KR20120112539A - 광 방향전환 필름 라미네이트 - Google Patents

광 방향전환 필름 라미네이트 Download PDF

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KR20120112539A
KR20120112539A KR1020127018093A KR20127018093A KR20120112539A KR 20120112539 A KR20120112539 A KR 20120112539A KR 1020127018093 A KR1020127018093 A KR 1020127018093A KR 20127018093 A KR20127018093 A KR 20127018093A KR 20120112539 A KR20120112539 A KR 20120112539A
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라후나쓰 파디야쓰
찰스 에이 마르틸라
마크 케이 네스테가드
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광 관리 필름 구조체는 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름을 포함한다. 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 갖는 미세구조화된 표면이다. 비대칭 구조물들은 복수의 다면형 굴절 프리즘의 정돈된 배열을 형성하며, 이때 다면형 굴절 프리즘은 3개 이상의 면의 단면을 갖는다. 제2 광학 필름이 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부와 접촉하고 이에 접합된다. 광 관리 구조체는 창문과 같은 광학 물품에 포함될 수 있다.

Description

광 방향전환 필름 라미네이트{LIGHT REDIRECTING FILM LAMINATE}
본 발명은 일반적으로 광학 필름, 특히 광을 방향전환시키는 필름에 관한 것이다.
다양한 접근법이 빌딩에서의 에너지 소비를 감소시키는 데 사용된다. 빌딩 내부에 조명을 제공하도록 일광(sunlight)을 더 효율적으로 사용하는 것은, 고려 및 적용되고 있는 접근법들 중 하나이다. 빌딩의 내부에, 예를 들어 사무실 등 내에 광을 공급하기 위한 하나의 기술은 유입되는 일광의 방향전환이다. 일광은 하향 각도에서 창문에 입사하기 때문에, 이러한 광의 대부분은 방(room)을 조명함에 있어서 유용하지 않다. 그러나, 유입되는 하향 광선이 천장에 충돌하도록 상향으로 방향전환될 수 있는 경우, 광은 방을 조명함에 있어서 더 유용하게 채용될 수 있다.
일광과 같은 광을 유용한 방향으로 방향전환시키기 위한 기술 및 물품이 개시된다. 광 관리 필름 구조체(light management film construction) 및 이를 제조하는 방법뿐만 아니라, 이들 구조체로부터 제조된 물품이 포함된다.
제1 주 표면(major surface) 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된(microstructured) 표면을 포함함 -, 및 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름 - 상기 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 인접하게 배치되고 이와 접촉하며 이에 접합됨 - 을 포함하고, 제1 광학 필름의 제1 주 표면 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 주 표면 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적(enclosed volume)을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 하는 광 관리 필름 구조체가 본 명세서에 개시된다. 비대칭 구조물은 복수의 다면형(multi-sided) 굴절 프리즘의 정돈된 배열(ordered arrangement)을 포함하며, 여기서 다면형 굴절 프리즘의 단면은 3개 이상의 면을 포함한다.
제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 포함하는 제1 광학 필름을 제조하는 단계 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함함 -, 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 포함하는 제2 광학 필름을 제공하는 단계, 제2 광학 필름의 제2 주 표면을 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에 접촉시키는 단계, 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면을 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 접합하는 단계를 포함하는, 광 관리 필름 구조체를 제조하기 위한 방법이 또한 개시된다.
기재(substrate), 및 기재에 부착된 광 관리 필름을 포함하는 광학 물품이 또한 개시되며, 광 관리 필름은 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함함 -, 및 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름 - 상기 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 인접하게 배치되고 이와 접촉하며 이에 접합됨 - 을 포함하고, 제1 광학 필름의 제1 주 표면 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 주 표면 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 한다.
창문을 제공하는 단계, 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함함 -, 및 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름 - 상기 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 인접하게 배치되고 이와 접촉하며 이에 접합됨 - 을 포함하고, 제1 광학 필름의 제1 주 표면 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 주 표면 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 하는 광 관리 필름 구조체를 제공하는 단계, 및 광 관리 필름 구조체를 창문의 내측 표면 또는 외측 표면에 부착하는 단계를 포함하는, 광을 방향전환시키는 방법이 또한 개시된다.
도 1은 본 발명의 광 방향전환 필름의 단면도.
도 2는 본 발명의 광 방향전환 필름의 단면도.
도 3은 본 발명의 광 방향전환 필름의 단면도.
도 4는 본 발명의 광 방향전환 필름의 평면도.
도 5는 본 발명의 광 방향전환 필름의 평면도.
도 6은 본 발명의 광 방향전환 필름의 평면도.
도 7은 본 발명의 광 방향전환 필름의 평면도.
창문 및 유사한 구조체는 자연 일광을 빌딩 내의 방, 복도 등에 제공하는 데 사용된다. 그러나, 자연 일광이 창문에 입사하는 각도는 전형적으로 광이 방 또는 복도 내로 멀리 침투할 수 없게 한다. 부가적으로, 유입되는 광이 창문 부근에서 불쾌하게 강할 수 있기 때문에, 창문 부근에 앉아 있는 사용자는 셔터, 블라인드 또는 커튼을 닫고 이에 따라 방 조명의 이러한 잠재적인 공급원을 제거하게 될 수 있다. 따라서, 일광을 수직 입사 각도로부터 방 또는 복도의 천장을 향하는 방향으로 방향전환시킬 수 있는 구조체가 바람직할 것이다.
일광의 방향전환을 실행하는 것이 바람직할 창문이 많이 있기 때문에, 현재의 창문 모두를 광을 방향전환시키는 창문으로 교체하는 것은 비실용적이고 불가능하다. 따라서, 기존의 기재, 예를 들어 창문에 부착되고, 광, 특히 일광을 유용한 방향으로, 예를 들어 방의 천장을 향해 방향전환시켜 방에 조명을 제공할 수 있는, 필름과 같은, 광 관리 구조체에 대한 필요성이 남아 있다.
본 발명에서, 광, 특히 일광을 바람직한 방향으로 방향전환시킬 수 있는 다층 라미네이트(laminate)를 포함하는 광 관리 필름 구조체가 제공된다. 필름은 일광을 하향이며 방 조명에 매우 유용하지 않은 수직 입사 방향으로부터 방의 천장을 향하는 상향 방향으로 방향전환시켜 방에 더 많은 조명을 제공한다. 필름은 창문 자체를 변경하거나 교체할 필요 없이 광 방향전환을 제공하도록 예를 들어 창문과 같은 기재에 적용될 수 있다.
구조체는 적어도 2개의 광학 필름을 포함한다. 제1 광학 필름은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함하며, 이때 미세구조화된 표면이 제1 주 표면 상에 있다. 제2 광학 필름은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 포함한다. 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 필름의 표면 상에 있는 미세구조물들의 실질적으로 전부와 접촉하고 이에 접합된다. 제1 광학 필름 및 제2 광학 필름은 제1 광학 필름 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 한다.
