할 수 있다. 다르게는, 용매 및 수지만 함유하는 제 2 코팅을 갖는 광학 스위치 마이크로필름 및 캐리어 기판 복합체를 코팅하여, 더욱 매끈한 최종 마이크로필름을 생성시킴으로써, 텍스쳐를 조절할 수 있다. 제 2 코팅된 층의 두께를 얇게 함으로써, 마이크로필름의 매끈함을 조절할 수 있다.

코팅된 마이크로필름이 실질적으로 건조될 때까지(<10중량% 잔류 용매) 광학 스위치 마이크로필름을 캐리어 기판으로부터 분리시키지 않는다. 실제로, 수지 마이크로필름 및 캐리어 기판의 복합 구조체를 롤로 권취하여 필요할 때까지 저장할 수 있다. 따라서, 캐리어 기판은 광학 스위치 마이크로필름을 보호하고, 전체 건조 공정에 걸쳐 운송되는 동안 전단력에 대해 보호한다. 뿐만 아니라, 수지 마이크로필름이 캐리어 기판으로부터 최종적으로 박리될 때 건조하고 고체이기 때문에, 박리 공정으로 인한 마이크로필름 내의 중합체의 전단 또는 배향은 없다. 그 결과, 본 발명에 의해 제조된 마이크로필름은 현저하게 비정질이고 매우 낮은 평면내 복굴절률을 나타낸다.

본 발명의 방법으로, 두께 약 1 내지 500㎛의 중합체 마이크로필름을 제조할 수 있다. 종래 기술의 방법에서는 불가능한 라인 속도로 40μ 미만의 매우 얇은 수지 마이크로필름을 용이하게 제조할 수 있다. 건조 공정 전체에 걸쳐 습윤 마이크로필름을 지지하고 종래 기술에 기재된 캐스팅 방법에서 요구되는 바와 같이 최종 건조 단계 전에 금속 밴드 또는 드럼으로부터 마이크로필름을 박리시킬 필요가 없는 캐리어 기판에 의해, 매우 얇은 마이크로필름의 제조가 용이해진다. 마이크로필름은 캐리어 기판으로부터 분리되기 전에 완전히는 아니더라도 실질적으로 건조된다.

모든 경우에서, 건조된 수지 마이크로필름은 10중량% 미만의 잔류 용매 함량을 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 잔류 용매 함량은 5% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만이다. 따라서, 본 발명은 종래 기술의 캐스팅 방법으로는 불가능한 매우 정밀하고 얇은 마이크로필름의 제조를 가능케한다. 또한, 본 발명의 방법에 의해 40㎛보다 두꺼운 마이크로필름도 제조할 수 있다. 보다 두꺼운 마이크로필름을 제조하기 위하여, 직렬 작업으로 또는 광학 품질을 포함하지 않는 오프라인 공정으로 마이크로필름-기판 복합체 위에 추가적인 코팅을 도포할 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 방법은 보다 두꺼운 마이크로필름의 제조 동안 용매 제거의 제한점을 극복하는데, 이는 처음으로 도포된 마이크로필름이 후속 습윤 마이크로필름의 도포 전에 건조되기 때문이다. 따라서, 본 발명은 캐스팅 방법에서 가능한 것보다 더 넓은 최종 마이크로필름 두께 범위를 허용한다.

코팅 호퍼의 슬라이드 표면상에 단일 층 또는 다층 복합체(이는 낮은 점도의 바닥 층, 하나 이상의 중간 층 및 계면활성제를 함유하는 임의적인 상부 층을 포함함)를 형성시키고, 다층 복합체를 슬라이드 표면 아래로 또한 코팅 호퍼의 접촉 날 위로 유동시키며, 움직이는 기판에 다층 복합체를 도포함으로써, 수지 마이크로필름을 형성시킨다. 특히, 다층 코팅을 사용하면 독특한 조성을 갖는 몇가지 액체 층을 도포할 수 있다.

마이크로필름 성능을 개선시키거나 또는 제조 건전성을 개선시키기 위하여 특정 층에 코팅 보조제 및 첨가제를 넣을 수 있다. 예를 들어, 다층 도포는 계면활성제가 습윤 마이크로필름 전체보다는 필요한 상부 도포 층에 위치될 수 있도록 한다. 다른 예에서는, 낮은 점도를 달성하고 캐리어 기판상으로의 다층 복합체의 고속 도포를 용이하게 하기 위하여 최하층중 중합체의 농도를 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명은 특정 광학 요소 또는 다른 유사한 요소에 필요한 것과 같은 다층 복합 마이크로필름을 제조하는 유리한 방법을 제공한다. 캐리어 기판을 사용함으로써 본 발명의 방법에 의해 주름을 최소화시킨다. 수지 마이크로필름을 뻣뻣한 상태로 소성시킴으로써, 캐리어 기판은 광학 마이크로필름의 치수 비틀림을 최소화시킨다. 이는 약 40μ 미만의 매우 얇은 마이크로필름을 취급 및 가공하는데 특히 유리하다.

