KR20170042827A - 얇은 미세구조화 광학 필름 - Google Patents

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Abstract

사전 형성된 중합체 필름 상에 배치된 중합된 미세구조화 표면을 갖는 광학 필름, 예를 들어, 휘도 향상 필름이 이제 설명되며, 상기 중합체 필름은 두께가 약 76 마이크로미터 (3 mil) 이하이고 상기 중합된 미세구조화 표면은 방향족 에폭시 다이메타크릴레이트 올리고머 또는 비스페놀 다이메타크릴레이트 단량체와 점도가 낮은 메타크릴레이트 희석제의 혼합물로 이루어지는 실질적으로 브롬화되지 않은 중합성 수지 조성물의 반응 생성물로 이루어진다.

Description

얇은 미세구조화 광학 필름{Thin Microstructured Optical Films}
미국 특허 제5,175,030호 및 제5,183,597호에 기재된 것과 같은 소정의 미세복제된 광학 제품을 보통 "휘도 향상 필름"이라고 한다.
휘도 향상 필름은 배터리 수명 및 디스플레이 휘도를 증가시키기 위하여 다양한 (예컨대, LCD) 핸드헬드 디스플레이 장치, 예를 들어, 휴대폰, PDA, 및 MP3 플레이어에 현재 사용된다. 특히, 핸드헬드 디스플레이 장치에 대한 산업 동향은 점점 더 얇은 장치를 제공하는 것이다.
휘도 향상 필름은 고굴절률의 중합성 조성물로부터 제조되어 왔다. 루(Lu) 등의 미국 특허 제5,175,030호 및 루의 미국 특허 제5,183,597호에 기재된 바와 같이, 미세구조 보유 물품(예컨대, 휘도 향상 필름)은 (a) 중합성 조성물을 제조하는 단계; (b) 중합성 조성물을 마스터 음각 미세구조화 성형 표면 상에 마스터의 공동을 충전하기에 겨우 충분한 양으로 침착하는 단계; (c) 사전 형성된 기부(예를 들어, PET 필름)와 마스터 - 이들 중 적어도 하나는 가요성임 - 사이에 중합성 조성물의 비드를 이동시켜 공동을 충전하는 단계; 및 (d) 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 출원인은 "두꺼운" 휘도 향상 필름, 예를 들어, 두께가 127 마이크로미터 (5 mil) 이상인 사전 형성된 (예컨대, PET) 필름 상에 프리즘 미세구조를 캐스팅 및 경화시킴으로써 제조된 필름에 적합한 중합성 수지 조성물이 얇은 사전 형성된 필름 상에 캐스팅 및 경화시키는 경우에는 적합하지 않다는 것을 알아냈다.
소정의 중합성 수지는 조립 중에 필름의 작은 조각을 취급하기 어렵게 만들고 조립된 (예컨대, 핸드헬드) 장치에 필름을 평탄하게 놓는 것을 방해할 수 있는 바람직하지 않은 "컬(curl)"을 나타내는 휘도 향상 필름으로 이어질 수 있다는 것이 밝혀졌다.
사전 형성된 중합체 필름 상에 배치된 중합된 미세구조화 표면을 갖는 휘도 향상 필름과 같은 광학 필름이 이제 설명되며, 상기 중합체 필름은 두께가 76 마이크로미터(3 mil) 이하이고 중합된 미세구조화 표면은
i) 하나 이상의 비스페놀 다이(메트)아크릴레이트 단량체, 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트 올리고머, 또는 그 혼합물 적어도 60 wt-%; 및
ii) 점도가 25℃에서 300 cp 미만인 (메트)아크릴레이트 희석제 약 5 wt-% 내지 약 40 wt-%를 포함하는 실질적으로 브롬화되지 않은 중합성 수지 조성물의 반응 생성물로 이루어지며, 중합성 조성물은 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 성분을 0 내지 15 wt-% 포함한다.
중합성 수지 조성물의 선택 관점에서, 이러한 얇은 광학 필름은 낮은 컬(예컨대, 0 내지 2 ㎜)을 나타낸다.
미세구조화 광학 필름 물품, 특히 휘도 향상 필름을 제조하는 데 사용하기 위한 중합성 수지 조성물을 이제 설명한다. 광학 필름은 중합성 수지 조성물의 반응 생성물로부터 제조된 중합된 구조체를 포함한다.
휘도 향상 필름은 일반적으로 조명 장치의 축상 휘도(on-axis luminance)(본 명세서에서 "휘도"(brightness)라고 함)를 향상시킨다. 휘도 향상 필름은 광 투과성 미세구조화 필름일 수 있다. 미세구조화 형상(topography)은 필름이 반사 및 굴절을 통해 광을 방향전환시키는 데 사용될 수 있도록 하는 필름 표면 상의 복수의 프리즘일 수 있다. 프리즘의 높이는 전형적으로 약 1 내지 약 75 마이크로미터 범위이다. 랩톱 컴퓨터, 시계 등에서 발견되는 것과 같은 광학 디스플레이에 사용될 때, 미세구조화 광학 필름은 디스플레이로부터 나오는 빛을 광학 디스플레이를 관통하는 법선 축으로부터 원하는 각도로 배치된 한 쌍의 평면 내로 제한함으로써 광학 디스플레이의 휘도를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 허용가능한 범위 밖으로 디스플레이에서 나가는 광은 디스플레이 내부로 다시 반사되며, 여기서 이 광의 일부분은 "재활용"되어 이 광이 디스플레이로부터 벗어날 수 있게 하는 각도로 미세구조화 필름으로 다시 되돌아갈 수 있다. 이러한 재활용은 원하는 휘도 수준을 갖는 디스플레이를 제공하는 데에 필요한 전력 소비량을 감소시킬 수 있기 때문에 유용하다.
본 발명의 휘도 향상 필름은 일반적으로 (예를 들어, 사전 형성된 중합체 필름) 기부층 및 광학층을 포함한다. 광학층은 선형 어레이의 정 직각 프리즘(regular right prism)을 포함한다. 각각의 프리즘은 제1 면(facet) 및 제2 면을 포함한다. 프리즘은, 프리즘이 형성되는 제1 표면 및 실질적으로 평평하거나 또는 평면이고 제1 표면의 반대편인 제2 표면을 갖는 기부 상에 형성된다. 직각 프리즘은 정각(apex angle)이 전형적으로 약 90°임을 의미한다. 그러나, 이 각도는 70° 내지 120°의 범위일 수 있고, 80° 내지 100°의 범위일 수도 있다. 이들 정점은 뾰족하거나, 둥글거나, 또는 평평하거나 또는 절두된 것일 수 있다. 예를 들어, 릿지(ridge)는 4 내지 7 내지 15 마이크로미터 범위의 반경으로 둥글게 형성될 수 있다. 프리즘 피크들 사이의 간격(또는 피치)은 5 내지 300 마이크로미터일 수 있다. 얇은 휘도 향상 필름의 경우, 이 피치는 바람직하게는 10 내지 36 마이크로미터, 더 바람직하게는 18 내지 24 마이크로미터이다. 이는 바람직하게는 약 5 내지 18 마이크로미터, 더 바람직하게는 약 9 내지 12 마이크로미터의 프리즘 높이에 상응한다. 프리즘 면들은 동일할 필요는 없으며, 프리즘들은 서로에 대하여 기울어질 수도 있다. 광학 물품의 전체 두께와 프리즘의 높이 사이의 관계는 변할 수 있다. 그러나, 전형적으로는, 명확한 프리즘 면을 가진 비교적 얇은 광학층을 사용하는 것이 바람직하다. 두께가 20 내지 35 마이크로미터(1 mil)에 근접하는 기재 상의 얇은 휘도 향상 필름의 경우, 전체 두께에 대한 프리즘 높이의 전형적인 비는 일반적으로 0.2 내지 0.4이다.
