JP2018508035A - 角度フィルタ、およびそれを含むディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
本明細書において、複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラス基体を含み、ヘーズが約２０％未満である光フィルタが開示される。本明細書において、そのような光フィルタを含むディスプレイ装置も開示される。本明細書において、更に、そのような光フィルタを製造する方法、および、そのような光フィルタを用いて光をフィルタリングする方法も開示される。
Description
本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１５年２月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／１１５７６５号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
本開示は、一般的に、光フィルタ、およびそのようなフィルタを含むディスプレイ装置に関し、より具体的には、ガラス光角度フィルタ、およびそれを含む透明なディスプレイ装置に関する。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、例えば、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、およびコンピュータモニタ等の様々な電子装置においてよく用いられている。従来のＬＣＤにおいては、より高いコントラスト比、色域、および輝度が要求されており、例えば、携帯型装置の場合には、電力要件のバランスをとることも要求される。更に、電子装置の新しい動向は、ユーザが装置のコンポーネントまたはディスプレイパネルの背後の他の物体を見ることを可能にする透明なディスプレイを含む。しかし、既存のバックライト技術では、せいぜい、パネルの背後の物体を歪んだまたは一貫しない状態で見ることしかできず、或いは、例えば、影を落とすことによって、それらの物体を部分的にまたは完全に遮って見えなくし得る。
透明なディスプレイにおける従来の導光板（ＬＧＰ）は、光を導光板に対してより平行な角度で発する傾向がある。見え方を高めるためには、導光板に対してより垂直な角度で発せられた光が好ましい場合がある。更に、従来の不透明ディスプレイにおいては、ＬＧＰからの光が、平行光をリサイクルして導光板に対してより垂直な方向へと方向変更するための様々なフィルムを用いて、フィルタリングされ得る。しかし、これらのフィルムはしばしばヘーズが高く、ディスプレイの背後の物体を遮って見えなくするので、透明なディスプレイでは用いることができない。
従って、上述の短所の１以上に対処した、透明なディスプレイ装置用のフィルタ、例えば、ヘーズが低減され、および／または透明度が高められつつ、光を導光板に対してより垂直な方向に方向変更可能なフィルタを提供することが有利である。様々な実施形態では、そのようなバックライトを含むディスプレイ装置（例えばＬＣＤ等）は、より輝度が高く、向上した透明度を有し、低減されたヘーズを有し、および／または向上した視野角を有し得る。
本開示は、様々な実施形態において、複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラス基体を含み、ヘーズが約２０％未満であることを特徴とする光フィルタに関する。本開示は、チタニアナノ粒子を含む複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラスシートを含む、略透明な光フィルタにも関する。本明細書において、そのような光フィルタを含むディスプレイ装置も開示される。そのようなディスプレイ装置は略透明であり得、例えば、略透明な導光板を含み得る。
特定の実施形態において、ガラス基体は、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲の厚さを有するガラスシートであり得る。ガラスシートは、例えば、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、およびアルカリアルミノボロシリケートガラスから選択されるガラスを含み得る。様々な実施形態によれば、複数のリングは、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せから選択された少なくとも１つの無機材料を含み得る。他の実施形態では、複数のリングは、リングの繰り返しパターンまたはランダムパターンを含むアレイを構成し得る。限定しない実施形態では、光フィルタは、約５％未満のヘーズおよび／または少なくとも約９０％の透明度を有し得る。
そのような光フィルタを製造する方法も開示され、本方法は、ガラス基体の表面に複数の離間したインクの液滴を付着させる工程と、インクの液滴を乾燥させて複数の離間したリングを形成する工程とを含み、インクの液滴はチタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せから選択された少なくとも１つの無機材料を含み、各リングはそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有し、光フィルタのヘーズは約２０％未満である。本明細書において開示される方法は、本明細書において開示される光フィルタに光を通過させることによって光をフィルタリングする方法も含む。
