JP2018194855A - 相互接続された空隙を有する低屈折率拡散体要素 - Google Patents
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Abstract
Description
εeff=fεv+(1−f)εb (1)と表現可能な有効誘電率εeffを有する。
neff 2=fnv 2+(1−f)nb 2 (2)と表現可能である。
neff=fnv+(1−f)nb (3)
これらの実施形態では、低屈折率層の有効屈折率は、空隙及び結合剤の屈折率の容積加重平均である。外周条件下で、この空隙は空気を含有し、したがってこの空隙に対する屈折率nvはほぼ1.00である。例えば、空隙の容積分率が約50%である光学フィルム又は低屈折率層、及び屈折率が約1.5である結合剤は、約1.25の有効屈折率を有する。
(1)A−174修飾Cabo−Sperse(商標)1020Kの作製:
撹拌棒、撹拌板、コンデンサー、加熱マントル及び熱電対/温度コントローラーを備えた3000mlの三口フラスコに1000gのCab−O−Sperse 1020K(20wt%固体のヒュームドシリカの分散液、Cabot Corp)から入手可能)を装填した。この分散液に、1400gの1−メトキシ−2−プロパノールを撹拌しながら添加した。次に、30.75gの97%3−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(A−174,Alfa Aesar(Ward Hill,MA)から入手可能を100gのポリビーカーに添加した。この3−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシランを撹拌しながらこのバッチに添加した。3−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシランを入れたビーカーを合計で100gとなる1−メトキシ−2−プロパノールのアリコートによりすすいだ。すすいだイソプロパノールをバッチに加えた。この時点でバッチは不透明な白色の粘稠な分散液であった。バッチを80℃に加熱し、約16時間保持した。得られた混合物は粘稠で、不透明な白色スラリーであった。バッチを室温まで冷却した。真空蒸留と900gの1−メトキシ−2−プロパノールの添加を交互に行うことによって、水をバッチから除去した。このバッチを真空蒸溜により濃縮して、31.1wt%固体の極めて粘稠な、不透明な分散液を得た。
この実施例の要約を表1に示す。T−H−Cは、透過率(T)、ヘーズ(H)及び透明性(C)を指す。RIは屈折率である。Metricon Corp(Pennington,NJ)から入手可能なMetricon 2010Mプリズムカップラーを用いるプリズム結合法の使用により屈折率(RI)値を求めた。RI(n)を633nmで求めた。TM偏光状態の屈折率を被覆フィルムのPET面から測定することにより、高ヘーズコーティングの屈折率の最善の精密決定を行った。この方法で、プリズム及びコーティングのPET面を結合し、RI測定をn=1.55〜1.05の間で走査した。この方法は、結果として2つの臨界角の遷移の検出を生じる;一方はn=〜1.495でPET−プリズム界面と付随するものであり、もう一方はPET−低屈折率コーティング界面と付随するものである。Metricon生データを解析して、この第2の臨界角の変曲点の上下の領域の200点の平滑化解析プログラムを使用することにより、この第2の遷移の臨界角を求めた。2つの直線領域を平滑化されたデータから求めた。これらの2つの線の交点は、曲線の変曲点、したがって低屈折率コーティングのRIに対応するものであった。
順次コーティング法を用いて二層拡散体低屈折率構成体を作製した。第1の層は、第2の低屈折率拡散体層付きのオーバーコーティング用の入力基材S1を形成するためのPET上に被覆された低ヘーズの低屈折率層からなるものであった。低ヘーズの低屈折率コーティング溶液をPETフィルム上に被覆することにより、基材S1を作製した。この溶液を、ポリビニルアルコール(PVA)及びヒュームドシリカ酸化物Cab−O−Sperse(商標)PG022の混合物から作製した。典型的な手順では、5000.0gのCab−O−Sperse(商標)PG 022分散液(20wt%固体)を空気駆動式実験室ミキサー及び加熱マントルを備えた20Lプラスチック容器に添加した。シリカ分散液をしずかに撹拌し、45〜50℃まで温めた。分散液がこの温度範囲で平衡となったならば、予め温められた90gの5wt%ホウ酸水溶液(Sigma−Aldrich(Milwaukee,WI)から入手可能、35gのホウ酸又は0.035gのホウ酸/gシリカに相当)をシリカ分散液に添加し、約30分間混合した。この時間の後、100gの低起泡性界面活性剤(水中の10wt% Tergitol(商標)Min−Foam 1X、Dow Chemical(Midland,MI)から入手可能)をシリカ・ホウ酸混合物に添加し、続いて168gのポリビニルアルコール(PVA)を添加した。PVAを2315gの7.2wt%水溶液として添加した。PVAの添加時、この混合物は極めて粘稠となり、追加の4350gのDI水を添加して、粘度を低下させ、適切な混合を確保した。この混合物を温和な条件下で更に20分間撹拌した。この時間の後、コーティング溶液を空気駆動型攪拌器及び真空系を備えた30L圧力ポット容器に移し、ほぼ600〜700mm Hg(80.0〜93.3kPa)で30〜45分間脱ガスした。この混合物を脱ガスした後、固体をチェックし、混合物が10.2%の固体を含有することを認めた。最終の混合物は、乾燥重量基準で1部PVA樹脂:6部シリカ(1:6 PVA−Si比、14.3重量%PVA)からなるものであった。