미국 특허 제5,183,597호 (루) 및 미국 특허 제5,175,030호 (루 등)에 기재된 바와 같이, 미세구조 보유 물품 (예컨대, 휘도 향상 필름)은 캐스팅 및 경화 방법에 의해 제조될 수 있다. 이러한 방법은 마스터 음각 미세구조화 성형 표면의 (예컨대, 미세프리즘) 공동을 충전하는 단계 및 사전 형성된 (예컨대, 광학적으로 투명한) 기부와 마스터 사이에서 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다. 마스터는 금속, 예를 들어, 니켈, 니켈 도금 구리 또는 황동일 수 있거나, 또는 중합 조건 하에서 안정한, 바람직하게는 중합된 재료가 마스터로부터 깨끗이 제거될 수 있게 하는 표면 에너지를 갖는 열가소성 재료일 수 있다. 기부 필름의 하나 이상의 표면은 선택적으로 프라이밍되거나(primed) 또는 달리 처리되어 기부에 대한 광학층의 부착을 촉진시킬 수 있다.
미세구조화된 광학층은 미국 특허 제7,074,463호에 기재되고 도시된 바와 같은 다양한 유용한 패턴을 가질 수 있다. 이들은 환형 프리즘 패턴, 큐브-코너(cube-corner) 패턴 또는 임의의 다른 렌즈형 미세구조일 수 있는 규칙적인 또는 불규칙적인 프리즘 패턴을 포함한다. 유용한 미세구조는 휘도 향상 필름으로서 사용하기 위한 내부 전반사 필름으로서 작용할 수 있는 규칙적인 프리즘 패턴이다. 다른 유용한 미세구조는 반사 필름으로서 사용하기 위한 재귀반사 필름 또는 요소로서 작용할 수 있는 코너-큐브 프리즘 패턴이다. 다른 유용한 미세구조는 광학 디스플레이에 사용하기 위한 광학 터닝 필름 또는 요소로서 작용할 수 있는 프리즘 패턴이다.
기부층의 사전 형성된 중합체 필름은 광학 제품, 즉 광의 흐름을 조절하도록 설계된 제품에 사용하기에 적합한 성질 및 조성의 것일 수 있다. 재료가 충분히 광학적으로 투명하고 특정 광학 제품 내에 조립되거나 또는 사용되기에 구조적으로 충분히 강하기만 하다면, 다양한 재료가 기부 재료로서 사용될 수 있다. 시간이 지나도 광학 제품의 성능을 손상시키지 않기에 충분한 온도 및 에이징에 대한 저항성을 갖는 기부 재료가 선택될 수 있다.
유용한 중합체 필름 재료에는, 예를 들어, 스티렌-아크릴로니트릴, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트, 폴리에테르 설폰, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나프탈렌 다이카르복실산에 기초한 공중합체 또는 블렌드, 폴리사이클로-올레핀, 및 폴리이미드가 포함된다. 선택적으로, 기부 재료는 이들 재료의 혼합물 또는 조합을 함유할 수 있다. 하나의 실시 형태에서, 기부는 다층형일 수 있거나 연속상에 현탁되거나 분산된 분산형 성분을 함유할 수 있다.
휘도 향상 필름과 같은 일부 광학 제품의 경우, 바람직한 사전 형성된 중합체 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 및 폴리카르보네이트를 포함한다. 유용한 PET 필름의 예에는 사진등급 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 필름즈(DuPont Films)로부터 입수가능한 멜리넥스(Melinex™) PET가 포함된다.
일부 사전 형성된 필름 재료는 광학적으로 활성일 수 있으며, 편광 재료로서 작용할 수 있다. 또한 본 명세서에서 필름 또는 기재로서 불리는 다수의 기부는 편광 재료로서 유용한 것으로 광학 제품 분야에 공지되어 있다. 필름을 통과하는 광의 편광은, 예를 들어 통과 광을 선택적으로 흡수하는 필름 재료 내에 다이크로익 편광기를 포함시킴으로써 달성될 수 있다. 광 편광은 또한 정렬된 운모 조각(mica chip)과 같은 무기 재료를 포함함으로써, 또는 연속 필름 내에 분산된 불연속 상, 예컨대 연속 필름 내에 분산된 광 조절 액정의 액적에 의하여 달성될 수 있다. 대안으로서, 필름은 상이한 재료의 초미세(microfine) 층으로부터 제조될 수 있다. 필름 내의 편광 재료는, 예컨대 필름의 신장, 전기장 또는 자기장의 인가, 및 코팅 기술과 같은 방법을 이용함으로써 편광 배향으로 정렬될 수 있다.
편광 필름의 예에는 미국 특허 제5,825,543호 및 제5,783,120호에 기재된 것들이 포함된다. 이들 편광 필름을 휘도 향상 필름과 조합하여 사용하는 것이 미국 특허 제6,111,696호에 기재되어 있다. 기부로서 사용될 수 있는 편광 필름의 두 번째 예는 미국 특허 제5,882,774호에 기재되어 있는 그러한 필름들이다. 구매가능한 필름은 상표명 DBEF (Dual Brightness Enhancement Film) 하에 쓰리엠(3M)으로부터 판매되는 다층 필름이다. 휘도 향상 필름에서의 이러한 다층 편광 광학 필름의 사용은 미국 특허 제5,828,488호에 기재되어 있다.
이제 설명되는 (예컨대, 휘도 향상) 미세구조화 광학 필름 물품은 두께가 약 76 마이크로미터(3 mil) 이하인 사전 형성된 중합체 필름 기부 층을 포함한다. 사전 형성된 중합체 필름은 전형적으로 두께가 적어도 13 마이크로미터 (0.5 mil) (예컨대, 15 마이크로미터 (0.6 mil), 18 마이크로미터 (0.7 mil), 20 마이크로미터 (0.8 mil), 23 마이크로미터 (0.9 mil))이다. 일부 실시 형태에서, 필름 두께는 약 25 마이크로미터 (1 mil) 내지 51 마이크로미터 (2 mil)의 범위이다.
