JP2015531883A - 輝度増強フィルム及びこれを含むバックライトユニット - Google Patents
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Abstract
輝度増強フィルムを提供する。本発明の輝度増強フィルムは、多数の光学的非等方性の第1薄膜及び多数の光学的等方性の第2薄膜を含み、前記第1薄膜及び第2薄膜が交互に積層された多層薄膜を含む輝度増強フィルムにおいて、前記多層薄膜は、160〜451nmの波長を反射する第1波長反射領域と、451〜836nmの波長を反射する第2波長反射領域と、836〜1040nmの波長を反射する第3波長反射領域とから構成され、前記第1波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、それぞれ短波長反射側から長波長反射側へその厚さが線形的に増加し、前記第2波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが線形的に増加し、前記第3波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが非線形的に増加することを特徴とする。
Description
本発明は、ディスプレイに用いられる輝度増強フィルム及びこれを含むバックライトユニットに関する。
一般に、液晶表示装置のバックライトユニットには、高輝度及び光の均一度のために、反射フィルム、拡散フィルム、プリズムフィルム、輝度増強フィルムなどが用いられる。
特に、輝度増強フィルムは、液晶表示装置の低い光効率を解決し且つ輝度を高めるのに効率的である。具体的に、輝度増強フィルムは、様々な方向に振動しながら、入射する自然光のうち、いずれか一方向に振動する光のみ透過させ、他の方向に振動する光は反射する光学フィルムである。
一般に、輝度増強フィルムは、入射光のうち、50%は透過光、50%は反射光に分けられる。従来の輝度増強フィルムは、入射光の類似波長を反射する多層薄膜領域内の薄膜厚さが同一に設計される形態であったが(図1)、このような輝度増強フィルムは、反射光を完全に反射しきれないという問題点があった。
特に、輝度増強フィルムは、液晶表示装置の低い光効率を解決し且つ輝度を高めるのに効率的である。具体的に、輝度増強フィルムは、様々な方向に振動しながら、入射する自然光のうち、いずれか一方向に振動する光のみ透過させ、他の方向に振動する光は反射する光学フィルムである。
一般に、輝度増強フィルムは、入射光のうち、50%は透過光、50%は反射光に分けられる。従来の輝度増強フィルムは、入射光の類似波長を反射する多層薄膜領域内の薄膜厚さが同一に設計される形態であったが(図1)、このような輝度増強フィルムは、反射光を完全に反射しきれないという問題点があった。
本発明は、反射光を全部反射しきれるため、完璧なブラックを実現することが可能な輝度増強フィルムを提供しようとする。
また、本発明は、前記輝度増強フィルムを含むバックライトユニットを提供しようとする。
また、本発明は、前記輝度増強フィルムを含むバックライトユニットを提供しようとする。
本発明の好適な第1実施態様によれば、多数の光学的非等方性の第1薄膜及び多数の光学的等方性の第2薄膜を含み、前記第1薄膜及び前記第2薄膜が交互に積層された多層薄膜を含む輝度増強フィルムにおいて、多層薄膜は、160〜451nmの波長を反射する第1波長反射領域と、451〜836nmの波長を反射する第2波長反射領域と、836〜1040nmの波長を反射する第3波長反射領域とから構成され、第1波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、それぞれ短波長反射側から長波長反射側へその厚さが線形的に増加し、第2波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが線形的に増加し、第3波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが非線形的に増加することを特徴とする、輝度増強フィルムを提供する。
前記実施態様において、第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域は多層薄膜の最下層から最上層に順次位置し、第1波長反射領域に含まれた薄膜の個数は全体多層薄膜の個数に対して30〜35%であり、第2波長反射領域に含まれた薄膜の個数は全体多層薄膜の個数に対して30〜35%であり、第3波長反射領域に含まれた薄膜の個数は全体多層薄膜の個数に対して30〜35%であってもよい。
前記実施態様による第1薄膜において、第1波長反射領域に属する第1薄膜の厚さ増加率は0.30〜0.50であり、第2波長反射領域に属する第1薄膜の厚さ増加率は0.50〜0.70であってもよい。
前記実施態様による第2薄膜において、第1波長反射領域に属する第2薄膜の厚さ増加率は0.36〜0.56であり、第2波長反射領域に属する第2薄膜の厚さ増加率は0.58〜0.78であってもよい。
前記実施態様による第1薄膜において、第1波長反射領域に属する各薄膜の厚さは22〜61nmであり、第2波長反射領域に属する各薄膜の厚さは62〜115nmであり、第3波長反射領域に属する各薄膜の厚さは下記数式1によって定められ、116〜143nmであってもよい。
数式1
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである。
前記実施態様による第2薄膜において、第1波長反射領域に属する第2薄膜の厚さ増加率は0.36〜0.56であり、第2波長反射領域に属する第2薄膜の厚さ増加率は0.58〜0.78であってもよい。
前記実施態様による第1薄膜において、第1波長反射領域に属する各薄膜の厚さは22〜61nmであり、第2波長反射領域に属する各薄膜の厚さは62〜115nmであり、第3波長反射領域に属する各薄膜の厚さは下記数式1によって定められ、116〜143nmであってもよい。
数式1
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである。
