(57)【要約】  複製フィルムを製造する共押出方法。方法は、少なくとも３つの材料を供給する工程と、ニップロールと構造化ロールとの間にそれらの材料を共押出する工程と、を含む。材料は、裏面層材料、コア層材料、及び複製層材料を含む。構造化ロールは複製層上に複製される表面構造を有し、コア層は複製層に適合する形状適合性内層である。
2012516255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムを製造する共押出方法であって、
押出ダイに裏面層材料とコア層材料と複製層材料とを供給する工程と、
裏面層とコア層と複製層とを有するフィルムを作製するために、ニップロールと構造化ロールとの間に前記裏面層材料と前記コア層材料と前記複製層材料とを共押出する工程であって、前記構造化ロールは前記複製層上に複製される表面構造を有し、かつ前記コア層は前記複製層に適合する形状適合性内部層である共押出工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記表面構造は溝を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溝は、前記構造化ロール上にダウンウェブの位置とクロスウェブの位置とで配置される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記クロスウェブ方向の前記溝は、前記構造化ロールの軸線に対してオフセットを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記オフセットはおよそ１０°である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記オフセットはおよそ１５°である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記裏面層、前記コア層、及び前記複製層のうちの少なくとも１つは、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、静電気散逸性添加剤、又はオプティカルエンハンサのうちの少なくとも１種以上の添加剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記コア層材料はポリカーボネートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記コア層は１つ以上の層を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記コア層材料、前記裏面層材料、及び前記複製層材料は透明である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記裏面層はつや消し拡散体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複製層は可剥性のスキン層である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複製層以外の層は前記複製層と異なる幾何形状を備えた構造を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複製層は外側ピークを有し、前記コア層は当該外側ピークより尖った内側ピークを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
第１の表面を有する第１の層と、
第２の表面を有する第２の層であって、前記第１の層と当該第２の層との間に第１のインタフェースを備えた第２の層とを有するフィルムであって、
前記第１のインタフェースは前記第１の表面及び前記第２の表面と共形であり、前記第１の表面は光学微細構造を有し、かつ前記第１の表面及び前記第２の表面は複製パターンを有する、フィルム。
【請求項１６】
前記第２の表面の反対側で前記第２の層に隣接した第３の層を更に有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項１７】
前記第２の表面はつや消し面を有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項１８】
前記第２の表面は光学微細構造を有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項１９】
前記第１の層、前記第２の層、又は前記第３の層のうちの少なくとも１つは、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、静電気散逸性添加剤、又はオプティカルエンハンサのうちの少なくとも１種の添加剤を含む、請求項１６に記載のフィルム。
【請求項２０】
前記第１の層は可剥性のスキン層である、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２１】
前記第１の表面と前記第２の表面のうちの少なくとも１つはコーティングを含有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２２】
前記第１の表面は複製された溝を含有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２３】
前記第１の表面は複製された交差する溝を含有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２４】
