(57)【要約】  光学フィルムが開示される。特に、反射偏光子部と赤外線部とを含み、これらの２つの部の間に接着剤が存在しない、光学フィルムが記載される。これらの光学フィルムは、周囲環境について要求が厳しい自動車ヘッドアップディスプレイ用途を含む、コンバイナ用途に特に好適であり得る。
2021530741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学フィルムであって、
反射偏光子部と、
前記反射偏光子部上に配置された赤外線反射体部と、を備え、
前記反射偏光子部は、複数の交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み、
少なくとも１つの面内方向に対して、前記反射偏光子部の前記第１のポリマー層のそれぞれと前記第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、少なくとも０．０４であり、
前記少なくとも１つの面内方向に直交する第２の面内方向に対して、前記反射偏光子部の前記第１のポリマー層のそれぞれと前記第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、０．０４未満であり、
前記赤外線反射体部は、複数の交互の第３のポリマー層及び第４のポリマー層を含み、
前記赤外線反射体部は、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の５０％未満を透過させ、
前記反射偏光子部と前記赤外線反射体部との間に接着剤が存在しない、光学フィルム。
【請求項２】
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のいずれかのうちの少なくとも一方が、前記第３のポリマー層及び前記第４のポリマー層のいずれかのうちの少なくとも一方と同じ材料を含む、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記第１のポリマー層、前記第２のポリマー層、前記第３のポリマー層、又は前記第４のポリマー層のいずれも、ポリエチレンナフタレートを含まない、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項４】
２つの直交する面内方向に対して、前記第３のポリマー層のそれぞれと前記第４のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差が、少なくとも０．０４である、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項５】
２つの直交する面内方向に対して、前記第３のポリマー層のそれぞれと前記第４のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、前記第２の面内方向に沿った前記第１のポリマー層のそれぞれと前記第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差よりも大きい、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記反射偏光子部の前記第１のポリマー層のそれぞれと前記第２のポリマー層のそれぞれとが、少なくとも０．０２の面内複屈折を有する、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記反射偏光子部が、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の９０％超を透過させる、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項８】
ハードコートを更に備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項９】
リターダ層を更に備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
光学的に透明な接着剤層を更に備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１１】
紫外線吸収剤を更に備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１２】
前記第１のポリマー層、前記第２のポリマー層、前記第３のポリマー層、又は前記第４のポリマー層のいずれもが、いずれの方向においても、５５０ｎｍで１．７よりも大きい屈折率を有さない、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１３】
前記反射偏光子部及び前記赤外線反射体部のそれぞれが、２００層を超える層を有する、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１４】
ラミネートであって、
請求項１に記載の光学フィルムと、
ガラス層と、備え、
前記光学フィルムが、前記ガラスにラミネートされている、ラミネート。
【請求項１５】
前記ガラスが自動車用フロントガラスである、請求項１４に記載のラミネート。
【請求項１６】
前記光学フィルムは、前記自動車用フロントガラスの車内側に配置されている、請求項１５に記載のラミネート。
【請求項１７】
前記光学フィルムは、前記赤外線反射体部が前記反射偏光子部よりも前記自動車フロントガラスの車外側の面に近くなるように配置されている、請求項１６に記載のラミネート。
【請求項１８】
前記ガラスが車両用窓である、請求項１４に記載のラミネート。
【請求項１９】
請求項１８に記載のラミネートを備える、車両。
【請求項２０】
前記光学フィルムは、前記光学フィルムの前記反射偏光子部がｐ偏光可視光よりも多くｓ偏光可視光を反射するように配置されている、請求項１９に記載の車両。
【請求項２１】
前記光学フィルムは、前記光学フィルムの前記反射偏光子部がｓ偏光可視光よりも多くｐ偏光可視光を反射するように配置されている、請求項１９に記載の車両。
【請求項２２】
前記ガラスが湾曲している、請求項１４に記載のラミネート。
