(57)【要約】  本発明は、固形フィルム作製する装置及び方法に関する。粘性材料(163)をパターン化ローラ(165)とベルト(167)の間のニップに入れる。このパターン化ローラ(165)とベルト(167)の間のニップは、コンプライアントローラ(169)によって助けられる。したがって、不連続な光学素子及び平滑な裏面を有するフィルムを作製することができる。
2008504980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのエラストマー層と少なくとも1つの金属層とを含むエンドレス・ベルトを含んで成るコンプライアント圧力ベルトであって、前記ベルトの外面は、平均50ナノメートル未満の粗さ及び90ショアA〜50ショアDの硬度を有する。
【請求項２】
前記少なくとも1つの金属層が、前記ベルトの外側にある、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項３】
前記ベルトの内側に金属層を含む、請求項2に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項４】
前記少なくとも1つのエラストマー層が、第1のエラストマー層と第2のエラストマー層とを含み；
第1のエラストマー層及び第2のエラストマー層の硬度が異なっており；そして、
第1のエラストマー層が、該第2のエラストマー層に対して、該ベルトの内側に向いている、
請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項５】
該第1のエラストマー層が、該第2のエラストマー層よりも大きい硬度を有する、請求項4に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項６】
該第2のエラストマー層が、該第1のエラストマー層よりも大きい硬度を有する、請求項4に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項７】
前記少なくとも1つのエラストマー層が、粒子が存在する当該層内に、0.2〜5重量パーセントの量でナノクレイ粒子を含む、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項８】
前記少なくとも1つのエラストマー層が、実質的に1方向に配向された強化繊維を含む、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項９】
前記ベルトが、0.75〜10メートルの円周及び0.5〜2メートルの幅を有する、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項１０】
前記少なくとも1つのエラストマー層が、前記ベルトの外側にあり、そして前記少なくとも1つのエラストマー層が、1平方センチメートル当たり22〜35ダインの表面エネルギーを有するポリマーを1〜10重量パーセント含む、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項１１】
前記ベルトが、前記ベルトの内側にタイミング隆起を有している、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項１２】
前記ベルトが外側金属層を有しており、そして前記金属層が三次元パターンを有している、請求項1に記載のコンプライアント圧力ベルト。
【請求項１３】
熱可塑性ポリマーの溶融カーテンを準備し、前記カーテンを、成形ローラと、少なくとも1つのエラストマー層を含むエンドレス・ベルトを含んで成るコンプライアント圧力ベルトとの間の成形ニップ内に運ぶことを含んで成るパターン化シートを形成する方法であって、前記ベルトの外面は、平均50ナノメートル未満粗さ及び90ショアA〜50ショアDの硬度を有する。
【請求項１４】
前記熱可塑性ポリマーが、前記成形ローラと前記コンプライアント圧力ベルトとの間に入る前に、10Pa.S〜100 Pa.Sの粘度を有する、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記ニップ内の前記熱可塑性ポリマーの滞留時間が20〜40ミリ秒である、請求項13に記載の方法。
【請求項１６】
該ニップ圧が、1.4×108ダイン/cm〜2.63×108ダイン/cmである、請求項13に記載の方法。
【請求項１７】
往復する軟質リントフリー織物クリーナーで、前記ベルトをクリーニングすることを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１８】
前記ベルトに接触する研磨ロールを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１９】
前記熱可塑性ポリマーがポリカーボネートを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項２０】
前記ベルトが、前記ニップに入る前に静電荷を有している、請求項13に記載の方法。
【請求項２１】
前記成形ローラが、少なくとも1つの湾曲面と少なくとも1つの平坦面とを有する隙間を有している、請求項13に記載の方法。
【請求項２２】
前記成形ローラが、0.4を上回るアスペクト比(当該隙間の幅に対する高さ)を有する隙間を有している、請求項13に記載の方法。
【請求項２３】
前記成形ローラが、15マイクロメートルを上回る深さを有する隙間を有している、請求項13に記載の方法。