様々な実施形態によれば、インクジェットもしくはマイクロコンタクトプリント法、またはマイクロプロット法によって、ガラス基体上に複数のインクの液滴が付着され得る。一部の実施形態において、インクの液滴は、溶媒、界面活性剤、バインダ、およびそれらの組合せから選択された少なくとも１つの更なる成分を更に含み得る。液滴は、例えば、約１ｃＰｓ〜約４０ｃＰｓの範囲の粘度、および／または、約２０ダイン／ｃｍ〜約４０ダイン／ｃｍの範囲の表面張力を有し得る。
本開示の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されるように方法を実施することによって認識される。
上記の概要説明および以下の詳細説明は、本開示の様々な実施形態を示すものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は本開示の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理および作用を説明する役割をするものである。
以下の詳細な説明は、以下の図面と共に読めば、最もよく理解できる。
本明細書において、複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラス基体を含み、ヘーズが約２０％未満である光フィルタが開示される。本開示は、チタニアナノ粒子を含む複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラスシートを含む、略透明な光フィルタにも関する。本明細書において、そのような光フィルタを含むディスプレイ装置も開示される。
更に、本明細書において、そのような光フィルタを製造する方法も開示され、本方法は、ガラス基体の表面に複数の離間したインクの液滴を付着させる工程と、インクの液滴を乾燥させて複数の離間したリングを形成する工程とを含み、インクの液滴はチタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せから選択された少なくとも１つの無機材料を含み、各リングはそれぞれ約１００マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲の外径を有し、光フィルタのヘーズが約２０％未満である。更に、本開示は、本明細書において開示される光フィルタに光を通過させることによって光をフィルタリングする方法に関する。
様々な実施形態によれば、本明細書において開示される光フィルタおよび／またはガラス基体は、透明または略透明であり得る。本明細書において用いられる「透明」という用語は、ガラス基体または光フィルタが、約１ｍｍの厚さにおいて、スペクトルの可視領域（４００〜７００ｎｍ）において約７０％を超える透過率を有することを示すことが意図される。例えば、例示的な透明なガラス基体または光フィルタは、可視光範囲において約７５％を超える（例えば約８０％を超える、約８５％を超える、約９０％を超える、約９２％を超える、約９５％を超える、または約９９％を超える透過率等の（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））透過率を有し得る。様々な実施形態によれば、ガラス基体または光フィルタは、可視領域において約５０％未満（例えば約４５％未満、約４０％未満、約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、または約２０％未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の透過率を有し得る。特定の実施形態において、例示的なガラス基体または光フィルタは、紫外線（ＵＶ）領域（１００〜４００ｎｍ）において、約５０％を超える透過率（例えば、約５５％を超える、約６０％を超える、約６５％を超える、約７０％を超える、約７５％を超える、約８０％を超える、約８５％を超える、約９０％を超える、約９２％を超える、約９５％を超える、または約９９％を超える透過率等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を有し得る。
更なる実施形態によれば、本明細書において開示される光フィルタは、低いヘーズを有し得る。ヘーズは、全方向への光の拡散から生じ得るものであり、これは、コントラストの損失を生じ得る。本明細書において用いられる「ヘーズ」とは、基体を通過する際に平均で入射ビームから２．５度を超える角度で逸れた光の百分率として参照される（ＡＳＴＭ Ｄ １００３）。図１は、入射光散乱に関する本開示の様々な実施形態の作用の一般的原理を示す。本明細書において開示される角度フィルタは、高い角度の光Ａを後方散乱させつつ、基体Ｓに対してより平行な角度を有する光Ｐをリサイクルして、基体Ｓに対してより垂直な光Ｎを生じ得る。本明細書において開示される例示的な光フィルタは、約２０％未満（例えば約１９％未満、１８％未満、１７％未満、１６％未満、１５％未満、１４％未満、１３％未満、１２％未満、１１％未満、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満、０．５％未満、または０．１％未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））のヘーズを有し得る。