[1]
光学拡散体層であって、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、
前記結合剤中に分散された複数のヘーズ生成粒子と、を含み、
前記光学拡散体層が1.3以下の有効屈折率を有する、光学拡散体層。
[2]
前記光学拡散体層は、前記金属酸化物がシリカ酸化物である場合には、1.23以下の有効屈折率を、並びに前記金属酸化物がアルミナ酸化物である場合には1.33以下の有効屈折率を有する、項目1に記載の光学拡散体層。
[3]
前記光学拡散体層が、少なくとも40%の光学ヘーズを有する、項目1または2に記載の光学拡散体層。
[4]
前記光学拡散体層が、少なくとも60%の光学ヘーズを有する、項目1または2に記載の光学拡散体層。
[5]
前記光学拡散体層が、少なくとも80%の光学ヘーズを有する、項目1または2に記載の光学拡散体層。
[6]
前記ヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル以上の平均の横方向寸法を有する、項目1〜5のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[7]
前記複数の金属酸化物粒子が、ヒュームドシリカ又はアルミナ酸化物を含む、項目1〜6のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[8]
前記光学拡散体層が、1〜20マイクロメートルの範囲の厚さを有する、項目1〜7のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[9]
前記光学拡散体層中の前記複数の相互接続された空隙の容積分率が50%以上である、項目1〜8のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[10]
前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:1以下である、項目1〜9のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[11]
前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:2以下の、項目1〜9のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[12]
前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:3以下である、項目1〜9のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[13]
前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の平均の横方向寸法を有し、前記複数の金属酸化物粒子が、ヒュームド金属酸化物粒子を含む、項目1〜12のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[14]
前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の平均の横方向寸法を有し、前記複数の金属酸化物粒子が、500ナノメートル以下の平均の横方向寸法を有する、項目1〜12のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[15]
前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の平均の横方向寸法を有するポリマー又は無機系ビーズを含む、項目1〜14のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[16]
前記光学拡散体層が、60%未満の光学透明性を有する、項目1〜15のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[17]
前記光学拡散体層が、15%未満の光学透明性を有する、項目1〜15のいずれか一項に記載の光学拡散体層。
[18]
光学物品であって、
光学要素と、
前記光学要素上に配設された光学拡散体層と、を含み、前記光学拡散体層が、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、
前記結合剤中に分散された複数のヘーズ生成粒子と、を含み、
前記光学拡散体層が1.3以下の有効屈折率を有する、光学物品。
[19]
前記光学拡散体層は、少なくとも40%の光学ヘーズを有する、項目18に記載の光学物品。
[20]
前記光学拡散体層が、1.2以下の有効屈折率を有する、項目18または19に記載の光学物品。
[21]
前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル以上の平均の横方向寸法を有する、項目18〜20のいずれか一項に記載の光学物品。
[22]
前記複数の金属酸化物粒子が、ヒュームドシリカを含む、項目18〜21のいずれか一項に記載の光学物品。
[23]
前記光学拡散体層が、1〜20マイクロメートルの範囲の厚さを有する、項目18〜22のいずれか一項に記載の光学物品。