본 명세서에 기재된 중합성 수지 조성물은 브롬화되지 않은 것이며, 이는 사용된 중합성 성분이 브롬 치환체를 포함하지 않음을 의미한다. 일부 실시 형태에서, 중합성 수지 조성물은 할로겐화되지 않은 것이다. 그러나, 검출가능한 양, 즉 (이온 크로마토그래피에 따라 측정시) 1 wt-% 미만의 할로겐(예컨대, 브롬)이 오염물로서 존재할 수 있다.
고농도의 나노입자를 함유하는 것은 전형적으로 중합성 수지 조성물의 유기 성분의 농도를 변화시키는 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 중합성 조성물 수지 조성물에는 일반적으로 10 wt-% 미만의 무기 나노입자가 포함되거나 무기 나노입자가 실질적으로 없다.
본 명세서에 기재된 중합성 조성물에는 바람직하게는 실질적으로 용매가 없다. "실질적으로 용매가 없다"는 중합성 조성물이 5 wt-%, 4 wt-%, 3 wt-%, 2 wt-%, 1 wt-% 및 0.5 wt-% 미만의 (예컨대, 유기) 용매를 갖는다는 것을 말한다. 용매의 농도는 공지된 방법, 예를 들어 기체 크로마토그래피로 측정될 수 있다. 0.5 중량% 미만의 용매 농도가 바람직하다.
중합성 수지 조성물의 성분은 바람직하게는 조성물이 코팅 온도에서 낮은 점도를 갖도록 선택된다. 중합성 수지 조성물의 점도는 1000 cp 미만, 전형적으로는 900 cp 미만이다. 유기 성분의 점도는 코팅 온도에서 800 cp 미만, 700 cp 미만, 600 cp 미만, 또는 500 cp 미만일 수 있다. 본 명세서 사용되는 바와 같이, 점도는 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer)를 사용하여 (예컨대, 약 4 내지 20 sec-1의 전단률에서) 측정된다. 더욱이, 코팅 온도에서의 중합성 수지 조성물의 점도는 전형적으로 적어도 10 cp, 적어도 50 cp, 또는 적어도 100 cp이다.
코팅 온도는 전형적으로 주위 온도 (즉, 25℃) 내지 82℃ (180℉)의 범위이다. 코팅 온도는 77℃ (170℉) 미만, 71℃ (160℉) 미만, 66℃ (150℉)) 미만, 60℃ (140℉) 미만, 54℃ (130℉) 미만, 또는 49℃ (120℉) 미만일 수 있다. 중합성 조성물의 융점이 코팅 온도 미만이라면, 중합성 수지 조성물은 고형 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 중합성 수지 조성물의 성분은 바람직하게는 주위 온도에서 액체이다.
중합성 수지 조성물은 대부분의 제품 응용예에서 굴절률이 적어도 1.47인 반면에 터닝 필름의 중합성 수지 조성물은 굴절률이 1.44만큼 낮을 수 있다. 중합성 조성물의 굴절률은 적어도 1.48, 1.49, 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 또는 1.60일 수 있다. 가시광 스펙트럼에서의 높은 투과율이 전형적으로 또한 바람직하다.
중합성 조성물은 바람직하게는 (예컨대, 75 마이크로미터 두께를 갖는 휘도 향상 필름에 대해) 5분 미만의 시간 척도(time scale) 내에서는 에너지 경화성이다. 중합성 조성물은 전형적으로 45℃ 초과인 유리 전이 온도를 제공하도록 충분히 가교결합되는 것이 바람직하다. 유리 전이 온도는 시차 주사 열량 측정법(Differential Scanning Calorimetry, DSC), 조절된 DSC, 또는 동적 기계적 분석법과 같이 당업계에 공지된 방법으로 측정될 수 있다. 중합성 조성물은 통상적인 자유 라디칼 중합 방법에 의해 중합될 수 있다.
중합성 수지는 에틸렌계 불포화 성분의 혼합물을 포함한다. 혼합물은 주된 양의 적어도 하나의 2작용성 방향족 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 올리고머 및 적어도 하나의 (메트)아크릴레이트 희석제를 포함한다. (메트)아크릴레이트 희석제는 분자량이 더 작으므로, 다이(메트)아크릴레이트 성분보다 실질적으로 점도가 더 낮으며, 즉 25℃에서 300 cp 미만이다. 일부 실시 형태에서, (메트)아크릴레이트 희석제의 점도는 25℃에서 250 cp, 200 cp, 150 cp, 100 cp 또는 50 cp 미만이다. 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 희석제의 함유는 중합성 수지 조성물의 점도를 감소시켜 미세구조화된 툴(tool)의 공동을 더 빨리 충전할 수 있게 함으로써 처리능력(processability)을 개선시킨다.
일부 실시 형태에서, 방향족 단량체는 비스페놀 다이(메트)아크릴레이트, 즉 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르와 아크릴산의 반응 생성물이다. 비스페놀 A가 가장 널리 이용될 수 있지만, 다른 비스페놀 다이글리시딜 에테르, 예를 들어, 비스페놀 F 다이글리시딜을 또한 사용할 수 있음이 알려져 있다. 다른 실시 형태에서, 단량체는 상이한 출발 단량체로부터 유도되는 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트 올리고머이다.
출발 단량체에 관계없이, 중합성 조성물은 바람직하게는 하기의 일반 구조식을 갖는 주요 부분을 포함하는 적어도 하나의 방향족 2작용성 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함한다:
Figure pat00001
여기서, Z는 독립적으로 -C(CH3)2-, -CH2-, -C(O)-, -S-, -S(O)-, 또는 -S(O)2-이고, 각각의 Q는 독립적으로 O 또는 S이다. L은 연결기이다. L은 독립적으로 분지형 또는 선형 C2-C6 알킬 기를 포함할 수 있고, n은 0 내지 10의 범위이다. 더 바람직하게는, L은 C2 또는 C3이고, n은 0, 1, 2 또는 3이다. 알킬 연결기의 탄소 사슬은 하나 이상의 하이드록시 기로 선택적으로 치환될 수 있다. 예를 들어, L은 -CH2CH(OH)CH2-일 수 있다. 전형적으로, 연결기는 동일하다. R1은 독립적으로 수소 또는 메틸이다.
다이(메트)아크릴레이트 단량체는 합성할 수 있거나 구매할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 주요 부분은 직전에 기재된 특정 구조(들)를 포함하는 적어도 60 내지 75 wt-%의 단량체를 말한다. 다른 반응 생성물이 또한 이러한 단량체 합성의 부산물로서 전형적으로 존재하는 것으로 보통 생각된다.