용어 "광학 필름"은 본 명세서에 사용된 바와 같이 적어도 광학적으로 투과성이고, 광학적으로 투명할 수 있으며, 또한 추가의 광학적 효과를 생성할 수 있는 필름을 말한다. 추가의 광학적 효과의 예는 예를 들어 광 확산, 광 편광 또는 소정 파장의 광의 반사를 포함한다.
용어 "광학적으로 투과성인"은 본 명세서에 사용된 바와 같이 인간의 육안에 투과성인 것같이 보이는 필름 또는 구조체를 말한다. 용어 "광학적으로 투명한"은 본 명세서에 사용된 바와 같이 가시광 스펙트럼(약 400 내지 약 700 나노미터)의 적어도 일부에 걸쳐 높은 광 투과율을 가지며 낮은 헤이즈(haze)를 나타내는 필름 또는 물품을 말한다. 광학적으로 투명한 재료는 종종 400 내지 700 nm 파장 범위에서 약 90% 이상의 광 투과율 및 약 2% 미만의 헤이즈를 갖는다. 광 투과율과 헤이즈 둘 모두는 예를 들어 ASTM-D 1003-95의 방법을 사용해 측정될 수 있다.
용어 "정돈된 배열"은 본 명세서에서 복수의 구조물을 기술하는 데 사용된 바와 같이, 구조물들의 규칙적이고 반복된 패턴을 말한다.
용어 "점", "면", 및 "교차"는 본 명세서에 사용된 바와 같이 그들의 전형적인 기하학적 의미를 갖는다.
용어 "종횡비(aspect ratio)"는 본 명세서에서 필름에 부착된 구조물을 말할 때 사용된 바와 같이, 필름에 부착되거나 필름의 일부분인 구조물의 기부에 대한, 필름 위의 구조물의 최대 높이의 비를 말한다.
용어 "접착제"는 본 명세서에 사용된 바와 같이 2개의 피착물을 함께 점착시키는 데 유용한 중합체 조성물을 말한다. 접착제의 예는 열 활성화 접착제, 및 감압 접착제이다.
열 활성화 접착제는 실온에서 비점착성이지만, 승온에서 점착성이 되어 기재에 접합될 수 있다. 이들 접착제는 보통 실온보다 높은 유리 전이 온도(Tg) 또는 용융점(Tm)을 갖는다. 온도가 Tg 또는 Tm보다 높게 상승되면, 저장 탄성률(storage modulus)은 보통 감소하고 접착제는 점착성이 된다.
감압 접착제 조성물은 실온에서 하기의 것을 포함한 특성을 갖는 것으로 당업자에게 잘 알려져 있다: (1) 강인하고 영구적인 점착성, (2) 지압(finger pressure) 이하에 의한 점착, (3) 피착물 상에 유지되기에 충분한 능력, 및 (4) 피착물로부터 깨끗하게 제거될 수 있기에 충분한 응집 강도. 감압 접착제로서 잘 기능하는 것으로 확인된 재료는 점착성, 박리 접착력, 및 전단 보유력 간의 원하는 균형의 결과를 가져오는 필요한 점탄성 특성을 나타내도록 설계되고 제형화된 중합체이다. 특성들의 적절한 균형을 달성하는 것은 간단한 공정이 아니다.
제1 광학 필름은 스펙트럼의 가시광 영역에서 높은 광학적 투과성을 갖는 임의의 적합한 필름일 수 있다. 제1 광학 필름은 단일 층 필름 또는 다층 필름 구조체일 수 있다. 제1 광학 필름은 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는다. 제1 주 표면은 미세구조화된 표면을 포함한다. 이러한 미세구조화된 표면은 복수의 비대칭 다면형 굴절 프리즘의 정돈된 배열을 포함한다. 프리즘이 비대칭이어서, 유입되는 입사 태양광(이는 위로부터 유입하며, 필름에 수직인 방향으로부터 15 내지 80°의 각도에서 필름에 입사함)이 방의 천장을 향해 상향으로 방향전환되게 하지만, 아래로부터 유입하는 광은 하향으로 방향전환되지 않게 하는 것이 바람직하다. 대칭 구조물의 인공물(artifact)은 하향으로 지향된 광이 관찰자에게 보일 수 있게 하며, 이는 바람직하지 않다.
복수의 비대칭 다면형 굴절 프리즘은 유입되는 태양광을, 광 지향 필름을 포함하는 창문 또는 다른 개구를 포함하는 방의 천장을 향해 효과적으로 방향전환시키도록 설계된다. 전형적으로, 비대칭 다면형 굴절 프리즘은 3개 이상의 면, 더 전형적으로 4개 이상의 면을 포함한다. 프리즘들은 광학 필름의 표면으로부터 솟아 오른 돌출부들의 정돈된 어레이로 볼 수 있다. 전형적으로, 이들 돌출부의 종횡비는 1 이상이며, 다시 말해서 돌출부의 높이는 적어도 기부에서의 돌출부의 폭만큼 크다. 일부 실시 형태에서, 돌출부의 높이는 50 마이크로미터 이상이다. 일부 실시 형태에서, 돌출부의 높이는 250 마이크로미터 이하이다. 이는 비대칭 구조물이 전형적으로 제1 광학 필름의 제1 주 표면으로부터 50 마이크로미터 내지 250 마이크로미터만큼 돌출함을 의미한다.
이러한 광 방향전환을 실행하는 다면형 굴절 프리즘을 설계하는 데 사용되는 기준이 예를 들어 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 필름(10) 및 단일 프리즘(11)의 단면을 포함하는 광 지향 필름(100)을 도시하고 있다. 프리즘(11)은 4개의 면, 즉 필름(10)에 인접한 면 A, 면 A에 연결된 면 B, 면 A에 연결된 면 C, 및 면 B와 면 C에 연결된 면 D를 갖는다.
면 B는 제1 광학 필름의 제2 주 표면에 입사하고 면 A를 통과하는 태양 광선에 대해 내부 전반사(total internal reflection)를 생성하는 방식으로 경사진다. 태양 광선은 제1 광학 필름의 제2 주 표면 위로부터 입사하고, 전형적으로 하루 중 시간, 연 중 시기, 필름의 지리적 위치 등에 따라 제1 광학 필름의 제1 주 표면에 수직으로부터 약 15 내지 80°의 각도를 형성한다. 입사 광선은 프리즘(11)에 입사하고, 내부 전반사의 현상에 의해 면 B로부터 반사된다. 내부 전반사를 성취하기 위해, 면 B가 면 A에 수직이 아니라, 도 1에 도시된 바와 같이 각도 θ만큼 수직으로부터 오프셋(offset)되는 것이 바람직하다. 각도 θ에 대한 값의 선택은 예를 들어 광 관리 필름을 제조하는 데 사용되는 조성물 재료의 굴절률, 광 관리 필름에 유용한 제안된 지리적 위치 등을 포함한 다양한 가변 특징에 좌우될 것이지만, 전형적으로 각도 θ에 대한 값은 6 내지 14° 또는 심지어 6 내지 12°의 범위 내이다.
