JP2015122317A - ボイドを含有する光学フィルムを備える光ガイド及びディスプレイシステム用ブラックライト - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許仮出願第61/169466号、名称「Optical Film」(代理人整理番号65062US002)、同第61/169521号、名称「Optical Construction and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65354US002)、同第61/169532号、名称「Retroreflecting Optical Construction」(代理人整理番号65355US002)、同第61/169549号、名称「Optical Film for Preventing Optical Coupling」(代理人整理番号65356US002)、同第61/169427号、名称「Process and Apparatus for Coating with Reduced Defects」(代理人整理番号65185US002)、及び同第61/169429号、名称「Process and Apparatus for A nanovoided Article」(代理人整理番号65046US002)に関連し、これらを参照により援用する。
本発明は、概して低屈折率型の特性を呈する光学フィルムを組み込むバックライトに関する。本発明は、かかるバックライトを組み込む、液晶ディスプレイシステムなどのディスプレイシステムに更に適用できる。
このような場合、光学フィルムの実効屈折率neffを、次のように表すことができる。
ある場合(孔の屈折率と結合剤の屈折率との差異が十分に小さい場合など)には、光学フィルムの実効屈折率を、次の式で近似できる。
このような場合、光学フィルムの実効屈折率は、ボイド及び結合剤の屈折率の体積加重平均である。例えば、約50%のボイド体積分率を有する光学フィルム及び約1.5の屈折率を有する結合剤は、約1.25の実効屈折率を有する。
コーティング溶液「A」を調製した。まず、「906」組成物(3M Company(St.Paul,Minnesota)から入手可能)を入手した。906組成物は、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(アクリレートシラン)で表面を修飾した18.4重量%の20nmのシリカ粒子(NALCO 2327)、25.5重量%のペンタエリスリトールトリ/テトラアクリレート(PETA)、4.0重量%のN,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)、1.2重量%のIRGACURE 184、1.0重量%のTinuvin 292、46.9重量%の溶媒イソプロパノール、及び3.0重量%の水、を含んでいた。906組成物は、約50固体重量%であった。次に、溶媒1−メトキシ−2−プロパノールで906組成物を35固体重量%に希釈し、コーティング溶液Aを生じさせた。
コーティング溶液「B」を調製した。まず、凝縮器及び温度計を備えた2リットルの三つ口フラスコ内で360gのNalco 2327コロイドシリカ粒子(40固体重量%、平均粒径約20ナノメートル)(Nalco Chemical Company(Naperville IL)から入手可能)と、300gの溶媒1−メトキシ−2−プロパノールとを、高速攪拌して混合した。次に、22.15gのSilquest A−174シラン(GE Advanced Materials(Wilton CT)から入手可能)を添加した。混合物は、10分間にわたって攪拌した。次に、更に400gの1−メトキシ−2−プロパノールを添加した。加熱マントルを用いて、85℃で6時間にわたって混合物を加熱した。得られた溶液を、室温まで冷却した。次に、60℃の水浴下でロータリーエバポレーターを用いて大部分の水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約700g)を除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノール中に透明分散した、44重量%のA−174で修飾された20nmのシリカであった。次に、70.1gのこの溶液と、20.5gのSR 444(Sartomer Company(Exton PA)から入手可能)と、1.375gの光開始剤Irgacure 184(Ciba Specialty Chemicals Company(High Point NC)から入手可能)と、80.4gのイソプロピルアルコールとを攪拌して混合し、均質のコーティング溶液Bを生じさせた。
コーティング溶液「C」を調製した。まず、凝縮器及び温度計を備えた2リットルの三つ口フラスコ内で309gのNalco 2327(40固体重量%)と、300gの1−メトキシ−2−プロパノールとを、高速攪拌して混合した。次に、9.5gのSilquest A−174と、19.0gのSiquest A−1230とを添加し、生じた混合物を10分間にわたって攪拌した。加熱マントルを用いて、80℃で1時間にわたって混合物を加熱した。次に、更に400gの1−メトキシ−2−プロパノールを添加した。80℃で16時間にわたって混合物を保持した。得られた溶液を、室温まで冷却した。次に、60℃の水浴下でロータリーエバポレーターを用いて大部分の水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約700g)を除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノール中に透明分散した、48.7重量%のA174/A1230で修飾された20nmのシリカであった。次に、63.4gのこの溶液と、20.5gのSR 444と、1.32gの光開始剤Irgacure 184と、87.1gのイソプロピルアルコールとを攪拌して混合し、均質のコーティング溶液Cを生じさせた。