본 명세서에 기재된, 바람직한 다이(메트)아크릴레이트 방향족 에폭시 올리고머 및 비스페놀 A 다이(메트)아크릴레이트 단량체는 분자량 (즉, 주요 분자의 계산된 분자량)이 450 g/몰을 초과한다. 전형적으로, 분자량은 1600 g/몰 미만이다.
중합성 수지 조성물은 하나 이상의 그러한 단량체를 적어도 60 wt-%의 양으로 포함한다. 따라서, 중합성 수지 조성물은 단일 비스페놀 A 다이(메트)아크릴레이트 단량체, 둘 이상의 비스페놀 A 다이(메트)아크릴레이트 단량체(들), 단일 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트 올리고머, 둘 이상의 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트 올리고머 뿐만 아니라 적어도 하나의 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트와 조합된 적어도 하나의 비스페놀 A 다이(메트)아크릴레이트의 다양한 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 중합성 수지 조성물은 적어도 65 wt-% (66 wt-%, 67 wt-%, 68 wt-%, 69 wt-%), 적어도 70 wt-% (71 wt-%, 72 wt-%, 73 wt-%, 74 wt-%), 또는 적어도 75 wt-%의 그러한 다이(메트)아크릴레이트 단량체(들) 및/또는 올리고머(들)를 포함한다.
다양한 (메트)아크릴레이트화 방향족 에폭시 올리고머는 구매가능하다. 예를 들어, (개질된 에폭시 아크릴레이트로 기재된) (메트)아크릴레이트화 방향족 에폭시는 미국 펜실베이니아 엑스턴 소재의 사토머(Sartomer)로부터 상표명 "CN118" 및 "CN115"로 입수가능하다. (에폭시 아크릴레이트 올리고머로 기재된) (메트)아크릴레이트화 방향족 에폭시 올리고머는 사토머로부터 상표명 "CN2204"로 입수가능하다. 또한, (40% 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트와 블렌딩된 에폭시 노볼락 아크릴레이트로 기재된) (메트)아크릴레이트화 방향족 에폭시 올리고머는 사토머로부터 상표명 "CN112C60"으로 입수가능하다. 하나의 예시적인 방향족 에폭시 아크릴레이트는 사토머로부터 상표명 "CN 120" (굴절률이 1.5556이고, 점도가 65℃에서 2150이고 Tg가 60℃인 것으로 공급자에 의해 보고됨)으로 구매가능하다.
한 가지 예시적인 비스페놀 A 에톡실화 다이아크릴레이트 단량체는 사토머로부터 상표명 "SR602" (점도가 20℃ 에서 610 cp이고 Tg가 2℃인 것으로 보고됨)로 구매가능하다. 다른 예시적인 비스페놀 A 에톡실화 다이아크릴레이트 단량체는 사토머로부터 상표명 "SR601" (점도가 20℃ 서 1080 cp이고 Tg가 60℃인 것으로 보고됨)로 구매가능하다.
(메트)아크릴레이트 희석제(들)의 총량은 중합성 조성물의 적어도 5 wt-%, 10 wt-%, 15 wt-%, 20 wt-% 또는 25 wt-%일 수 있다. (메트)아크릴레이트 희석제(들)의 총량은 전형적으로 40 wt-% 이하, 더 전형적으로 약 35 wt-% 이하이다.
일부 실시 형태에서, 다작용성 (메트)아크릴레이트 성분은 희석제로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 사토머로부터 상표명 SR 268로 구매가능한 것과 같은 테트라에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트가 적합한 희석제인 것으로 밝혀졌다. 다른 적합한 다작용성 희석제에는 SR351, 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트 (TMPTA)가 포함된다.
하나 이상의 방향족 (예컨대, 1작용성) (메트)아크릴레이트 단량체(들)가 희석제로서 사용되는 경우, 그러한 희석제는 중합성 수지 조성물의 굴절률을 동시에 증가시킬 수 있다. 적합한 방향족 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체는 전형적으로 굴절률이 적어도 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57 또는 1.58이다.
방향족 (예컨대, 1작용성) (메트)아크릴레이트 단량체는 전형적으로 페닐, 바이페닐, 쿠밀 또는 나프틸 기를 포함한다.
적합한 단량체에는 페녹시에틸 (메트)아크릴레이트; 페녹시-2-메틸에틸 (메트)아크릴레이트, 페녹시에톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 3-하이드록시-2-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트; 벤질 (메트)아크릴레이트; 페닐티오 에틸 아크릴레이트; 2-나프틸티오 에틸 아크릴레이트; 1-나프틸티오 에틸 아크릴레이트; 나프틸옥시 에틸 아크릴레이트; 2-나프틸옥시 에틸 아크릴레이트; 페녹시 2-메틸에틸 아크릴레이트; 페녹시에톡시에틸 아크릴레이트; 3-페녹시-2-하이드록시 프로필 아크릴레이트; 및 페닐 아크릴레이트가 포함된다.
페녹시에틸 아크릴레이트는 사토머로부터의 상표명 "SR339", 이터널 케미칼 컴퍼니 리미티드 (Eternal Chemical Co. Ltd.)로부터의 상표명 "이터머(Etermer) 210"; 및 도아고세이 컴퍼니 리미티드(Toagosei Co. Ltd)로부터의 상표명 "TO-1166"을 비롯한 하나 초과의 공급처로부터 구매가능하다. 페닐티오 에틸 아크릴레이트(PTEA)가 코그니스(Cognis)로부터 또한 구매가능하다. 이러한 단량체의 구조는 하기에 예시되어 있다:
Figure pat00002
일부 실시 형태에서, 중합성 조성물은 하나 이상의 1작용성 바이페닐 단량체(들)를 포함한다.
1작용성 바이페닐 단량체는 말단 바이페닐 기 (여기서, 2개의 페닐기는 융합되어 있지 않으나 결합에 의해 연결됨) 또는 연결기(예컨대, Q)에 의해 연결된 2개의 방향족 기를 포함하는 말단 기를 포함한다. 예를 들어, 연결기가 메탄인 경우, 말단기는 바이페닐메탄기이다. 대안적으로, 연결기가 -(C(CH3)2-이면, 말단기는 4-쿠밀 페닐이다. 1작용성 바이페닐 단량체(들)는 바람직하게는 (예컨대, UV) 방사선에 노출시킴으로써 중합가능하게 되는 단일 에틸렌계 불포화 기를 또한 포함한다. 1작용성 바이페닐 단량체(들)는 바람직하게는 단일 (메트)아크릴레이트 기 또는 단일 티오(메트)아크릴레이트 기를 포함한다. 아크릴레이트 작용기가 전형적으로 바람직하다. 일부 태양에서, 바이페닐 기는 에틸렌계 불포화 (예컨대, (메트)아크릴레이트) 기에 직접 연결된다. 이러한 유형의 예시적인 단량체는 2-페닐-페닐 아크릴레이트이다. 바이페닐 모노(메트)아크릴레이트 또는 바이페닐 티오(메트)아크릴레이트 단량체는 하나 이상의 하이드록실기로 선택적으로 치환된 (예컨대, 1 내지 5개의 탄소) 알킬 기를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 화학종은 2-페닐-2-페녹시에틸 아크릴레이트이다.