前記実施態様による第2薄膜において、第1波長反射領域に属する各薄膜の厚さは40〜69nmであり、第2波長反射領域に属する各薄膜の厚さは70〜130nmであり、第3波長反射領域に属する各薄膜の厚さは下記数式1によって定められ、132〜162nmであってもよい。
数式1
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである。
前記具現例による第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80モル%以上である樹脂を含んでもよい。
前記実施態様による第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80〜100モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が0〜20モル%である樹脂を含んでもよい。
前記実施態様による第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%である樹脂を含んでもよい。
前記実施態様に係る第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜90モル%である樹脂を含んでもよい。
数式1
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである。
前記具現例による第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80モル%以上である樹脂を含んでもよい。
前記実施態様による第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80〜100モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が0〜20モル%である樹脂を含んでもよい。
前記実施態様による第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%である樹脂を含んでもよい。
前記実施態様に係る第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜90モル%である樹脂を含んでもよい。
本発明の輝度増強フィルムによれば、輝度増強フィルムに入射した後に反射される反射光の全波長領域を全て反射することができるため、Reference(BLU+拡散シート+プリズムシート+パネル)対比輝度を増加することができ、完璧なブラックを実現して偏光効率値が上昇することができる。
また、従来の輝度増強フィルムは、前記フィルムに含まれた薄膜が反射する波長領域別に同一の厚さを有するため、広い波長帯を反射するためにフィルムの総厚さが厚くなるおそれがあるのに対し、本発明の輝度増強フィルムは、輝度増強フィルムを構成する各薄膜が漸進的に増加する厚さ増加率を有することにより、総厚さを低減させることができるという効果がある。
また、従来の輝度増強フィルムは、前記フィルムに含まれた薄膜が反射する波長領域別に同一の厚さを有するため、広い波長帯を反射するためにフィルムの総厚さが厚くなるおそれがあるのに対し、本発明の輝度増強フィルムは、輝度増強フィルムを構成する各薄膜が漸進的に増加する厚さ増加率を有することにより、総厚さを低減させることができるという効果がある。
本発明の前記及び他の目的、特徴及びその他の利点は、添付図面を参照する次の詳細な説明からさらに明確に理解されるであろう。
従来の輝度増強フィルムの厚さ増加率を示すグラフである。
本発明に係る、多数の第1薄膜及び第2薄膜が交互に積層された輝度増強フィルムであって、第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域に区分された輝度増強フィルムを示す図である。
本発明の一実施態様に係る輝度増強フィルムの厚さ増加率を示すグラフである。
本発明の輝度増強フィルムにおける、第1薄膜と第2薄膜の第3波長反射領域での各層による厚さ変化を示すグラフである。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係る輝度増強フィルムは、多層薄膜を含む輝度増強フィルムの厚さ増加率を制御することにより、輝度増強フィルムに入射した後に反射される反射光の全波長領域を全て反射することができるようにするものである。多層の光学的非等方性の第1薄膜及び多数の光学的等方性の第2薄膜を含み、前記第1薄膜及び第2薄膜が交互に積層された多層薄膜を含む輝度増強フィルムにおいて、多層薄膜は、160〜451nmの波長を反射する第1波長反射領域と、451〜836nmの波長を反射する第2波長反射領域と、836〜1040nmの波長を反射する第3波長反射領域とから構成され、第1波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、それぞれ短波長反射側から長波長反射側へその厚さが線形的に増加し、第2波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが線形的に増加し、第3波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが非線形的に増加する。
本発明に係る輝度増強フィルムは、多層薄膜を含む輝度増強フィルムの厚さ増加率を制御することにより、輝度増強フィルムに入射した後に反射される反射光の全波長領域を全て反射することができるようにするものである。多層の光学的非等方性の第1薄膜及び多数の光学的等方性の第2薄膜を含み、前記第1薄膜及び第2薄膜が交互に積層された多層薄膜を含む輝度増強フィルムにおいて、多層薄膜は、160〜451nmの波長を反射する第1波長反射領域と、451〜836nmの波長を反射する第2波長反射領域と、836〜1040nmの波長を反射する第3波長反射領域とから構成され、第1波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、それぞれ短波長反射側から長波長反射側へその厚さが線形的に増加し、第2波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが線形的に増加し、第3波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが非線形的に増加する。