ガラス基体は、光フィルタとして用いるための、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、アルカリアルミノボロシリケートガラス、および他の適切なガラスを含むがそれらに限定されない当該技術分野で知られている任意のガラスを含み得る。特定の実施形態において、ガラス基体は、約３ｍｍ以下（例えば、約０．１ｍｍ〜約２．５ｍｍ、約０．３ｍｍ〜約２ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約１．５ｍｍ、または約１ｍｍ〜約１．２ｍｍの範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の厚さを有し得る。光フィルタとして用いるのに適した市販のガラスの限定しない例としては、例えば、コーニング社のＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）ガラス、Ｌｏｔｕｓ（商標）ガラス、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラス、およびＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスが挙げられる。更なる実施形態では、ガラス基体は、例えばコーニング社のＩｒｉｓ（商標）ガラス等であるがそれに限定されない、高透過率ガラスおよび／または低Ｆｅガラスを含み得る。
ガラス基体は、第１の表面と、その反対側の第２の表面とを有するガラスシートを含み得る。特定の実施形態において、これらの表面は、平面状または略平面状（例えば、略平坦および／または平ら）であり得る。一部の実施形態では、ガラス基体は、少なくとも１つの曲率半径に沿って湾曲していてもよい（例えば凹面状または凸面状の基体等の三次元ガラス基体）。様々な実施形態では、第１および第２の表面は、平行または略平行であり得る。ガラス基体は、少なくとも１つの縁部（例えば、少なくとも２つの縁部、少なくとも３つの縁部、または少なくとも４つの縁部）を更に含み得る。限定しない例として、光フィルタは、４つの縁部を有する長方形または正方形のガラスシートを含み得るが、他の形状および構成も想定され、本開示の範囲内であることが意図される。様々な実施形態によれば、ガラス基体は、約１．３〜約１．７（例えば約１．４〜約１．６等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の範囲の屈折率を有し得る。
限定しない実施形態では、光フィルタの第１および／または第２の表面は、複数のリングまたはリングのアレイのパターンを有し得る。本明細書において用いられる「パターンを有する」という用語は、光フィルタの表面に、例えば、ランダムなまたは配列された（秩序ある）、繰り返しパターンまたは非繰り返しパターンであり得る任意の所与のパターンまたはデザインのリングが存在することを示すことが意図される。パターンは、半ば秩序あるパターンまたは半ば繰り返しのパターンであってもよい。図２は、本開示の様々な実施形態による、完全にではなく幾分（半ば）秩序がある繰り返しのリングのアレイを含む光フィルタを示す。図３は、本開示の他の実施形態による、完全にランダムな非繰り返しのリングのアレイを含む光フィルタを示す。理論によって縛られることは望まないが、ランダムな非繰り返しパターンは、秩序あるおよび／または繰り返しパターンを有するフィルタと比較して、より透明なフィルタを生じ得ると考えられる。特定の実施形態では、図２〜図３に示されるように、リングは複数の環またはコーヒーリング（「コーヒーリング効果」とも記載される）であり得る。更なる実施形態では、リングは略丸いまたは円形であり得る。リングは、ガラス基体上に付着、コーティング、プリント、または別様で設けられ得る。様々な実施形態によれば、複数のリングは、１ピコリットル未満から高々１００ピコリットルまたはそれ以上の範囲（例えば、約１ｐＬ〜約１００ｐＬ、約５ｐＬ〜約７５ｐＬ、約１０ｐＬ〜約６０ｐＬ、または約２５ｐＬ〜約５０ｐＬ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の体積を有する液滴を施すのに適した任意の技術を用いて、ガラス基体上にプリントされ得る。適切な技術は、例えば、インクジェットプリンタ、マイクロコンタクトプリンタ、マイクロプロッタ、および他の類似の装置を用い得る。プリント方法に関する更なる詳細は、本明細書において開示されるフィルタを製造する方法に関して後述する。