【請求項２４】
熱可塑性ポリマーの溶融カーテンを準備し、前記カーテンを、成形ローラと圧力ベルトとの間の成形ニップ内に運ぶことを含んで成るパターンを有するシートを形成する方法であって、前記圧力ベルトは、前記溶融カーテンに接触する接触ベルト及び前記溶融カーテンとは反対側で前記金属ベルトに接触する緩衝ベルトを含み、前記緩衝ベルトは90ショアA〜50ショアDの硬度を有する。
【請求項２５】
前記接触ベルト及び前記緩衝ベルトとが異なる長さを有し、そして異なるローラ上を通過する、請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
硬質面とベルトとを含む装置であって：
該ベルトは、少なくとも1つの金属層と少なくとも1つのエラストマー層とを含み；
該硬質面は、光学素子成形用パターンを含み；
該ベルトとパターン化された該硬質面とはニップを形成し；
該ニップは、該ニップ内に挿入された粘性材料から固形フィルムを形成するように構成されている。
【請求項２７】
該硬質面がローラの一部である、請求項26に記載の装置。
【請求項２８】
該ローラが金属ローラである、請求項27に記載の装置。
【請求項２９】
該光学素子成形用パターンが、該固形フィルムの第1の表面の反転形である、請求項26に記載の装置。
【請求項３０】
該固形フィルムが光管理フィルムである、請求項29に記載の装置。
【請求項３１】
該光管理フィルムが、当該基板を通る光を、基板に対して垂直方向に向かって再分配するために明確な形状を有する個々の光学素子を有する光学的に透明な薄い基板を含み、該光学素子のうちの少なくともいくつかが、2つの異なる軸に沿って光を再分配するための少なくとも1つの湾曲面と少なくとも1つの平坦面とを有しており、該光学素子のうちの少なくともいくつかが互いにオーバーラップしている、請求項30に記載の装置。
【請求項３２】
該ベルトが、該固形フィルムの第2の表面上に光学的に平滑な表面を生成するのに十分な平滑さを有しており；そして
該ベルトが、該ニップにおいて実質的に均一な厚さを有する固形フィルムを生成するのに十分なコンプライアンスを有している、
請求項26に記載の装置。
【請求項３３】
該ベルトが金属面を含む、請求項32に記載の装置。
【請求項３４】
該金属面が、該固形フィルム内の光学素子を適正にマイクロ複製するのに十分な温度で、該ニップに入る前に加熱される、請求項33に記載の装置。
【請求項３５】
該ベルトがパターン化されている、請求項32に記載の装置。
【請求項３６】
該ベルト上のパターンが、該固形フィルムの該第2の表面上に光拡散層を形成する、請求項35に記載の装置。
【請求項３７】
該粘性材料が、該固形フィルム上に光学素子成形用パターンを実質的に複製するのに十分な粘度を、該ニップ内に有する、請求項26に記載の装置。
【請求項３８】
該固形フィルム上の複製された光学素子成形用パターンが、該固形フィルムに対して実質的に平行な表面を実質的に有しない光学素子を含む、請求項37に記載の装置。
【請求項３９】
該固形フィルム上の複製された光学素子成形用パターンが、光学素子を含み；
該光学素子がリッジ及びランドを含み；
該ランドが、該固形フィルムに対して実質的に平行であり；そして
該リッジが、該固形フィルムに対して所定の角度を形成する、
請求項37に記載の装置。
【請求項４０】
該ランドの幅が5マイクロメートル未満である、請求項39に記載の装置。
【請求項４１】
該ランドの幅が3マイクロメートル未満である、請求項40に記載の装置。
【請求項４２】
該ランドの幅が1マイクロメートル未満である、請求項41に記載の装置。
【請求項４３】
該固形フィルム上の該ランドの総表面積が、該固形フィルムの表面積の約20 %未満であり；そして
該固形フィルム上の該リッジの総表面積が、該固形フィルムの表面積の約80 %を上回る、
請求項39に記載の装置。
【請求項４４】
該固形フィルム上の該ランドの総表面積が、該固形フィルムの表面積の約6.66 %未満であり；そして
該固形フィルム上の該リッジの総表面積が、該固形フィルムの表面積の約93.33 %を上回る、
請求項43に記載の装置。
【請求項４５】
該固形フィルム上の該ランドの総表面積が、該固形フィルムの表面積の約3.33%未満であり；そして
該固形フィルム上の該リッジの総表面積が、該固形フィルムの表面積の約96.67 %を上回る、
請求項44に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は、フィルムの一方の側に光学素子を有し、そしてフィルムの他方の側には平滑面を有する熱可塑性フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターン化表面を有するフィルムが種々の用途のために形成される。例えば、印画紙は、艶消し仕上げ又は光沢仕上げを有するフィルムを含むことができる。この艶消し仕上げ又は光沢仕上げは、通常の観察者が見る場合、写真に対して望ましい効果を生み出すことができる。光沢仕上げ又は艶消し仕上げは、或る特定の許容差(すなわち或る特定の精度レベル)を有する印画紙製造プロセスを必要とする。製造プロセスの許容差が厳しくなるにつれて、その製造プロセスは一般により複雑且つ高価になる。換言すれば、印画紙のためのパターン化フィルムを製造するのに必要とされる許容差は、液晶ディスプレイのための光管理フィルムを製造するのに必要とされる許容差よりも著しく甘いことがある。
【０００３】