또한, 모든 건조 작업 동안 캐리어 기판이 수지 마이크로필름과 마모성일 수 있는 운송 롤러 사이에 놓이기 때문에, 캐스팅 방법에 의해 형성되는 것으로 알려져 있는 긁힘 및 마모 결함을 본 발명의 방법에 따라 피한다. 따라서, 본 발명의 방법은 마모 결함을 최소화시키기 위하여 캐스팅 작업에 필요한 전환 보조제로서 보조용매, 윤활제 또는 보호성 적층체를 사용할 필요가 없다. 또한, 캐리어 기판의 억제 특성에 의해, 수분 수준의 변화에 의해 시간에 따라 비틀리거나 주름지는 수지 마이크로필름의 경향이 없어진다. 따라서, 본 발명의 방법은, 중합체 광학 마이크로필름이 제조 및 저장동안 뿐만 아니라 광학 요소를 제조하는데 필요한 최종 취급 단계동안 치수 면에서 안정하도록 보장한다.

본 발명의 방법을 실행함에 있어서는, 캐리어 기판이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 같은 웹인 것이 바람직하다. 코팅된 광학 스위치 마이크로필름에 대한 물리적 주형으로서 작용하는 거친 밑칠 층으로 PET 캐리어 기판을 예비 처리할 수 있다. 밑칠 층에서의 작은 기포의 핵 형성에 의해 거친 밑칠의 텍스쳐를 달성할 수 있다. 예를 들어, 전기 방전 소자를 사용하여 수지 마이크로필름과 PET 기판 사이의 접착력을 개질시킬 수 있다. 특히, 밑칠 층 또는 전기 방전 처리는 마이크로필름과 기판 사이의 접착력을 향상시키지만, 여전히 마이크로필름을 기판으로부터 후속 박리시킬 수는 있다.

슬라이드 비드 코팅 작업을 특별하게 참조하여 본 발명을 본원에서 논의하였지만, 당해 분야의 숙련자는 다른 코팅 작업에 의해서도 본 발명을 유리하게 실행할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 단일 층 또는 다층 슬롯 다이 코팅 작업 및 단일 층 또는 다층 커튼 코팅 작업에 의해서 낮은 평면내 지연을 갖는 자유 직립 마이크로필름을 달성할 수 있음이 분명하다. 뿐만 아니라, 당해 분야의 숙련자는 다른 캐리어 기판을 사용해서도 본 발명을 유리하게 실행할 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 다른 수지 지지체(예: 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 셀룰로즈 아세테이트, PET), 종이 지지체, 수지 적층된 종이 지지체 및 금속 지지체(예: 알루미늄)를 사용하여 낮은 평면내 복굴절률을 갖는 박리 마이크로필름을 달성할 수 있음이 분명하다.

본 발명의 실제적인 용도는 광학 마이크로필름으로서 사용되는 중합체 마이크로필름의 제조를 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 방법에 의해 제조된 수지 마이크로필름을, 광학 스위치 마이크로필름을 사용하는 전자 디스플레이의 제조시 광학 요소로서 사용할 수 있다. 예시적인 광학 수지는 본원에 기재되어 있는 것, 즉 셀룰로즈 트라이아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리카본에이트, 폴리에터설폰, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리비닐뷰티랄을 포함한다. 다른 가능한 광학 수지는 특히 플루오로 중합체(폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 플루오라이드 및 폴리클로로트라이플루오르에텐), 다른 셀룰로즈(셀룰로즈 다이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 에틸셀룰로즈), 폴리올레핀(환상 올레핀 중합체), 폴리스타이렌, 방향족 폴리에스터(폴리아릴레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 설폰(폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리아릴설폰) 및 폴리카본에이트 공중합체를 포함한다.

도 1로 돌아가서, 도 1에는 본 발명의 방법을 실행하는데 적합한 예시적인 공지의 코팅 및 건조 시스템(10)의 개략도가 도시되어 있다. 코팅 및 건조 시스템(10)을 전형적으로 이용하여, 매우 얇은 마이크로필름을 움직이는 기판(12)에 도포하고 건조기(14)에서 용매를 후속 제거한다. 단일 코팅 장치(16)는, 시스템(10)이 하나의 코팅 도포 지점 및 하나의 건조기(14)만을 갖도록 도시되어 있으나, 상응하는 건조부와 함께 2 또는 3개(심지어는 6개)의 추가적인 코팅 도포 지점이 얇은 복합 마이크로필름의 제조에 공지되어 있다. 연속적인 도포 및 건조 공정은 당해 분야에서 직렬 코팅 작업으로 알려져 있다.

코팅 및 건조 장치(10)는 코팅 장치(16)에 의해 코팅이 도포되는 백업(back-up) 롤러(20) 둘레에 이동하는 기판(12)을 공급하기 위하여 풀기(unwinding) 스테이션(18)을 포함한다. 이어, 코팅된 웹(22)은 건조기(14)를 통해 전진한다. 본 발명의 방법의 실행시에는, 기판(12)상에 수지 마이크로필름을 포함하는 최종 건조 마이크로필름(24)을 권취 스테이션(26)에서 롤로 권취한다.

도시된 바와 같이, 예시적인 4층 코팅을 움직이는 웹(12)에 도포한다. 각 층의 코팅액은 개별적인 코팅 공급 용기(28, 30, 32, 34)에 보유된다. 펌프(36, 38, 40, 42)에 의해 코팅 공급 용기로부터 각각 코팅 장치(16) 도관(44, 46, 48, 50)으로 코팅액을 전달한다. 또한, 코팅 및 건조 시스템(10)은 또한 코로나 또는 글로우 방전 소자(52) 또는 극 전하 보조 소자(54) 같은 전기 방전 소자도 포함하여, 코팅을 도포하기 전에 기판(12)을 개질시킬 수 있다.