本発明に係る輝度増強フィルムは、光学的非等方性の第1薄膜、及び前記第1薄膜の一面に形成された光学的等方性の第2薄膜を多数含む多層薄膜の形態であって、前記第1薄膜及び第2薄膜が交互に積層されたものとすることができる(図2)。
本発明において、「光学的等方性」とは、薄膜の平面内にある全ての軸に連関した屈折率が実質的に同一であることを意味し、「光学的非等方性」とは、薄膜の平面内にある軸に沿って連関した屈折率が実質的に異なることを意味する。
本発明において、「光学的等方性」とは、薄膜の平面内にある全ての軸に連関した屈折率が実質的に同一であることを意味し、「光学的非等方性」とは、薄膜の平面内にある軸に沿って連関した屈折率が実質的に異なることを意味する。
本発明に係る輝度増強フィルムは、フィルムへの入射後に反射される反射光のうち、多層薄膜が反射することが可能な波長領域によって、多層薄膜を第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域に区分することができる。この際、輝度増強フィルムに含まれた多層薄膜の最下層を基準に最上層側に第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域が順次位置している(図2)。
一方、本発明に係る輝度増強フィルムに含まれた多層薄膜の最上面及び/又は最下面にはスキン層が形成でき、スキン層はPEN(polyethylene naphthalate)、PC(polycarbonate)又はPETG(glycol-modified polyethylene terephthalate)から形成することができる。
第1波長反射領域は、160〜451nmの波長を反射する多層薄膜部分を意味する。全体多層薄膜の個数のうち、第1反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率は30〜35%とすることができる。第1反射波長領域に該当する薄膜の個数の点有比率が30%未満又は35%超過であれば、450nmの波長帯付近の偏光効率値が60%以下に落ちるという問題点がある。一方、第1波長反射領域で反射する最大波長と第2波長反射領域で反射する最小波長とは互いにオーバーラップし又は同一とすることができる。もし第1波長反射領域で反射する最大波長と第2波長反射領域で反射する最小波長との差が10nm以上である場合、その波長帯で偏光効率、輝度特性が急激に落ちるという問題点がある。これに対し、第1波長反射領域で反射する最大波長と第2波長反射領域で反射する最小波長とが互いにオーバーラップし又は同一である場合、偏光効率及び輝度が大きくなる効果がある。
第1波長反射領域は、160〜451nmの波長を反射する多層薄膜部分を意味する。全体多層薄膜の個数のうち、第1反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率は30〜35%とすることができる。第1反射波長領域に該当する薄膜の個数の点有比率が30%未満又は35%超過であれば、450nmの波長帯付近の偏光効率値が60%以下に落ちるという問題点がある。一方、第1波長反射領域で反射する最大波長と第2波長反射領域で反射する最小波長とは互いにオーバーラップし又は同一とすることができる。もし第1波長反射領域で反射する最大波長と第2波長反射領域で反射する最小波長との差が10nm以上である場合、その波長帯で偏光効率、輝度特性が急激に落ちるという問題点がある。これに対し、第1波長反射領域で反射する最大波長と第2波長反射領域で反射する最小波長とが互いにオーバーラップし又は同一である場合、偏光効率及び輝度が大きくなる効果がある。
上述のように、第1波長反射領域では、第1薄膜及び第2薄膜の厚さ増加率は線形を示す。すなわち、多層薄膜の層数が増加するほど厚さが線形的に増加する形態を示す。
第2波長反射領域は、451〜836nmの波長を反射する多層薄膜部分を意味する。全体多層薄膜の個数のうち、第2反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率は30〜35%とすることができる。第2反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率が30%未満又は35%超過である場合、450nmの波長帯付近と836nmの波長帯付近の偏光効率値が60%以下に落ちるという問題点がある。一方、第2波長反射領域で反射する最大波長と第3波長反射領域で反射する最小波長とは互いにオーバーラップし又は同一とすることができる。もし第2波長反射領域で反射する最大波長と第3波長反射領域で反射する最小波長との差が10nm以上である場合、その波長帯で偏光効率、輝度特性が急激に落ちるという問題点がある。これに対し、第2波長反射領域で反射する最大波長と第3波長反射領域で反射する最小波長とが互いにオーバーラップし又は同一である場合、偏光効率及び輝度が大きくなる効果がある。
第2波長反射領域は、451〜836nmの波長を反射する多層薄膜部分を意味する。全体多層薄膜の個数のうち、第2反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率は30〜35%とすることができる。第2反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率が30%未満又は35%超過である場合、450nmの波長帯付近と836nmの波長帯付近の偏光効率値が60%以下に落ちるという問題点がある。一方、第2波長反射領域で反射する最大波長と第3波長反射領域で反射する最小波長とは互いにオーバーラップし又は同一とすることができる。もし第2波長反射領域で反射する最大波長と第3波長反射領域で反射する最小波長との差が10nm以上である場合、その波長帯で偏光効率、輝度特性が急激に落ちるという問題点がある。これに対し、第2波長反射領域で反射する最大波長と第3波長反射領域で反射する最小波長とが互いにオーバーラップし又は同一である場合、偏光効率及び輝度が大きくなる効果がある。