光管理フィルムは種々の用途に使用することができる。例えば、光指向フィルムを液晶ディスプレイ(LCD)の一部として使用することにより、LCDの電力効率を高めることができる。LCD(又はその他の類似のディスプレイ)の電力効率を高めることは有意であり得る。液晶ディスプレイはしばしば、バッテリーで動くモバイル・デバイス(例えば携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、デジタル・カメラなど)内に含まれる。これらのモバイル・デバイスにとっては、デバイスのバッテリーの動作時間を最大化することが望ましい。バッテリー技術は向上しつつあるものの、モバイル・デバイスのバッテリー寿命を長くする1つの方法は、品質を劣化させずにデバイスの電力消費量を低減することである。液晶ディスプレイをより効率的にすることにより、モバイル・デバイスのバッテリー寿命を延ばすことができ、このことは使用者にとって大きな利益になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光管理フィルムの光学素子は、写真上の艶消し仕上げ又は光沢仕上げの光学特性と比較して、極めて特異的であり、そして緻密である。従って、印画紙上の光沢仕上げ又は艶消し仕上げを生成するための製造プロセスの精度は、光管理フィルムの製造を目的とする場合には不十分なことがある。例えば、他のパターン化フィルムを製造するのに用いられる製造プロセスは、光管理フィルムの光学素子を十分に再現することができず、或いは、均一なフィルム厚を十分に提供することができない。均一なフィルム厚は、光管理フィルムを利用可能にするために必要となることがある。以前の製造プロセスがこのように不十分であることは、光管理フィルムの製造にとって、重大な考慮事項である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施態様は、硬質面とコンプライアント面とを含む装置に関する。硬質面は、光学素子成形用パターンを含む。コンプライアント面と硬質面とは、ニップを形成し、そしてニップは、ニップ内に挿入された粘性材料から固形フィルムを形成するように構成されている。
【０００６】
他の実施態様は、エンドレス・ベルトを含むコンプライアント圧力ベルトに関する。エンドレス・ベルトは、少なくとも1つのエラストマー層と少なくとも1つの金属層とを含む。ベルトの外面は、粗さ平均が50ナノメートル未満であり、そして硬度が90ショアA〜50ショアDである。
【０００７】
他の実施態様は、パターン化シートを形成する方法に関する。この方法は、熱可塑性ポリマーの溶融カーテンを準備し、そして成形ローラとコンプライアント圧力ベルトとの間の成形ニップ内にカーテンを運ぶことを含む。コンプライアント圧力ベルトはエンドレス・ベルトを含む。エンドレス・ベルトは、少なくとも1つのエラストマー層を含む。ベルトの外面は、粗さ平均が50ナノメートル未満であり、そして硬度が90ショアA〜50ショアDである。
【０００８】
他の実施態様は、パターン化シートを形成する方法に関する。この方法は、熱可塑性ポリマーの溶融カーテンを準備し、そして成形ローラと圧力ベルトとの間の成形ニップ内にカーテンを運ぶことを含む。圧力ベルトは、溶融カーテンに接触する接触ベルトと、溶融カーテンとは反対側で金属ベルトに接触する緩衝ベルトとを含む。緩衝ベルトの硬度は90ショアA〜50ショアDである。
【０００９】
本発明の実施態様によれば、製造方法は、種々の用途に使用することができる光管理フィルムを製造することができる。例えば、本発明の実施態様による製造方法を用いることにより、光管理フィルムは、特定の光学素子の正確な複製によって製造することができる。特定の光学素子のこのような複製により、液晶ディスプレイの効率を相当高めることができるフィルムを可能にする。従って、効率をこのように高めると、モバイル・デバイス(例えば携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、デジタル・カメラなど)のバッテリー寿命を延ばすことができる。実施態様の製造方法は、薄いフィルムが不連続的な光学素子を有し、均一の厚さを有するように製造されるのを可能にする。不連続的な光学素子及び均一な厚さのない光管理フィルムは、ディスプレイ品質を劣化させることなしにディスプレイ・デバイスの効率を高めるのに効果的にはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図1及び2の例は、本発明の実施態様に基づく光管理フィルム・システム1の1形態を概略的に示す。光管理フィルム・システム1は、光管理フィルム2を含んでよい。光管理フィルム2は、バックライトBL(又はその他の光源)によって放射された光のより多くを、フィルムの表面に対してより垂直な方向に向かって再分配する。フィルム2を使用することにより、ほとんどどの照明用光源からも、所望の視野角内で光を再分配することができる。例えば、フィルム2をディスプレイD(例えば、ラップトップ・コンピュータ、ワード・プロセッサ、航空電子工学ディスプレイ、携帯電話、及びPDAにおいて使用される液晶ディスプレイ)とともに使用することにより、ディスプレイをより明るくすることができる。液晶ディスプレイは、図1及び2の例に概略的に示されているような透過型液晶ディスプレイ、図3の例に概略的に示されているような反射型液晶ディスプレイ、又は図4の例に概略的に示されているような半透過型液晶ディスプレイを含む、いかなるタイプのものであってもよい。実施態様の場合、光管理フィルムは、1.0を上回る光学軸上ゲイン(出力/入力)を提供する。