일 실시 형태에서, 하기 일반식을 갖는 1작용성 바이페닐 (메트)아크릴레이트 단량체가 사용된다:
Figure pat00003
여기서, R1은 H 또는 CH3이고;
X는 O 또는 S이고;
n은 0 내지 10의 범위(예컨대, n은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10)이고;
L은 하이드록시로 선택적으로 치환된, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기(즉, 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 또는 펜틸 기)이다.
다른 실시 형태에서, 1작용성 바이페닐 (메트)아크릴레이트 단량체는 하기 일반식을 갖는다:
Figure pat00004
여기서, R1은 H 또는 CH3이고;
X는 O 또는 S이고;
Q는 -(C(CH3)2-, -CH2, -C(O)-, -S(O)- 및 -S(O)2-로부터 선택되고;
n은 0 내지 10의 범위(예컨대, n은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10)이고;
L은 하이드록시로 선택적으로 치환된, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기(즉, 메틸 기, 에틸 기, 부틸 기 또는 펜틸 기)이다.
일본 소재의 도아고세이 컴퍼니 리미티드로부터 구매가능한 일부 특정 단량체에는, 예를 들어, 상표명 "TO-2344"로 입수가능한 2-페닐-페닐 아크릴레이트, 상표명 "TO-2345"로 입수가능한 4-(-2-페닐-2-프로필)페닐 아크릴레이트, 상표명 "M-110 "으로 입수가능한 에톡실화 p-쿠밀페놀 아크릴레이트 및 상표명 "TO-1463"으로 입수가능한 2-페닐-2-페녹시에틸 아크릴레이트가 포함된다.
방향족 1작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 다양한 조합을 사용할 수 있다. 예를 들어, 페닐 기를 포함하는 (메트)아크릴레이트 단량체를 바이페닐기를 포함하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체와 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 2개의 상이한 바이페닐 (메트)아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있다.
중합성 수지는 최대 35 wt-%의 다양한 다른 비-브롬화 또는 비-할로겐화 에틸렌계 불포화 단량체를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 (예컨대, 프리즘) 구조가 폴리카르보네이트 사전 형성 중합체성 필름 상에서 캐스팅되고 광경화되는 경우, 중합성 수지 조성물은 하나 이상의 N,N-2치환 (메트)아크릴아미드 단량체를 포함할 수 있다. 이들은 N-알킬아크릴아미드 및 N,N-다이알킬아크릴아미드, 특히 C1-4 알킬 기를 포함하는 것을 포함한다. 예로는 N-아이소프로필아크릴아미드, N-t-부틸아크릴아미드, N,N-다이메틸아크릴아미드, N,N-다이에틸아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 및 N-비닐 카프로락탐이 있다.
중합성 수지 조성물은 또한 적어도 3개의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 비방향족 가교결합제를 최대 15 중량% 선택적으로 포함할 수 있다. 적합한 가교결합제에는 예를 들어 펜타에리트리톨 트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이(메타크릴레이트), 다이펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 에톡실레이트 트라이(메트)아크릴레이트, 글리세릴 트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 프로폭실레이트 트라이(메트)아크릴레이트, 및 다이트라이메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트가 포함된다. 가교결합제 중 어느 하나 또는 조합이 사용될 수 있다. 메트아크릴레이트 기는 아크릴레이트 기보다 덜 반응성인 경향이 있기 때문에, 가교결합제(들)에는 바람직하게는 메트아크릴레이트 작용기가 없다.
다양한 가교결합제가 구매가능하다. 예를 들어, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트 (PETA)는 미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 사토머 컴퍼니로부터 상표명 "SR444"로, 일본 오사카 소재의 오사카 오가닉 케미칼 인더스트리, 리미티드(Osaka Organic Chemical Industry, Ltd.)로부터 상표명 "비스코트(Viscoat) #300"으로, 일본 도쿄 소재의 도아고세이 컴퍼니 리미티드로부터 상표명 "아로닉스(Aronix) M-305"로, 그리고 타이완 카오슝 소재의 이터널 케미칼 컴퍼니 리미티드로부터 상표명 "이터머 235"로 구매가능하다. 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트 (TMPTA)는 사토머 컴퍼니로부터 상표명 "SR351"로 구매가능하다. TMPTA는 또한 도아고세이 컴퍼니 리미티드로부터 상표명 "아로닉스 M-309"로 입수가능하다. 추가로, 에톡실화 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트 및 에톡실화 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트는 각각 사토머로부터 상표명 "SR454" 및 "SR494"로 구매가능하다.
그러나, 조성물에는 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 (메트)아크릴레이트 단량체 및 올리고머가 실질적으로 없는 (예컨대, 1 내지 2 wt-% 미만인) 것이 전형적으로 바람직하다.
UV 경화가능한 중합성 조성물은 적어도 하나의 광개시제를 포함한다. 단일 광개시제 또는 그 블렌드를 본 발명의 휘도 향상 필름에 사용할 수 있다. 일반적으로 광개시제(들)는 적어도 부분적으로 용해성 (예를 들어, 수지의 처리 온도에서)이고 중합 후에는 실질적으로 무색이다. 광개시제는 착색(예를 들어, 황색)될 수 있되, 단, 광개시제는 UV 광원에 노출된 후 실질적으로 무색이 된다.
적합한 광개시제에는 모노아실포스핀 옥사이드 및 비스아실포스핀 옥사이드가 포함된다. 구매가능한 모노 또는 비스아실포스핀 옥사이드 광개시제에는 바스프(BASF) (미국 노스캐롤라이나주 샬로트 소재)로부터 상표명 "루시린(Lucirin) TPO"로 구매가능한 2,4,6-트라이메틸벤조일바이페닐포스핀 옥사이드; 바스프로부터 상표명 "루시린 TPO-L"로 또한 구매가능한 에틸-2,4,6-트라이메틸벤조일페닐 포스피네이트; 및 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals)로부터 상표명 "이르가큐어(Irgacure) 819"로 구매가능한 비스 (2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드가 포함된다. 기타 적합한 광개시제에는 시바 스페셜티 케미칼스로부터 상표명 "다로큐르(Darocur) 1173"으로 구매가능한 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온뿐만 아니라 시바 스페셜티 케미칼스로부터 상표명 "다로큐르 4265", "이르가큐어 651", "이르가큐어 1800", "이르가큐어 369", "이르가큐어 1700" 및 "이르가큐어 907"로 구매가능한 기타 광개시제도 포함된다.