コーティング溶液「D」を調製した。まず、凝縮器及び温度計を備えた1リットルのフラスコ内で300gのNalco 2329シリカ粒子(40固体重量%)(平均粒度75nm、Nalco Chemical Company(Naperville IL)から入手可能)と、300gの1−メトキシ−2−プロパノールとを、高速攪拌して混合した。次に、7.95gのSilquest A−174を添加した。得られた混合物を10分間にわたって撹拌した。次に、更に400gの1−メトキシ−2−プロパノールを添加した。加熱マントルを用いて、85℃で6時間にわたって得られた混合物を加熱した。得られた溶液を、室温まで冷却した。次に、60℃の水浴下でロータリーエバポレーターを用いて大部分の水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約630g)を除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノール中に分散した、34.6重量%のA−174で修飾された75nmのシリカであった。次に、135.5gのこの溶液と、31.2gのSR444と、1.96gの光開始剤Irgacure 184と、93.3gのイソプロピルアルコールとを攪拌して混合し、均質のコーティング溶液Dを生じさせた。
コーティング手順「E」を展開した。まず、3cc/分の速度で10.2cm(4インチ)幅のスロットタイプコーティングダイにコーティング溶液をシリンジで吸い上げた。スロットコーティングダイは、5フィート/分(152cm/分)で移動する基材上に10.2cm幅のコーティングを均一に分配した。
コーティング手順「F」を展開した。まず、2.7cc/分の速度で20.3cm(8インチ)幅のスロットタイプコーティングダイにコーティング溶液をシリンジポンプで圧入した。スロットコーティングダイは、5フィート/分(152cm/分)で移動する基材上に20.3cm幅のコーティングを均一に分配した。
バックライト3800(概略側面図が図3に示される)を作製した。バックライト3800は、後方反射体3810と、光ガイド3820と、ランプ3830及び3840と、光学接着剤層3850によりバックライトに積層された反射偏光層3860と、を含んだ。
バックライト4000(概略側面図が図5に示される)を作製した。バックライト4000は、光学フィルム4010が光学接着剤層3850と反射偏光層3860との間に配置された以外は、バックライト3800に類似していた。
バックライト4000を作製した。バックライトは、シリンジポンプ速度が1.5cc/分であり、LEDを13アンペアで動作させた(0.1352ジュール/平方cmのUV−A線量が生じた)以外は実施例Fに記載のコーティング方法を用いて、実施例Cの溶液Cを反射偏光層3860(実施例1の反射偏光子と同じ)にコーティングすることにより光学フィルム4010を作製した以外は、実施例2で作製したバックライトに類似していた。得られた光学フィルムの屈折率は、約1.25であった。光学フィルムの光学ヘイズは、20%であった。光学フィルムの厚さは、約5マイクロメートルであった。次に、光学的に透明な接着剤OCA 1873の層3850を用いて、光学フィルムを光ガイド3820に積層させた。実施例1に記載した測定に類似の測定を行い、表Iにまとめた。図6Cは、視野角に応じた、バックライトの測定輝度のグレースケールコノスコープ画像である。
バックライト4000を作製した。バックライトは、LEDを9アンペアで動作させた(0.0936ジュール/平方cmのUV−A線量が生じた)以外は実施例Fに記載のコーティング方法を用いて、実施例Cの溶液Cを反射偏光層3860(実施例1の反射偏光子と同じ)にコーティングすることにより光学フィルム4010を作製した以外は、実施例2で作製したバックライトに類似していた。得られた光学フィルムの屈折率は、約1.18であった。光学フィルムの光学ヘイズは、40%であった。光学フィルムの厚さは、約5マイクロメートルであった。次に、光学的に透明な接着剤OCA 1873の層3850を用いて、光学フィルムを光ガイド3820に積層させた。実施例18に記載した測定に類似の測定を行い、表Iにまとめた。図6Dは、視野角に応じた、バックライトの測定輝度のグレースケールコノスコープ画像である。
バックライト4000を作製した。バックライトは、LEDを6アンペアで動作させた(0.0624ジュール/平方cmのUV−A線量が生じた)以外は実施例Fに記載のコーティング方法を用いて、実施例Cの溶液Cを反射偏光層3860(実施例1の反射偏光子と同じ)にコーティングすることにより光学フィルム4010を作製した以外は、実施例2で作製したバックライトに類似していた。得られた光学フィルムの屈折率は、約1.17であった。光学フィルムの光学ヘイズは、60%であった。光学フィルムの厚さは、約5マイクロメートルであった。次に、光学的に透明な接着剤OCA 1873の層3850を用いて、光学フィルムを光ガイド3820に積層させた。実施例18に記載した測定に類似の測定を行い、表Iにまとめた。図6Eは、視野角に応じた、バックライトの測定輝度のグレースケールコノスコープ画像である。