複数のリングは、例えば、全直径、空隙径、リング厚さ、リング高さ、およびリング間距離等の、１以上のパラメータによって定められ得る。様々な実施形態では、各リングの全直径（リング外縁部から反対側のリング外縁部からまでの距離）は、高々約１００マイクロメートル（例えば、約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約９０マイクロメートル、３０マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、４０マイクロメートル〜約７０マイクロメートル、または約５０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルの範囲等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。空隙径（リング内縁部から反対側のリング内縁部までの距離）は、高々約９９マイクロメートル（例えば、約５マイクロメートル〜約９０マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約７０マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約６０マイクロメートル、または約４０マイクロメートル〜約５０マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の範囲であり得る。リング厚さ（全直径から空隙径を減算した値）は、例えば、約５０マイクロメートル未満（例えば約４０マイクロメートル未満、約２５マイクロメートル未満、約１０マイクロメートル未満、約５マイクロメートル未満、または約１マイクロメートル未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
リング高さ（付着された層の厚さ）は、例えば、約２０マイクロメートル未満（例えば約１５マイクロメートル未満、約１０マイクロメートル未満、約５マイクロメートル未満、約４マイクロメートル未満、約２マイクロメートル未満、または約１マイクロメートル未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。一部の実施形態において、リング高さは、５００ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、または約５０ｎｍ未満（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。様々な実施形態によれば、リング高さは、例えば、リング外径の値の約０．５％〜約５０％の範囲（例えばリング外径の約１％〜約２５％、リング外径の約５％〜約１０％等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
リング間距離（１つのリングの外縁部から別のリングの外縁部までの距離）は、パターン（規則的またはランダム）に応じて様々であり得、例えば、約２５マイクロメートル〜約５０００マイクロメートルの範囲（例えば、約５０マイクロメートル〜約３０００マイクロメートル、約１００マイクロメートル〜約２５００マイクロメートル、約２００マイクロメートル〜約２０００マイクロメートル、３００マイクロメートル〜約１５００マイクロメートル、または約５００マイクロメートル〜約１０００マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。本明細書において用いられる「離間した」という用語は、複数のリングまたはリングのアレイにおけるリング（またはプリントされた状態の液滴）が、互いに接触または当接しない（例えば、それらの間に空間を有する）ことを示すことが意図される。当然ながら、上記のパラメータは、複数のリングまたはリングのアレイにおけるリング毎に異なり得るものであり、添付の特許請求の範囲を限定することは意図しないことを理解されたい。
複数のリングは、光フィルタにおいて用いるのに適した比較的高い屈折率を有する任意の材料を含み得る。例えば、リングは、少なくとも約１．５（例えば、少なくとも約１．７、少なくとも約２、少なくとも約２．５、少なくとも約３、または少なくとも約４等（例えば、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、または４）（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の屈折率を有する材料を含み得る。一部の実施形態において、材料は、例えば遷移金属酸化物等の金属酸化物から選択される無機材料であり得る。例示的な金属酸化物としては、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。他の限定しない例示的な材料としては、例えば、サファイア、ダイヤモンド、銀、金、白金、ガリウムヒ素、または他の類似の高屈折率材料、およびそれらの組合せが挙げられる。特定の実施形態において、複数のリングまたはリングのアレイ内の全てのリングは同じ材料で構成され得る。当然ながら、複数のリングまたはリングのアレイ内の全てのリングは同じ材料で構成される必要はなく、添付の特許請求の範囲はそのようには限定されない。