광개시제는 약 0.1 내지 약 10 중량 퍼센트의 농도로 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 광개시제는 약 0.5 내지 약 5 wt-%의 농도로 사용된다. 5 wt-%를 넘으면 휘도 향상 필름의 황변(yellow discoloration)을 야기하는 경향이 있다는 점에서 일반적으로 불리하다. 다른 광개시제들 및 광개시제는 또한 당업자가 결정할 수 있는 바와 같이 적합하게 사용할 수 있다.
계면활성제, 예를 들어 불소 계면활성제 및 실리콘계 계면활성제를 중합성 조성물에 선택적으로 포함시켜, 표면 장력을 감소시키고, 습윤성을 개선하고, 더 매끄러운 코팅 및 더 적은 코팅 결함을 가능하게 하는 것 등을 수행할 수 있다.
하기의 정의된 용어의 경우, 청구의 범위 또는 본 명세서 내의 다른 부분에서 상이한 정의가 주어지지 않는 한 이들 정의가 적용된다.
"미세구조"라는 용어는 미국 특허 제4,576,850호에 정의되고 설명된 바와 같이 본 명세서에서 사용된다. 따라서, 이것은 미세구조를 갖는 물품의 소정의 원하는 실용적 목적 또는 기능을 묘사하거나 특성화하는 표면의 형상(configuration)을 의미한다. 상기 물품의 표면에서의 돌출부 및 만입부와 같은 불연속부는, 평균 중심선 위의 표면 윤곽(profile)에 의해 둘러싸이는 영역들의 합계가 그 중심선 아래의 영역들의 합계와 동일해지도록 미세구조를 통과해 그려진 평균 중심선으로부터 윤곽에 있어서 벗어날 것이며, 상기 중심선은 물품의 공칭 표면(미세구조를 보유함)에 본질적으로 평행하다. 표면의 대표적인 특징 길이, 예를 들어 1 내지 30 ㎝에 걸쳐 광학 현미경 또는 전자 현미경에 의해 측정되는 바와 같이 상기 편차(deviation)의 높이는 전형적으로 약 +/- 0.005 내지 +/- 750 마이크로미터일 것이다. 상기 평균 중심선은 피아노형, 오목형, 볼록형, 비구면형 또는 그 조합일 수 있다. 상기 편차가 낮은 차수, 예를 들어 +/- 0.005 +/- 0.1 또는 바람직하게는 +/- 0.05 마이크로미터의 것이고, 상기 편차는 자주 나타나지 않거나 최소로 나타나는, 즉 상기 표면에 임의의 상당한 불연속부가 없는 물품은 미세구조 보유 표면이 본질적으로 "평평"하거나 "매끄러운" 표면인 물품인데, 그러한 물품은 예를 들어 정밀 광학 계면을 갖는 정밀 광학 요소 또는 요소들, 예를 들어 안과용 렌즈로서 유용하다. 상기 편차가 낮은 차수이고 빈번하게 나타나는 물품은 반사방지 미세구조를 갖는 것을 포함한다. 상기 편차가 높은 차수, 예를 들어 +/- 0.1 내지 +/- 750 마이크로미터의 것이고, 복수의 실용적 불연속부 - 상기 불연속부는 동일하거나 상이하며, 랜덤하거나 규정된 방식으로 인접하거나 이격됨 - 를 포함하는 미세구조에 기인하는 물품은 재귀반사 프리즘 시트류, (예컨대, 페이스트를 성형하여 장벽 리브를 제공하기 위한) 미세구조화 주형, 선형 프레넬(Fresnel) 렌즈, 비디오 디스크, 광-시준(light-collimating) 프라이버시 필름 및 휘도 향상 필름과 같은 물품이다. 미세구조 보유 표면은 상기 낮은 차수 및 높은 차수 둘 모두의 소정의 실용적 불연속부를 포함할 수 있다. 미세구조 보유 표면은 불연속부의 양 또는 유형이 상기 물품의 소정의 원하는 용도를 유의하게 방해하지 않거나 이에 악영향을 미치지 않는 한, 본질적이지 않거나 기능적이지 않은(extraneous or nonutilitarian) 불연속부를 포함할 수 있다.
"굴절률"은 물질(예를 들어, 단량체)의 절대 굴절률을 말하며, 이는 자유 공간에서의 전자기 방사선의 속도 대 상기 물질 내에서의 전자기 방사선의 속도의 비로 이해된다. 굴절률은 공지된 방법을 사용하여 측정할 수 있고, 일반적으로 바우쉬 앤드 롬(Bausch and Lomb) 굴절계(CAT No. 33.46.10)를 사용하여 측정한다. 측정된 굴절률은 기기에 따라 어느 정도 달라질 수 있는 것으로 일반적으로 이해된다.
"(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 화합물 둘 모두를 말한다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수 (예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함)를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수형은 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "화합물"을 포함하는 조성물에 대한 언급은 2종 이상의 화합물들의 혼합물을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 일반적으로 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 이용된다.
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는, 성분들의 양 및 특성들의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 한정되는 것으로 간주되어서는 아니되며, 오히려 첨부된 청구의 범위에 적절히 기재된 본 발명의 모든 태양을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서의 개관시 본 발명에 적용될 수 있는 다양한 변형, 등가의 공정뿐만 아니라, 다수의 구조는 본 발명과 관계된 당해 기술 분야의 숙련자에게 쉽게 자명해질 것이다.
<실시예>
Figure pat00005
사용된 (메트)아크릴레이트 성분은 주된 양의 하기 구조식을 갖는 것으로 여겨진다:
CN-120 (이량체 및 삼량체가 또한 존재함)
Figure pat00006
SR601
Figure pat00007
RDX 51027 (이량체 및 삼량체가 또한 존재함)
Figure pat00008
TO-2344
Figure pat00009
SR339
Figure pat00010
SR351
Figure pat00011
SR268
Figure pat00012
중합성 수지 조성물:
하기 표 1에 상술된 비로 단량체들을 블렌딩하고 이어서 광개시제를 첨가함으로써 중합성 수지 조성물 1 내지 12를 제조하였다. 수지 R1, R3 및 R5 내지 R10에 0.3%의 다로큐르 4265를 첨가하고; R2에 0.35%의 다로큐르 1173 및 0.1%의 TPO를 첨가하고; R4에 0.6%의 다로큐르 4265를 첨가하고; R11에 0.3%의 다로큐르 4265 및 0.15%의 다로큐르 1173을 첨가하고; R12에 0.3%의 TPO를 첨가하였다. 이들 조성물에서, TMPTA는 점도가 25℃ 에서 106 cp이고, 따라서 트라이아크릴레이트 희석제 성분으로 간주된다.
