JP7745676B2

JP7745676B2 - 結晶性低屈折率層を有する多層反射偏光子

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Publication number: JP7745676B2
Application number: JP2024025082A
Authority: JP
Inventors: ビー．ジョンソン，マシュー; ディー．ハーグ，アダム; エー．ストバー，カール; ジェイ．ネビット，ティモシー; エフ．エドモンズ，ウィリアム; エー．ジョンソン，スティーブン
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2024-02-22
Publication date: 2025-09-29
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: US12019258B2; JP7716975B2; WO2020049424A1; US20240302583A1; TW202031504A; JP2022500689A; CN112654905B; EP3847488B1; CN112654905A; US20210325587A1; JP2024056995A; KR20210055045A; EP3847488A1

Description

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配向さ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。

一態様では、本明細書は、多層反射偏光子に関する。多層反射偏光子は、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。第１のポリマー層及び第２のポリマー層のそれぞれは、少なくとも０．０１の面内複屈折を有する。少なくとも１つの面内方向に対して、第１のポリマー層及び第２のポリマー層のそれぞれ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、第１のポリマー層及び第２のポリマー層のそれぞれの間の屈折率の差は０．０４未満である。多層反射偏光子は、少なくとも４つのエッジを有し、第１のポリマー層又は第２のポリマー層のいずれについても、５５０ｎｍで測定される屈折率が１．７を超えない。

実施例１についての層厚さプロファイルのグラフである。実施例１についての透過スペクトルのグラフである。実施例１についての熱応力への曝露の前と後の６０度の入射におけるｐ偏光ブロック状態透過率のグラフである。実施例２についての層厚さプロファイルのグラフである。実施例２についての透過スペクトルのグラフである。実施例２についての熱応力への曝露の前と後の６０度の入射におけるｐ偏光ブロック状態透過率のグラフである。実施例３についての層厚さプロファイルのグラフである。実施例３についての透過スペクトルのグラフである。実施例３についての熱応力への曝露の前と後の６０度の入射におけるｐ偏光ブロック状態透過率のグラフである。ガラスシート間の実施例４についての透過スペクトルのグラフである。ガラスシート間の実施例５についての透過スペクトルのグラフである。層間ＰＶＢを有する２層ガラスの透過スペクトルのグラフである。

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、所望の透過特性及び／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．ＡＭａｃｌｅｏｄによる、Ｔｈｉｎ－ＦｉｌｍＯｐｔｉｃａｌＦｉｌｔｅｒｓ、第２版、ＭａｃｍｉｌｌａｎＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．（１９８６）、及び、Ａ．Ｔｈｅｌａｎによる、ＤｅｓｉｇｎｏｆＯｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦｉｌｔｅｒｓ、ＭｃＧｒａｗ－ＨｉｌｌＩｎｃ．（１９８９）によるテキストに記載されている。

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。

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。

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。

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％とは異なる、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。

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号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）及び同第９９／３９２２４号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、並びに表題「ＧｉａｎｔＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔＯｐｔｉｃｓｉｎＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＰｏｌｙｍｅｒＭｉｒｒｏｒｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２８７，Ｍａｒｃｈ２０００（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、また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また、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。

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ｎ_ｘ、ｎ_ｙ、及び、フィルムの厚さ軸に関連する屈折率ｎ_ｚによって特性を定められ得る。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た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、Δｎ_ｘ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、Δｎ_ｙの大きさは、Δｎ_ｘの大きさ以下であって、それを超えないものとすることができる。更に、差Δｎ_ｘ、差Δｎ_ｙ、及び、差Δｎ_ｚの計算において、どの材料層から始めるべきかの選択は、Δｎ_ｘが非負であることを求めることにより規定される。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、Δｎ_ｊ＝ｎ_１ｊ－ｎ_２ｊであり、ここで、ｊ＝ｘ、ｙ、又はｚであり、層の指定１、２は、ｎ_１ｘ≧ｎ_２ｘ、すなわち、Δｎ_ｘ≧０となるように選択される。