【００１１】
図3の例に示された反射型液晶ディスプレイDは、ディスプレイに入った周囲光を反射させてディスプレイから戻すために、背面に隣接してバック・リフレクタ40を含むことにより、ディスプレイの明るさを増大させることができる。本発明の実施態様に基づく光管理フィルム2は、反射型液晶ディスプレイの上側に隣接して配置することにより、周囲光(又はフロントライトからの光)をディスプレイ内へ、フィルム平面に対してより垂直な方向に向かって再指向して、所望の視野角内でバック・リフレクタによって反射させて戻すことにより、ディスプレイの明るさを高める。光管理フィルム2は、液晶ディスプレイの上側に所定の位置に取り付けるか、ラミネートするか、又はその他の形式で保持することができる。
【００１２】
図4の例に示された半透過型液晶ディスプレイDは、ディスプレイとバックライトBLとの間に配置されたトランスリフレクタTを含むことにより、ディスプレイ前面に入った周囲光を反射させてディスプレイから戻し、これにより明環境においてディスプレイの明るさを増大させ、また、バックライトからの光をトランスリフレクタを透過させてディスプレイから出し、これにより暗環境においてディスプレイを照明する。この実施態様の場合、光管理フィルム2は、ディスプレイの上側に隣接して、又はディスプレイの下側に隣接して、又は図4の例に概略的に示されたように上側及び下側の両方に配置することにより、周囲光及び/又はバックライトからの光を管理し、又はフィルム平面に対してより垂直に光を再分配して光線出力分布をより受け入れられるものとし、光がディスプレイ中を移動するようにしてディスプレイの明るさを増大させる。
【００１３】
光管理フィルム2は、入射配光を屈折させるために、フィルムの光射出面6上に明確な形状を有する不連続的な個々の光学素子5のパターンを有する薄い透明なフィルム又は基板8を含むので、フィルムを出る光は、フィルムの表面に対してより垂直な方向に分配される。図5は、光管理フィルム2の例を示している。本発明の実施態様の場合、個々の光学素子は、光学フィルムにおける突起又は凹部となることができる明確な形状を有する素子である。個々の光学素子は、光学フィルムの長さ及び幅と比べて小さくてよい。湾曲平面は、少なくとも1つの平面内に曲率を有する個々の素子の一部となることができる。楔形の素子は、1つ又は2つ以上の傾斜面を含む素子となることができ、そしてこれらの面は、平坦面と湾曲面との組み合わせであってよい。
【００１４】
実施態様において、個々の光学素子は、1つの湾曲面と1つの平坦面とを有する。湾曲面は、1つ、2つ又は3つの軸に曲率を有し、そして2つ以上の方向で光を視準するのに役立つ。2つの表面が出会う場所がリッジである。リッジは素子の側面同士が出会う場所で形成された線状の頂部である。素子は、フィルムの平面内に所定の曲率を有してよいので、これらの素子は2つ以上の方向で視準することができる。
【００１５】
個々の光学素子5のそれぞれは、フィルムの幅及び長さの何分の1も小さな幅及び長さを有していてよく、そしてフィルムの射出面内の凹部又は射出面上の突起によって形成することができる。これらの個々の光学素子5は、光射出面に対して垂直な方向に向かって入射光を屈折させるために、少なくとも1つの傾斜面を含んでよい。光学素子5のアスペクト比(幅に対する高さ)は0.4を上回ってよい。本発明の個々の光学素子はランダムに、そして互いに平行に配置することができる。この配列により、リッジを同じ方向に概ね整列させることができる。実施態様において、概ね配向されたリッジ線が有利であることがあり、この場合、フィルムは一方の方向において、他方の方向におけるよりもより多く視準し、このことにより、このフィルムが液晶バックライト・システムに使用されると、より高い軸上ゲインが形成される。
【００１６】
この素子は、素子の最高点において、90度の角度を含む断面を有してよい。90度リッジは、光管理フィルムの最高の軸上の明るさをもたらすことができる。しかし、90度角が絶対に必要というわけではない。例えば88〜92度の角度も同様の結果を生むことができる。リッジの角度が85度未満であるか、又は95度を上回ると、光管理フィルムの軸上の明るさが減少するおそれがある。
【００１７】
図5の例は、フィルム2上の個々の光学素子5の1つのパターンを示す。これらの光学素子は多種多様の形状を成すことができる。「光管理フィルム及びフィルム・システム(Light Management Films and Film Systems)」と題される米国特許出願公開第2001/0053075号を引用することにより、本明細書中に組み入れる。この出願は光学素子の多くの変更形を示している。しかし、当業者は本発明の実施態様によってカバーされる光管理システムの光学素子の他の変更形を識別するであろう。
【００１８】
図2の例に示されているように、フィルム2の光入射面7は、光学被膜25(例えば反射防止被膜、反射偏光子、リターデーション被膜又は偏光子)を有することができる。また、実施態様において、所望の視野角的な外見に応じて、光入射面7上に、艶消し又は拡散テクスチャを提供することもできる。艶消し仕上げは、高い軸上ゲインを有しない、よりソフトな画像をもたらすことができる。本発明の実施態様の個々の光学素子5の平坦面と湾曲面との組み合わせは、これらの面に衝突した光線のうちのいくつかを種々異なる方向に再指向することにより、フィルムの入射面上にディフューザ又は艶消し仕上げを施す必要なしに、よりソフトな画像を生成するように構成することができる。光管理フィルム2の個々の光学素子5は、ねじれ形態、絡み合い形態、及び/又は交差形態を成して互いにオーバーラップし、適正な表面積被覆率で光学構造を形成することもできる。