前記第１の表面はマイクロレンズを含有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２５】
前記第２の表面は、ビードブラストによって作製されたつや消し微細構造を含有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２６】
前記第１の表面は、１１４マイクロメートルの溝間間隔を有する複製された交差する溝を含有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２７】
前記フィルムの少なくとも１つの外面は付着された保護性のプレマスクを有する、請求項１５に記載のフィルム。
【請求項２８】
第１の表面を有する複製層と、
第２の表面を有するコア層であって、前記複製層と当該コア層との間に第１のインタフェースを備えたコア層と、
前記第２の表面の反対側で前記第２の層に隣接した裏面層とを有するフィルムであって、
前記第１のインタフェースは前記第１の表面及び前記第２の表面と共形であり、前記第１の表面は光学微細構造を有し、かつ前記第１の表面及び前記第２の表面は複製パターンを有する、フィルム。
【請求項２９】
前記裏面層はつや消しコーティングを有する、請求項２８に記載のフィルム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ポリマーの共押出は一般的な技術であり、アクティブ型表示装置、及びグラフィックサイン、固体照明等の静的表示装置等で使用される光学フィルムのような多くのポリマーフィルム用途に利用される。共押出プロセスは、共押出プロセスの間でフィルムの１つの表面に構造を付与するために構造化ロールを使用する。しかしながら、フィルム上の構造がロール上の構造と十分に一致しないという意味で、所望の複製忠実度を得ることが難しい可能性がある。更に、光学フィルムを製造する共押出プロセスは、一般的には高価なポリマー材料を使用するので、得られるフィルムのコストを上昇させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
したがって、フィルムを製造するための改善された共押出プロセス、及び光学フィルム等の改良された複製フィルムの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明と合致する光学フィルムを製造する共押出方法は、少なくとも２つの材料を供給する工程と、ニップロールと構造化ロールとの間でそれらを共押出する工程とを含む。光学フィルムは、コア層材料及び複製層材料を含む。構造化ロールは複製層上に複製される表面構造を有し、コア層は複製層に適合する形状適合性内部層である。フィルムは任意に、複製層の反対側の面にコア層に隣接した裏面層材料を含み得る。裏面層は任意に、複製表面構造を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部をなすものであって、説明文と併せて本明細書の利点と原理を説明するものである。これらの図面以下である。
【図１】形状適合性内部層を作製する共押出のシステムの図。
【図２】複製フィルム構成体の側面図。
【図３】複製層に丸みを帯びたピーク及びコア層に鋭いピークを有する複製フィルム構成体の側面図。
【図４】複製層とコア層の両方に丸みを帯びたピークを有する複製フィルム構成体の側面図。
【図５】オフセットを有する金型パターンの平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明の実施形態は、フィルム物品、及びフィルムの内部層又はコア層がフィルムの片方又は両方の外側表面上で複製された構造に適合するフィルムの製造に関連した共押出プロセスに関する。内部構造は、外部の複製された構造と自動的に整列され、内部層がフィルムの平面と実質的に平行であるフィルムと比較して、フィルムの光学的特性又は他の特性に影響を与える可能性がある。共押出プロセスを使用して、材料、加工パラメータ、及び複製される構造を変えることにより、様々なフィルムに調整可能な光学的性質を作ることができ、かつフィルムの性能を改善することができる。例えば、コアポリマーの屈折率又は外部構造へのコア層の侵入深さを変えることができる。
【０００６】
図１は、形状適合性内部層を作製する共押出のシステム１０の図である。システム１０は、裏面層材料１４、コア層材料１６、及び複製層材料１８を受け入れるための押出ダイ１２を含む。押出ダイ１２は、ニップロール２０と構造化ロール２２との間に３つの材料を共押出して、フィルム２４を作製する。任意の数の共押出された層を使用することが可能であり、それによりフィルム内での光学的性質又は物理的性質の段階的変化のような特定の利点を得ることができる。共押出を行なうための装置は、米国特許第６，７６７，４９２号に説明され、その全体が記載されたかのように参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００７】