코팅 방법은 각 기법에 필요한 공정 단계에 의해 캐스팅 방법과 구별된다. 이들 공정 단계는 다시 유체 점도, 전환 보조제, 기판 및 각 방법에 독특한 기계설비 같은 다수의 유형자산에 영항을 끼친다. 일반적으로, 코팅 방법은 묽은 저점도 액체를 얇은 가요성 기판에 도포하고, 건조 오븐에서 용매를 증발시키며, 건조된 마이크로필름/기판 복합체를 롤로 권취시킴을 포함한다. 대조적으로, 캐스팅 방법은 농축된 점성 도프를 고도로 연마된 금속 드럼 또는 밴드에 도포하고, 금속 기판상의 습윤 마이크로필름을 부분적으로 건조시킨 다음, 부분적으로 건조된 마이크로필름을 기판으로부터 벗기고, 건조 오븐에서 부분적으로 건조된 마이크로필름으로부터 추가적인 용매를 제거한 후, 건조된 마이크로필름을 롤로 권취함을 포함한다. 점도 면에서, 코팅 방법은 5,000cp 미만의 매우 낮은 점도의 액체를 필요로 한다. 본 발명의 방법을 실행함에 있어서, 코팅되는 액체의 점도는 통상 2000cp 미만, 가장 흔히는 1500cp 미만이다. 뿐만 아니라, 본 발명의 방법에서, 최하층의 점도는 고속 코팅을 위해 200cp 미만, 가장 바람직하게는 100cp 미만인 것이 바람직하다. 대조적으로, 캐스팅 방법에서는 실용적인 작업 속도를 위해 10,000 내지 100,000cp 수준의 점도를 갖는 고도로 농축된 도프를 필요로 한다. 전환 보조제의 면에서, 코팅 방법은 일반적으로 얼룩, 반발, 오렌지 필(orange peel) 및 가장자리 말림(withdraw) 같은 코팅 후 결함을 조절하기 위하여 전환 보조제로서 계면활성제를 사용함을 포함한다. 대조적으로, 캐스팅 방법은 계면활성제를 필요로 하지 않는다. 그 대신, 캐스팅 방법에서는 벗겨내는 작업 및 운송 작업을 보조하기 위하여 전환 보조제를 사용한다. 예를 들어, 건조 오븐을 통해 운송하는 동안 마모 결함을 최소화시키기 위하여, 저급 알콜을 캐스트 광학 마이크로필름에 전환 보조제로서 종종 사용한다. 기판의 면에서, 코팅 방법은 통상 얇은(10 내지 250μ) 가요성 지지체를 사용한다. 대조적으로, 캐스팅 방법은 두껍고(1 내지 100mm) 연속적이며 고도로 연마된 금속 드럼 또는 경질 밴드를 사용한다. 공정 단계에서의 이러한 차이점의 결과, 코팅에 이용되는 기계설비는 각각 도 1 및 도 8에 도시된 개략도를 비교함으로써 볼 수 있는 바와 같이 캐스팅에 사용되는 기계설비와 현저히 상이하다.

도 2에는, 권취 작업이 상이한, 도 1에 도시된 동일한 예시적인 코팅 및 건조 시스템(10)의 개략도가 도시되어 있다. 따라서, 이 도면의 부호는 상기 권취 작업과 동일하게 매겨져 있다. 본 발명의 방법을 실행함에 있어서, 수지 코팅이 도포된 기판(수지 마이크로필름, 종이, 수지 코팅된 종이 또는 금속일 수 있음)을 포함하는 건조 마이크로필름(24)을 대향하는 롤러(56, 58) 사이에 넣는다. 수지 마이크로필름(60)을 기판(12)으로부터 박리시켜, 광학 마이크로필름은 권취 스테이션(62)으로 보내고 기판(12)은 권취 스테이션(64)으로 보낸다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서는, 기판(12)으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용한다. 기판(12)을 밑칠 층으로 예비 처리하여, 코팅된 마이크로필름(60)의 기판(12)으로의접착력을 향상시킬 수 있다.

코팅 유체를 이동하는 기판(12)에 전달하는데 사용되는 코팅 장치(16)는 예컨대 러셀(Russell)의 미국 특허 제 2,761,791 호에 교시되어 있는 슬라이드 비드 호퍼, 또는 휴지즈(Hughes)의 미국 특허 제 3,508,947 호에 교시되어 있는 슬라이드 커튼 호퍼 같은 다층 도포기일 수 있다. 다르게는, 코팅 장치(16)는 슬롯 다이 호퍼 또는 제트 호퍼 같은 단일 층 도포기일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 도포 장치(16)는 다층 슬라이드 비드 호퍼이다.