면 C는 면 A에 연결되고, 면 A를 면 D에 연결한다. 면 A가 면 A에 수직이 아니라, 각도 α만큼 수직으로부터 오프셋되는 것이 바람직하다. 다른 특징들 중에서도 각도 α의 오프셋은 면 D를 통해 프리즘(11)으로부터 출사하는 광이 인접 프리즘(도 1에 도시되지 않음)에 입사하는 것을 방지하는 데 도움을 준다. 각도 θ에서와 같이, 각도 α에 대한 값의 선택은 인접 프리즘들의 근접도, 면 D의 특질 및 크기 등을 포함한 다양한 가변 특징에 좌우된다. 전형적으로, 각도 α는 5 내지 25° 또는 심지어 9 내지 25°의 범위 내이다.
면 D는 방향전환된 광선이 프리즘으로부터 출사하는 프리즘의 면이다. 도 1에서, 면 D는 단일 면으로서 도시되어 있지만, 면 D는 일련의 면들을 포함할 수 있다. 또한, 도 1에서, 면 D는 만곡된 면으로서 도시되어 있지만, 면 D는 모든 실시 형태에서 만곡될 필요는 없다. 면 B로부터 반사된 광선은 방의 간접 조명을 개선시키기에 유용한 방향으로 면 D에 의해 방향전환된다. 이는 면 D로부터 반사된 광선이 면 A에 수직이거나 수직으로부터 벗어난 각도에서 그리고 방의 천장을 향해 방향전환됨을 의미한다.
일부 실시 형태에서, 면 C가 만곡될 수 있거나, 면 D가 만곡될 수 있거나, 면 C 및 면 D의 조합이 연속적으로 만곡된 단일 면을 형성할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 면 C, 또는 면 D, 또는 함께 취해진 면 C 및 면 D는 일련의 면들을 포함하고, 여기서 일련의 면들은 구조화된 표면을 포함한다. 구조화된 표면은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있는데, 즉 구조물들이 규칙적인 패턴 또는 랜덤형 패턴을 형성할 수 있고 균일할 수 있거나 구조물들이 상이할 수 있다. 이들 구조물은, 이들이 미세구조물 상의 하위구조물(substructure)이기 때문에, 전형적으로 매우 작다. 전형적으로, 이들 구조물의 각각의 치수(높이, 폭 및 길이)는 면 A의 치수보다 작다.
도 2는 광 지향 필름의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 도 2에서, 광 지향 필름(200)은 필름(20) 및 단일 프리즘(21)의 단면을 포함한다. 프리즘(21)은 4개의 면, 즉 필름(20)에 인접한 면 A, 면 A에 연결된 면 B, 면 A에 연결된 면 C, 및 면 B와 면 C에 연결된 면 D를 갖는다. 면 D는 하위-면 D1을 포함한다. 하위-면 D1은 첨단부에 의해 면 B에 연결된다. 이러한 첨단부는 광 관리 필름의 제2 광학 필름이 필름(20)에 연결되는 곳이다(제2 광학 필름은 도 2에 도시되지 않음). 각도 θ 및 각도 α는 도 1에서 정의된 바와 같다.
도 3은 광 지향 필름의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 도 3에서, 광 지향 필름(300)은 필름(30) 및 단일 프리즘(31)의 단면을 포함한다. 프리즘(31)은 4개의 면, 즉 필름(30)에 인접한 면 A, 면 A에 연결된 면 B, 면 A에 연결된 면 C, 및 면 B와 면 C에 연결된 면 D를 갖는다. 면 D는 하위-면 D2를 포함한다. 하위-면 D2는 면 B에 연결되며, 광 관리 필름의 제2 광학 필름이 필름(30)에 접합될 수 있는 접합 구역을 형성하도록 설계된다(제2 광학 필름은 도 3에 도시되지 않음). 각도 θ 및 각도 α는 도 1에서 정의된 바와 같다.
광학 기재의 전체 표면이 미세구조물을 포함할 수 있거나, 미세구조물이 제1 광학 필름의 제1 표면의 일부분 상에만 존재할 수 있다. 필름 구조체가 예를 들어 창문과 같은 큰 글레이징 물품(glazing article)에 부착될 수 있기 때문에, 바람직한 광 방향전환 효과를 생성하기 위해 글레이징 물품의 전체 표면이 미세구조화된 표면을 포함하는 것이 필요하지 않거나 바람직하지 않을 수 있다. 글레이징 물품의 일부분만이 광 방향전환 필름 구조체를 포함하는 것이 바람직할 수 있거나, 대안적으로, 글레이징 물품 표면 전체가 필름 구조체에 의해 덮이는 경우, 필름 구조체의 일부분만이 광 방향전환 미세구조물을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
복수의 비대칭 다면형 굴절 프리즘의 정돈된 배열은 미세구조물들의 어레이를 형성할 수 있다. 어레이는 다양한 요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 어레이는 직선형(즉, 일련의 평행한 선들), 정현파형(즉, 일련의 파형 선들), 랜덤형, 또는 이들의 조합일 수 있다. 매우 다양한 어레이가 가능하지만, 어레이 요소들이 분리형(discrete)인 것, 즉 어레이 요소들이 교차하거나 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 도 4 내지 도 7은 다양한 어레이 요소들을 갖는 복수의 비대칭 다면형 굴절 프리즘의 정돈된 배열의 평면도를 도시하고 있다. 도 4에서, 광 방향전환 구조체(400)는 직선형 어레이 요소(410)들을 포함한다. 도 5에서, 광 방향전환 구조체(500)는 정현파형 어레이 요소(510)들을 포함한다. 도 6에서, 광 방향전환 구조체(600)는 정현파형 어레이 요소(610)들을 포함한다. 도 6에서, 정현파형 어레이 요소(610)들은 서로 위상이 다르다. 도 7에서, 광 방향전환 구조체(700)는 랜덤형 어레이 요소(710)들을 포함한다. 도 4 내지 도 7의 어레이 요소들은 단지 구상적인 것이고 축척대로 도시되지 않았으며, 또한, 이들 도면은 예시하고자 하는 것이며, 추가의 어레이 요소들 및 조합이 가능하고 본 발명의 범주 내에 있다.
제1 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 글레이징 기재에 라미네이팅(laminating)되도록 설계된다. 전형적으로, 이러한 표면은 광 방향전환 필름을 제1 글레이징 기재 표면에 점착시키는, 접착제 코팅과 같은, 코팅을 포함한다. 적합한 접착제의 예는 예를 들어 열 활성화 접착제, 감압 접착제 또는 경화성 접착제를 포함한다. 광학적으로 투명한 적합한 경화성 접착제의 예는 미국 특허 제6,887,917호(양(Yang) 등)에 기재된 것을 포함한다. 접착제의 성질에 따라, 접착제 코팅은 접착제 코팅을 표면에 너무 일찍 점착되는 것으로부터, 그리고 접착제 표면에 점착될 수 있는 먼지 및 다른 부스러기로부터 보호하기 위해 접착제 코팅에 부착된 이형 라이너(release liner)를 가질 수 있다. 이형 라이너는 전형적으로 광 방향전환 라미네이트가 기재에 부착될 때까지 제위치에 유지된다. 전형적으로, 감압 접착제가 사용된다.