【請求項２３】
前記光学フィルムが、ポリビニルブチラールを含む接着剤で、前記ガラスにラミネートされている、請求項１４に記載のラミネート。
【請求項２４】
前記光学フィルムが、紫外線吸収剤を含む光学的に透明な接着剤で、前記ガラスにラミネートされている、請求項１４に記載のラミネート。
【請求項２５】
第２のガラス層を更に含み、前記光学フィルムが、前記ガラス層と前記第２のガラス層との間に配置されている、請求項１４に記載のラミネート。
【請求項２６】
前記光学フィルムは、前記赤外線反射体部が前記反射偏光子部よりも前記自動車フロントガラス層の車外側の面に近くなるように配置されている、請求項２５に記載のラミネート。
【請求項２７】
光学フィルムの作製方法であって、
交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含む第１の部分と、交互の第３のポリマー層及び第４のポリマー層を含む第２の部分と、を含むキャストフィルムを提供することと、
前記キャストフィルムを配向して光学フィルムを形成することと、を含み、
前記キャストフィルムを配向した後に、
クロスウェブ方向又はダウンウェブ方向のうちの少なくとも一方に対して、前記光学フィルムの前記第１のポリマー層のそれぞれと前記第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差が、少なくとも０．０４であり、
前記クロスウェブ方向又はダウンウェブ方向のうちの少なくとも一方の他方に対して、前記光学フィルムの前記第１のポリマー層のそれぞれと前記第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差が、０．０４未満であり、
前記第２の部分は、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の５０％未満を透過させるように、
前記第１のポリマー層、前記第２のポリマー層、前記第３のポリマー層、及び前記第４のポリマー層の材料が選択され、かつ前記キャストフィルムを配向することが処理条件を含む、方法。
【請求項２８】
前記キャストフィルムを配向して光学の光学フィルムを形成することが、前記フィルムをクロスウェブ方向にのみ延伸することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のいずれかのうちの少なくとも一方、並びに前記第３のポリマー層及び前記第４のポリマー層のいずれかのうちの少なくとも一方が、同じ材料を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のいずれかのうちの一方、並びに前記第３のポリマー層及び前記第４のポリマー層のいずれかのうちの一方が、同じ材料を含み、前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のいずれか並びに前記第３のポリマー層及び前記第４のポリマー層のいずれかのうちの他方である、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多層反射偏光子は、概して交互のポリマー層で形成された光学フィルムであり、交互のポリマー層の間の屈折率の差によって、直交する偏光の一方の光が実質的に反射され、他方の光が実質的に透過するように交互のポリマー層が方向付けられた光学フィルムである。層積層体の設計及び材料の選択により、多層反射偏光子は、可視波長及び赤外波長の所望の範囲にわたって光を偏光することができる。赤外線反射体は、赤外範囲内の光を反射し、可視範囲などの他の波長範囲内では透明又は実質的に透明であってもよい。
【発明の概要】
【０００２】
一態様では、本明細書は光学フィルムに関する。光学フィルムは、反射偏光子部と、反射偏光子部上に配置された赤外線反射体部とを含む。反射偏光子部は、複数の交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含む。少なくとも面内方向に対して、第１のポリマー層のそれぞれと第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、少なくとも０．０４である。少なくとも１つの面内方向に直交する第２の面内方向に対して、反射偏光子部の第１のポリマー層のそれぞれと第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、０．０４未満である。赤外線反射体部は、複数の交互の第３のポリマー層及び第４のポリマー層を含む。赤外線反射体部は、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の５０％未満を透過させる。また、反射偏光子部と赤外線反射体部との間に接着剤は存在しない。
【０００３】
別の態様では、本明細書は、光学フィルムの作製方法に関する。本方法は、交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含む第１の部分と、交互の第３のポリマー層及び第４のポリマー層を含む第２の部分と、を含むキャストフィルムを提供することと、キャストフィルムを配向して光学フィルムを形成することと、を含む。キャストフィルムを配向した後に、クロスウェブ方向又はダウンウェブ方向のうちの少なくとも一方に対して、光学フィルムの第１のポリマー層のそれぞれと第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差が、少なくとも０．０４であるように、第１のポリマー層、第２のポリマー層、第３のポリマー層、及び第４のポリマー層の材料が選択され、かつキャストフィルムを配向することが処理条件を含む。更に、クロスウェブ方向又はダウンウェブ方向のうちの少なくとも一方の他方に対して、光学フィルムの第１のポリマー層のそれぞれと第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、０．０４未満であり、第２の部分は、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の５０％未満を透過させる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】光学フィルムの側断面図である。