空隙（リングの内側部分）は、リングを構成する材料が存在しない、または実質的に存在しないものであり得る。例えば、空隙が有する材料は、リング中に存在する材料の全量の約１０％未満、約５％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満、または０％であり得る。限定しない実施形態では、リング材料は、ガラス表面の少なくとも約５％（例えば少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％、少なくとも約５５％、またはそれ以上等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を被覆し得る。更なる実施形態では、リング材料は、ガラス表面の約９５％未満（例えば、約９０％未満、約８５％未満、約８０％未満、約７５％未満、約７０％未満、約６５％未満、約６０％未満、約５５％未満、約５０％未満、または約４５％未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を被覆し得る。材料によって被覆されないまたは実質的に被覆されないガラスの部分（例えば、リング空隙＋リング間の空間）は「オープンスペース」と称され得るものであり、例えば、ガラスの全表面の約５％〜約９５％（例えば、約１０％〜約９０％、約２５％〜約８５％、約３０％〜約８０％、約３５％〜約７０％、約４０％〜約６０％、または約５０％〜約５５％等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を構成し得る。
様々な実施形態によれば、材料は、例えば、１マイクロメートル未満（例えば、５００ｎｍ未満、２５０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、または１０ｎｍ未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の平均粒径を有する粒子といった、ナノ粒子の形態であり得る。特定の実施形態において、リングは、そのようなナノ粒子の凝集体で構成され得る。特定の実施形態において、材料は、導電性、非導電性、または半導電性であり得る。少なくとも１つの限定しない実施形態では、フィルタは非導電性である。他の実施形態によれば、フィルタは半導電性である。更なる実施形態によれば、材料は透明、または実質的に無色もしくは透明であり得、光フィルタも同様に透明または略透明であり得る。
図４は、フィルタを含まないエッチングされたＬＧＰから発せられた光の角度分布（プロットＡ）と、本開示の様々な実施形態による光フィルタを含む同じＬＧＰから発せられた光の角度分布（プロットＢ１：図３、およびＢ２：図２）とを示す。比較の目的で、３Ｍ社のＶｉｋｕｉｔｉ（商標）輝度向上フィルム（ＢＥＦ）を含む、ＬＧＰから発せられた光の角度分布も示されている（プロットＣ）。フィルタＢ１は４％のヘーズおよび９１％の透明度を有し、一方、フィルタＢ２は、１５％のヘーズおよび８８％の透明度を有する。比較として、フィルタＣのヘーズは１００％である。このように、様々な実施形態によれば、本明細書において開示されるフィルタは、約４５〜９０度の範囲の視野角について約１カンデラ／ｃｍ２を超える（例えば約１．５カンデラ／ｃｍ２を超える、約２カンデラ／ｃｍ２、２．５カンデラ／ｃｍ２を超える、約３カンデラ／ｃｍ２を超える、約３．５カンデラ／ｃｍ２を超える、または約４カンデラ／ｃｍ２を超える等の）輝度を提供し得る。正面視（約９０度の視野角）については、本明細書において開示される光フィルタは、約１〜約４カンデラ／ｃｍ２の範囲（例えば、約２〜約３カンデラ／ｃｍ２等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の輝度を提供し得る。
従って、約４５〜９０度の範囲の視野角においては、本開示のフィルタは、元の輝度（例えば、フィルタを含まないガラス基体から得られる輝度）の少なくとも約５０％（例えば、元の輝度の少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％等）を提供し得る。一方、従来技術のフィルタが提供するのは、約４５〜９０度の範囲の視野角については１カンデラ／ｃｍ２未満であり、正面視については、輝度は０.５カンデラ／ｃｍ２未満である。このように、従来技術のフィルタは、約４５〜９０度の範囲の視野角においては、元の輝度の約２５％未満、または元の輝度の約１０％未満の輝度を提供し得る。
本明細書において開示される角度フィルタは、ガラス基体の表面に複数の離間したインクの液滴を付着させ、インクの液滴を乾燥させて複数の離間したリングを形成することによって製造され得る。液滴は、本明細書において開示されるプリントプロセス（例えば、インクジェットプリント法、マイクロコンタクトプリント法、およびマイクロプロット法）を用いて、ガラス基体表面に付着され得る。液滴は、例えば、所望の形状およびサイズを有するリングを形成するために、必要に応じてピコリットル〜マイクロリットルの範囲の体積を有し得る。特定の実施形態によれば、液滴の体積は、約１ピコリットル未満から１００ピコリットルまたはそれ以上の範囲（例えば約１ｐＬ〜約１００ｐＬ、約５ｐＬ〜約７５ｐＬ、約１０ｐＬ〜約６０ｐＬ、または約２５ｐＬ〜約５０ｐＬ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。インクの粘度は、インクの流体特性と液滴の表面張力とのバランスをとることにより、所望のリング形状およびサイズを生じるよう（例えば、コーヒーリング効果を達成するよう）選択され得る。様々な実施形態では、インクの粘度は約１ｃＰｓ〜約４０ｃＰｓの範囲（例えば、約５ｃＰｓ〜約３０ｃＰｓ、約１０ｃＰｓ〜約２５ｃＰｓ、または約１５ｃＰｓ〜約２０ｃＰｓ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。一部の実施形態では、インクから形成される液滴の表面張力は、約２０ダイン／ｃｍ〜約４０ダイン／ｃｍの範囲（例えば、約２５ダイン／ｃｍ〜約３６ダイン／ｃｍ、または約２８ダイン／ｃｍ〜約３０ダイン／ｃｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