매우 다양한 감압 접착제 조성물이 적합하다. 일부 실시 형태에서, 감압 접착제는 광학적으로 투명하다. 감압 접착제 성분은 감압 접착제 특성을 갖는 임의의 재료일 수 있다. 부가적으로, 감압 접착제 성분은 단일 감압 접착제일 수 있거나, 감압 접착제는 둘 이상의 감압 접착제의 조합일 수 있다.
적합한 감압 접착제는 예를 들어 천연 고무, 합성 고무, 스티렌 블록 공중합체, 폴리비닐 에테르, 폴리(메트)아크릴레이트(아크릴레이트와 메타크릴레이트 둘 모두를 포함함), 폴리올레핀, 실리콘, 또는 폴리비닐 부티랄에 기반한 것을 포함한다.
광학적으로 투명한 감압 접착제는 (메트)아크릴레이트계 감압 접착제일 수 있다. 유용한 알킬 (메트)아크릴레이트(즉, 아크릴산 알킬 에스테르 단량체)에는 알킬 기가 4개 내지 14개 그리고 특히 4개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 비-3차 알킬 알코올의 선형 또는 분지형 1작용성 불포화 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 포함된다. 폴리(메트)아크릴 감압 접착제는 예를 들어 적어도 하나의 알킬 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체, 예를 들어 아이소옥틸 아크릴레이트, 아이소노닐 아크릴레이트, 2-메틸-부틸 아크릴레이트, 2-에틸-n-헥실 아크릴레이트 및 n-부틸 아크릴레이트, 아이소부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, n-노닐 아크릴레이트, 아이소아밀 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 아이소데실 아크릴레이트, 아이소데실 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트 및 도데실 아크릴레이트; 및 적어도 하나의 선택적인 공단량체 성분, 예를 들어 (메트)아크릴 산, 비닐 아세테이트, N-비닐 피롤리돈, (메트)아크릴아미드, 비닐 에스테르, 푸마레이트, 스티렌 거대단량체, 알킬 말레에이트 및 알킬 푸마레이트(각각 말레산과 푸마르산에 기반함), 또는 이들의 조합으로부터 유도된다.
소정 실시 형태에서, 폴리(메트)아크릴 감압 접착제는 아크릴산 약 0 내지 약 20 중량%, 및 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸-헥실 아크릴레이트 또는 n-부틸 아크릴레이트 조성물 중 적어도 하나의 약 100 내지 약 80 중량%로부터 유도된다.
일부 실시 형태에서, 접착제 층은 폴리비닐 부티랄로 적어도 부분적으로 형성된다. 폴리비닐 부티랄 층은 공지된 수성 또는 용매-기재의 아세탈화 공정을 통해 형성될 수 있으며, 여기서 폴리비닐 알코올이 산성 촉매의 존재 하에서 부티르알데히드와 반응한다. 일부 경우에, 폴리비닐 부티랄 층은 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 솔루시아 인코포레이티드(Solutia Incorporated)로부터 상표명 "부트바르(BUTVAR)" 수지로 구매가능한 폴리비닐 부티랄을 포함할 수 있거나 이로 형성될 수 있다.
일부 경우에, 폴리비닐 부티랄 층은 수지 및 (선택적으로) 가소제를 혼합하고, 혼합된 제형을 시트 다이(sheet die)를 통해 압출함으로써 제조될 수 있다. 가소제가 포함되는 경우, 폴리비닐 부티랄 수지는 수지 100부(part) 당 약 20 내지 80부 또는 아마도 약 25 내지 60부의 가소제를 포함할 수 있다. 적합한 가소제의 예에는 다가 산 또는 다가 알코올의 에스테르가 포함된다. 적합한 가소제는 트라이에틸렌 글리콜 비스(2-에틸부티레이트), 트라이에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸헥사노에이트), 트라이에틸렌 글리콜 다이헵타노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이헵타노에이트, 다이헥실 아디페이트, 다이옥틸 아디페이트, 헥실 사이클로헥실 아디페이트, 헵틸 및 노닐 아디페이트들의 혼합물, 다이아이소노닐 아디페이트, 헵틸노닐 아디페이트, 다이부틸 세바케이트, 중합체 가소제, 예를 들어 오일-개질된 세바식 알키드, 및 미국 특허 제3,841,890호에 개시된 것과 같은 아디페이트 및 미국 특허 제4,144,217호에 개시된 것과 같은 아디페이트와 포스페이트의 혼합물이다.
접착제 층은 가교결합될 수 있다. 접착제는 열, 습기 또는 방사선에 의해 가교결합되어, 접착제의 유동 능력을 변경하는, 공유결합으로 가교결합된 네트워크(network)를 형성할 수 있다. 가교결합제가 모든 유형의 접착제 제형에 부가될 수 있지만, 코팅 및 처리 조건에 따라, 열 또는 방사 에너지에 의해, 또는 습기에 의해 경화가 활성화될 수 있다. 가교결합제 부가가 바람직하지 않은 경우에, 원한다면 전자 빔에 대한 노출에 의해 접착제를 가교결합시킬 수 있다.
가교결합의 정도는 특정 성능 요건을 충족시키도록 조절될 수 있다. 접착제는 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 중합의 방법, 코팅 방법, 최종 용도 등에 따라, 개시제, 충전제, 가소제, 점착성 부여제(tackifier), 사슬 전달제(chain transfer agent), 섬유질 보강제, 직포 및 부직포, 발포제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 점도 향상제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제가 사용될 수 있다.
광학적으로 투명한 것에 부가하여, 감압 접착제는 창문과 같은 큰 기재에 대한 라미네이션(lamination)에 적합하게 만드는 추가의 특징을 가질 수 있다. 일시적 제거가능성이 이들 추가의 특징 중 하나이다. 일시적으로 제거가능한 접착제는 비교적 낮은 초기 점착력을 가져서, 기재로부터의 일시적 제거가능성 및 기재에의 재부착가능성을 허용하는 접착제이며, 이때 일정 기간에 걸쳐 점착이 확립되어 충분히 강한 접합을 형성한다. 일시적으로 제거가능한 접착제의 예가 예를 들어 미국 특허 제4,693,935호(마주렉(Mazurek))에 기재되어 있다. 대안적으로, 또는 일시적으로 제거가능한 것에 부가해, 감압 접착제 층은 미세구조화된 표면을 포함할 수 있다. 이러한 미세구조화된 표면은 접착제가 기재에 라미네이팅될 때 공기 배출을 허용한다. 광학적 응용의 경우, 전형적으로, 접착제는 기재의 표면을 적시고, 미세구조물이 일정 기간에 걸쳐 사라지고 그에 따라 접착제 층의 광학적 특성에 영향을 미치지 않는 충분한 정도까지 유동할 것이다. 미세구조화된 접착제 표면은 미세구조화된 표면을 갖는 이형 라이너와 같은 미세구조화 공구에 접착제 표면을 접촉시킴으로써 달성될 수 있다.