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ミクロ層から構成される。妥当な数の層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（Δｎ_ｘ）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（Δｎ_ｙ）を呈するようにすることもできる。

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（Δｎ_ｚ）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Δｎ_ｚは、最も大きい面内屈折率の差Δｎ_ｘより実質的に小さくなるように制御して、Δｎ_ｚ≦０．５×Δｎ_ｘ又はΔｎ_ｚ≦０．２５×Δｎ_ｘ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Δｎ_ｚは、面内屈折率の差Δｎ_ｘとの比較で、反対の極性を有する、すなわち、Δｎ_ｚ＜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。

‘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。

‘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。

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「リサイクル」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得る。

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、車両のフロントガラスの少なくとも一部で又はその近くで使用してもよい。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からの明るい反射によって、他のドライバが眩惑し、又は視覚を損なわ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。

更に、以前から既知の反射偏光子は、自動車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になる。このような周囲環境では、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を超えない。

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、配向さ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。

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０．０１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、直交する第２の面内方向に沿っては、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つのエッジ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。

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（ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓ（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（ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓ（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。

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見受けられる。

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。例えば、自動車用途の反射偏光子は、自動車窓用フィルム、すなわち、可視スペクトル内の光を実質的に反射することなく赤外光を反射するフィルムを含むか、又はラミネートされてもよい。３ＭＣｏｍｐａｎｙから入手可能なものなどの自動車窓用フィルムは、典型的にはＰＥＴとコ－ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）との交互層である。２つのフィルムの間で収縮率が類似しているので、２つのフィルムのラミネートは、温度変化後にしわになる又は反る傾向が低い。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（エッジ侵入）に関しても良好に機能する。

本明細書に記載された反射偏光子はまた、０．５より大きいｆ比を有し得る。いくつかの実施形態では、ｆ比は、０．５５超、０．６超、０．６５超、０．７超、０．７５超、０．８超、又は更に０．８５超であってもよい。０．５より大きいｆ比におけるシフトは、多層反射偏光子の高次反射帯を優先させて１次反射帯を減衰させ、設計された波長範囲に対して偏光子の反射率を効果的に低減させる。同様の光学効果が、０．５未満のｆ比について、例えば、０．４５未満、０．４未満、０．３５未満、０．３未満、０．２５未満、０．２未満、又は更には０．１５未満のｆ比について観察される。ＰＥＴの延伸から発生する、生じたより小さい複屈折（ＰＥＮ又はｃｏＰＥＮと比較して）と組み合わされると、これらの反射偏光子は、十分なレベルの反射率に達するためには、より多くの層を必要とする。直感に反するが、これは設計上の特徴である。本明細書に記載されるものなどの弱反射偏光子では、ミクロ層のキャリパーの変動が、フィルムのスペクトル全体に対する悪影響及び不均衡な効果を有し得る。個々のミクロ層ペアを更に弱くすることにより、隣接するミクロ層ペアの反射帯を補強し、隣接するミクロ層ペアの反射帯と重複する層を設計に追加することができる。これにより、スペクトルが滑らかになり、フィルムウェブ上の位置にかかわらず、又はロール間の位置にかかわらず、より一貫した性能が可能になる。本明細書に記載された反射偏光子は、１００を超える層、１５０を超える層、２００を超える層、２５０を超える層、又は更には３００を超える層を有してもよい。

本明細書に記載された反射偏光子は、熱への曝露後であってもヘイズに対する耐性を有し得る。いくつかの実施形態では、反射偏光子は、８５℃、９５℃、又は更には１０５℃への１００時間の曝露後に測定した場合、１％を超えるヘイズを有しない場合がある。いくつかの実施形態では、反射偏光子は、１０５℃又は更には１２０℃への１００時間の曝露後に２％以下のヘイズを有し得る。いくつかの実施形態では、反射偏光子は、１２０℃への１００時間の曝露後に３％以下又は３．５％以下のヘイズを有し得る。いくつかの実施形態では、これら反射偏光子の透過は、アニーリング工程などにおいて、極度の熱への短い曝露があっても影響を受けない場合がある。いくつかの実施形態では、４００ｎｍ～８００ｎｍの透過スペクトルは、２３２℃（４５０°Ｆ）への３０秒間のアニーリング工程後に、１０％以下だけ、又は更には５％以下だけ低下する。