【００１９】
バックライトBLは実質的に平坦であるか又は湾曲していてよい。バックライトBLは単層又は多層であってよく、そして種々異なる厚さ及び形状を有することができる。バックライトBLは軟質又は硬質であってよく、そして種々の化合物から形成することができる。さらに、バックライトは中空であるか、液体、空気を充填されているか、又は中実であってよく、そして孔又はリッジを有することができる。
【００２０】
光源26は、任意の好適なタイプ(例えばアーク灯、着色、フィルタリング又はペイントすることもできる白熱電球、レンズ末端バルブ、ライン・ライト、ハロゲン・ランプ、発光ダイオード(LED)、LEDから形成されたチップ、ネオン管、冷陰極蛍光灯、遠隔源から伝送する光ファイバー・ライトパイプ、レーザー又はレーザー・ダイオード、又は任意の他の好適な光源)であってよい。加えて、光源26は、所望の有色又は白色光出力分布を可能にするために、多色LED、又は複数の有色輻射源の組み合わせであってもよい。例えば、複数の有色光、例えば種々の色(例えば赤、青、緑)のLED、又は複数の色チップを有する単一LEDを採用して、それぞれの個々の有色光の強度を変化させることにより、白色光又は任意の他の有色光の出力分布を形成することができる。
【００２１】
図1及び図2の例に概略的に示されているように、バックライトBLの一方の側に、バック・リフレクタ40を取り付けるか、又はこの一方の側に対して位置決めすることにより、その側から放射された光を反射させて戻し、バックライトを経て反対側を通るように放射することにより、バックライトの光出力効率を改善することができる。加えて、図1及び図2の例に概略的に示されているように、バックライトBLの一方又は両方の側に、光学変形部50のパターンを施すことにより、光路を変化させて、臨界内角を上回り、光の一部がバックライトの一方又は両方の側から放射されるようにすることができる。
【００２２】
テクスチャが施された表面を有する熱可塑性フィルムは、包装材料から光学フィルムに及ぶ用途範囲を有する。テクスチャは、圧力ローラとパターン化ローラとから成る流延ニップ内で形成することができる。熱可塑性フィルムに転写されるパターンいかんでは、フィルムの全幅にわたって均一な複製度を得ることが難しい場合がある。このような均一な複製度を得、しかもフィルムの平滑な裏側を有することが難しい場合もある。
【００２３】
ゴム圧力ローラを使用することにより、流延ニップ全体にわたって比較的均一な圧力を提供することができる。それというのもこれらのローラの被覆体は、溶融カーテンの厚さ不均一性に対応するように変形することができるからである。これらの厚さ不均一性は、ネックインから生じる、又は押出ダイからの流れが不均一となるその他の原因から生じる厚いエッジの存在に起因することがある。しかしゴム被覆体は、光沢のある(例えば平滑な)裏面を形成するのに十分に粗さが低い表面を有することはできない。
【００２４】
図6の例は、本発明の実施態様に基づく、コンプライアント・ベルト・システムを有する押出ロール成形システムを示す概略図である。Tダイ又はコートハンガー・ダイを使用することにより、スリット・ダイから溶融押出することができる。押出ダイ161は、材料(例えばポリマー、ポリカーボネートなど)を粘性状態に維持し、且つ/又は粘性状態に変換する。粘性材料163(例えば溶融ポリマー)は、パターン・ローラ165とベルト167との間のニップ内に投入される。粘性材料は熱可塑性ポリマーであってよい。粘性材料の粘度は、ニップに入る直前において10Pa.S〜100 Pa.Sである。(固体に変化するのに伴う)粘性材料の滞留時間は、20〜40ミリ秒であってよい。ニップ圧は、1.4×108ダイン/cm〜2.63×108ダイン/cmである。材料のガラス転移温度は200℃未満であってよい。しかし、材料がニップを出るときには、材料は固体状態にあることが必要である。実施態様において、ニップ直前の点と、ベルトがニップを出た直後との間の温度勾配は、148.88℃以上である。ベルト167は、ベルト・ローラ169によって強化される。ベルト167の十分な張力を維持するために、ベルト・ローラ171も使用される。
【００２５】
個々の光学素子はポリカーボネートを含んでよい。ポリカーボネートは、種々異なる用途のための等級で入手可能であり、また、高温抵抗性、優れた寸法安定性、高められた環境安定性、及び低い溶融粘度を得るように調製されるものもある。
【００２６】
実施態様において、パターン・ローラ165は、ニップから生成された光学フィルム上に特定の光学素子を複製するためのパターンを含む。実施態様において、パターン・ローラ165は硬質であり、パターン・ローラ165上のパターンは正確である。ベルト167は、パターン・ローラ165と比較して相対的にコンプライアントである。しかし、ベルト167はニップに圧力を加えるときにはコンプライアントである一方、ニップから生成された固形フィルムの一方の側に平らな面を形成するのに十分な硬度及び平滑さをも有している。実施態様において、ベルト167の硬度は90ショアA〜50ショアDジュロメーターである。ニップから生成されたフィルムは、固体状態(又は半固体状態)に転移した後しばらくはベルト167に乗って動くことができる。実施態様において、ベルト167は、金属及びエラストマー材料を含み、そしてローラ169は、金属又はエラストマー材料であってよい。或いは、ベルト167及びベルト・ローラ169のために使用できる他の材料が当業者には明らかであり、この材料によって、ベルトのコンプライアント部分が、均一な厚さ及び十分に平滑な表面を一方の側に有するフィルムを形成するのに対して、フィルムの他方の側が、パターン・ローラ165からの適正に複製されたパターンを有するようにすることができる。