上述のように、第2波長反射領域では、第1薄膜及び第2薄膜の厚さ増加率が線形である。すなわち、多層薄膜の層数が増加するほど厚さが線形的に増加する形態を示す。
第3波長反射領域は、836〜1040nmの波長を反射する多層薄膜部分を意味する。全体多層薄膜の個数のうち、第3反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率は30〜35%とすることができる。第3反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率が30%未満又は35%超過であれば、836nmの波長帯付近と1040nmの波長帯付近の偏光効率値が60%以下に落ちるという問題点がある。一方、第2波長反射領域の最大波長と第3波長反射領域の最小波長とが互いにオーバーラップし又は同一である場合、その変更効率及び輝度が大きくなる効果がある。
上述のように、第3波長反射領域では、第1薄膜及び第2薄膜の厚さは非線形的に増加する。
第3波長反射領域は、836〜1040nmの波長を反射する多層薄膜部分を意味する。全体多層薄膜の個数のうち、第3反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率は30〜35%とすることができる。第3反射波長領域に該当する薄膜の個数の占有比率が30%未満又は35%超過であれば、836nmの波長帯付近と1040nmの波長帯付近の偏光効率値が60%以下に落ちるという問題点がある。一方、第2波長反射領域の最大波長と第3波長反射領域の最小波長とが互いにオーバーラップし又は同一である場合、その変更効率及び輝度が大きくなる効果がある。
上述のように、第3波長反射領域では、第1薄膜及び第2薄膜の厚さは非線形的に増加する。
本発明の一実施態様によれば、輝度増強フィルムに含まれた多層薄膜の個数が300個であるとき、第1波長反射領域の比率は33%であり、第2波長反射領域の比率は33%であり、及び第3波長反射領域の比率は34%である。この場合、輝度増強フィルムに含まれた多層薄膜の最下層を第1層とし、多層薄膜の最上層を第300層とすると、第1層〜第99層は第1波長反射領域に相当し、第100層〜第198層は第2波長反射領域に相当し、第199層〜第300層は第3波長反射領域に相当する。
本発明に係る輝度増強フィルムにおいて、第1薄膜は光学的非等方性の特性を示す薄膜である。
第1薄膜において、第1波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さは22〜61nmであり、第2波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが62〜115nmであり、第3波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さは116〜143nmである。この際、層数が定められており、第1波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが22nm未満又は61nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題があり、第2波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが62nm未満又は115nm超過であれば、同様に層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題があり、第3波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが116nm未満又は143nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。この際、第3波長反射領域に属する第1薄膜の厚さは下記数式1によって決定できる。
第1薄膜において、第1波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さは22〜61nmであり、第2波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが62〜115nmであり、第3波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さは116〜143nmである。この際、層数が定められており、第1波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが22nm未満又は61nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題があり、第2波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが62nm未満又は115nm超過であれば、同様に層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題があり、第3波長反射領域に属する個別第1薄膜の厚さが116nm未満又は143nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。この際、第3波長反射領域に属する第1薄膜の厚さは下記数式1によって決定できる。
数式1
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである(図4)。
前記数式1で表される薄膜層による薄膜の厚さ変化を厚さ勾配プロファイルともいう。
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである(図4)。
前記数式1で表される薄膜層による薄膜の厚さ変化を厚さ勾配プロファイルともいう。
一方、第1薄膜は、波長反射領域に応じてその厚さ増加率が変化でき、第1波長反射領域及び第2波長反射領域ではその厚さ増加率が線形であり、第3波長反射領域ではその厚さ増加率が非線形とすることができる。
具体的に、第1薄膜の厚さ増加率は、第1波長反射領域で0.30〜0.50であり、第2波長反射領域で0.50〜0.70とすることができる。