상기 언급된 바와 같이, 코팅 및 건조 시스템(10)은 전형적으로 코팅된 마이크로필름으로부터 용매를 제거하기 위한 건조 오븐인 건조기(14)를 포함한다. 본 발명의 방법을 실행하는데 사용되는 예시적인 건조기(14)는 제 1 건조부(66)에 뒤이어 온도 및 공기 유동을 독립적으로 조절할 수 있는 8개의 추가적인 건조부(68-82)를 포함한다. 건조기(14)가 9개의 독립적인 건조부를 갖는 것으로 도시되어 있기는 하지만, 더 적은 구획을 갖는 건조 오븐이 잘 알려져 있고, 이를 본 발명의 방법을 실행하는데 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 건조기(14)는 둘 이상의 독립적인 건조 대역 또는 건조부를 갖는다.

바람직하게는, 각 건조부(68-82)는 독립적으로 온도 및 공기 유동이 조절된다. 각 건조부에서, 온도는 5 내지 150℃로 조정될 수 있다. 습윤 마이크로필름의 표면 경화(case hardening) 또는 벗겨짐(skinning-over)으로부터의 건조 결함을 최소화시키기 위하여, 건조기(14)의 초기 건조부에서는 최적 건조 속도가 필요하다. 초기 건조 대역에서의 온도가 부적절한 경우에는 다수의 결함이 생성된다. 예를 들어, 대역(66, 68 및 70)의 온도를 25℃로 설정한 경우, 폴리카본에이트 마이크로필름의 흐려짐 또는 홍조가 관찰된다. 이러한 홍조 결함은 코팅 유체에 높은 증기압의 용매(메틸렌 클로라이드 및 아세톤)가 사용될 때 특히 문제가 된다. 호전적으로 높은 온도도 수지 마이크로필름에서의 표면 경화, 망상 패턴 및 미소공극 같은 다른 결함을 수반한다. 본 발명의 한 실시태양에서는, 코팅된 웹(22)의 습윤 코팅상에 직접적으로 공기를 충돌시키지 않으면서 약 25℃ 이상 95℃ 미만에서 제 1 건조부(66)를 작동시킨다. 본 발명의 다른 실시태양에서는, 약 25℃ 이상, 95℃ 미만에서 건조부(68, 70)를 또한 작동시킨다. 당해 분야의 숙련자는 건조부(66, 68)에서의 실제 건조 온도를 이 범위내에서 경험적으로 최적화시킬 수 있다.

도 3에는, 예시적인 코팅 장치(16)의 개략도가 상세하게 도시되어 있다. 단면도로 개략적으로 도시된 코팅 장치(16)는 전방부(92), 제 2 부(94), 제 3 부(96), 제 4 부(98) 및 후방 판(100)을 포함한다. 펌프(106)를 거쳐 제 1 칭량 슬롯(104)에 코팅액을 공급함으로써 최하층(108)을 형성하기 위해 제 2 부(94) 내로 향하는 입구(102)가 있다. 펌프(114)를 거쳐 제 2 칭량 슬롯(112)으로 코팅액을 공급하여 층(116)을 형성하기 위한 제 3 부(96) 내로의 입구(110)가 있다. 펌프(122)를 거쳐 칭량 슬롯(120)으로 코팅액을 공급하여 층(124)을 형성시키기 위한 제 4 부(98) 내로의 입구(118)가 있다. 펌프(130)를 거쳐 칭량 슬롯(128)으로 코팅액을 공급하여 층(132)을 형성하기 위한 후방 판(100) 내로의 입구(126)가 있다.

각 슬롯(104, 112, 120, 128)은 횡방향 분배강을 포함한다. 전방부(92)는 기울어진 슬라이드 표면(134) 및 코팅 날(136)을 포함한다. 제 2 부(94)의 위에 제 2의 기울어진 슬라이드 표면(138)이 있다. 제 3 부(96) 위에 제 3의 기울어진 슬라이드 표면(140)이 있다. 제 4 부(98) 위에 제 4의 기울어진 슬라이드 표면(142)이 있다. 후방 판(100)은 기울어진 슬라이드 표면(142) 위로 연장되어, 후방 랜딩 표면(144)을 형성한다. 코팅 장치 또는 호퍼(16)에 인접하여 위치되는 것은, 웹(12)이 운송되는 코팅 백킹 롤러(20)이다. 코팅 층(108, 116, 124, 132)은 날(136)과 기판(12) 사이에 코팅 비드(146)를 형성하는 다층 복합체를 구성한다. 전형적으로, 코팅 호퍼(16)는 코팅 백킹 롤러(20)를 향해 비-코팅 위치로부터 코팅 위치로 움직일 수 있다. 코팅 장치(16)가 4개의 칭량 슬롯을 갖는 것으로 도시되어 있기는 하지만, 더욱 많은 수(9개 이상)의 칭량 슬롯을 갖는 코팅 다이가 널리 공지되어 있으며, 본 발명의 방법을 실행하는데 이용될 수 있다.

코팅 유체는 주로 적합한 용매에 용해된 중합체 수지로 이루어진다. 광 산란 미립자를 또한 코팅 유체 중에 분산시킬 수 있다. 적합한 수지는 투명한 마이크로필름을 형성시키는데 사용될 수 있는 임의의 중합체 물질을 포함한다. 광학 마이크로필름을 제조하는데 현재 사용되는 수지의 실제적인 예는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐뷰티랄, 아크릴 및 폴리스타이렌, 셀룰로즈, 폴리카본에이트, 및 폴리아릴레이트, 폴리올레핀, 플루오로플라스틱(예: 폴리비닐플루오라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드), 설폰을 포함한다. 본 발명의 방법에서는, 광학 스위치 마이크로필름을 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 또는 중합체 블렌드의 유형에 대해 특별히 한정하지 않는다.