【図２】実施例１のフィルムの通過状態及びブロック状態の透過スペクトルを示すグラフである。
【図３】実施例１のフィルムの層プロファイルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
多層光学フィルム、すなわち、少なくとも部分的には、屈折率の異なるミクロ層を配置することによって、望ましい透過特性及び／又は反射特性を提供するフィルムが公知である。真空チャンバの中で、一連の無機質材料を光学的に薄い層（「ミクロ層」）として基材に堆積させることによって、このような多層光学フィルムを作製することが公知である。無機質多層光学フィルムは、例えばＨ．Ａ  Ｍａｃｌｅｏｄによる、Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｓ、第２版、Ｍａｃｍｉｌｌａｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．（１９８６）、及び、Ａ．Ｔｈｅｌａｎによる、Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｆｉｌｔｅｒｓ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｉｎｃ．（１９８９）によるテキストに記載されている。
【０００６】
多層光学フィルムは、交互ポリマー層を共押し出しすることによっても実証された。例えば、米国特許第３，６１０，７２９号（Ｒｏｇｅｒｓ）、同第４，４４６，３０５号（Ｒｏｇｅｒｓら）、同第４，５４０，６２３号（Ｉｍら）、同第５，４４８，４０４号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）、及び同第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）を参照されたい。これらのポリマー多層光学フィルムにおいて、個々の層の作製には、ほとんど又は専ら、ポリマー材料が使用される。そのようなフィルムは、大量生産プロセスに適合しており、大きなシート及びロール品として作製することができる。
【０００７】
多層光学フィルムは、異なる屈折率特性を有する個々のミクロ層を含み、それにより、一部の光は、隣接するミクロ層間の境界面で反射される。ミクロ層は十分に薄いため、複数の境界面で反射された光は強め合う干渉又は弱め合う干渉を受けて、多層光学フィルムに所望の反射特性又は透過特性を与える。紫外線、可視、又は近赤外線波長光を反射するように設計された多層光学フィルムでは、各ミクロ層は概して、光学的厚さ（物理的厚さ×屈折率）が約１μｍ未満である。多層光学フィルムの外表面のスキン層、又はミクロ層の可干渉のまとまり（以下「パケット」と称する）同士を分離するよう、多層光学フィルム内に配置される保護境界層（protective boundary layers、ＰＢＬ）などの、より厚い層が含まれていてもよい。
【０００８】
偏光用途、例えば、反射偏光子の場合には、光学層の少なくとも一部は、複屈折性ポリマーを用いて形成され、ポリマーの屈折率はポリマーの直交座標系の軸に沿って異なる値を有する。概して、複屈折性ポリマーのミクロ層は、層面（ｚ軸）の法線により規定され、ｘ軸とｙ軸が層面内に存在する、直交座標系の軸を有する。複屈折性のポリマーは、非偏光用途においても使用することができる。
【０００９】
ある場合には、ミクロ層は、１／４波長積層体に相当する厚さ及び屈折率値を有し、すなわち、それぞれが等しい光学的な厚さ（ｆ比＝５０％）の２種の隣接ミクロ層を有する、光学繰り返し単位又は単位セルで構成され、このような光学繰り返し単位は、波長λが光学繰り返し単位の全光学的な厚さの２倍である、強め合い干渉光による反射に有効である。ｆ比が５０％と異なる、２種のミクロ層光学繰り返し単位を有する多層光学フィルム、又は光学繰り返し単位が２種より多いミクロ層を含むフィルムなどの他の層構成も知られている。これらの光学的繰り返し単位の設計は、特定の高次反射を減少又は増加させるように構成することができる。例えば、米国特許第５，３６０，６５９号（Ａｒｅｎｄｓら）及び同第５，１０３，３３７号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）を参照されたい。フィルムの厚さ軸（例えば、ｚ軸）に沿った厚さ勾配を使用して、拡張された反射帯、例えば、反射帯が斜めの入射角で短波長にシフトする際に、ミクロ層積層体が可視スペクトル全体にわたって反射し続けるように、人間の可視領域全体にわたる、及び近赤外の中に拡張された反射帯を提供することができる。帯域端を鋭くするように調整された厚さ勾配、すなわち高反射と高透過の間の波長転移は、米国特許第６，１５７，４９０号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）に記述されている。
【００１０】
多層光学フィルムと、関連する設計及び構造の更なる詳細は、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）及び同第６，５３１，２３０号（Ｗｅｂｅｒら）、ＰＣＴ公開国際公開第９５／１７３０３（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）及び同第９９／３９２２４（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、並びに表題「Ｇｉａｎｔ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｉｒｒｏｒｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２８７，Ｍａｒｃｈ  ２０００（Ｗｅｂｅｒら）という刊行物に記述されている。多層光学フィルム、及び関連の物品は、光学的特性、機械的特性、及び／又は化学的特性により選択される、追加の層及びコーティングを含むことがある。