【００２７】
ベルト167は、ニップから生成されたフィルムの一方の側に平滑仕上げを形成するように構成された連続的な金属ベルトであってよい。実施態様において、ベルト167の外面の粗さ平均は、50ナノメートル未満である。他の実施態様において、ベルト167の粗さは15〜30ナノメートルである。ベルト167の硬度は、90ショアA〜50ショアDであってよい。いくつかの実施態様の場合、ベルト167は、金属とエラストマー材料との組み合わせから形成される。金属層は、ベルト・システムの最も外側の層であってよく、そして押し出されたポリマーと接触している。金属層を研磨することにより粗さを低減することができ、そして金属層は、形成されたシートの剥離を可能にする剥離特性を有する。別の実施態様の場合、金属層をベルトの内側に配置することができる。ベルトの内側に位置する金属は、ベルト・システムの正確な駆動のための手段を提供する。ベルト167は、円周が0.75〜10メートルであってよく、そして幅が0.5〜2メートルであってよい。エラストマー材料は実施態様において、ベルトの外側にあってよい。実施態様において、ベルトは剥離剤を有している。剥離剤は、生成されたフィルムが、ニップを出た後にベルトから容易に解離するのを可能にする。エラストマー材料は、1平方センチメートル当たり22〜35ダインの表面エネルギーを有する、1〜10重量パーセントのポリマーを含んでよい。このことは、押し出されたポリマーを良好に剥離させることが判っている。
【００２８】
本発明の実施態様において、ニップに入る前にベルト167を加熱することができる。ベルトを加熱することは、光管理フィルム上に形成された光学素子のランド領域(下でさらに説明する)を低減する助けとなり得る。さらに、フィルムがそのニップを出ると、ベルト167が加熱されているので、光管理フィルムは、ベルトに一時的に付着させられたままでいることができる。このことは、製造プロセスの制御を容易にする。当業者には明らかなように、ベルト167に加えられる熱は、多くの種々異なる方法によって達成することができる。例えば、熱は、伝導又は誘導によってベルトに加えることができる。実施態様において、ベルトは、ニップでのみ材料と接触する。実施態様において、ベルト167は、パターン・ローラ169よりもニップにおける温度が高い。
【００２９】
図7の例は、エラストマー層107と金属層109とを有する金属ベルトを案内する、ベルト・ローラ103とベルト・ローラ105とを備えたベルト・システムを示している。エラストマー層107と金属層109との組み合わせは、ニップ内のコンプライアンスを維持し、且つ/又は、フィルムの一方の側に平滑な硬質面を提供するために有用であることがある。ベルトのコンプライアンスは、ニップ全体にわたる均一な複製及び高度な複製を可能にし、そしてベルトの平滑さは、光管理フィルムに平滑な裏側を提供する。
【００３０】
図8の例は、2つの金属層と2つの弾性層とを有するベルト・システム111の別の実施態様である。ベルト・ローラ113及びベルト・ローラ115が、外側金属層117、外側エラストマー層119、内側エラストマー層121、及び内側金属層123を備えたベルトを保持する。実施態様において、外側エラストマー層119と内側エラストマー層121とは異なる硬度を有している。いくつかの実施態様において、外側エラストマー層119が、内側エラストマー層121よりも大きい硬度を有しているのに対して、他の実施態様においては、内側エラストマー層121が外側エラストマー層119よりも大きい硬度を有している。ベルト内に2つ又は3つ以上のコンプライアント・エラストマー層(デュアル・ジュロメーター)を有することにより、生成物、及びニップ内の所望の圧力プロフィールに合わせて種々異なるコンプライアンス・レベルを調節することが可能になる。
【００３１】
図9の例に示された実施態様の場合、ベルトは、実質的に1方向に配向された強化繊維を含む内側エラストマー層137を含むことができる。図9に示されたエラストマー層137の外側には、金属層135が配置されている。強化繊維は、ベルトのコンプライアンス及び寿命を高める一方、金属層135の平滑な硬質面を維持することができる。実施態様において、エラストマー層は、0.2〜5重量パーセントのナノクレイ粒子を含むことができる。エラストマー層内にナノクレイを添加することにより、エラストマー層の機械特性を改善することができ、曲げ力及び圧縮力に対する機械抵抗性の5〜20%の改善を可能にする。ナノクレイは、エラストマー層内のバインダー網状構造を強化し、曲げ及び圧縮に対する抵抗性を提供する。ナノクレイは、エラストマー層の耐熱性を改善することもでき、エラストマー層が押出プロセスの熱に対してより良好に耐えるのを可能にする。
【００３２】
図10の例に示された実施態様において、ベルト・システム141は、ベルト143上にタイミング隆起145を含むことができる。タイミング隆起145は、ニップにおけるベルト143内のローラの運動を較正する際に、製造機械を支援することができる。当業者には明らかなように、タイミング隆起145はベルト143の内側又は外側に配置することができる。