전술한 수지 물질용 용매의 면에서, 적합한 용매는 예를 들어 염소화 용매(메틸렌 클로라이드 및 1,2-다이클로로에테인), 알콜(메탄올, 에탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, n-뷰탄올, 아이소뷰탄올, 다이아세톤 알콜, 페놀 및 사이클로헥산올), 케톤(아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸아이소뷰틸 케톤 및 사이클로헥산온), 에스터(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 아이소프로필 아세테이트, 아이소뷰틸 아세테이트 및 n-뷰틸 아세테이트), 방향족 화합물(톨루엔 및 자일렌) 및 에터(테트라하이드로퓨란, 1,3-다이옥솔란, 1,2-다이옥솔란, 1,3-다이옥세인, 1,4-다이옥세인 및 1,5-다이옥세인)를 포함한다. 물도 용매로서 사용할 수 있다. 전술한 용매의 블렌드를 사용하여 코팅 용액을 제조할 수도 있다.

코팅 유체는 또한 전환 보조제로서 작용하는 첨가제를 함유할 수 있다. 전환 보조제는 가소화제 및 계면활성제를 포함하며, 이들 첨가제는 통상 중합체 마이크로필름의 유형에 대해 특이적이다. 예를 들어, 폴리카본에이트, 폴리에터설폰 및 셀룰로즈 트라이아세테이트 마이크로필름에 적합한 가소화제는 프탈레이트 에스터(다이에틸프탈레이트, 다이뷰틸프탈레이트, 다이사이클로헥실프탈레이트, 다이옥틸프탈레이트 및 뷰틸 옥틸프탈레이트), 아디페이트 에스터(다이옥틸 아디페이트) 및 포스페이트 에스터(트라이크레실 포스페이트 및 트라이페닐 포스페이트)를 포함한다. 한편, 수용성 폴리비닐 알콜의 경우, 적합한 가소화제는 글라이세린 및 에틸렌 글라이콜 같은 다가 알콜, 및 에탄올아민 같은 아민 알콜을 포함한다.

본원에서는 가소화제를 전환 작업의 코팅 보조제로서 사용하여, 코팅 호퍼에서의 때이른 마이크로필름 고화를 최소화시키고 습윤 마이크로필름의 건조 특징을 개선시킬 수 있다. 본 발명의 방법에서는, 가소화제를 사용하여 건조 공정동안 수지 마이크로필름의 발포, 컬 및 이층(delamination)을 최소화시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서는, 최종 수지 마이크로필름의 결함을 완화시키기 위하여 중합체 농도에 대해 50중량% 이하의 총 농도로 가소화제를 코팅 유체에 첨가할 수 있다.

코팅 유체는 또한 코팅 후 유동에 관련된 결함을 조절하기 위한 코팅 보조제로서 계면활성제를 함유할 수 있다. 코팅 후 유동에 의해 형성되는 결함은 얼룩, 반발, 오렌지 필(버나드 셀(Bernard cell)) 및 가장자리-말림을 포함한다. 유기 용매에 용해되는 중합체 수지의 경우, 코팅 후 유동을 조절하는데 사용되는 계면활성제는 실록세인 및 플루오로 화합물을 포함한다. 실록세인 유형의 시판중인 계면활성제의 예는 다음과 같은 것을 포함한다: 1) 다우 코닝(Dow Corning) 제품인 DC200 플루이드(Fluid) 같은 폴리다이메틸실록세인, 2) 다우 코닝 제품인 DC510 플루이드 같은 폴리(다이메틸, 메틸페닐)실록세인, 3) 다우 코닝 제품인 DC190과 DC1248 및 유니온 카바이드(Union Carbide) 제품인 L7000 실웨트(Silwet) 씨리즈(L7000, L7001, L7004 및 L7230) 같은 폴리알킬 치환된 폴리다이메틸실록세인, 및 4) 제네랄 일렉트릭(General Electric) 제품인 SF1023 같은 폴리알킬 치환된 폴리(다이메틸, 메틸페닐)실록세인. 시판중인 플루오로 화합물 계면활성제의 예는 다음과 같은 것을 포함한다: 1) 3엠 코포레이션 제품인 플루오라드(Fluorad) 씨리즈(FC430 및 FC431) 같은 플루오르화 알킬 에스터, 2) 듀퐁(Du Pont) 제품인 조닐(Zonyl) 씨리즈(FSN, FSN100, FSO, FSO100) 같은 플루오르화 폴리옥시에틸렌 에터, 3) 엔오에프 코포레이션(NOF Corporation) 제품인 F 씨리즈(F270 및 F600) 같은 아크릴레이트 폴리퍼플루오로알킬 에틸아크릴레이트, 및 4) 아사히 글라스 캄파니(Asahi Glass Company) 제품인 서플론(Surflon) 씨리즈(S383, S393 및 S8405) 같은 퍼플루오로알킬 유도체.