具体的に、第1薄膜の厚さ増加率は、第1波長反射領域で0.30〜0.50であり、第2波長反射領域で0.50〜0.70とすることができる。
本発明に係る輝度増強フィルムにおいて、第2薄膜は光学的等方性の特性を示す薄膜である。
第2薄膜において、第1波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さは40〜69nmであり、第2波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さは70〜130nmであり、第3波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さは132〜162nmである。この際、層数が定められており、第1波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さが40nm未満又は69nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。第2波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さが70nm未満又は130nm超過であれば、同様に層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。第3波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さが132nm未満又は162nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。この際、第3波長反射領域に属する第2薄膜の厚さは下記数式1によって決定できる。
第2薄膜において、第1波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さは40〜69nmであり、第2波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さは70〜130nmであり、第3波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さは132〜162nmである。この際、層数が定められており、第1波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さが40nm未満又は69nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。第2波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さが70nm未満又は130nm超過であれば、同様に層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。第3波長反射領域に属する個別第2薄膜の厚さが132nm未満又は162nm超過であれば、層間の厚さ間隔が広くなってその間の層により反射効率が落ちることになり、偏光効率値が減少し且つ色座標がシフトするという問題がある。この際、第3波長反射領域に属する第2薄膜の厚さは下記数式1によって決定できる。
数式1
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである(図4)。
前記数式1で表される薄膜層による薄膜の厚さ変化を厚さ勾配プロファイルという。
yx=ax2+bx+c
式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである(図4)。
前記数式1で表される薄膜層による薄膜の厚さ変化を厚さ勾配プロファイルという。
一方、第2薄膜は、波長反射領域に応じてその厚さ増加率が変化し、第1波長反射領域及び第2波長反射領域ではその厚さ増加率が線形であり、第3波長反射領域ではその厚さ増加率が非線形とすることができる。
具体的に、第2薄膜の厚さ増加率は、第1波長反射領域で0.36〜0.56であり、第2波長反射領域で0.58〜0.78であり、第3波長反射領域では非線形に増加する。
具体的に、第2薄膜の厚さ増加率は、第1波長反射領域で0.36〜0.56であり、第2波長反射領域で0.58〜0.78であり、第3波長反射領域では非線形に増加する。
本発明に係る輝度増強フィルムにおいて、第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80〜100モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が0〜20モル%である樹脂を含むことができる。好ましくは、前記第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位が90〜100モル%、エチレンテレフタレート繰返し単位が0〜10モル%である樹脂を含むことができる。
前記第1薄膜の樹脂は、ジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)及びエチレングリコール(EG)又はジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)の縮合重合によって製造できる。
前記第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%である樹脂を含むことができる。好ましくは、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜90モル%である樹脂を含むことができる。より好ましくは、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が40〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜60モル%である樹脂を含むことができる。
前記第2薄膜の樹脂は、ジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)の縮合重合によって製造できる。