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。本明細書に記載される反射偏光子はまた、建築用途（外部窓及び内部窓の両方）及び工業用窓及びメガネ用途においても有用である。いくつかの建築用途では、本明細書に記載されるような反射偏光子は、偏光したディスプレイ表面（テレビ又はラップトップコンピュータなど）を部屋の外部から見ることを防止するように構成され得る。

本明細書に記載されるような多層反射偏光子が自動車用ガラスに組み合わされるか又はラミネートされる場合、多層反射偏光子は、路面からの知覚されるグレアを低減させるように、路面に対して平行に偏光された光を反射することになるか、又は、偏光サングラスで見ることができるように路面に対して垂直に偏光された光を反射することになるように構成され得る。

実施例
実施例１
複屈折反射偏光子を、以下のとおり調製した。２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ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｋｎｏｘｖｉｌｌｅ，ＴＮ）から入手可能なＥＡＳＴＡＰＡＫＰＥＴ７３５２であった。第２のポリマー（第２の光学層）は、ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓ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１のポリマーの供給速度と第２のポリマーの供給速度との比は、光学層が０．７５のｆ比を有するように選択した。スキン層に使用したポリマーは、ＥＡＳＴＡＰＡＫＰＥＴ７３５２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２７５の交互の光学層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２７７層とした。第２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ける構造の両面に追加し、２７９層を有する最終構造を得た。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６：１の延伸比及び２２５°Ｆの温度で延伸した。ヒートセットセクションは３５０°Ｆの温度を有した。層厚さプロファイルを図１に示す。層プロファイル、第１のポリマー材料及び第２のポリマー材料、並びに選択されたプロセス条件により、図２に示す、結果として得られる通過及びブロック状態における透過スペクトルがもたらされた。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２９．２μｍである。３０２°Ｆで測定した収縮率は、共押出装置の機械方向（ＭＤ）において２．１％であり、共押出装置の横断方向（ＴＤ）において１．９％であった。フィルムの収縮率を、１インチ×９インチのフィルム片を所望の温度に加熱し、１５分後に試料の長さ方向の収縮率を測定することによって測定した。試料は、試験中にフィルムを平坦に保つのに十分な、ごくわずかな張力下にある。一部の最終使用用途では、フィルムは、直交方向に対してほぼ同一の収縮率を有し得る。

次いで、実施例１のフィルムを、収縮を制限するためにフレームに入れ、４５０°Ｆのオーブン内で３０秒間熱処理した。この熱処理は、低屈折率層中の残留結晶性を除去するのに十分なアニーリングをもたらすと推測される。したがって、この応力への曝露の前と後の透過スペクトルを比較することで、低屈折率層における残留結晶性の変化が示されると予想される。応力への曝露の前と後の、６０度でのｐ偏光ブロック状態における透過率を図３に示す。

実施例２
複屈折反射偏光子を、以下のとおり調製した。２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、ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＥＡＳＴＡＰＡＫＰＥＴ７３５２であった。第２のポリマー（第２の光学層）は、Ｅａｓｔｍａｎ製のポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）ＧＮ０７１と、Ｅａｓｔｍａｎ製のＶＭ３１８ＤＰＣＴｇの、５０：５０重量％のブレンドであった。第１のポリマーの供給速度と第２のポリマーの供給速度との比は、光学層が０．６５のｆ比を有するように選択した。スキン層に使用したポリマーは、ＥＡＳＴＡＰＡＫＰＥＴ７３５２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２７５の交互の光学層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２７７層とした。第２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ける構造の両側に追加し、２７９層を有する最終構造を得た。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６：１の延伸比及び２２５°Ｆの温度で延伸した。ヒートセットセクションは、３５０°Ｆの温度を有した。層厚さプロファイルを図４に示す。層プロファイル、第１のポリマー材料及び第２のポリマー材料、並びに選択されたプロセス条件により、以下で図５に示す、結果として得られる通過及びブロック状態における透過スペクトルがもたらされた。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２６．９μｍである。３０２°Ｆで測定した収縮率は、ＭＤで２．３％、及びＴＤで２．４％であった。一部の最終使用用途では、フィルムは、直交方向に対してほぼ同一の収縮率を有し得る。