감압 접착제는 본질적으로 점착성일 수 있다. 원하는 경우, 점착성 부여제가 감압 접착제를 형성하는 기본 재료에 부가될 수 있다. 유용한 점착성 부여제에는 예를 들어 로진 에스테르 수지, 방향족 탄화수소 수지, 지방족 탄화수소 수지, 및 테르펜 수지가 포함된다. 감압 접착제의 광학적 투명도를 감소시키지 않으면, 예를 들어 오일, 가소제, 산화방지제, 자외선 ("UV") 안정제, 수소화 부틸 고무, 안료, 경화제, 중합체 첨가제, 증점제, 사슬 전달제 및 다른 첨가제를 포함한 다른 재료가 특수 목적을 위해 부가될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 감압 접착제는 UV 흡수제(UV absorber, UVA) 또는 장애 아민 광 안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)를 포함할 수 있다. 적합한 UVA는 예를 들어 벤조트라이아졸 UVA, 예를 들어 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바(Ciba)로부터 티누빈(TINUVIN) P, 213, 234, 326, 327, 328, 405 및 571로서 입수가능한 화합물을 포함한다. 적합한 HALS는 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 123, 144, 및 292로서 입수가능한 화합물을 포함한다.
본 발명의 감압 접착제는 예를 들어 조절된 광 투과율 및 헤이즈와 같은 바람직한 광학적 특성을 나타낸다. 일부 실시 형태에서, 감압 접착제로 코팅된 기재는 기재 단독과 실질적으로 동일한 광 투과율을 가질 수 있다.
미세구조화된 표면을 위한 지지 층 및 캐리어(carrier)인 것 외에, 광학 필름은 또한 광 방향전환 필름에 추가의 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광학 필름은 적외광을 반사할 수 있는 다층 필름일 수 있다. 이러한 방식으로, 광 방향전환 라미네이트는 또한 바람직하지 않은 적외광(열)이 빌딩에 들어가지 않도록 하는 동시에 바람직한 가시광이 빌딩 내로 들어가도록 하는 것을 도울 수 있다. 제1 광학 필름으로서 유용한 적합한 다층 필름의 예에는 예를 들어 미국 특허 제6,049,419호, 제5,223,465호, 제5,882,774호, 제6,049,419호, 재발행 특허 제34,605호, 제5,579,162호 및 제5,360,659호에 개시된 것이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 제1 광학 필름은 교번하는 중합체 층들이 상호작용하여 적외광을 반사하는 다층 필름이다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층들 중 적어도 하나는 복굴절성 중합체 층이다.
제1 광학 필름은, 이미 기술된 접착제 코팅에 부가해 또는 이 대신에, 제2 주 표면 상에 추가의 코팅을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 주 표면은 눈부심 방지 코팅을 포함할 수 있다.
전형적으로, 제1 광학 필름 또는 제1 다층 광학 필름은 필름이 광학적으로 투명한 것을 가능하게 하는 중합체 재료로 제조된다. 적합한 중합체 재료의 예에는 예를 들어 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸 셀룰로오스, 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 실리콘, 및 이들의 조합 또는 블렌드(blend)가 포함된다. 광학 필름은 중합체 재료 외에 충전제, 안정제, 산화방지제, 가소제 등과 같은 다른 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 필름은 UV 흡수제(UVA) 또는 장애 아민 광 안정제(HALS)와 같은 안정제를 포함할 수 있다. 적합한 UVA는 예를 들어 벤조트라이아졸 UVA, 예를 들어 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 P, 213, 234, 326, 327, 328, 405 및 571로서 입수가능한 화합물을 포함한다. 적합한 HALS는 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 123, 144, 및 292로서 입수가능한 화합물을 포함한다.
제1 광학 필름의 제1 주 표면 상의 미세구조물 층은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 전형적으로, 미세구조물 층은 열가소성 또는 열경화성 재료를 포함한다.
전술된 미세구조화된 필름은 엠보싱, 압출, 주조 및 경화, 압축 성형 및 사출 성형을 포함한 다양한 방법을 사용해 제조된다. 엠보싱의 한 가지 방법이 미국 특허 제6,322,236호에 기재되어 있으며, 이 방법은 패턴화된 롤(patterned roll) - 이는 이어서 필름 상에 미세구조화된 표면을 엠보싱하는 데 사용됨 - 을 형성하기 위한 다이아몬드 선삭(diamond turning) 기술을 포함한다. 복수의 비대칭 구조물의 정돈된 배열을 갖는 전술된 필름을 형성하기 위해 유사한 방법이 사용될 수 있다.
반복 패턴을 갖는 미세구조화된 표면을 구비한 필름을 생성하기 위해 다른 접근법을 따를 수 있다. 예를 들어, 필름은 그 위에 특정 패턴을 갖는 주형을 사용해 사출 성형될 수 있다. 사출 성형된 최종 필름은 주형의 패턴의 상보체(complement)인 표면을 갖는다. 다른 접근법 및 유사한 접근법에서, 필름은 압축 성형될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 구조화된 필름은 주조 및 경화로 불리는 접근법을 사용해 제조된다. 주조 및 경화에서, 미세구조화 공구가 적용되는 표면 상에 경화성 혼합물이 코팅되거나, 혼합물이 미세구조화 공구 내로 코팅되고 코팅된 미세구조화 공구가 표면에 접촉된다. 이어서 경화성 혼합물이 경화되고 공구가 제거되어 미세구조화된 표면을 제공한다. 적합한 미세구조화 공구의 예는 미세구조화된 주형 및 미세구조화된 라이너를 포함한다. 적합한 경화성 혼합물의 예에는 열경화성 재료, 예를 들어 폴리우레탄, 폴리에폭사이드, 폴리아크릴레이트, 실리콘 등을 제조하는 데 사용되는 경화성 재료가 포함된다.
라미네이트 구조체는 또한 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름을 포함한다. 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 표면 상에 있는 미세구조물들의 실질적으로 전부와 접촉하고 이에 접합된다. 제2 광학 필름은, 제1 광학 필름과 함께, 제1 광학 필름 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 한다. 이러한 체적을 한정하는 데 사용되는 제1 광학 필름의 표면은 제1 광학 필름의 제1 주 표면의 평면이다. 이러한 평면은 구조물이 돌출하는 제1 광학 필름의 표면이다.
제2 광학 필름은 제1 광학 필름과 동일한 재료 또는 재료들로 제조될 수 있거나, 재료가 상이할 수 있다. 제2 광학 필름은 미세구조화된 표면을 보호하고, 구조물이 손상되거나, 더러워지거나 달리 광을 방향전환시킬 수 없게 되는 것을 방지한다.