前記第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%である樹脂を含むことができる。好ましくは、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜90モル%である樹脂を含むことができる。より好ましくは、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が40〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜60モル%である樹脂を含むことができる。
前記第2薄膜の樹脂は、ジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)の縮合重合によって製造できる。
前記多層薄膜は、前記第1薄膜及び前記第2薄膜が一つの繰返し単位を構成して前記繰返し単位が積層された形態、すなわち、交互多層薄膜の形態とすることができるが、これに限定されない。一例として、前記繰返し単位内の任意の位置に、前記第1薄膜及び第2薄膜とは異なる少なくとも一つの薄膜が介在されることにより、前記繰返し単位を構成することもできる。他の例として、前記第1薄膜及び前記第2薄膜からなる繰返し単位及び前記繰返し単位とは異なる積層形態を有する少なくとも一つの繰返し単位が規則的又は不規則的に積層できる。
前記輝度増強フィルムは、押出延伸、蒸着、塗布などの任意の方法によって製造できる。好ましくは、第1薄膜と第2薄膜を多層押出して延伸することにより製造することができる。前記押出延伸製造工程を例として概略的に説明すると、次のとおりである。
まず、高分子重合反応器に一定の比率のジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)を入れ、縮合重合を介して第1薄膜形成用高分子樹脂と第2薄膜形成用高分子樹脂を製造する。製造された高分子樹脂を乾燥させて水分を除去した後、多層フィードブロックが設置された押出機を用いた共押出を介して、第1薄膜と第2薄膜が交互に積層された多層押出フィルムを製造する。製造された多層押出フィルムを一軸延伸機によって一定の温度、延伸比、延伸速度で連続的に延伸して巻き取ることにより、輝度増強フィルムを製造することができる。
まず、高分子重合反応器に一定の比率のジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)を入れ、縮合重合を介して第1薄膜形成用高分子樹脂と第2薄膜形成用高分子樹脂を製造する。製造された高分子樹脂を乾燥させて水分を除去した後、多層フィードブロックが設置された押出機を用いた共押出を介して、第1薄膜と第2薄膜が交互に積層された多層押出フィルムを製造する。製造された多層押出フィルムを一軸延伸機によって一定の温度、延伸比、延伸速度で連続的に延伸して巻き取ることにより、輝度増強フィルムを製造することができる。
このように製造された輝度増強フィルムは、偏光効率が上昇し、フィルムの総厚さが減少する。さらに、この輝度増強フィルムは、入射した後に反射される反射光の全波長帯を反射することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
下記の実施例では、下記表1及び表2に示すような形態の第1薄膜及び第2薄膜を含む輝度増強フィルムを製造した。
下記の実施例では、下記表1及び表2に示すような形態の第1薄膜及び第2薄膜を含む輝度増強フィルムを製造した。
実施例1
高分子重合反応器にジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)とエチレングリコール(EG)を入れ、縮合重合を介して、エチレンナフタレート繰返し単位が100モル%である第1薄膜形成用第1高分子樹脂を製造した。また、ジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)をそれぞれ入れ、上記のように縮合重合を介して、40モル%のエチレンテレフタレート繰返し単位及び60モル%のエチレンナフタレート繰返し単位からなる第2薄膜形成用第2高分子樹脂を製造した。製造された第1高分子樹脂は100℃にて、24時間オーブンで水分を除去し、第2高分子樹脂は70℃にて、48時間オーブンで水分を除去した。第1高分子樹脂と第2高分子樹脂はそれぞれ30kg/hrの速度で多層フィードブロックを介して最終的に277層の多層押出フィルムを製造した。前記多層押出フィルムは、275層の多層薄膜部分及び前記多層薄膜の上面及び下面にそれぞれスキン層を導入して押出したものである。スキン層は、多層薄膜の全体厚さの10%に相当する厚さであり、PEN(polyethylene naphthalate)で押し出した。
高分子重合反応器にジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)とエチレングリコール(EG)を入れ、縮合重合を介して、エチレンナフタレート繰返し単位が100モル%である第1薄膜形成用第1高分子樹脂を製造した。また、ジメチルカルボキシルナフタレート(NDC)、エチレングリコール(EG)及びテレフタル酸(TPA)をそれぞれ入れ、上記のように縮合重合を介して、40モル%のエチレンテレフタレート繰返し単位及び60モル%のエチレンナフタレート繰返し単位からなる第2薄膜形成用第2高分子樹脂を製造した。製造された第1高分子樹脂は100℃にて、24時間オーブンで水分を除去し、第2高分子樹脂は70℃にて、48時間オーブンで水分を除去した。第1高分子樹脂と第2高分子樹脂はそれぞれ30kg/hrの速度で多層フィードブロックを介して最終的に277層の多層押出フィルムを製造した。前記多層押出フィルムは、275層の多層薄膜部分及び前記多層薄膜の上面及び下面にそれぞれスキン層を導入して押出したものである。スキン層は、多層薄膜の全体厚さの10%に相当する厚さであり、PEN(polyethylene naphthalate)で押し出した。