【００３３】
図11の例に示された実施態様において、ベルト151は、三次元パターン153を含むことができる。三次元パターンは、生成された光学フィルムのための光学拡散層であってよい。ディスプレイのための光管理フィルムのような用途において、光学拡散層は、LCDの視野角を広くするのに役立つことができる。光学ビューイング層の増大は、多くの製品、例えばLCDテレビ受像機において望ましい特徴である。
【００３４】
図12の例は、図6の例に類似している。しかし図12の例の場合、表面ベルト167上に、往復する軟質リントフリー織物クリーナー181が配置されている。クリーナーは、ベルトがニップに入る前に、ベルトをクリーニングするための機構を提供することができる。図13に示された実施態様の場合、研磨ローラ191が含まれる。研磨ローラ191は、ベルト167とニップを形成する。研磨ローラ191は、ベルト167の研磨を容易にすることができるので、パターン・ローラ165とベルト167との間のニップから生成されたフィルム上に、十分に平滑な表面を形成することができる。
【００３５】
図14の例の実施態様に示されているように、ベルト167に近接して、静電放電システム201を配置することができる。静電放電システム201は、ベルトがニップに入る前に、ベルトの電荷を除去する。静電気の放電は、システムから生成されたフィルムの品質を高める。フィルムの品質は望ましい効果を有することができる。このような静電放電は、米国特許第5,494,619号明細書に記載されているように行うことができる。
【００３６】
図15の例に示された実施態様の場合、ベルト・ローラ169とパターン・ローラ165との間のニップで、金属ベルト211をエラストマー・ベルト213と併用することができる。エラストマー・ベルト213と金属ベルト211との組み合わせは、ニップのコンプライアント側上で、十分なコンプライアンス及び平滑さをもたらすのに理想的であり得る。このような構成は、エラストマー層と金属層とが加熱時又は冷却時に、異なる比率及び異なるパーセンテージで膨張することができる点で有益である。金属層又はエラストマー層の一方又は他方だけに、加熱又は冷却を施すこともできる。エラストマー層を使用することにより、金属層を駆動することもできる。
【００３７】
図16は、本発明の実施態様に基づく、ランド及びリッジを形成する光管理フィルムの一部を示す図である。各光学素子219は、ランド215及びリッジ217を含む。リッジ217、及びこれらを形成する表面は、光パワーを提供し、そして光を再指向するのに役立つ。逆に、ランド215は、システムに光パワーを加えず、光を再指向することもない。従って、有意な光再指向が必要とされる光管理フィルムは、ランド215を有さず、リッジ217だけを有する。しかし、製造許容差に基づき、極めて小さなランドを形成する製造法及び材料を用いることは、現実的でない(例えば高価である)。従って、光管理フィルムの場合、リッジ217に対するランド215の比は、所定のレベルよりも良好であることを必要とする。
【００３８】
実施態様において、ランド215の幅は、5マイクロメートル未満である。実施態様において、ランド215の幅は、3マイクロメートル未満である。実施態様において、ランド215の幅は、1マイクロメートル未満である。実施態様において、固形フィルムのランドの総表面積が、光管理フィルムの表面積の約20 %未満であるのに対して、固形フィルム上のリッジの総表面積は、固形フィルムの表面積の約80 %を上回る。実施態様において、固形フィルムのランドの総表面積が、固形フィルムの表面積の約6.66 %未満であるのに対して、固形フィルム上のリッジの総表面積は、固形フィルムの表面積の約93.33 %を上回る。実施態様において、固形フィルムのランドの総表面積が、固形フィルムの表面積の約3.33%未満であるのに対して、固形フィルムのリッジの総表面積は、固形フィルムの表面積の約96.67 %を上回る。当業者には明らかなように、リッジの表面積は、固形フィルムに対して平行な光学活性領域の量である。
【００３９】
当業者には明らかなように、光管理フィルムのランド領域を減らすために、材料及び製造プロセスの注意深い選択が必要とされる。さらに、ランド215の領域を低減する一方で、フィルムの反対側ではまた、平滑面221が維持される。加えて、均一なフィルム厚を維持するように考慮されなければならない。
【００４０】
ベルト・システムのベルトの金属層は、溶融カーテンの厚さ不均一性に対応するのに十分な可撓性を提供するように、十分に薄くあるべきである。好ましくは、金属層の厚さは50〜2000マイクロメートルである。35マイクロメートル未満では、金属層は脆弱になり、製造時の寿命を短くするおそれがある。金属層の厚さが2500マイクロメートル以上である場合、金属層の可撓性が小さくなり、ニップ全体にわたる均一な圧力の維持が難しくなるおそれがある。金属層の好ましい材料はステンレス鋼、ニッケル、高リン・ニッケル、クロム、合金、又は任意のその他の金属を含む。スリーブは好ましく継ぎ目がないことにより、フィルム上に再現されるフィルム裏面に欠陥が生じるのを防止する。
【００４１】