実施例１と同様に、実施例２のフィルムを、収縮を制限するためにフレームに入れ、熱処理のために４５０°Ｆのオーブン内で３０秒間熱処理した。熱処理の前と後の、６０度でのｐ偏光ブロック状態における透過率を図６に示す。

実施例３
複屈折反射偏光子を、以下のとおり調製した。２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、ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＥＡＳＴＡＰＡＫＰＥＴ７３５２であった。第２のポリマー（第２の光学層）は、Ｅａｓｔｍａｎ製のポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）ＧＮ０７１、ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｋｎｏｘｖｉｌｌｅ，ＴＮ）製のＶＭ３１８ＤＰＣＴＧ、及び８０：２０ＣｏＰＥＴの３３：３３：３３のブレンドであった。８０：２０ＣｏＰＥＴは、以下のモル比を含む非晶質コポリエステルをペレット化したものである。
４０モル％テレフタル酸
１０モル％イソフタル酸
４９．７５モル％エチレングリコール
０．２５モル％トリメチルプロパノール

第１のポリマーの供給速度と第２のポリマーの供給速度との比は、光学層が０．６５のｆ比を有するように選択した。スキン層に使用したポリマーは、ＥＡＳＴＡＰＡＫＰＥＴ７３５２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２７５の交互の光学層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２７７層とした。第２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ける構造の両面に追加し、２７９層を有する最終構造を得た。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６：１の延伸比及び２２５°Ｆの温度で延伸した。ヒートセットセクションは、３５０°Ｆの温度を有した。層厚さプロファイルを図７に示す。層プロファイル、第１のポリマー材料及び第２のポリマー材料、並びに選択されたプロセス条件により、図８に示す、結果として得られる通過及びブロック状態における透過スペクトルがもたらされた。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２８．２μｍである。

次いで、実施例３のフィルムを、収縮を制限するためにフレームに入れ、熱処理のために４５０°Ｆのオーブン内で３０秒間熱処理した。熱応力の前と後の、６０度でのｐ偏光ブロック状態における透過率を図９に示す。実施例３に対する熱処理後にシフトの証拠が欠如していることは、低屈折率層の結晶性状態のシフトが無視できることを示し、結果として得られた多層フィルムの熱的堅牢性の改善と相関すると思われる。

実施例１～３のフィルムを、各層の屈折率について評価した。ＰＥＴ層を、Ｍｅｔｒｉｃｏｎによって外側フィルム表面上で直接測定した。ＬＩＯ層の屈折率は、フィルムの透過率測定値を、４×４のＢｅｒｒｉｍａｎ光学スタックコードによる透過率計算値に整合させることにより計算した。各実施例では、有意な複屈折がＬＩＯ層に存在し、有意な結晶性があることを意味する。

実施例１～３の各々が同様の複屈折のＬＩＯ層を有していても、実施例３では、４５０°Ｆのヒートセットアニーリング後に透過率が変化しなかったことが注目に値し驚くべきことである。実施例１～２では、アニーリング前から後への透過率の変化は、結晶性の変化を意味する。