제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면의 비대칭 다면형 굴절 프리즘의 정상부(top)와 접촉한다. 제2 광학 필름과 비대칭 다면형 굴절 프리즘의 정상부 사이의 접촉 영역에서, 이들 요소가 접합된다. 이러한 접합은 접착제 접합, 열 라미네이션, 초음파 용접 등을 포함해, 2개의 중합체 유닛을 함께 라미네이팅하기에 유용한 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 제2 광학 필름은 필름을 연화시키도록 가열될 수 있고, 필름은 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에 접촉될 수 있다. 가열된 필름은 냉각시 제1 광학 필름의 미세구조화된 층의 접촉된 부분에 대한 접합부를 형성한다. 유사하게, 제2 광학 필름은 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에 건식 라미네이팅될 수 있고, 이어서 열이 직접적으로 또는 간접적으로 적용되어 라미네이팅된 물품을 생성할 수 있다. 대안적으로, 초음파 용접기가 건식 라미네이트 구조체에 적용될 수 있다. 전형적으로, 접착제 접합이 사용된다. 접착제 접합이 사용되는 경우, 열 활성화 접착제 또는 감압 접착제 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 일반적으로, 감압 접착제, 특히 전술된 광학적으로 투명한 감압 접착제가 사용된다.
접착제 접합을 실행하기 위해, 접착제가 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에, 또는 제2 광학 필름의 제2 주 표면에 적용될 수 있다. 전형적으로, 접착제는 제2 광학 필름의 제2 주 표면에 적용된다. 적용된 접착제 코팅은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 접착제 코팅은 나이프 코팅(knife coating), 롤 코팅(roll coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 로드 코팅(rod coating), 커튼 코팅(curtain coating), 에어 나이프 코팅(air knife coating), 또는 스크린 프린팅(screen printing) 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing)과 같은 프린팅 기술을 포함한 다양한 코팅 기술들 중 임의의 것을 통해 적용될 수 있다. 접착제는 용매-기재(즉, 용액, 분산액, 현탁액) 또는 100% 고형물 조성물로서 적용될 수 있다. 용매-기재 접착제 조성물이 사용되는 경우, 전형적으로, 코팅은 라미네이션 전에 공기 건조에 의해, 또는 예를 들어 강제 통풍 오븐(forced air oven)과 같은 오븐을 사용해 승온에서 건조된다. 이어서 접착제 코팅된 제2 광학 필름이 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에 라미네이팅될 수 있다. 라미네이션 공정은 전술된 미세구조화된 프리즘의 팁(tip)에 대한 균일하고 고른 접촉을 제공하도록 잘 조절되어야 한다.
미세구조화된 표면을 위한 보호 층인 것 외에, 제2 광학 필름은 또한 광 방향전환 라미네이트에 추가의 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제2 광학 필름은 적외광을 반사할 수 있는 다층 필름일 수 있다. 이러한 방식으로, 광 방향전환 라미네이트는 또한 바람직하지 않은 적외광(열)이 빌딩에 들어가지 않도록 하는 동시에 바람직한 가시광이 빌딩 내로 들어가도록 하는 것을 도울 수 있다. 제2 광학 필름으로서 유용한 적합한 다층 필름의 예에는 예를 들어 미국 특허 제6,049,419호, 제5,223,465호, 제5,882,774호, 제6,049,419호, 재발행 특허 제34,605호, 제5,579,162호 및 제5,360,659호에 개시된 것이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 제1 광학 필름은 교번하는 중합체 층들이 상호작용하여 적외광을 반사하는 다층 필름이다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층들 중 적어도 하나는 복굴절성 중합체 층이다.
제2 광학 필름의 제1 주 표면은 일반적으로 방의 내부에 노출되기 때문에, 제1 주 표면 상에 추가의 코팅을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제1 주 표면은 긁힘 및 흠집으로부터 표면을 보호할 뿐만 아니라 표면 세정기로부터의 손상으로부터 표면을 보호하기 위해, 또는 표면을 낙서-방지형(graffiti-resistant)으로 만들거나 세정하기에 더 쉽게 만들기 위해 하드코트(hardcoat)와 같은 보호 코팅을 포함할 수 있다. 적합한 코팅의 예에는 예를 들어 하드코트, 긁힘-방지 코팅(anti-scratch coating), 저 표면 에너지 코팅(low surface energy coating) 또는 세정 용이 코팅(easy clean coating)이 포함된다.
전형적으로, 제2 광학 필름 또는 제2 다층 광학 필름은 필름이 광학적으로 투명한 것을 가능하게 하는 중합체 재료로 제조된다. 적합한 중합체 재료의 예에는 예를 들어 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸 셀룰로오스, 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 실리콘, 및 이들의 조합 또는 블렌드가 포함된다. 광학 필름은 중합체 재료 외에 충전제, 안정제, 산화방지제, 가소제 등과 같은 다른 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 필름은 UV 흡수제(UVA)와 같은 안정제를 포함할 수 있다. 적합한 UVA는 예를 들어 벤조트라이아졸 UVA, 예를 들어 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 P, 213, 234, 326, 327, 328, 405 및 571로서 입수가능한 화합물을 포함한다.
본 발명의 광 관리 필름 구조체는 유입되는 일광을 방향전환시켜 일광을 방 조명에 더 유용하게 만들도록 설계된다. 필름 구조체는 태양으로부터의 대체로 하향으로 경사진 광을 방의 천장을 향해 방향전환시켜 방의 전체 조명에 도움을 준다. 광을 방향전환시키는 필름 구조체의 능력의 측정값은 실험실 시험에 의해 결정될 수 있어, 시험을 위해 구조체를 창문에 설치함으로써 구조체를 시험해야하는 필요성을 배제시킨다. 그러한 시험의 예는 조절된 세기(intensity)를 갖는 광의 빔을 필름 구조체에 비추는 단계, 및 상향으로 방향전환된 광의 양을 측정하는 단계를 포함한다. 광의 입력 빔은 소정 각도로 설정될 수 있거나, 소정 범위의 각도에 걸쳐 변화될 수 있다. 상향으로 방향전환된 광의 양은 예를 들어 광검출기로 측정될 수 있다. 모든 방향에서 광의 분포를 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 유형의 측정은 보통 양방향 투과율 분포 함수(bi-directional transmission distribution function, BTDF)로 지칭된다. 미국 워싱턴주 소재의 라디언트 이미징(Radiant Imaging)으로부터 상표명 이미징 스피어(IMAGING SPHERE)로 입수가능한 기구가 그러한 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 광 관리 필름 구조체는 기재에 부착되어 광 지향 물품과 같은 물품을 제공할 수 있다. 기재는 적어도 광학적으로 투과성이며, 광학적으로 투명할 수 있다. 적합한 기재의 예에는 예를 들어 창문이 포함된다. 창문은 다양한 유리와 같은 다양한 또는 여러 유형의 글레이징 기재로, 또는 폴리카르보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 중합체 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 창문은 또한 추가 층 또는 처리를 포함할 수 있다. 추가 층의 예에는 예를 들어 눈부심 감소, 착색(tinting), 비산 저항(shatter resistance) 등을 제공하도록 설계된 필름의 추가 층이 포함된다. 창문에 존재할 수 있는 추가 처리의 예에는 예를 들어 하드코트와 같은 다양한 유형의 코팅, 및 장식 에칭과 같은 에칭이 포함된다.