例えば、紫外線吸収層をこのフィルムの入射側に追加して、紫外線光により生じる劣化から構成要素を保護することができる。紫外線硬化型アクリレート接着剤又は他の好適な材料を用いて、多層光学フィルムを機械的補強層に取り付けることができる。このような補強層は、ＰＥＴ又はポリカーボネートなどのポリマーを含むことがあり、例えばビーズ又はプリズムを使用することにより光拡散又はコリメーションなどの光学的機能を提供する、構造化された表面も含むことがある。追加の層及びコーティングは、引っ掻き耐性層、引き裂き抵抗性層、及び硬化剤も含むことができる。例えば、米国特許第６，３６８，６９９号（Ｇｉｌｂｅｒｔら）を参照されたい。多層光学フィルムを作るための方法及び装置は、米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）に記述されている。
【００１１】
多層光学フィルムの反射特性及び透過特性は、それぞれのミクロ層の屈折率と、ミクロ層の厚さ及び厚さ分布の関数である。各マイクロ層は、少なくともフィルム内の局所的位置では、面内屈折率ｎｘ、ｎｙ、及び、フィルムの厚さ軸に関連する屈折率ｎｚによって特性を定められる。これらの屈折率は、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って偏光される光に対する対象材料の屈折率を、それぞれ表す。本特許出願での説明を容易にするため、別段の指定がない限り、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、多層光学フィルム上のあらゆる対象点に適用可能なローカルな直交座標系の軸であり、ミクロ層はｘ−ｙ面に平行に延び、ｘ軸は、Δｎｘの大きさを最大とするようにフィルムの面内に配向されているものとする。したがって、Δｎｙの大きさは、Δｎｘの大きさ以下であって、それより大きくないものとすることができる。更に、差Δｎｘ、差Δｎｙ、及び、差Δｎｚの計算において、どの材料層から始めるべきかの選択は、Δｎｘが非負であることとの要件によって規定される。換言すれば、境界面を形成する２つの層の間の屈折率の差は、Δｎｊ＝ｎ１ｊ−ｎ２ｊであり、ここで、ここでｊ＝ｘ、ｙ、又はｚであり、層の指定１、２は、ｎ１ｘ≧ｎ２ｘ、すなわち、Δｎｘ≧０となるように選択される。
【００１２】
実際には、屈折率は、よく考えられた材料選択と加工条件によって制御される。従来の多層フィルムは、交互の２種のポリマーＡ、Ｂの多数の層、例えば数十又は数百の層を共押出しすることによって作製され、場合によってはその後、この多層押出物を１つ以上の増倍ダイ（multiplication die）に通し、次にこの押出物を延伸するか又は別の方法で配向して最終的なフィルムを形成する。得られるフィルムは、典型的には、可視又は近赤外などのスペクトルの所望の領域において１つ以上の反射帯をもたらすように厚さと屈折率が調整されている多数の、すなわち数百の個別の層又はミクロ層から構成される。妥当な層数によって所望の反射率を得るために、隣接したミクロ層は、典型的には、ｘ軸に沿って偏光した光に対して少なくとも０．０４の屈折率差（Δｎｘ）を呈する。いくつかの実施形態では、ｘ軸に沿って偏光した光に対する屈折率差が、配向後に可能な限り高くなるように材料を選択する。２つの直交する偏光に対して反射率が所望される場合に、隣接したミクロ層はまた、ｙ軸に沿って偏光した光に対して少なくとも０．０４の屈折率差（Δｎｙ）を呈するようにすることもできる。
【００１３】
上記で参照した‘７７４号（Ｊｏｎｚａら）特許は、とりわけ、ｚ軸に沿って偏光した光に対する隣接したミクロ層間の屈折率差（Δｎｚ）を調整して、斜めに入射する光のｐ偏光成分に対して所望の反射率特性を得る方法を述べている。斜め入射角におけるｐ偏光光の高い反射率を維持するために、ミクロ層間のｚ屈折率の不整合Δｎｚは、最も大きい面内屈折率の差Δｎｘより実質的に小さくなるように制御して、Δｎｚ≦０．５×Δｎｘ又はΔｎｚ≦０．２５×Δｎｘとすることができる。ゼロ又はゼロに近い大きさのｚ−屈折率不整合は、ｐ偏光光に対する反射率が入射角の関数として一定又はほぼ一定である、ミクロ層の間の境界面をもたらす。更に、ｚ屈折率の不整合Δｎｚは、面内屈折率の差Δｎｘとの比較で、反対の極性を有する、すなわち、Δｎｚ＜０となるように制御することができる。この条件は、ｓ偏光光の場合と同様に、ｐ偏光光に対する反射率が、入射角の増加とともに増加する境界面をもたらす。
【００１４】
‘７７４号（Ｊｏｎｚａら）特許はまた、多層反射又は反射偏光子と呼ばれる偏光子として構成される多層光学フィルムに関するしかるべき設計事項考慮も述べている。多数の用途において、理想的な反射偏光子は、一方の軸（「消光」又は「ブロック」軸）に沿った高反射率と、他方の軸（「透過」又は「通過」軸）に沿ったゼロ反射率とを有する。本出願のためには、その偏光状態が通過軸又は透過軸に実質的に整列している光は通過光と呼び、その偏光状態がブロック軸又は消光軸に実質的に整列している光はブロック光と呼ぶ。別段の規定がない限り、入射角６０°の通過光とは、ｐ偏光通過光で測定したものである。なにがしかの反射率が透過軸に沿って生じる場合には、オフノーマル角度での偏光子の効率は低下し、様々な波長に対する反射率が異なる場合には、透過光に色が導入されることがあり得る。更には、ある多層系においては２つのｙ屈折率及び２つのｚ屈折率の厳密な整合は可能でなく、ｚ軸屈折率が不整合である場合には、面内屈折率ｎ１ｙ及びｎ２ｙに対して若干の不整合の導入が望まれることがある。特に、ｙ屈折率の不整合がｚ屈折率の不整合と同一の符号を有するように構成することによって、ミクロ層の境界面でブリュースター効果が生じて、多層反射偏光子の透過軸に沿った軸外れ（off−axis）の反射率、それゆえ軸外れの色が最小となる。
【００１５】
‘７７４号（Ｊｏｎｚａら）で述べられている別の設計考慮事項は、多層反射偏光子の空気境界面での表面反射に関する。偏光子を、存在するガラス部品又は別の存在するフィルムに、透明な光学接着剤により両面ラミネートしない限り、このような表面反射は、光学システム中の所望の偏光の透過を低下させる。このように、ある場合には反射偏光子に反射防止（antireflection、ＡＲ）コーティングを追加することが有用であることもある。