実施例４～６
実施例４～６は、実施例１～３と同様のプロセスで作製したが、以下の相違点を有する。

実施例７～９
実施例１～６は、従来の直線式テンタープロセスで延伸した。実施例７～９は、実施例１～６と同様の押出条件で作製したが、ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙｓ（ＳＩＤ）ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｉｎＳａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ，Ｃａｌｉｆ．，Ｊｕｎ．４－９，２００６にて発表された、ＩｎｖｉｔｅｄＰａｐｅｒ４５．１、著者Ｄｅｎｋｅｒら、題名「ＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｌａｒｉｚｅｒＦｉｌｍｆｏｒＩｍｐｒｏｖｅｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ」に記載されているような放物線テンタープロセスを用いて、又は米国特許出願公開第２００７００４７０８０（Ａ１）号（Ｓｔｏｖｅｒら）に記載されているものと同様の温度及び延伸比で延伸したことを除く。

実施例１～９のフィルムは次いで、ＰＶＢ層を接着剤として用いて、１／８インチ厚のソーダ石灰ガラスシートの間にラミネートされた。実施例４及び実施例５の、このガラスで包囲された構造の透過スペクトルをそれぞれ図１０及び図１１に示す。図１２は、ガラスシート間にＰＶＢ層のみを使用したガラスラミネートについての比較可能なスペクトルを示す。

高温試験
実施例のフィルムを、オーブン中で８５℃、９５℃及び１００℃の高温にてエージングさせた。ヘイズを１００時間後及び１０００時間後に測定し、室温でエージングしたフィルム（ＲＴ）と比較し、これらの結果をそれぞれ表４及び表５に示す。類似した材料を比較すると、結晶性がより高い含有分によるフィルムは、熱曝露によるエージングに伴うヘイズの増加が少ない。

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。

Claims

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、多層反射偏光子であって、
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のそれぞれが、少なくとも０．０１の面内複屈折を有し、
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のそれぞれにおいて、ブロック軸方向の屈折率は透過軸方向の屈折率よりも高く、
前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のそれぞれは、結晶性を呈し、
少なくとも１つの面内方向に対して、前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のそれぞれ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、前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層のそれぞれの間の屈折率の差が０．０４未満であり、
前記多層反射偏光子は、少なくとも４つのエッジを有し、
前記第１のポリマー層又は前記第２のポリマー層のいずれについても、５５０ｎｍで測定される屈折率が１．７を超えず、
前記第１のポリマー層はポリエチレンテレフタレートを含み、前記第２のポリマー層はグリコール変性コ（ポリエチレンテレフタレート）を含む、多層反射偏光子。
前記第１のポリマー層の平均光学的厚さと、前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層の両方の総光学的厚さとの比として定義される、前記多層反射偏光子のｆ比は、少なくとも０．５５である、請求項１に記載の多層反射偏光子。
前記ｆ比は、少なくとも０．６５である、請求項２に記載の多層反射偏光子。
前記ｆ比は、少なくとも０．７５である、請求項２に記載の多層反射偏光子。
請求項１に記載の多層反射偏光子と、
前記多層反射偏光子にラミネートされた（laminated）ミラーフィルムと、を備える光学ラミネートであって、
前記ミラーフィルムは、可視光の２０％未満を反射し、及び９００ｎｍ～１２００ｎｍの光の少なくとも８０％を反射する、光学ラミネート。
自動車用ガラス層と、請求項５に記載の光学ラミネートとを備える、自動車用ガラスラミネート。
請求項１に記載の多層反射偏光子と、
ガラス層と、を備えるガラスラミネートであって、
前記多層反射偏光子は前記ガラス層にラミネートされている、ガラスラミネート。
前記ガラス層は、自動車用ガラス層であり、前記多層反射偏光子は、偏光サングラスで見ることができるように、路面に対して垂直に偏光された光を反射するように構成されている、請求項７に記載のガラスラミネート。
前記ガラス層は、自動車用ガラス層であり、前記多層反射偏光子は、路面からの知覚されるグレアを低減させるように、前記路面に対して平行に偏光された光を反射するように構成されている、請求項７に記載のガラスラミネート。