[24]
前記光学拡散体層中の前記複数の相互接続された空隙の容積分率が50%以上である、項目18〜23のいずれか一項に記載の光学物品。
[25]
前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:1以下である、項目18〜24のいずれか一項に記載の光学物品。
[26]
前記光学要素が、偏光フィルム、拡散フィルム、反射フィルム、位相差フィルム、ライトガイド又は液晶ディスプレイパネルである、項目18〜25のいずれか一項に記載の光学物品。
[27]
前記光学要素上に配設された低屈折率層を更に含み、前記光学要素が、前記光学拡散体層及び前記低屈折率層を分離し、前記低屈折率層が1.2以下の有効屈折率を有する、項目18〜26のいずれか一項に記載の光学物品。
[28]
前記光学拡散体層上に配設された低屈折率層を更に含み、前記光学拡散体層が、前記低屈折率層及び前記光学要素を分離し、前記低屈折率層が1.2以下の有効屈折率を有する、項目18〜26のいずれか一項に記載の光学物品。
[29]
前記光学物品を第2の光学要素に接着する光学用接着剤を更に含む、項目18〜28のいずれか一項に記載の光学物品。
[30]
前記第2の光学要素が、ライトガイド又は液晶ディスプレイパネルである、項目29に記載の光学物品。
[31]
前記低屈折率層が、前記結合剤中に分散されたヘーズ生成粒子を含む、項目27に記載の光学物品。
[32]
前記低屈折率層が、前記結合剤中に分散されたヘーズ生成粒子を含む、項目28に記載の光学物品。
[33]
光学物品であって、
光学要素と、
前記光学要素上に配設された第1の低屈折率層であって、前記第1の低屈折率層は、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された第1の平均の横方向寸法を有する複数の第1の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、
前記結合剤中に分散された複数のヘーズ生成粒子と、を含み、
前記第1の低屈折率層が1.3以下の有効屈折率を有する、第1の低屈折率層と、
前記光学要素又は前記第1の低屈折率層上に配設された第2の低屈折率層であって、前記第2の低屈折率層は、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された複数の第2の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、を含み、
前記第2の低屈折率層が1.3以下の有効屈折率を有する、第2の低屈折率層と、を含む、光学物品。
[34]
前記第1の低屈折率層が、少なくとも60%の光学ヘーズを有し、前記第2の低屈折率層が、20%未満の光学ヘーズを有する、項目33に記載の光学物品。
[35]
前記光学物品が、1.23以下の有効屈折率を有する、項目33または34に記載の光学物品。
[36]
前記第2の低屈折率層が前記光学要素上に配設され、及び前記光学要素が、前記第1の低屈折率層を前記第2の低屈折率層から分離する、項目33〜35のいずれか一項に記載の光学物品。
[37]
前記第2の低屈折率層が前記第1の低屈折率層上に配設され、前記第1の低屈折率層が、前記第2の低屈折率層を前記光学要素から分離する、項目33〜36のいずれか一項に記載の光学物品。
Claims (37)
- 光学拡散体層であって、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、
前記結合剤中に分散された複数のヘーズ生成粒子と、を含み、
前記光学拡散体層が1.3以下の有効屈折率を有する、光学拡散体層。 - 前記光学拡散体層は、前記金属酸化物がシリカ酸化物である場合には、1.23以下の有効屈折率を、並びに前記金属酸化物がアルミナ酸化物である場合には1.33以下の有効屈折率を有する、請求項1に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層が、少なくとも40%の光学ヘーズを有する、請求項1〜2に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層が、少なくとも60%の光学ヘーズを有する、請求項1〜2に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層が、少なくとも80%の光学ヘーズを有する、請求項1〜2に記載の光学拡散体層。
- 前記ヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル以上の平均の横方向寸法を有する、請求項1〜5に記載の光学拡散体層。
- 前記複数の金属酸化物粒子が、ヒュームドシリカ又はアルミナ酸化物を含む、請求項1〜6に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層が、1〜20マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項1〜7に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層中の前記複数の相互接続された空隙の容積分率が50%以上である、請求項1〜8に記載の光学拡散体層。
- 前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:1以下である、請求項1〜9に記載の光学拡散体層。