【００１６】
反射偏光子は、液晶ディスプレイなどの視覚ディスプレイシステムにおいてしばしば使用される。携帯電話、タブレット、ノートブック、及びサブノートブックを含むコンピュータ、並びに一部のフラットパネルテレビなどの多様な電子機器に現在見られる、これらのシステムは、拡張エリアバックライトを用いて背後から照明される液晶（liquid crystal、ＬＣ）パネルを使用する。反射偏光子は、バックライトの上に載置されるか、又は別の方法でバックライトの中に組み込まれて、ＬＣパネルにより使用可能な偏光状態の光をバックライトからＬＣパネルまで透過させる。ＬＣパネルが使用できない直交偏光状態の光は、反射されてバックライトの中に戻され、そこでその光は反射されて最終的にＬＣパネルに向けて戻され、使用可能な偏光状態に少なくとも部分的に変換されて、通常なら失われる光を「再循環」し、ディスプレイの得られる輝度及び全体の効率を増加させる。
【００１７】
特定の実施形態では、多層反射偏光子は、自動車用途において有用であり得る。例えば、多層反射偏光子は、車両用フロントガラス、サイド窓、又は産業用窓、建築用窓、天窓、部屋用窓などの、さもなければ透明若しくは半透明の表面の少なくとも一部の上又はその付近で使用することができる。安全のために、ドライバは依然として、多層反射偏光子を通して道路又は周囲環境を観察可能である、又は表面を通しての視界の妨害が最小限である必要があるので、この用途は、従来の液晶ディスプレイ用途とは大幅に異なる。更に、ドライバのフロントガラス又は別の表面からの明るい反射によって、他のドライバ又は観察者が眩惑されたり、又は視覚を損なったりしないようにする必要がある。高反射性（１つの偏光状態について）の、高性能の従来の反射偏光子は、これらの要件を満たさない。
【００１８】
更に、以前から既知の反射偏光子は、自動車及びガラスアセンブリ及び一般的な使用に伴う処理及び環境曝露に敏感である。例えば、反射偏光子は、安全ガラスの耐破損性のために、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）と共に使用されるか、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）と共に処理されるか、又はポリビニルブチラール（ＰＶＢ）にラミネート（laminated）されてもよい。ＰＶＢ系材料の成分は、ラミネートされたフロントガラス構成要素を形成するために使用される高温処理下で、従来方法で作製され設計された反射偏光子に浸透し劣化させ得る。別の例として、多くの市販の反射偏光子においてポリマー及び／又はコポリマーとして使用されるポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、特に、ＮＤＣ（ジメチル−２，６−ナフタレンジカルボキシレート）を含むポリエチレンナフタレートは、紫外線に曝露されると黄変する。車両環境又は屋外露出環境（例えば、外部窓）は、太陽放射への大量の曝露をもたらし、時間の経過と共に反射偏光子を劣化させることがある。このような環境では、自発的な大型結晶化が生じる場合もあり、反射偏光子内でヘイズを発生させる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載された反射偏光子は、ポリエチレンナフタレートを含まない。いくつかの実施形態では、本明細書に記載された反射偏光子は、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸を含有しない。いくつかの実施形態では、本明細書に記載された反射偏光子は、いずれの層においても、いずれの方向に沿っても、５５０ｎｍで測定される屈折率が１．７より大きくなることはない。
【００１９】
多層光学フィルムは、典型的には、２つの異なるポリマーの交互層から形成される。一方の層は、方向付けられた場合に複屈折を発生させることができる層である。多層光学フィルムの形成に使用されるほとんど全てのポリマーは、延伸時に屈折率が増加するので、この層は、典型的には高屈折率層（又は「高屈折率光学系」つまりＨＩＯ）としても知られている。交互ポリマー層の他方の層は、典型的には、高屈折率層の屈折率以下の屈折率を有する等方性層である。この理由から、この層は、典型的には低屈折率層（又は「低屈折率光学系」つまりＬＩＯ）と呼ばれる。通常、高屈折率層は結晶性又は半結晶性であり、低屈折率層は非晶質である。これは、（特定の面内方向に沿った高屈折率層と低屈折率層との間の不整合に基づく）十分に高いブロック軸反射率と、（面内方向に直交する第２の方向に沿った高屈折率層と低屈折率層との間の整合に基づく）十分に低い通過軸反射率とを得るためには、非晶質材料が必要であろうという考えに少なくとも基づいている。
【００２０】
ここで、驚くべきことに、ポリエチレンテレフタレートの低い延伸温度に起因して延伸中に生じる、ある程度の結晶性を有する高屈折率層及び低屈折率層の両方を有する多層反射偏光子が、これらの自動車用途に特に適していることが見出された。加えて、驚くべきことに、高屈折率光学系及び低屈折率光学系の両方が、延伸によって屈折率の非対称な増加を生じる多層反射偏光子が、自動車用途において有用であり得ることが見出された。いくつかの実施形態では、高屈折率層及び低屈折率層のそれぞれが、少なくとも０．０４の面内複屈折を生じるか又は有し得る。いくつかの実施形態では、１つの面内方向に沿って、高屈折率層と低屈折率層との間の差は少なくとも０．０４であってもよいが、面内方向に直交する第２の方向に沿っては、差は０．０４未満であってもよい。