図２は、共押出プロセスから形成された複製フィルム２４の構成体の側面図である。フィルム２４は裏面層３０、複製層２６、及び形状適合性内部コア層２８を含む。複製層２６は構造化ロール２２によって作製され、ロール２２上の構造から複製された内部及び外部の構造化表面を有する。複製層２６を作製するプロセスは更に、複製層２６の裏面に適合する形状適合性内部層２８を作製する。したがって、ニップロール２０及び構造化ロール２２は、複製層２６における複製作製及びコア層用の形状適合性内部層２８の作製の両方を行うように配置される。形状適合性内部層を使用することで、結果として、複製層２６のより優れた複製忠実度が得られ、更にコア層の嵩がより多くかつ複製層の嵩がより少なくなり、複製層の材料はコア層の材料よりもコストが高くつく可能性があるので、一般的にはより低いコストを提供する。適切な樹脂を使用することによって、形状適合性内部層は更にフィルムに向上した熱的安定性をもたらし、複製層用により剛性の内部支持構造体を形成することによって、複製層により優れた耐損傷性をもたらすことができる。
【０００８】
図３及び４は、それぞれ、他の複製フィルム３２及び３６の実施例の側面図である。フィルム３２は、裏面層３５、鋭いピークを有するコア層３４、及び外面に丸みを帯びたピークを有する複製層３３を含む。フィルム３６は、裏面層３９、丸みを帯びたピークを有するコア層３８、及び外面に丸みを帯びたピークを有する複製層３７を含む。フィルム３２及び３６に示される構造体の組み合わせに加えて、コア層及び複製層は、それぞれ独立して鋭いピーク又は丸みを帯びたピークを有することができる。フィルム３２及び３６は上述のプロセスを使用して製造することができる。
【０００９】
金型の構造に応じて、裏面層、複製層、及びコア層は、様々な複製パターン又は構造を含有することができる。例えば、それら層は、プリズム、溝、交差するプリズム若しくは溝、光学マイクロレンズ、又は他の別個の微細構造を含有することができる。これらの特徴部位は実際、配列し、ランダムで、又は疑似ランダムであり得る。層のうちのいずれかは、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、静電気散逸性添加剤、又はオプティカルエンハンサのようなものの１種以上の追加のコーティング又は添加剤を有し得る。更に、フィルムの外部表面は、金型ロールで施されるサブトラクティブ法、アディティブ法、又は置換法によって作製されるつや消し面を有し得る。固定砥粒媒体の処理、電着による表面トポグラフィー、又は遊離媒体衝撃（ビードブラスト処理）は、それぞれこれらの３つの処理の例である。
【００１０】
複製層の厚さと複製される構造の高さとの比率が、形状適合性内部層が複製層に適合する程度を決定する。フィルムの構造化部分が複製層のほぼ全体を構成するような厚さを有する複製層は、形状適合性内部層が本質的に平面であるフィルムを生産する。薄い複製層は、フィルム構造体の中に広範囲に広がり、構造体と密接に適合する内部コア層を生成する。
【００１１】
裏面層及び複製層が同じ材料でありかつほぼ同じ厚さであるように、共押出フィルムが中央平面に関して対称であることは概して有利である。この対称性は、最終フィルムにおいて内部応力の釣り合いを保ち、又は不均衡な応力を低減するのでカーリングを低減し、このことはダイからフィルムを押出するのに役立つ。裏面層と複製層用に異なる材料を有するフィルムは、紫外線吸収剤、静電防止剤、着色剤その他等の添加剤が加えられる場合に、又は裏面層に粘着剤コーティングを加える等の後続加工が適用される場合に、有利となり得る。
【００１２】
フィルム２４の様々な層は屈折率整合する（indexed matched）ことができる。適合した特性は、性能向上添加剤が添加できる層を選択することで達成可能である。更に、裏面層３０は紫外線吸収剤を含むことができ、複製層２６は静電防止材料又はコーティングを含むことができる。あるいは、他の層が、紫外線吸収剤、又は静電防止材料若しくはコーティングを含むことができる。他のコーティングもフィルムに塗布することができる。別の方法としては、裏面層はつや消し拡散体として機能するように設計することができる。裏面層はまた、可剥性のスキン層として形成することができる。プレマスクもまた、フィルム外面の片側面又は両側面に加えることができる。様々な層用の材料は、複製フィルムを表示装置用の光学フィルムとして使用するために、好ましくは透明又は実質的に透明である。
【００１３】
複製層として使用し得るポリマーとしては、スチレンアクリロニトリルコポリマースチレン（メタ）アクリレートコポリマーポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、スチレン無水マレイン酸コポリマー、有核半結晶性ポリエステル、ポリエチレンナフタレートのコポリマー、ポリイミド、ポリイミドコポリマー、ポリエーテルイミド、ポリスチレンシンジオタクチック（syndiodactic）ポリスチレン、ポリフェニレンオキサイド、環式オレフィンポリマー、アクリロニトリルのコポリマー、ブタジエンのコポリマー、及びスチレンのコポリマーが挙げられる。好ましい１つのポリマーは、Ｉｎｅｏｓ  ＡＢＳ（ＵＳＡ）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＬｕｓｔｒａｎ  ＳＡＮ  Ｓｐａｒｋｌｅ材料である。
【００１４】
コア層用ポリマーとしては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、及びポリアクリロニトリルブタジエンスチレンが挙げられるが、これらに限定されない。これらのポリマーは、高い曲げ弾性率、高い熱的安定性、及びいくつかのポリマーと比較して相対的に低コストのため、主として選ばれる。好ましい１つのポリマーは、Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭａｋｒｏｌｏｎポリカーボネート材料である。