전형적으로, 광 관리 필름 구조체는 제1 광학 필름의 제2 주 표면 상의 이형 라이너에 의해 보호될 수 있는 접착제 층을 포함한다. 전술된 바와 같이, 이형 라이너는 접착제 표면에 미세구조화를 부여하고 광 관리 필름이 기재에 라미네이팅될 때 공기 배출을 허용하기 위해 미세구조화된 표면을 포함할 수 있다. 이러한 공기 배출은 라미네이션 내의 기포의 제거에 도움을 준다.
전술된 바와 같이, 접착제는 또한 제거가능할 수 있으며, 이는 접착제가 비교적 낮은 초기 점착력을 가져서, 기재로부터의 일시적 제거가능성 및 기재에의 재부착가능성을 허용함을 의미하며, 이때 일정 기간에 걸쳐 점착이 확립되어 충분히 강한 접합을 형성한다. 이는 큰 면적의 기재가 라미네이팅되어야 할 때 특히 유용할 수 있다.
역사적으로, 광 관리 필름과 같은 물품을 큰 표면의 기재에 라미네이팅하는 것은, 때때로 "습식(wet)" 적용 공정으로 불리는 것에 의해 성취되었다. 습식 적용 공정은 액체, 전형적으로 물/계면활성제 용액을 대형 포맷 물품의 접착제 면 상에, 그리고 선택적으로 기재 표면 상에 분무하는 단계를 포함한다. 액체는 감압 접착제가 일시적으로 점착성을 잃게 하여, 설치자가 대형 포맷 물품을 취급하고, 활주시키고, 기재 표면 상의 원하는 위치로 재부착시킬 수 있게 한다. 액체는 또한 대형 포맷 물품이 그 자체에 들러붙거나 기재의 표면에 너무 일찍 점착된 경우 설치자가 대형 포맷 물품을 잡아당겨서 떼어내는 것을 허용한다. 접착제에 액체를 적용하는 것은 또한 기재의 표면 상에 양호한 점착 구조를 갖는 매끄럽고 기포가 없는 외양을 제공함으로써 설치된 대형 포맷 물품의 외양을 개선시킬 수 있다.
습식 적용 공정이 많은 경우에 성공적으로 사용되었지만, 이는 많은 시간이 걸리고 번잡한 공정이다. "건식"(dry) 적용 공정은 일반적으로 대형 포맷 그래픽 물품을 설치하는 데 바람직하다. 자가 습윤성이고 제거가능한 접착제가 건식 설치 공정으로 적용될 수 있다. 물품은 접착제가 자가 습윤성이기 때문에 큰 기재에 용이하게 부착되고, 게다가 물품은 필요에 따라 용이하게 제거되고 재부착될 수 있다.
본 발명의 광 관리 필름 구조체는 창문과 같은 기재의 어느 한 쪽의 노출 표면에 부착될 수 있다. 창문의 노출 표면이라는 것은, 내측 노출 표면은 방 내부를 향하는 창문의 표면이고 외측 노출 표면은 외부 환경을 향하는 창문의 표면임을 의미한다. 전형적으로, 설치의 용이함을 위해, 광 관리 필름 구조체는 창문의 내측 노출 표면에 부착된다.
실시예
이들 실시예는 단지 예시 목적만을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위의 범주를 제한하려는 것이 아니다. 달리 기재되지 않는 한, 실시예 및 본 명세서의 나머지 부분에서 모든 부, 백분율, 비 등은 중량을 기준으로 한다. 달리 기재되지 않는 한, 사용한 용매 및 다른 시약은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 시그마-알드리치 케미칼 컴퍼니(Sigma-Aldrich Chemical Company)로부터 획득하였다.
실시예 1
다이아몬드 선삭 공정을 사용해 원하는 직선형 홈 및 프리즘 요소(도 3과 유사한 단면을 가짐)의 네거티브(negative)를 갖는 마스터 공구를 획득하였다. 독일 몬하임 소재의 코그니스(Cognis)로부터 상표명 "포토머(PHOTOMER) 6010"으로 구매가능한 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머 74 중량부, 미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머(Sartomer)로부터 상표명 "사토머 에스알(SARTOMER SR) 238"로 구매가능한 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트 25부, 및 스위스 바젤 소재의 시바(Ciba)로부터 상표명 "다로큐르(DAROCUR) 1173"으로 구매가능한 알파-하이드록시 케톤 UV 광개시제(2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논)를 블렌딩(blending)함으로써 UV 경화성 수지 조성물을 제조하였다. 미국 버지니아주 호프웰 소재의 듀폰 테이진 필름즈(DuPont Teijin Films)로부터 상표명 "멜리넥스(MELINEX) 453"으로 구매가능한 76 마이크로미터(3 밀(mil)) 두께의 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름을 UV 경화성 수지로 85 마이크로미터의 대략적인 두께까지 코팅하였다. 코팅된 필름을 홈에 임의의 공기가 없도록 마스터 공구와 물리적으로 연결되도록 배치하였다. 수지를 마스터 공구와 물리적 연결 상태에 있는 동안 미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈(Fusion UV systems)로부터 입수가능한 마이크로파 구동식 UV 경화 시스템으로 경화시켰다. 웨브(web) 상의 경화된 수지를 마스터 공구로부터 제거하여 미세구조화된 필름을 생성하였다. 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 상표명 "쓰리엠 옵티컬리 클리어 어드헤시브(3M OPTICALLY CLEAR ADHESIVE) 8171"로 구매가능한 25 마이크로미터(1 밀) 두께의 광학적으로 투명한 접착제 전사 테이프의 하나의 라이너를 제거하고, 노출된 접착제 표면을 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 프로테크 엔지니어링(Protech Engineering)으로부터 입수가능한 롤-대-롤 라미네이터(roll-to-roll laminator)로 미세구조화된 필름의 비-구조화된 면에 라미네이팅하였다. 미국 특허 공개 제2006/0154049호의 5페이지 및 6페이지에 개시된 바와 같은 다층 필름 물품을 미세구조화된 필름의 구조화된 면에 라미네이팅하여 최종 광 방향전환 필름 라미네이트를 생성하였다.

Claims (33)

  1. 광 관리 필름 구조체(light management film construction)로서,
    제1 주 표면(major surface) 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된(microstructured) 표면을 포함함 -; 및
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름 - 상기 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 인접하게 배치되고 접촉하며 접합됨 - 을 포함하고, 제1 광학 필름의 제1 주 표면 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 주 표면 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적(enclosed volume)을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 하는 광 관리 필름 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 비대칭 구조물은 복수의 다면형(multi-sided) 굴절 프리즘의 정돈된 배열(ordered arrangement)을 포함하고, 각각의 다면형 굴절 프리즘의 단면은 3개 이상의 면을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 다면형 굴절 프리즘의 적어도 하나의 면은 만곡된 표면인 광 관리 필름 구조체.