バックライト4200(概略側面図が図7に示される)を作製した。バックライトは、光学接着剤層4210を用いて後方反射体3810を光ガイド3820の底に積層させた以外は、バックライト4000に類似していた。
Claims (28)
- 光ガイドであって、
全反射によって光を伝播させるための光ガイド層と、
前記光ガイド層に配置された第1の光学フィルムであって、
複数のボイドと、
約30%以上の光学ヘイズと、
約20%以上の気孔率と、を含む第1の光学フィルムと、を含み、前記光ガイドのそれぞれ2つの隣接する主表面の相当部分が、互いに物理的に接触している、光ガイド。 - 前記第1の光学フィルムが約40%以上の光学ヘイズを有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約50%以上の光学ヘイズを有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約80%以下の光学ヘイズを有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約70%以下の光学ヘイズを有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約40%以上の気孔率を有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約60%以上の気孔率を有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約1.3以下の実効屈折率を有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが約1.2以下の実効屈折率を有する、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記第1の光学フィルムが、結合剤と、複数の粒子と、複数の相互に連結されたボイドと、を含み、前記複数の粒子に対する前記結合剤との重量比が約1:2以上である、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記光ガイド内のそれぞれ2つの隣接する主表面の少なくとも50%が互いに物理的に接触している、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記光ガイド内のそれぞれ2つの隣接する主表面の少なくとも70%が互いに物理的に接触している、請求項1に記載の光ガイド。
- 前記光ガイド内のそれぞれ2つの隣接する主表面の少なくとも90%が互いに物理的に接触している、請求項1に記載の光ガイド。
- 発光面を有する、請求項1に記載の光ガイドと、
前記光ガイドの縁部に沿って配置された光源と、を含み、前記光ガイドの発光面によって放射された光の均一性が、前記発光面全域で約50%以上である、バックライト。 - 前記光ガイドを出射する光を反射させるために、前記光ガイド層の主表面に近接する後方反射体を更に含む、請求項14に記載のバックライト。
- 前記後方反射体が鏡面反射体である、請求項15に記載のバックライト。
- 前記後方反射体が拡散反射体である、請求項15に記載のバックライト。
- 前記後方反射体が半鏡面反射体である、請求項15に記載のバックライト。
- 前記後方反射体が部分的に反射性であり、かつ部分的に透過性である、請求項15に記載のバックライト。
- 前記後方反射体が構造化されている、請求項15に記載のバックライト。
- 前記光ガイド上に配置された反射偏光層を更に含む、請求項14に記載のバックライト。
- 前記反射偏光層が構造化面を含む、請求項21に記載のバックライト。
- 前記反射偏光層が、第1の面内で偏光された可視光線に関する第1の平均反射率と、前記第1の面に直交する第2の面で偏光された可視光線に関する第2の平均反射率と、を有し、前記第1の平均反射率が前記第2の平均反射率よりも大きい、請求項21に記載のバックライト。
- 前記第1の平均反射率が少なくとも約90%であり、前記第2の平均反射率が約25%〜約90%の範囲である、請求項23に記載のバックライト。
- 請求項14に記載のバックライトと、
前記バックライト上に配置された液晶パネルと、を含む、ディスプレイシステム。 - 画像を表示し、複数の別個のディスプレイを含み、各別個のディスプレイの出力光の強度が個別に制御可能であり、前記複数の別個のディスプレイのうち少なくとも1つの別個のディスプレイが請求項14に記載のバックライトを含む、ディスプレイシステム。
- 前記各別個のディスプレイが表示画像の異なる部分を表示する、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の光学フィルムと反対側の前記光ガイド層上に配置された第2の光学フィルムを更に含み、前記第2の光学フィルムが複数のボイドを含む、請求項1に記載の光ガイド。
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