수성 용매에 용해되는 중합체 수지의 경우, 적절한 계면활성제는 다수의 문헌[예컨대, Surfactants: Static and dynamic surface tension by YM Tricot in Liquid Film Coating, pp. 99-136, 키스틀러 및 슈바이처 편집, Chapman and Hall (1997) 참조]에 기재되어 있는 수성 코팅에 적합한 것을 포함한다. 계면활성제는 비이온성, 음이온성, 양이온성 및 양쪽성 유형을 포함할 수 있다. 실제적인 계면활성제의 예는 폴리옥시에틸렌(8) 아이소옥틸페닐 에터, 폴리옥시에틸렌(10) 아이소옥틸페닐 에터 및 폴리옥시에틸렌(40) 아이소옥틸페닐 에터 같은 폴리옥시에틸렌 에터, 및 듀퐁에서 시판중인 조닐 씨리즈 같은 플루오르화 폴리옥시에틸렌 에터를 포함한다.

사용되는 계면활성제의 유형에 대해 특별히 제한되지는 않는다. 유용한 계면활성제는 통상 비이온성 유형이다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서는, 유기 용매를 사용하여 마이크로필름을 제조할 때 실록세인 또는 플루오르화 유형의 비이온성 화합물을 최상층에 첨가한다. 계면활성제 분포의 면에서, 계면활성제는 다층 코팅의 최상층에 존재할 때 가장 효과적이다. 최상층에서, 계면활성제의 농도는 바람직하게는 0.001 내지 1.000중량%, 가장 바람직하게는 0.010 내지 0.500%이다. 또한, 보다 적은 양의 계면활성제를 두번째 최상층에 사용하여 계면활성제가 최상층으로부터 멀리 확산되는 것을 최소화시킬 수 있다. 두번째 최상층의 계면활성제의 농도는 바람직하게는 0.000 내지 0.200중량%, 가장 바람직하게는 0.000 내지 0.100중량%이다. 계면활성제가 최상층에만 필요하기 때문에, 최종 건조된 마이크로필름에 잔류하는 계면활성제의 전체 양은 적다.

도 4 내지 도 7에는 본 발명의 방법에 의해 제조된 다양한 필름 형상을 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 4에서는, 단일 층 광학 스위치 마이크로필름(150)이 캐리어 기판(152)으로부터 부분적으로 박리되어 도시되어 있다. 단일 액체 층을 캐리어 기판(152)에 도포함으로써, 또는 층중에서 실질적으로 동일한 조성을 갖는 다층 복합체를 도포함으로써, 광학 마이크로필름(150)을 형성시킬 수 있다. 다르게는 도 5에서는, 단일 층 광학 마이크로필름(158)과 기판(154) 사이의 접착력을 개질시키는 밑칠 층(156)으로 캐리어 기판(154)을 예비 처리할 수 있다. 도 6은, 캐리어 지지체(170)에 가장 근접한 최하층(162), 2개의 중간 층(164, 166) 및 최상층(168)을 포함하는 4개의 조성 면에서 별개인 층으로 이루어진 다층 마이크로필름(160)을 도시한다.

도 6은 또한 전체 다층 복합체(160)를 캐리어 기판(170)으로부터 박리시킬 수 있음을 보여준다. 도 7은 캐리어 기판(182)으로부터 박리되는, 캐리어 기판(182)에 가장 근접한 최하층(174), 2개의 중간 층(176, 178) 및 최상층(180)을 포함하는 다층 복합 마이크로필름(172)을 도시한다. 캐리어 기판(182)을 밑칠 층(184)으로 처리하여, 복합 마이크로필름(172)과 기판(182) 사이의 접착력을 개질시킨다.

밑칠 층(156, 184)은 다수의 중합체 물질, 예컨대 폴리비닐아세탈, 폴리카본에이트, 폴리우레탄, 셀룰로즈, 아크릴, 젤라틴 및 폴리(아크릴로나이트릴-코-비닐리덴 클로라이드-코-아크릴산)으로 이루어질 수 있다. 당해 분야의 숙련자는 경험적으로 밑칠 층에 사용되는 물질의 선택을 최적화시킬 수 있다.

본 발명의 방법은 또한 이미 제조된 수지 마이크로필름과 캐리어 기판의 복합체 위에 코팅하는 단계도 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 코팅 및 건조 시스템(10)을 이용하여 기존의 광학 마이크로필름/기판 복합체에 제 2의 다층 마이크로필름을 도포할 수 있다. 후속 코팅을 도포하기 전에 필름/기판 복합체를 롤로 권취하는 경우에는, 이 공정을 다회(multi-pass) 코팅 작업이라고 부른다. 다수개의 코팅 스테이션 및 건조 오븐을 갖는 기계상에서 코팅 및 건조 작업을 연속적으로 수행하는 경우에는, 이 공정을 직렬(tandem) 코팅 작업이라고 부른다. 이러한 방식으로, 매우 두꺼운 습윤 마이크로필름으로부터 다량의 용매를 제거하는데 따른 문제점 없이 높은 라인 속도로 두꺼운 마이크로필름을 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 다회 코팅 또는 직렬 코팅을 실행하면, 심각한 줄무늬, 심한 얼룩 및 전체적인 마이크로필름의 불균일성 같은 다른 결함을 최소화시키는 이점도 갖는다.