- 前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:2以下の、請求項1〜9に記載の光学拡散体層。
- 前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:3以下である、請求項1〜9に記載の光学拡散体層。
- 前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の平均の横方向寸法を有し、前記複数の金属酸化物粒子が、ヒュームド金属酸化物粒子を含む、請求項1〜12に記載の光学拡散体層。
- 前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の平均の横方向寸法を有し、前記複数の金属酸化物粒子が、500ナノメートル以下の平均の横方向寸法を有する、請求項1〜12に記載の光学拡散体層。
- 前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の平均の横方向寸法を有するポリマー又は無機系ビーズを含む、請求項1〜14に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層が、60%未満の光学透明性を有する、請求項1〜15に記載の光学拡散体層。
- 前記光学拡散体層が、15%未満の光学透明性を有する、請求項1〜15に記載の光学拡散体層。
- 光学物品であって、
光学要素と、
前記光学要素上に配設された光学拡散体層と、を含み、前記光学拡散体層が、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、
前記結合剤中に分散された複数のヘーズ生成粒子と、を含み、
前記光学拡散体層が1.3以下の有効屈折率を有する、光学物品。 - 前記光学拡散体層は、少なくとも40%の光学ヘーズを有する、請求項18に記載の光学物品。
- 前記光学拡散体層が、1.2以下の有効屈折率を有する、請求項18〜19に記載の光学物品。
- 前記複数のヘーズ生成粒子が、1マイクロメートル以上の平均の横方向寸法を有する、請求項18〜20に記載の光学物品。
- 前記複数の金属酸化物粒子が、ヒュームドシリカを含む、請求項18〜21に記載の光学物品。
- 前記光学拡散体層が、1〜20マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項18〜22に記載の光学物品。
- 前記光学拡散体層中の前記複数の相互接続された空隙の容積分率が50%以上である、請求項18〜23に記載の光学物品。
- 前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:1以下である、請求項18〜24に記載の光学物品。
- 前記光学要素が、偏光フィルム、拡散フィルム、反射フィルム、位相差フィルム、ライトガイド又は液晶ディスプレイパネルである、請求項18〜25に記載の光学物品。
- 前記光学要素上に配設された低屈折率層を更に含み、前記光学要素が、前記光学拡散体層及び前記低屈折率層を分離し、前記低屈折率層が1.2以下の有効屈折率を有する、請求項18〜26に記載の光学物品。
- 前記光学拡散体層上に配設された低屈折率層を更に含み、前記光学拡散体層が、前記低屈折率層及び前記光学要素を分離し、前記低屈折率層が1.2以下の有効屈折率を有する、請求項18〜26に記載の光学物品。
- 前記光学物品を第2の光学要素に接着する光学用接着剤を更に含む、請求項18〜28に記載の光学物品。
- 前記第2の光学要素が、ライトガイド又は液晶ディスプレイパネルである、請求項29に記載の光学物品。
- 前記低屈折率層が、前記結合剤中に分散されたヘーズ生成粒子を含む、請求項27に記載の光学物品。
- 前記低屈折率層が、前記結合剤中に分散されたヘーズ生成粒子を含む、請求項28に記載の光学物品。
- 光学物品であって、
光学要素と、
前記光学要素上に配設された第1の低屈折率層であって、前記第1の低屈折率層は、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された第1の平均の横方向寸法を有する複数の第1の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、
前記結合剤中に分散された複数のヘーズ生成粒子と、を含み、
前記第1の低屈折率層が1.3以下の有効屈折率を有する、第1の低屈折率層と、
前記光学要素又は前記第1の低屈折率層上に配設された第2の低屈折率層であって、前記第2の低屈折率層は、
結合剤と、
前記結合剤中に分散された複数の第2の金属酸化物粒子と、
複数の相互接続された空隙と、を含み、
前記第2の低屈折率層が1.3以下の有効屈折率を有する、第2の低屈折率層と、を含む、光学物品。 - 前記第1の低屈折率層が、少なくとも60%の光学ヘーズを有し、前記第2の低屈折率層が、20%未満の光学ヘーズを有する、請求項33に記載の光学物品。
- 前記光学物品が、1.23以下の有効屈折率を有する、請求項33〜34に記載の光学物品。
- 前記第2の低屈折率層が前記光学要素上に配設され、及び前記光学要素が、前記第1の低屈折率層を前記第2の低屈折率層から分離する、請求項33〜35に記載の光学物品。
- 前記第2の低屈折率層が前記第1の低屈折率層上に配設され、前記第1の低屈折率層が、前記第2の低屈折率層を前記光学要素から分離する、請求項33〜36に記載の光学物品。
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