第2高分子樹脂からなる第2薄膜の厚さは、第1高分子樹脂からなる第1薄膜の厚さの1.124倍となるようにした。押出厚さの範囲は領域ごとに異なる。第1薄膜の厚さは第1波長反射領域で22〜61nm、第2波長反射領域で62〜115nm、第3波長反射領域で116〜143nmとなるように、押出を行った。第2薄膜の厚さは第1波長反射領域で40〜69nm、第2波長反射領域で70〜130nm、第3波長反射領域で132〜162nmとなるように、押出を行った。波長反射領域別の層数の比率は、第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域でそれぞれ33%、33%及び34%となるようにした。
製造された多層押出フィルムは、130℃で5倍の延伸比で1軸延伸し、230℃でオーブンにて30秒間熱硬化させた。
延伸された多層フィルムの両面にアクリル系のUV硬化型接着剤を塗布した後、KOLON社製の拡散フィルム(LD102)をラミネートし、500mj/cm2の光量でUVを照射して輝度増強フィルムを製造した。
実施例1の輝度増強フィルムの各波長反射領域及び個別薄膜の厚さ変化は、図3に示すとおりである。
延伸された多層フィルムの両面にアクリル系のUV硬化型接着剤を塗布した後、KOLON社製の拡散フィルム(LD102)をラミネートし、500mj/cm2の光量でUVを照射して輝度増強フィルムを製造した。
実施例1の輝度増強フィルムの各波長反射領域及び個別薄膜の厚さ変化は、図3に示すとおりである。
実施例2
表1及び表2に示すように、全体多層薄膜個数のうち、各領域の薄膜個数の比率が第1波長反射領域30%、第2波長反射領域35%及び第3波長反射領域35%である以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
表1及び表2に示すように、全体多層薄膜個数のうち、各領域の薄膜個数の比率が第1波長反射領域30%、第2波長反射領域35%及び第3波長反射領域35%である以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
実施例3及び4
表1及び表2に示すように、第3波長反射領域の厚さ勾配プロファイルを異ならせて設定した以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
表1及び表2に示すように、第3波長反射領域の厚さ勾配プロファイルを異ならせて設定した以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
比較例1
表1及び表2に示すように、全体多層薄膜個数のうち、各領域の薄膜個数の比率が第1波長反射領域20%、第2波長反射領域40%及び第3波長反射領域40%である以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
比較例2
表1及び表2に示すように、第1薄膜の各波長反射領域における厚さ勾配プロファイルを0.31に設定し、第2薄膜の各波長反射領域における厚さ勾配プロファイルを0.35に設定した以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。すなわち、第1薄膜及び第2薄膜において、第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域における厚さ勾配プロファイルが全て線形を示す輝度増強フィルムを製作した。
比較例3
表1及び表2に示すように、第1薄膜及び第2薄膜それぞれの厚さ範囲を異ならせて設定した以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
表1及び表2に示すように、全体多層薄膜個数のうち、各領域の薄膜個数の比率が第1波長反射領域20%、第2波長反射領域40%及び第3波長反射領域40%である以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
比較例2
表1及び表2に示すように、第1薄膜の各波長反射領域における厚さ勾配プロファイルを0.31に設定し、第2薄膜の各波長反射領域における厚さ勾配プロファイルを0.35に設定した以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。すなわち、第1薄膜及び第2薄膜において、第1波長反射領域、第2波長反射領域及び第3波長反射領域における厚さ勾配プロファイルが全て線形を示す輝度増強フィルムを製作した。
比較例3
表1及び表2に示すように、第1薄膜及び第2薄膜それぞれの厚さ範囲を異ならせて設定した以外は、実施例1と同様にして輝度増強フィルムを製作した。
物性の測定
実施例及び比較例で製造された輝度増強フィルムに対して、次の方法でReference対比輝度、偏光効率、色座標、及び波長による偏光効率を測定し、その結果を下記表3に示した。
(1)Reference対比輝度(%)
21.5インチのバックライトユニットに光学フィルムとして拡散フィルム(XC210、KOLON社製)とプリズムフィルム(LC217、KOLON社製)を組み合わせ、輝度増強フィルムを積層し、その上に21.5インチのTN−LCDパネルを載置し、24Vの電源を印加した後、輝度計(BM−7、(株)トプコン製)で輝度を測定した。この際、Reference(Tref.)は輝度増強フィルムを積層する前の輝度であり、Reference対比輝度は次の式で表される。ここで、輝度増強フィルムを積層したときの輝度はTpである。
Reference対比輝度(%)=(Tp−Tref.)/Tref.×100
実施例及び比較例で製造された輝度増強フィルムに対して、次の方法でReference対比輝度、偏光効率、色座標、及び波長による偏光効率を測定し、その結果を下記表3に示した。
(1)Reference対比輝度(%)
21.5インチのバックライトユニットに光学フィルムとして拡散フィルム(XC210、KOLON社製)とプリズムフィルム(LC217、KOLON社製)を組み合わせ、輝度増強フィルムを積層し、その上に21.5インチのTN−LCDパネルを載置し、24Vの電源を印加した後、輝度計(BM−7、(株)トプコン製)で輝度を測定した。この際、Reference(Tref.)は輝度増強フィルムを積層する前の輝度であり、Reference対比輝度は次の式で表される。ここで、輝度増強フィルムを積層したときの輝度はTpである。