직렬 코팅 또는 다회 코팅을 실행하는 데에는, 제 1 회(the first-pass) 필름 및 캐리어 기판 사이에 어느 정도의 최소 접착력 수준을 필요로 한다. 몇몇 경우, 불량한 접착력을 갖는 필름/기판 복합체는 다회 작업시 제 2 또는 제 3 습윤 코팅을 도포한 후 발포되는 것으로 관찰된다. 발포 결함을 피하기 위하여, 제 1 회 수지 마이크로필름과 캐리어 기판 사이의 접착력은 0.3N/m보다 커야 한다. 다양한 밑칠 층 및 다양한 전자 방전 처리를 비롯한 다양한 웹 처리에 의해 이러한 수준의 접착력을 달성할 수 있다. 그러나, 후속 박리 작업동안 마이크로필름이 손상될 수 있기 때문에, 도포된 마이크로필름과 기판 사이의 과도한 접착력은 바람직하지 못하다. 특히, 250N/m보다 큰 접착력을 갖는 마이크로필름/기판 복합체는 불량하게 박리되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 과도하게 잘 접착된 복합체로부터 박리된 마이크로필름은 마이크로필름의 찢어짐으로 인해 및/또는 마이크로필름 내의 점착 파괴로 인해 결함을 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서, 수지 마이크로필름과 캐리어 기판 사이의 접착력은 250N/m 미만이다. 가장 바람직하게는, 수지 마이크로필름과 캐리어 기판 사이의 접착력은 0.5 내지 25N/m이다.

본 발명의 방법은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리스타이렌, 셀룰로즈 트라이아세테이트 및 다른 중합체 마이크로필름 같은 다양한 기판에 수지 코팅을 도포하는데 적합하다. 중합체 기판은 연신되지 않거나, 1축 연신되거나, 또는 2축 연신된 마이크로필름 또는 시이트일 수 있다. 추가적인 기판은 종이, 종이와 중합체 마이크로필름의 적층체, 유리, 천, 알루미늄 및 다른 금속 지지체를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에는, 밑칠 층 또는 전기 방전 소자에 의해 기판을 예비 처리할 수 있다. 다양한 결합제 및 첨가제를 함유하는 기능성 층으로 기판을 예비 처리할 수도 있다. 기판의 두께에 대해 특별한 요구사항은 없다. 본원에서 제조된 광학 수지 마이크로필름의 경우, 기판은 두께 100 또는 175㎛의 PET이다. 두께 5 내지 500㎛의 기판을 사용하여 본 발명의 방법을 실행할 수 있다.

하기 시험을 이용하여 마이크로필름 특성을 결정할 수 있다.

두께. 오노 소키 캄파니(Ono Sokki Company)의 모델 EG-225 게이지를 이용하여 최종 박리된 마이크로필름의 두께를 측정하였다(μ 단위).

지연. 370 내지 1000nm의 파장에서 울람(Woollam) M-2000V 분광분석 엘립소미터(Spectroscopic Ellipsometer)를 이용하여 박리된 마이크로필름의 평면내 지연(R_e)을 측정하였다. 표 1의 평면내 지연 값은 590nm에서의 측정치에 대해 계산한다. 평면내 지연은 수학식 R_e= │n_x-n_y│×d(여기에서, R_e는 590nm에서의 평면내 지연이고, n_x는 느린 축 방향에서의 박리된 마이크로필름의 굴절률이며, n_y는 빠른 축 방향에서의 박리된 마이크로필름의 굴절률이고, d는 박리된 마이크로필름의 두께(nm)임)에 의해 정의된다. 따라서, R_e는 마이크로필름의 두께를 곱한, 박리된 마이크로필름의 평면 내에서의 느린 축 방향과 빠른 축 방향 사이의 복굴절률 차이의 절대값이다.

투과율 및 헤이즈. 바와이케이-가드너의 헤이즈-가드 플러스(Model HB-4725)를 이용하여 총 투과율(트랜스) 및 헤이즈를 측정한다. 총 투과율은 완전한 구에 흡수된, 마이크로필름을 통해 투과된 모든 광 에너지이다. 투과된 헤이즈는 완전한 구에 흡수된, 2.5° 넘게 산란된 모든 광 에너지이다.

표면 조도. 디지탈 인스트루먼츠(Digital Instruments)의 탭핑모드(TappingMode^TM) 원자력 현미경, 모델 D300을 이용한 주사 프로브 현미경 검사법에 의해 평균 표면 조도(Ra)를 결정하였다(nm 단위).

접착력. 500g 하중 셀을 갖는 인스트론(Instron) 1122 인장 시험기에 의한 변형된 180° 박리 시험을 이용하여, 코팅된 샘플의 접착 강도를 측정하였다(N/m 단위). 먼저, 폭이 0.0254m(1인치)인 코팅된 샘플의 스트립을 준비하였다. 3엠(3M) 매직 테이프 조각을 사용하여 한쪽 말단에서 코팅의 이층을 개시시켰다. 다른 테이프 조각을 코팅의 이층된 부분에 부착하여, 시험을 위해 쥐는 부분으로서의 역할을 하도록 하였다. 인스트론 그립이 시험을 방해하지 않도록, 연장되는 테이프는 지지체를 지나 연장되기에 충분히 길었다. 이어, 기판을 상부 그립에 고정시키고 코팅/테이프 어셈블리를 바닥 그립에 고정시켜, 샘플을 인스트론 1122 인장 시험기에 장착하였다. 2인치/분(50.8mm/분)의 속도로 180° 각도로 기판으로부터 코팅을 박리시키는데 필요한 평균 힘(N 단위)을 기록하였다. 이 힘 값을 사용하여, 수학식 S_A = F_p(1-cosθ)/w(여기에서, S_A는 접착 강도이고, F_p는 박리력이며, θ는 박리 각도(180°)이고, w는 샘플의 폭(0.0254m)임)로부터 접착 강도(N/m 단위)를 계산하였다.