インクは、リングの構成を参照して本明細書において開示された様々な材料（例えば、無機材料（例えば、金属酸化物）等）を含み得る。インクは、例えば、溶媒、界面活性剤、バインダ、およびそれらの組合せ等の更なる成分を更に含み得る。適切な溶媒としては、例えば、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、グリコール、グリコールエーテル、乳酸塩およびエステル、脂肪族および芳香族ケトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、水、並びにそれらの組合せが挙げられる。様々な実施形態では、インクは、約５重量％〜約９５重量％（例えば、約１０重量％〜約８０重量％、約１５重量％〜約７０重量％、約２０重量％〜約６０重量％、約２５重量％〜約５０重量％、または約３０重量％〜約４０重量％等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の無機材料を含み得る。
液滴をガラス基体上に付着させた後、リングを生じるために、液滴は、所望に応じて、当該技術分野で知られている適切な乾燥方法を用いて乾燥され得る。例えば、液滴は、周囲温度および周囲圧力において空気乾燥されてもよく、または、熱を用いて乾燥されてもよい。特定の実施形態では、液滴を乾燥させて複数のリングを生じるために、ガラス基体は、約２５℃〜約１００℃の範囲（例えば、約３０℃〜約７５℃、または約５０℃〜約６０℃等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の温度まで加熱され得る。乾燥時間は、例えば約１分間〜約１時間の範囲（例えば、約５分間〜約４５分間、約１０分間〜約３０分間、または約１５分間〜約２０分間等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。当然ながら、他の乾燥方法、温度、および時間が用いられてもよく、本開示の範囲内であることが想定される。
本明細書において開示される光フィルタは、ＬＣＤを含むがそれに限定されない様々なディスプレイ装置において用いられ得る。図５は、本開示の一部の実施形態による光フィルタを有する限定しないディスプレイ装置を示す。図５を参照すると、ディスプレイ装置１００は、光源１１０（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）または冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ））を含み得る。従来のＬＣＤは、白色光を生じるために色変換蛍光体と共にパッケージにされたＬＥＤまたはＣＣＦＬを用い得る。装置１００は導光板１２０を更に含んでもよく、光は導光板１２０を通って移動し、ＬＣＤに向かって方向変更され得る。反射膜１３０を用いて、リサイクルされた光が導光板１２０を通して送り返され得る。次に、導光板１２０からの光は光フィルタ１４０を通過し、光フィルタ１４０は、高い角度の光を後方散乱すると共に、低い角度の光をリサイクルするために反射膜１３０に向かって反射して、光を順方向に（例えば、ユーザに向かって）集める役割をし得る。液晶層１５０は、電場を印加すると回転して、そこを通過する光の偏光回転を生じる構造を有する電気光学材料を含み得る。他の光学要素としては、例えば、プリズムフィルム、偏光子、またはＴＦＴアレイが挙げられる。様々な実施形態によれば、本明細書において開示される光角度フィルタは、透明なディスプレイ装置においては透明な導光板と組み合わされ得る。
なお、様々な開示された実施形態は、その特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程を含み得る。また、或る特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程は、様々な説明されていない組合せまたは配列で、別の実施形態と交換されてもよく、または組み合わされてもよい。
また、本明細書において用いられる「the」、「a」、または「an」という用語は「少なくとも１つ」を意味し、特に明記しない限り、「１つのみ」に限定されるべきではないことを理解されたい。従って、例えば「a ring」と言った場合には、特に明記しない限り、２以上のそのようなリングを有する例を含む。同様に、「複数」または「アレイ」は「２つ以上」を示すことが意図される。従って、「複数の液滴」は２つ以上のそのような液滴（例えば３つ以上のそのような液滴等）を含み、「リングのアレイ」は２つ以上のそのようなリング（例えば３つ以上のそのようなリング等）を含む。