ベルトのエラストマー層は高分子材料を含んでよい。溶融カーテンの全幅にわたって厚さが変動するにもかかわらず、エラストマー層は、比較的均一なニップ圧を可能にするコンプライアントな表面を提供することができる。エラストマー層は、熱伝導特性を犠牲にすることなしに、適正な弾力性を提供するために、3ミリメートル〜20ミリメートルであるべきである。被覆体は、シリコーンゴム、ネオプレンゴム、EPDM、バイトン(Viton)、ハイパロン(Hypalon)、ポリウレタン、又は好適な硬度及び耐久性を有する任意のその他の材料から形成することができる。しかし、当業者には他の材料も明らかである。
【００４２】
ベルト・システムは、押出流延ニップ内に見いだされる高い温度及び高いニップ圧を生き延びる耐久性を有することができる。スリーブは、研摩して光学仕上げを施すことができ、そして押し出される材料に対して十分な剥離特性を有することができる。スリーブは、高温におけるプラスチックの押出に関連する残留物の形成に抵抗することができ、そして受け入れがたい残留物レベルがその表面上に堆積されたときには容易にクリーニングすることもできる。製造中にこのローラの表面をクリーニングするための装置を有することが好ましい場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図1は、本発明の実施態様に基づく光管理フィルム・システムを示す概略側面図である。
【図２】図2は、本発明の実施態様に基づく、バックライト及び光管理フィルム・システムの一部を示す拡大部分側面図である。
【図３】図3は、本発明の実施態様に基づく光管理フィルム・システムを示す概略側面図である。
【図４】図4は、本発明の実施態様に基づく光管理フィルム・システムを示す概略側面図である。
【図５】図5は、本発明の実施態様に基づく光管理フィルム・システム上の光学素子を示す概略図である。
【図６】図6は、本発明の実施態様に基づくコンプライアント・ベルト・システムを有する押出ロール成形システムを示す概略図である。
【図７】図7は、本発明の実施態様に基づく、金属層及びエラストマー層を有するベルト・システムを示す概略図である。
【図８】図8は、本発明の実施態様に基づく、外側金属層、2つのエラストマー層、及び内側金属層を有するベルト・システムを示す概略図である。
【図９】図9は、本発明の実施態様に基づく、金属層及びエラストマー層を有するベルト・システムを、エラストマー層が、実質的に1つの方向に配向された強化繊維を有する状態で示す概略図である。
【図１０】図10は、本発明の実施態様に基づく、タイミング隆起を備えたベルト・システムを示す概略図である。
【図１１】図11は、本発明の実施態様に基づく、外側金属層上に三次元パターンを有するベルト・システムを示す概略図である。
【図１２】図12は、本発明の実施態様に基づく、コンプライアント・ベルト・システムと、往復する軟質リントフリー織物クリーナーとを有する押出ロール成形システムを示す概略図である。
【図１３】図13は、本発明の実施態様に基づく、コンプライアント・ベルト・システムと研磨ロールとを有する押出ロール成形システムを示す概略図である。
【図１４】図14は、本発明の実施態様に基づく、コンプライアント・ベルト・システムと静電放電システムとを有する押出ロール成形システムを示す概略図である。
【図１５】図15は、本発明の実施態様に基づく、金属ベルト及びエラストマー・ベルトを含むコンプライアント・ベルト・システムを有する押出ロール成形システムを、金属ベルトとエラストマー・ベルトとが、異なるベルト・ローラを取り巻いている状態で示す概略図である。
【図１６】図16は、本発明の実施態様に基づく、ランド及びリッジを形成する光管理フィルムの一部を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    光管理フィルム・システム
２    光管理フィルム
５    光学素子
６    光射出面
７    光入射面
２５    光学被膜
２６    光源
３０    光学ディフューザ層
４０    バック・リフレクタ
１０１    金属層及びエラストマー層を備えたベルト・システム
１０３    ベルト・ローラ
１０５    ベルト・ローラ
１０７    エラストマー層
１０９    金属層
１１１    ２つの金属層及び２つのエラストマー層を備えたベルト・システム
１１３    ベルト・ローラ
１１５    ベルト・ローラ
１１７    外側金属層
１１９    外側エラストマー層
１２１    内側エラストマー層
１２３    内側金属層
１３１    ベルト・ローラ
１３３    ベルト・ローラ
１３５    金属層
１３７    実質的に１方向に配向された強化繊維を備えたエラストマー層
１４１    タイミング隆起を備えたベルト・システム
１４３    ベルト
１４５    タイミング隆起
１５１    三次元パターンを備えたベルト
１５３    三次元パターン
１６１    押出ダイ
１６３    溶融ポリマー
１６５    パターン化ローラ
１６７    ベルト
１６９    ベルト・ローラ
１７１    ベルト・ローラ
１８１    往復する軟質リントフリー織物クリーナー
１９１    研磨ローラ
２０１    静電放電システム
２１１    金属ベルト
２１３    エラストマー・ベルト
２１５    ランド
２１７    リッジ
２１９    光学素子
ＢＬ    バックライト
Ｄ    ディスプレイ
Ｒ    光線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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