Reference対比輝度(%)=(Tp−Tref.)/Tref.×100
(2)偏光効率(%)
測定した輝度を次の式に適用して計算した。ここで、Tpは輝度増強フィルムがTN−LCDパネルの偏光子に対して平行であるときの輝度であり、Tcは輝度増強フィルムがTN−LCDパネルの偏光子に対して垂直であるときの輝度である。
測定した輝度を次の式に適用して計算した。ここで、Tpは輝度増強フィルムがTN−LCDパネルの偏光子に対して平行であるときの輝度であり、Tcは輝度増強フィルムがTN−LCDパネルの偏光子に対して垂直であるときの輝度である。
(3)色座標(CIE)
前記輝度計(BM−7、(株)トプコン製)を用いて色座標(CIE)を測定した。
(4)波長による偏光効率(%)
押出したフィルムを延伸した後、Rets−100を用いて波長による偏光効率(%)を測定した。
前記輝度計(BM−7、(株)トプコン製)を用いて色座標(CIE)を測定した。
(4)波長による偏光効率(%)
押出したフィルムを延伸した後、Rets−100を用いて波長による偏光効率(%)を測定した。
数式1
yx=ax2+bx+c
yx=ax2+bx+c
数式1
yx=ax2+bx+c
yx=ax2+bx+c
実施例及び比較例で製造された輝度増強フィルムに対する物性測定の結果、表3に示すように、輝度増強フィルムに含まれた多層薄膜の薄膜個数が各波長反射領域別に適切に分配されない場合(比較例1)、第3波長反射領域での厚さ勾配プロファイルが線形である場合(比較例2)又は各波長反射領域別に第1薄膜及び第2薄膜の各厚さが適正の範囲を外れる場合(比較例3)は、輝度増強フィルムの輝度が低下し、或いは偏光効率値が90%以上の値を示さなくなり、色座標値がRed又はBlueにシフトできる。
以上、本発明の好適な実施例について説明の目的で開示したが、当業者であれば、添付した請求の範囲に開示された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形、追加及び置換を加え得ることを理解するであろう。
Claims (10)
- 多数の光学的非等方性の第1薄膜及び多数の光学的等方性の第2薄膜を含み、
前記第1薄膜及び第2薄膜が交互に積層された多層薄膜を含む輝度増強フィルムにおいて、
前記多層薄膜は、160〜451nmの波長を反射する第1波長反射領域と、
451〜836nmの波長を反射する第2波長反射領域と、
836〜1040nmの波長を反射する第3波長反射領域とから構成され、
前記第1波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、それぞれ短波長反射側から長波長反射側へその厚さが線形的に増加し、
前記第2波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが線形的に増加し、
前記第3波長反射領域をなす多層の第1薄膜及び第2薄膜は、短波長反射側から長波長反射側へ各厚さが非線形的に増加することを特徴とする輝度増強フィルム。 - 前記第1波長反射領域、前記第2波長反射領域及び前記第3波長反射領域は、多層薄膜の最下層から最上層に順次位置し、
前記第1波長反射領域に含まれた薄膜の個数は全体多層薄膜個数に対して30〜35%であり、
前記第2波長反射領域に含まれた薄膜の個数は全体多層薄膜個数に対して30〜35%であり、
前記第3波長反射領域に含まれた薄膜の個数は全体多層薄膜個数に対して30〜35%である請求項1に記載の輝度増強フィルム。 - 前記第1薄膜において、
前記第1波長反射領域に属する第1薄膜の厚さ増加率は0.30〜0.50であり、
前記第2波長反射領域に属する第1薄膜の厚さ増加率は0.50〜0.70である請求項1に記載の輝度増強フィルム。 - 前記第2薄膜において
前記第1波長反射領域に属する第2薄膜の厚さ増加率は0.36〜0.56であり、
前記第2波長反射領域に属する第2薄膜の厚さ増加率は0.58〜0.78である請求項1に記載の輝度増強フィルム。 - 前記第1薄膜において、
前記第1波長反射領域に属する各薄膜の厚さは22〜61nmであり、
前記第2波長反射領域に属する各薄膜の厚さは62〜115nmであり、
前記第3波長反射領域に属する各薄膜の厚さは下記数式1によって定められ、116〜143nmである請求項1に記載の輝度増強フィルム。
数式1
yx=ax2+bx+c
(式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである。) - 前記第2薄膜において、
前記第1波長反射領域に属する各薄膜の厚さは40〜69nmであり、
前記第2波長反射領域に属する各薄膜の厚さは70〜130nmであり、
前記第3波長反射領域に属する各薄膜の厚さは下記数式1によって定められ、132〜162nmである請求項1に記載の輝度増強フィルム。
数式1
yx=ax2+bx+c
(式中、aは−0.0043〜−0.0023の実数であり、bは1.75〜1.95の実数であり、cは−110〜−90の実数であり、xは薄膜の層を示す1以上の整数であり、yxはx番目の層に該当する薄膜の厚さである。) - 前記第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80モル%以上である樹脂を含む請求項1に記載の輝度増強フィルム。
- 前記第1薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が80〜100モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が0〜20モル%である樹脂を含む請求項7に記載の輝度増強フィルム。
- 前記第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%である樹脂を含む請求項1に記載の輝度増強フィルム。
- 前記第2薄膜は、エチレンナフタレート繰返し単位の含量が10〜60モル%であり、エチレンテレフタレート繰返し単位の含量が40〜90モル%である樹脂を含む請求項9に記載の輝度増強フィルム。
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