【００１５】
裏面層に使用することができるポリマーとしては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリカーボネートとポリエステルのブレンド、スチレンのコポリマー、アクリロニトリルとブタジエンとスチレンのコポリマー、アルケン重合の中間ブロックを有するスチレンのブロックコポリマー、酸及び／又は酸無水物官能化ポリオレフィン、及びポリエチレンとポリプロピレンのコポリマーが挙げられる。
【００１６】
図５は、オフセットを有する金型パターンの平面図である。ロール４０は、例えば線状プリズム、直交プリズム、レンズレット、マイクロレンズ、及び別個の構造又は相互に連結した構造等の表面構造を含有する。ロール４０は、構造化ロール２２に一致し、この実施例では、構造を２方向に含有する。具体的には、ロール４０は、ダウンウェブの位置に第１の構造４２を、クロスウェブの方向に第２の構造４４を含む。構造４２及び４４は、例えば溝、又はロール４０の表面から突出する若しくは窪んだ他の表面構造を有してもよい。この実施例では、クロスウェブ構造４４は、ロール４０の軸線から角度４６でオフセットを含む。オフセット角度は、ロールの軸線から、好ましくはおよそ１０°で、より好ましくはおよそ１５°である。オフセットによって、共押出プロセスで共押出材料が構造化ロールパターンをより容易に充填することができ、結果としてフィルムにより優れた複製忠実度をもたらす。この実施例で、ダウンウェブ方向の構造４２は、高速金型サーボを使用してロール４０に作製され、クロスウェブの方向の構造４４は、同期フライカッティングを使用してロール４０に作製される。２方向に構造を有する金型の作製方法は、本発明と同日付で出願した「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ」という名称のＤ．Ｅｈｎｅｓらの米国特許出願で説明され、その全体が記載されたかのように参照することによって本明細書に組み込まれる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
幅１０インチ（２５．４ｃｍ）の３つのマニホルドの押出ダイ（Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｄｉｅｓ，Ｉｎｃ製）を使用して、３層のフィルムをニップロールと構造化金型ロールとの間のニップ部に押出した。構造化金型ロールは、構造の線状溝がロールの外周の周りに配向するようにした。これらの溝は、９０°の夾角、及びおよそ１７８マイクロメートルの溝の深さに対しておよそ３５６マイクロメートルのピッチを有した。ニップロールと金型ロールとの間でニップ圧を加えることで、構造化フィルムを作製した。構造を単一ダウンウェブ方向にのみ備えた構造化金型ロール（structured tooling toll）を従来のダイヤモンド旋削を使用して作製した。
【００１８】
表１は、この実施例のフィルムの構成を示し、表２はこの実施例の共押出プロセスのパラメータを示す。
【００１９】
【表１】
2012516255.tif 000003
【００２０】
【表２】
2012516255.tif 000004
【００２１】
この実施例で、コア層の構造は、金型の構造にぴったり合うことが示された。具体的には、フィルムは、複製層のより丸みを帯びた外部ピークと比較して、鋭いピークの内部コア層を有することが示された。可剥性の層を複製層として使用すること、及びそのような三層の構成体からその層をその後除去することによって、金型の構造を完全に充填することなく鋭く尖った特徴を形成することができる。
【００２２】
（実施例２）
フィードブロックを使用して３つのポリマー層を幅３６インチ（９１．４ｃｍ）のダイにフィードした。この共押出フィルムは、構造化パターンロールと滑らかな金属ニップロールとの間のニップ部に直接押出され、続いて巻取りの前に剥離ロールのまわりに押出された。３つのロールはすべて、水を使用して温度制御した。ニップ圧をニップロールと金型ロールとの間で押出品に加え、フィルムに構造化パターンを作製した。
【００２３】
金型のチャネルは、ほぼ三角形断面で、深さ６０マイクロメートル及びおよそ１１４マイクロメートルのピッチ（溝間の間隔）であった。横方向の溝は、ダウンウェブの溝に１０°バイアス角度で整列した。金型ロールのパターンは、本発明と同日付で出願した「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ」という名称のＤ．Ｅｈｎｅｓらの米国特許出願で説明されるように作製した。
【００２４】
表３は、この実施例のフィルムの構成を示し、表４は、この実施例の共押出プロセスのパラメータを示す。
【００２５】
【表３】
2012516255.tif 000005
【００２６】
【表４】
2012516255.tif 000006
【００２７】
この実施例で、コア層は、構造体の高さのおよそ３分の１に広がり、内部コア層で丸みを帯びたピークを作製した。
【図１】
2012516255.tif 000007
【図２】
2012516255.tif 000008
【図３】
2012516255.tif 000009
【図４】
2012516255.tif 000010
【図５】
2012516255.tif 000011
【国際調査報告】
2012516255.tif 000012
2012516255.tif 000013