特定の中間延伸工程中に、特定の多層光学フィルムが同様の複屈折特性を有し得るが、これらフィルムは、ブロック軸（延伸軸）反射率を最大化するために、引き続きヒートセットプロセスを受けて、層のうちの少なくとも１つ（典型的には低屈折率層、又は等方性層）において複屈折が最小化され、このことは、最終フィルム（すなわち、ロール形態のフィルム又は少なくとも４つの縁部を有する変換されたフィルム）が、これらの特性を呈しなかったことを意味する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、高屈折率層はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であるように選択され、低屈折率層は、シクロヘキサンジメタノールがグリコール変性剤として使用される、ポリエチレンテレフタレートのコポリエステルであるように選択される（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｋｎｏｘｖｉｌｌｅ，Ｔｅｎｎ．）から入手可能なようなＰＥＴＧ）。いくつかの実施形態では、高屈折率層はＰＥＴであるように選択され、低屈折率層は、ＰＥＴＧ及びＰＣＴＧの５０：５０ブレンドであるように選択される（また、シクロヘキサンジメタノールがグリコール変性剤として使用される、ポリエチレンテレフタレートであるが、ＰＥＴＧ（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｋｎｏｘｖｉｌｌｅ，Ｔｅｎｎ．）から入手可能）では変性剤を２倍にする）。いくつかの実施形態では、高屈折率層はＰＥＴであるように選択され、低屈折率層は、ＰＥＴＧと、ＰＣＴＧと、４０モル％のテレフタル酸、１０モル％のイソフタル酸、４９．７５モル％のエチレングリコール、及び０．２５モル％のトリメチルプロパノールを有する「８０：２０」コポリエステルとの３３：３３：３３のブレンドであるように選択される。他のコポリエステルが、本明細書に記載される低屈折率層として、又は低屈折率層内で有用であり得る。
【００２２】
上記の例示的セットなどの材料を含む反射偏光子は、高温への曝露後に、結晶化が、放射線又は熱への曝露中に、（より大きな結晶部位を伴う）自然発生的というよりもむしろ、処理中に徐々に進行することに起因して、驚くべきことにヘイズのより良好な抑制を示した。更に、微細なしわ又は層間剥離などの美観及び外観の問題は、本明細書に例示される結晶性材料の組み合わせによって、著しく低い頻度で生じるように思われる。
【００２３】
収縮率は、特に最大延伸方向に沿って、従来の反射偏光子より大きくてもよい。しかし、収縮量は、ヒートセット工程によって制御することができ、自動車の製造及び組み立てプロセスにおいては、特定の収縮率が望まれる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたような多層光学フィルムは、同時に形成された異なる特性光学スペクトルを有する２つの異なる光学パケットを含む。図１は、光学フィルムの側断面図である。光学フィルム１００は、保護境界層１３０によって分離され、スキン層１４０を含む反射偏光子部１１０及び赤外線反射体部１２０を含む。反射偏光子部は、交互の第１のポリマー層１１２及び第２のポリマー層１１４を含み、赤外線反射体部は、交互の第３のポリマー層１２２及び第４のポリマー層１２４を含む。反射偏光子部と赤外線反射体部との間に接着剤は存在しない。代わりに、２つの部は、２つの部と、押出及びローラー接触の加工及び剪断力から交互の光学層を保護する任意選択のスキン層１４０との間に任意選択の保護境界層１３０を伴い、共押出され、配向されるか、又は別の方法で同時に形成される。
【００２５】
延伸又は配向を含む典型的なフィルム形成プロセスでは、それによって作製された光学フィルムの光軸は、延伸プロセスにおける非対称性によりクロスウェブ寸法にわたって変化する。変動率は、処理条件に依存する。赤外線反射体にラミネートされた反射偏光子部を含むフィルムの場合、フィルムの一部が異なるウェブ位置からもたらされ得るか、又は単純に異なる処理条件にさらされ得るため、これらの光軸は正確に整列されなくてもよく、又は更には非常に厳密に整列されていなくてもよい。有利には、同時に形成された（押出され、延伸された）部を有するフィルムは、必然的にそれらの光軸の整列に優れている。
【００２６】
驚くべきことに、好適な材料及び処理条件を用いて、本明細書に記載されたフィルムは、反射偏光子特性（より偏波感受性の強い反射：直交偏光の光よりも多くの第１の偏光の光を反射する）を呈する第１の部分と、赤外線反射体特性（より偏波感受性の弱い反射、より鏡面様：同様のレベルで偏光光又は無偏光光のいずれかを反射する）を呈する第２の部分と、を有し得る。典型的には、これらのフィルムは、異なる延伸条件（例えば、反射偏光子のための主に単一方向の延伸に対して、赤外線反射体のための２つの直交方向のほぼ均一の延伸）を利用する。いくつかの実施形態では、フィルムは、主にクロスウェブ方向に、又はクロスウェブ方向のみに延伸される。
【００２７】
更に、典型的には、厚さ方向に対称性がない配向された多層フィルムは、（例えば、変換後に）張力から解放されるとカールする傾向を有する。これは、収縮、熱膨張、及び成分材料間の吸湿膨張の差に起因し得る。フィルムカールは、フィルムの後続工程での処理又は取り扱いにおいて重大な問題となり得る。例えば、多層フィルムの切断片を切断し、ガラス、プラスチックにラミネートしたり、又はＰＶＢなどの接着剤でガラス若しくはプラスチックの２つの断片の間に挟んだりする場合、フィルムカールは取り扱い及び処理を遅くし、又は効率を低下させることがあり、収率も低減し得る。驚くべきことに、本明細書に記載されたフィルムは、非常に低いカールを呈する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、反射偏光子部１１０は、複数の交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み、少なくとも１つの面内方向に対して、反射偏光子部の第１のポリマー層のそれぞれと第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、少なくとも０．０４である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの面内方向に直交する第２の面内方向に対して、反射偏光子部の第１のポリマー層のそれぞれと第２のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、０．