잔류 용매. 먼저 캐리어 기판으로부터 마이크로필름을 박리시키고, 박리된 마이크로필름의 중량을 측정한 다음, 마이크로필름을 오븐에서 150℃에서 16시간동안 항온처리하고, 항온처리된 마이크로필름의 중량을 최종적으로 측정함으로써, 건조된 마이크로필름에 잔류하는 잔류 용매의 정량 평가를 수행한다. 잔류 용매는 항온처리 후의 중량으로 나눈 중량 차이의 백분율로서 표현된다.

상기 내용으로부터, 본 발명은 명백한 이점 및 장치에 내재된 다른 이점과 함께 상기 본원에 기재된 목표 및 목적을 모두 수득하는데 적합한 것으로 보인다.

Claims

a) 캐리어 기판을 제공하는 단계;

b) 캐리어 기판상으로 코팅 유체를 코팅하는 단계;

c) 캐리어 기판상의 코팅 유체를 건조시켜, 캐리어 기판상에 릴리이스 가능한(releasable) 광 발산 마이크로필름을 형성하는 단계; 및

d) 광 발산 마이크로필름을 캐리어 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는, 광 발산 마이크로필름을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,

광 발산 마이크로필름을 캐리어 기판상에 저장하고, 사용하기 전에 캐리어 기판으로부터 분리시킴을 추가로 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

캐리어 기판을 텍스쳐화시켜 마이크로필름상에 텍스쳐화된 표면을 제공하는 방법.
a) 캐리어 기판; 및

b) 캐리어 기판상에 릴리이스 가능하게 형성된 광 발산 마이크로필름을 포함하는 광학 필름 생성물.
a) 캐리어 기판을 제공하는 단계;

b) 기포 형성 코팅 유체를 사용하여 캐리어 기판상에 밑칠(subbing) 층을 코팅하는 단계;

c) 밑칠 층을 건조시켜 밑칠 층에 미소공극을 형성시키는 단계;

d) 밑칠 층상에 필름 형성 코팅 유체를 코팅시키는 단계;

e) 밑칠 층상의 필름 형성 코팅 유체를 건조시켜, 밑칠 층상의 미소공극에 의해 한정되는 텍츠쳐화된 표면을 갖는 릴리이스 가능한 마이크로필름을 형성시키는 단계; 및

f) 밑칠 층 및 캐리어 기판으로부터 마이크로필름을 분리하는 단계를 포함하는, 텍스쳐화된 표면을 갖는 마이크로필름을 제조하는 방법.
제 5 항에 있어서,

마이크로필름을 캐리어 기판상에 저장하고, 사용하기 전에 캐리어 기판으로부터 분리시킴을 추가로 포함하는 방법.
a) 캐리어 기판을 제공하는 단계;

b) 상 분리 코팅 유체를 사용하여 캐리어 기판상에 밑칠 층을 코팅하는 단계;

c) 밑칠 층을 건조시켜 밑칠 층에 텍스쳐화된 표면을 형성시키는 단계;

d) 밑칠 층상에 필름 형성 코팅 유체를 코팅시키는 단계;

e) 밑칠 층상의 필름 형성 코팅 유체를 건조시켜, 밑칠 층상의 텍스쳐화된 표면에 의해 한정되는 텍츠쳐화된 표면을 갖는 릴리이스 가능한 마이크로필름을 형성시키는 단계; 및

f) 밑칠 층 및 캐리어 기판으로부터 마이크로필름을 분리하는 단계를 포함하는, 텍스쳐화된 표면을 갖는 마이크로필름을 제조하는 방법.
제 7 항에 있어서,

마이크로필름을 캐리어 기판상에 저장하고, 사용하기 전에 캐리어 기판으로부터 분리시킴을 추가로 포함하는 방법.
a) 캐리어 기판;

b) 텍스쳐화된 표면을 갖는 밑칠 층; 및

c) 밑칠 층의 텍스쳐화된 표면에 의해 한정되는 텍스쳐화된 표면을 갖는, 밑칠 층상에 릴리이스 가능하게 형성된 마이크로필름을 포함하는, 마이크로필름 생성물.
a) 캐리어 기판을 제공하는 단계;

b) 밑칠 층상에, 고체 입자를 함유하는 필름 형성 코팅 유체를 코팅시키는 단계;

c) 밑칠 층상의 필름 형성 코팅 유체를 건조시켜, 고체 입자에 의해 한정되는 텍스쳐화된 표면을 갖는 릴리이스 가능한 마이크로필름을 형성하는 단계; 및

d) 캐리어 기판으로부터 마이크로필름을 분리하는 단계를 포함하는, 텍스쳐화된 표면을 갖는 마이크로필름을 제조하는 방법.