Figure pat00013
광학 필름 샘플 제조:
표 1의 중합성 수지 조성물의 각각으로부터 휘도 향상 필름을 독립적으로 제조하였다. 비퀴티(Vikuiti) TBEF-90/24 (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 구매 가능함) 상에서 발견되는 프리즘 기하학적 패턴과 유사한, 공칭 피치 간격이 24 마이크로미터인 90도 프리즘의 선형 열(linear row)로 이루어진 20 ㎝ (8 ") × 28 ㎝ (11 ") 금속 마스터(master)를 핫 플레이트(hot plate) 상에 놓고 65℃ (150℉ )까지 가열하였다. 선형 프리즘이 필름의 기계 방향(즉, 롤의 에지에 평행함)에 대해 대략 수직(90° +/- 20°)하게 배향되도록 배향된, 127 마이크로미터 (5 mil), 51 마이크로미터 (2 mil) 또는 25 마이크로미터 (1 mil)의 프라이밍된 PET (폴리에스테르) 필름 중 어느 하나의 필름에 약 3 그램의 따뜻한 수지를 적용하고, 미세구조화된 툴에 대고 놓았다. PET, 중합성 수지 및 툴을 약 66℃ (150℉ )로 설정된 가열된 라미네이터(laminator)를 통과시켜 균일한 두께의 샘플을 생성하였다. 필름 및 코팅된 중합성 수지 샘플을 포함하는 툴을 15 미터/분(50 fpm)의 속도로 2개의 600 W/in D-전구를 포함하는 처리기(미국 매릴랜드주 게터스버그 소재의 퓨젼 유브이 시스템즈, 인크.(Fusion UV Systems, Inc.))를 통과시켰다.
컬 시험
생성된 각각의 휘도 향상 필름을 툴에서 빼내 6개의 5 ㎝ × 5 ㎝ (2" × 2 ") 정사각형 부분으로 절단(프리즘에 대해 45° 바이어스(bias)로 절단)하였다. 6개의 부분을 적층하여 비닐백(plastic bag)에 넣었다. 각 샘플을 위한 백을 40℃에서 24시간 동안 컨디셔닝하였다. 가열 후, 백을 22℃, 50% RH에서 24시간 동안 컨디셔닝하였다. 이러한 환경(즉, 22℃, 50% RH)에서, 6개의 샘플을 백에서 꺼내 평탄한 표면 상에 프리즘을 위쪽으로 하여 놓았다. 프리즘의 길이를 따르는 두 모서리만 표면으로부터 들어올렸다. 표면으로부터의 이들 2개의 대향 모서리들의 평균적으로 들어올린 거리(average lift, 단위: 밀리미터)로 컬을 측정하였다. 하기의 표 2는 광학 필름의 컬 시험 결과를 나타낸다.
기재의 두께가 127 마이크로미터 (5 mil)인 사전 형성된 중합체 (PET) 필름 상에 캐스팅 및 경화될 때, R1, R2, R8 및 R11로 제조된 미세구조화 필름은 전혀 컬을 나타내지 않는다는 것이 표 2의 결과로부터 명백하다. 그러나, 놀랍게도, 51 마이크로미터 (2 mil) 또는 25 마이크로미터 (1 mil) 필름 상에 캐스팅 및 경화될 때, R1 및 R2는 상당한 컬을 나타낸다. 이러한 결과에 비추어, 127 마이크로미터 (5 mil) 필름 상의 컬의 크기(magnitude of curl)로부터 더 얇은 51 마이크로미터 (2 mil) 및 25 마이크로미터 (1 mil) 필름 상의 컬의 크기가 예측되지 않는다는 것이 명백하다.
CN120은 RDX 51027이 브롬화된 치환체를 포함한다는 점을 제외하고는 조성적으로 RDX 51027과 매우 유사하다. R1으로 제조된 필름과 R8으로 제조된 필름을 비교하면, 브롬화된 치환체의 존재가 얇은 사전 형성된 (PET) 필름 상에서의 더 큰 컬에 기여한다고 결론지을 수 있다. 비할로겐화 중합성 수지 조성물 R4, R5 및 R6는 비교적 낮은 농도의, 즉 60 wt-% 미만의 다이아크릴레이트를 갖거나; 농도가 높은, 즉 15 wt-% 초과의 적어도 3개의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 가교결합제를 갖거나; 또는 40 wt-% 초과의 저점도 희석제를 갖는다는 공통적인 특성을 하나 이상 공유한다. 그러나, 놀랍게도, 더 얇은 기재 상에 미세복제된 프리즘 필름은 하기의 특징 3가지 모두를 포함하는 수지 조성물로부터 제조되는 경우 컬이 작게 된다: 즉, 적어도 60 wt-%의 고분자량 비브롬화 비스-A 다이아크릴레이트; 5 내지 40 wt-%의 저점도 희석제; 및 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 갖는 성분을 포함하지 않거나 또는 일부 경우에는 15% 미만으로 포함. 가장 작은 컬을 갖는 샘플은 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 갖는 성분을 포함하지 않거나, 또는 10 wt-% 미만으로 이 성분을 포함한다.
Figure pat00014
표 2의 광학 필름의 이득(gain)을 다음과 같이 측정하였다:
이득 시험 방법
미국 캘리포니아주 챗스워쓰 소재의 포토 리서치, 인크(Photo Research, Inc)로부터 입수가능한, MS-75 렌즈를 갖는 스펙트라스캔(SpectraScan™) PR-650 분광비색계(SpectraColorimeter)를 사용하여 각 필름의 광학 성능을 측정하였다. 필름을 확산 투과성 중공 라이트 박스(light box)의 상부에 놓았다. 라이트 박스의 확산 투과 및 반사는 램버시안(Lambertian)으로서 설명될 수 있다. 라이트 박스는 약 6 ㎜ 두께의 확산 PTFE 판으로부터 제조된, 대략 12.5 ㎝ × 12.5 ㎝ × 11.5 ㎝ (L × W × H)로 측정되는 6면 중공 입방체였다. 박스의 한 면을 샘플 표면으로 선택한다. 중공 라이트 박스는 샘플 표면에서 측정된 약 0.83의 확산 반사율을 가졌다(예컨대, 약 83%, 400 내지 700 ㎚의 파장 범위에 걸친 평균, 측정 방법은 후술함). 이득 시험 동안, (광을 내부로부터 샘플 표면을 향해 지향시킨 상태에서 샘플 표면의 반대편인) 박스의 저부 내의 약 1 ㎝의 원형 구멍을 통해 그 내부로부터 박스를 조명하였다. 이러한 조명은 광을 지향시키는 데에 사용되는 광섬유 다발에 부착된 안정화된 광대역 백열 광원을 사용하여 제공된다 (미국 매사추세츠주 말보로 및 미국 뉴욕주 어번 소재의 스콧-포스텍 엘엘씨(Schott-Fostec LLC)로부터의 약 1 ㎝ 직경의 섬유 다발 연장부(extension)를 가진 포스텍(Fostec) DCR-II). (멜레스 그리오트(Melles Griot) 03 FPG 007과 같은) 표준 선형 흡수 편광기를 샘플 박스와 카메라 사이에 위치시킨다. 카메라를 약 34 ㎝의 거리에서 라이트 박스의 샘플 표면에 초점 맞추고, 흡수 편광기를 카메라 렌즈로부터 약 2.5 ㎝에 배치한다. 샘플 필름 없이 편광기가 정위치에 있는 경우에 측정한 조명된 라이트 박스의 휘도는 150 cd/㎡ 초과였다. 샘플 필름을 박스 샘플 표면과 평행하게 배치하여 샘플 필름이 박스와 대체로 접촉하게 된 때, 박스 샘플 표면의 평면에 대한 수직 입사에서 PR-650으로 샘플 휘도를 측정하였다. 이러한 샘플 휘도를 라이트 박스만의 경우와 동일한 방식으로 측정한 휘도와 비교함으로써 상대 단일 시트 이득을 계산한다. 빗나가는 광원을 제거하기 위하여 어두운 인클로저 내에서 전체 측정을 수행하였다. 반사 편광기를 포함하는 필름 조립체의 상대 이득을 시험할 때, 반사 편광기의 통과축은 시험 시스템의 흡수 편광기의 통과축과 정렬시켰다. 프리즘 필름에 대해 보고된 상대 이득 값은 일반적으로 흡수 편광기의 통과축에 수직하게 정렬되는 흡수 편광기에 가장 인접한 필름의 프리즘 그루브(groove)를 사용하여 얻었다.