０４未満である。いくつかの実施形態では、赤外線反射体部１２０は、複数の交互の第３のポリマー層及び第４のポリマー層を含む。赤外線反射体部は、それ自体で、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の５０％未満を透過させ得る。いくつかの実施形態では、赤外線反射体部は、それ自体で、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の４０％未満を透過させ得る。いくつかの実施形態では、赤外線反射体部は、それ自体で、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の３０％未満を透過させ得る。いくつかの実施形態では、反射偏光子部及び赤外線反射体部の両方は、それぞれ２００層を超える層を有する。
【００２９】
第１のポリマー層１１２及び／又は第２のポリマー層１１４のいずれかのうちの一方は、第３のポリマー層１２２及び／又は第４のポリマー層１２４のいずれかのうちの一方と同じ材料であってもよく、又はこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、赤外線反射体部に対して、第３のポリマー層のそれぞれと第４のポリマー層のそれぞれとの間の屈折率の差は、少なくとも０．０４である。いくつかの実施形態では、２つの直交する面内方向に対して、第３のポリマー層及び第４のポリマー層の各対の間の屈折率の差は、第２の面内方向に沿った第１のポリマー層及び第２のポリマー層の各対の間の屈折率の差よりも大きい。いくつかの実施形態では、反射偏光子部１１０の第１のポリマー層１１２のそれぞれ及び第２のポリマー層１１４のそれぞれは、少なくとも０．０１の面内複屈折を有する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー層のそれぞれ及び第２のポリマー層のそれぞれは、少なくとも０．０２の面内複屈折を有する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー層のそれぞれ及び第２のポリマー層のそれぞれは、少なくとも０．０４の面内複屈折を有する。いくつかの実施形態では、第１のポリマー層のそれぞれ及び第２のポリマー層のそれぞれは、少なくとも０．０２の面内複屈折を有する。いくつかの実施形態では、反射偏光子部１１０は、９００〜１２００ｎｍにわたって平均して、垂直入射する無偏光光の９０％超を透過させる。
【００３０】
本明細書に記載された光学フィルムは、１つ以上の追加の層又はコーティングを含んでもよい。例えば、光学フィルム１００は、ハードコートを更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルム１００は、四分の一波長又は半波長リターダなどのリターダ層を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルム１００は、光学的に透明な接着剤層を含んでもよく、いくつかの実施形態では、保護紙又はプラスチックライナーを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルム１００は、その層のいずれかに、又は、例えば接着剤中に紫外線吸収剤成分を含んでもよい。
【００３１】
自動車用フロントガラス又は他の車両用窓上で使用される場合、光学フィルムは、ガラスの車内側、ガラスの車外側、又はラミネートされたガラスの２つの層の間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ガラスは湾曲していてもよい。いくつかの実施形態では、車両に構成される場合、光学フィルムは、ｐ偏光可視光よりも多くｓ偏光可視光を反射するように配向又は構成されてもよい。いくつかの実施形態では、車両に構成される場合、光学フィルムは、ｓ偏光可視光よりも多くｐ偏光可視光を反射するように配向又は構成されてもよい。
【００３２】
高屈折率層及び低屈折率層の両方において結晶性を有する反射偏光子はまた、他の材料の耐化学性及び透過性（縁部侵入）に関しても良好に機能する。
【００３３】
本明細書に記載されたような反射偏光子は、自動車用途に有用であるが、特定の偏光ビームスプリッタ／ビューコンバイナ（view combiner）用途にも使用され得る又は好適であり得る。例えば、特定の拡張現実ディスプレイ又はディスプレイデバイスでは、生成され投影された画像が、着用者の視野の上に重ね合わされてもよい。例えば自動車用途のためのヘッドアップディスプレイに好適であり得る多くの利点が、これら拡張現実用途において同様に望ましい場合がある。
【００３４】
実施例
フロントガラスディスプレイ及び太陽光ブロックフィルムのための複合機能を提供するように設計された多層光学フィルムが本明細書に記載される。したがって、単一の共押出フィルムは、フロントガラスディスプレイのために可視光におけるｐ偏光反射、及び近赤外波長における強い太陽光遮断を同時に提供することが必要とされる。比較のために、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）から入手可能な、弱いポリエステル／コポリエステル系反射偏光子、及びＵｌｔｒａ−Ｃｌｅａｒ  Ｓｏｌａｒ  Ｆｉｌｍ（ＵＣＳＦ）（赤外線反射体）の物理的特性を以下の表に記載する。
【００３５】
試験方法
機械方向（ＭＤ）のラベルは、押出方向の配向におけるこの多層光学フィルムの結果を表す。横断方向（ＴＤ）は、押出方向に直交するフィルムの結果を表す。動的機械分析（ＤＭＡ）は、固体及び溶融ポリマーの物理的特性を測定し、弾性率及び減衰を報告し、力、応力、ひずみ、周波数、及び温度を測定するようにプログラム可能である、試験技術及び関連する分析器具である。熱機械分析（ＴＭＡ）は、温度、時間、及び印加された力の関数としてのサンプル変位（成長、収縮、移動など）の一般的な測定である。従来、ＴＭＡは、温度を変化させながら一定の力を試験片に加えることによって、材料の線膨張、ガラス転移、及び軟化点を特徴付けるために使用される。