  4. 제2항에 있어서, 각각의 다면형 굴절 프리즘은 4개의 면(면 A, 면 B, 면 C 및 면 D)을 포함하여, 다면형 굴절 프리즘의 면 A는 제1 광학 필름의 제1 주 표면에 평행하고 인접하며; 다면형 굴절 프리즘의 면 B는 면 A에 연결되고, 면 A에 수직인 수평선 위로 15 내지 80°의 각도에서 제1 광학 필름의 제2 주 표면에 입사하는 광선의 내부 전반사(total internal reflection)를 생성하도록 설계되며; 다면형 굴절 프리즘의 면 C는 면 A에 연결되고; 다면형 굴절 프리즘의 면 D는 면 C 및 면 B에 연결되고, 면 B로부터 반사된 광선을 면 B로부터 멀어지는 방향으로 그리고 면 C 및/또는 면 D를 향해 실질적으로 방향전환시키도록 설계되게 하는 광 관리 필름 구조체.
  5. 제4항에 있어서, 면 B는 면 A와 교차점에서 90° 미만인 각도를 형성하는 광 관리 필름 구조체.
  6. 제4항에 있어서, 면 C는 면 A와 교차점에서 90° 이하의 각도를 형성하는 광 관리 필름 구조체.
  7. 제4항에 있어서, 면 D는 적어도 하나가 만곡되는 일련의 면들을 포함하거나, 면 C 및 면 D가 함께 단일의 만곡된 표면을 형성하는 광 관리 필름 구조체.
  8. 제4항에 있어서, 면 C, 또는 면 D, 또는 함께 취해진 면 C와 면 D는 일련의 면들을 포함하고, 일련의 면들은 구조화된(structured) 표면을 포함하며, 구조화된 표면 상의 구조물의 각각의 치수는 면 A보다 작은 광 관리 필름 구조체.
  9. 제7항에 있어서, 면 D는 첨단부를 형성하도록 면 B에 연결되는 면 D1을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  10. 제7항에 있어서, 면 D는 제2 광학 필름의 제2 주 표면을 위한 접합 표면을 제공하는 면 D2를 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  11. 제1항에 있어서, 비대칭 구조물은 1 초과의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 광 관리 필름 구조체.
  12. 제1항에 있어서, 비대칭 구조물은 제1 광학 필름의 제1 주 표면으로부터 50 마이크로미터 내지 250 마이크로미터만큼 돌출하는 광 관리 필름 구조체.
  13. 제1항에 있어서, 비대칭 구조물은 열가소성 재료 또는 열경화성 재료를 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  14. 제1항에 있어서, 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제2 광학 필름의 제2 주 표면 상에 존재하는 접착제 층에 의해 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에 접합되는 광 관리 필름 구조체.
  15. 제1항에 있어서, 제1 광학 필름의 제2 주 표면은 코팅을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  16. 제14항에 있어서, 코팅은 접착제 코팅을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  17. 제15항에 있어서, 접착제 코팅에 부착된 이형 라이너(release liner)를 추가로 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  18. 제1항에 있어서, 제2 광학 필름의 제1 주 표면은 하드코트(hardcoat), 긁힘-방지 코팅(anti-scratch coating), 저 표면 에너지 코팅(low surface energy coating) 또는 세정 용이 코팅(easy clean coating)의 군으로부터 선택된 코팅을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  19. 제18항에 있어서, 코팅은 적외광 흡수 나노입자를 포함하는 하드코트를 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  20. 제1항에 있어서, 제1 광학 필름 또는 제2 광학 필름 중 적어도 하나는 적외 방사선을 반사하도록 상호작용하는 교번하는 중합체 층들을 포함하는 다층 필름을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  21. 제1항에 있어서, 제1 광학 필름 또는 제2 광학 필름 중 적어도 하나는 UVA 흡수 입자를 추가로 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  22. 제16항에 있어서, 접착제 코팅은 UVA 흡수 입자를 추가로 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  23. 제20항에 있어서, 중합체 층들 중 적어도 하나는 복굴절성 중합체 층을 포함하는 광 관리 필름 구조체.
  24. 광 관리 필름 구조체를 제조하기 위한 방법으로서,
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 포함하는 제1 광학 필름을 제조하는 단계 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함함 -;
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 포함하는 제2 광학 필름을 제공하는 단계;
    제2 광학 필름의 제2 주 표면을 제1 광학 필름의 미세구조화된 표면에 접촉시키는 단계; 및
    제2 광학 필름의 제2 주 표면을 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 접합하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 접착제 층을 포함하고, 접합은 접착제 접합을 포함하는 방법.
  26. 제24항에 있어서, 제1 광학 필름을 제조하는 단계는 미세구조화된 제1 주 표면을 형성하기 위한 주조 및 경화 공정을 포함하는 방법.
  27. 물품으로서,
    기재(substrate); 및
    기재에 부착된 광 관리 필름을 포함하고, 광 관리 필름은
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함함 -, 및
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름 - 상기 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 인접하게 배치되고 접촉하며 접합됨 - 을 포함하며, 제1 광학 필름의 제1 주 표면 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 주 표면 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 하는 물품.
  28. 제27항에 있어서, 기재는 투과성 기재인 물품.
  29. 제27항에 있어서, 광 관리 필름 상의 비대칭 구조물은 복수의 다면형 굴절 프리즘의 정돈된 배열을 포함하고, 각각의 다면형 굴절 프리즘의 단면은 3개 이상의 면을 포함하는 물품.
  30. 제29항에 있어서, 각각의 다면형 굴절 프리즘의 단면은 4개의 면(면 A, 면 B, 면 C 및 면 D)을 포함하여, 다면형 굴절 프리즘의 면 A는 제1 광학 필름의 제1 주 표면에 평행하고 인접하며; 다면형 굴절 프리즘의 면 B는 면 A에 연결되고, 면 A에 수직인 수평선 위로 15 내지 80°의 각도에서 제1 광학 필름의 제2 주 표면에 입사하는 광선의 내부 전반사를 생성하도록 설계되며; 다면형 굴절 프리즘의 면 C는 면 A에 연결되고; 다면형 굴절 프리즘의 면 D는 면 C 및 면 B에 연결되고, 면 B로부터 반사된 광선을 면 B로부터 멀어지는 방향으로 그리고 면 C 및/또는 면 D를 향해 실질적으로 방향전환시키도록 설계되게 하는 물품.
  31. 광을 방향전환시키는 방법으로서,
    창문을 제공하는 단계;
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제1 광학 필름 - 여기서, 제1 주 표면은 비대칭 구조물을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함함 -, 및
    제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 제2 광학 필름 - 상기 제2 주 표면은 제1 광학 필름의 구조화된 제1 주 표면의 구조물들의 실질적으로 전부에 인접하게 배치되고 접촉하며 접합됨 - 을 포함하고, 제1 광학 필름의 제1 주 표면 및 제2 광학 필름의 제2 주 표면은 제1 주 표면 상의 구조물에 의해 부분적으로 점유되는 폐쇄 체적을 한정하여, 구조물이 한정된 총 체적의 20 내지 80%를 점유하게 하는
    광 관리 필름 구조체를 제공하는 단계; 및
    광 관리 필름 구조체를 창문의 내측 표면 또는 외측 표면에 부착하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 광 관리 필름 구조체를 창문에 부착하는 단계는 광 관리 필름 상의 접착제 층을 창문에 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 광 관리 필름 구조체 상의 접착제 층은 제1 광학 필름의 제2 주 표면 상에 존재하는 방법.
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