모두 랩스피어(Labsphere)(미국 뉴햄프셔 셔튼 소재)에 의해 공급되는, 15.25 ㎝(6 인치) 직경의 스펙트랄론-코팅된 적분구(Spectralon-coated integrating sphere), 안정화된 광대역 할로겐 광원, 및 광원용 전원 장치를 사용하여, 라이트 박스의 확산 반사율을 측정하였다. 적분구는 3개의 개방 포트, 즉 (2.5 ㎝ 직경의) 입사광을 위한 하나의 포트, (2.5 ㎝ 직경의) 검출기 포트로서 제2 축을 따라 90도인 하나의 포트, 및 (5 ㎝ 직경의) 샘플 포트로서 제3 축을 따라 90도인(즉, 처음 2개의 축에 수직인) 제3 포트를 가졌다. PR-650 분광비색계(상기와 동일함)를 약 38 ㎝의 거리에서 검출기 포트 상에 포커싱하였다. 약 99% 확산 반사율을 가진 랩스피어로부터의 보정된 반사율 표준(SRT-99-050)을 사용하여 적분구의 반사 효율을 계산하였다. 이 표준은 랩스피어에 의해 보정되었고 NIST 표준(SRS-99-020-REFL-51)에 대해 추적가능하였다. 적분구의 반사 효율을 하기와 같이 계산하였다:
구 휘도비 = 1 / (1 - R구 * R표준)
이러한 경우의 구 휘도비는, 기준 샘플이 샘플 포트를 덮은 상태에서 검출기 포트에서 측정된 휘도를 샘플 포트를 덮은 샘플이 없는 상태에서 검출기 포트에서 측정된 휘도로 나눈 비이다. 이러한 휘도비와 보정된 표준의 반사율(R표준)을 알게 되면, 적분구의 반사 효율(R구)을 계산할 수 있다. 그 후, 샘플의 반사율, 이러한 경우 PTFE 라이트 박스의 반사율을 측정하기 위해 유사한 식에서 이 값이 다시 사용된다:
구 휘도비 = 1 / (1 - R구 * R샘플)
여기서, 구 휘도비는 샘플이 샘플 포트에 있는 상태에서 검출기에서의 휘도를 샘플이 없는 상태에서 측정된 휘도로 나눈 비로서 측정된다. R구를 위로부터 알고 있기 때문에 R샘플을 계산할 수 있다. 이들 반사율은 4 ㎚ 파장 간격에서 계산하였으며, 400 내지 700 ㎚ 파장 범위에 걸친 평균으로서 보고하였다.
시험된 각각의 휘도 향상 필름의 경우, 2 조각의 동일한 유형의 필름을 적층함으로써 조립체를 제조하였다. 하부 필름의 프리즘이 상부 필름의 프리즘과 직교하도록 하부 필름의 프리즘형 미세구조화 표면을 상부 필름의 기부층 기재와 접촉시켰다. 이러한 교차하는 시트 조립체의 측정 이득을 또한 측정하였다.
표 3의 결과는 실시예 1 내지 실시예 4의 휘도 향상 필름이 작은 컬에 더하여 높은 이득 값을 갖는다는 것을 보여준다. 또한, 가장 큰 이득을 갖는 작은 컬의 실시예들은 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 갖는 성분을 포함하지 않는 것들이다.
Figure pat00015

Claims (6)

  1. 사전 형성된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체 필름 상에 배치된 중합된 미세구조화 표면을 갖는 휘도 향상 필름으로서,
    상기 사전 형성된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체 필름은 두께가 3 mil 이하이고, 상기 중합된 미세구조화 표면은
    i) 하나 이상의 비스페놀 다이(메트)아크릴레이트 단량체, 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트 올리고머, 또는 그 혼합물;
    ii) 바이페닐 또는 페닐로부터 선택되는 방향족 기를 포함하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 1작용성 희석제 (여기서, 방향족 기가 페닐인 경우는 희석제의 점도는 100 cps 미만임);
    를 포함하는 브롬화되지 않은 중합성 수지 조성물의 반응 생성물로 이루어지며,
    상기 중합성 조성물은 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 성분 0 내지 15 wt-%를 포함하고, 상기 휘도 향상 필름은 0 mm 내지 2 mm 미만의 컬(curl)을 나타내는 휘도 향상 필름.
  2. 제1항에 있어서, 1.57 이상의 단일 시트 이득을 갖는 것인 휘도 향상 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 브롬화되지 않은 중합성 수지 조성물은 하나 이상의 비스페놀 다이(메트)아크릴레이트 단량체, 방향족 에폭시 다이(메트)아크릴레이트 올리고머, 또는 그 혼합물을 약 60 wt-% 이상 포함하는 것인 휘도 향상 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 브롬화되지 않은 중합성 수지 조성물은 3개 이상의 (메트)아크릴레이트 기를 포함하는 성분이 실질적으로 없는 것인 휘도 향상 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사전 형성된 중합체 필름은 두께가 약 1 mil 이하인 휘도 향상 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중합된 미세구조화 표면은 프리즘 피크들 사이의 간격이 10 내지 35 마이크로미터이고, 프리즘 높이가 5 내지 18 마이크로미터인 프리즘 구조인 것인 휘도 향상 필름.
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