【表１】
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【表２】
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【００３６】
表１及び表２では、熱膨張及び吸湿膨張の係数が、二軸配向のＵＣＳＦについて、及びまた単軸配向のｐ偏光反射偏光子について示されている。特性は、反射偏光子の横断方向と機械方向とを比べると非常に異なるが、二軸フィルムでは両方向で非常に類似している。
【００３７】
実施例１
多機能ウィンドスクリーンディスプレイ及びソーラーフィルムを、以下のように調製した。３２５層の２つの独立した多層パケットを、それぞれ、米国特許第９，６３０，３５６号（Ｎｅａｖｉｎら）に記載されているようなフィードブロックシステムを使用して共押出した。これは、これらの実施例に使用される共押出プロセスに好適なスキン層、延伸比、及び幅出しプロセスを含む。本明細書に記載されたような「ｆ比」は、最も高い光学指数を有する構成層「Ａ」の光学厚さの、完全な光学繰り返し単位（層Ａ＋Ｂを含む）の光学厚さに対する比を指す。
【００３８】
３種のポリマーを光学層に使用した。第１のポリマー（第１の光学層）は、固有粘度が０．７２の精製テレフタル酸（ＰＴＡ）系ポリエチレンテレフタレートであった。第２のポリマー（第２の光学層）は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ，ＵＳＡ）製のポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）ＧＮ０７１であった。第３のポリマーは、Ｐｌａｓｋｏｌｉｔｅ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ，ＵＳＡ）から入手可能なＣＡ−２４  ｃｏ−ＰＭＭＡであった。第１のパケットは、第１及び第２のポリマー、すなわちＰＥＴ及びＰＥＴＧのみを使用した。第２のパケットは、第１及び第３のポリマー、すなわちＰＥＴＧ及びｃｏ−ＰＭＭＡのみを使用した。第１のポリマーの第１のパケットにおける供給速度と第２のポリマーの供給速度の比は、光学層が０．５０のｆ比を有するように選択した。第１のポリマーの第２のパケットにおける供給速度と第３のポリマーの供給速度の比は、光学層が０．４９６のｆ比を有するように選択した。スキン層に使用されるポリマーは、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ，ＵＳＡ）から入手可能なＥＡＳＴＡＰＡＫ  ＰＥＴ  ７３５２であった。材料を別個の押出成形機から多層共押出フィードブロックに供給し、そこでこれらを３２５層の交互の光学層の２つのパケットに組み立て、両面に第１の光学層のより厚い保護境界層を加えて、合計で６５４層とした。第１の光学層材料のスキン層を、その目的に特化したマニホールドにおいて構造に追加し、６５６層を有する最終構造体を得た。この多層溶融物は次に、ポリエステルフィルムに関する従来の方法で、フィルムダイを通してチルロール上にキャストされ、急冷された。次いで、キャストウェブを、工業規模の直線式テンターで延伸セクションにおいて約７：１の延伸比及び２２８°Ｆの温度で延伸した。ヒートセットセクションは３５０°Ｆの温度であった。
【００３９】
このフィルムが製造される前に、この処理の流体力学的流れの安定性は、平坦な境界面を有し、層破壊がない完全に平行な層を生成するには不十分であるという懸念があった。しかしながら、３つのポリマー材料の結果として得られる材料の選択肢は、この共押出プロセスに適合するレオロジーを提供して、概ね平坦な、２つのパケット一軸延伸多層光学フィルムを提供した。
【００４０】
実施例１の多層フィルム（コーティングなし）を、ロールの外側の第１のパケットを有する約１５インチの外径を有するロール上に巻き取った。４９日後に、ＭＤに１つの縁部及びＴＤに１つの縁部を有する３インチ×３インチの正方形のフィルムを切断することによって、フィルムのカールについて評価した。フィルムは、ロールの外側ラップから、フィルムの縁部の間の中間にあった。正方形のフィルムを、パケット１を下にして平坦な表面上に置き、角部のそれぞれの高さを測定して、１．５ミリメートルとした。ＭＤの縁部は真っ直ぐであったが、ＴＤの縁部は湾曲しており、角部の持ち上がりは１．５ミリメートルであった。フィルムのシートは取り扱いが容易であり、多層フィルムを用いてラミネートされたグレージングを作製する際にカールは問題とならなかった。
【００４１】
Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙによって測定された層厚さプロファイルを図３に示す。このプロットは、各３２５層パケット内の個々の層の厚さを示す。
【００４２】
光学試験及び収縮試験の結果
層プロファイル、第１のポリマー材料、第２のポリマー材料、及び第３のポリマー材料、並びに選択された処理条件により、従来の分光計によって測定した結果として得られる通過状態及びブロック状態の透過スペクトルがもたらされ、図２に示されている。このフィルムの結果的な物理的厚さは、静電容量ゲージで測定して約８６．９μｍである。
【００４３】
３０２°Ｆで測定した収縮率は、ＭＤで２．７４％及びＴＤで２．７７％であり、この用途に十分な等方性挙動を提供した。
【００４４】
上述の実施形態は、本発明の様々な態様の説明を容易にするために詳細に記載されたものであるため、本発明は、上述の特定の実施例及び実施形態に限定されるものと見なされるべきではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物によって定義される本発明の範囲内に含まれる様々な変形形態、同等のプロセス、及び代替的デバイスを含めた、本発明の全ての態様を包含するものと理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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