本明細書において、範囲は、「約」或る特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現され得る。そのような範囲が表現された場合には、例は、その或る特定の値から、および／または、別の特定の値までを含む。同様に、値が「約」という語を用いて概算として表現された場合には、その特定の値が、別の態様を構成することを理解されたい。更に、各範囲の終点は、他方の終点との関係において、および他方の終点から独立して、有意であることを理解されたい。
本明細書において用いられる「略」、「実質的に」、およびそれらの変形の用語は、記載された特徴が、或る値または記載に等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。例えば、「略平面状の」表面は、平面状またはほぼ平面状の表面を意味することが意図される。更に、「実質的に類似」とは、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。幾つかの実施形態では、「実質的に類似」とは、互いの１０％以内（例えば、互いの約５％以内、または互いの約２％以内等）である値を示し得る。
特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要することは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していない場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。
特定の実施形態の様々な特徴、要素、または工程は、「〜を含む／有する」という移行句を用いて開示され得るが、それらを含む、「〜からなる」または「〜から実質的になる」という移行句を用いて記載され得る別の実施形態も暗示されることを理解されたい。従って、例えばＡ＋Ｂ＋Ｃを含む装置に対して暗示される別の実施形態は、装置がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、および装置がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施形態を含む。
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本開示の精神および本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更を想到し得るものであるから、本開示は、添付の特許請求の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラス基体を含み、ヘーズが約２０％未満であることを特徴とする光フィルタ。
複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラス基体を含み、ヘーズが約２０％未満であることを特徴とする光フィルタ。
実施形態２
前記ガラス基体が、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲の厚さを有するガラスシートである、実施形態１記載の光フィルタ。
前記ガラス基体が、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲の厚さを有するガラスシートである、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態３
前記ガラス基体が、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、およびアルカリアルミノボロシリケートガラスから選択されたガラスを含む、実施形態１記載の光フィルタ。
前記ガラス基体が、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、およびアルカリアルミノボロシリケートガラスから選択されたガラスを含む、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態４
前記複数の離間したリングが、リングの繰り返しパターンまたはランダムパターンを含むアレイを構成する、実施形態１記載の光フィルタ。
前記複数の離間したリングが、リングの繰り返しパターンまたはランダムパターンを含むアレイを構成する、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態５
各前記リングが、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せからそれぞれ選択される少なくとも１つの無機材料を含む、実施形態１記載の光フィルタ。
各前記リングが、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せからそれぞれ選択される少なくとも１つの無機材料を含む、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態６
各前記リングが、それぞれ約１０マイクロメートル〜約９９マイクロメートルの範囲の空隙径を有する、実施形態１記載の光フィルタ。
各前記リングが、それぞれ約１０マイクロメートル〜約９９マイクロメートルの範囲の空隙径を有する、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態７
約１０％未満のヘーズを有する、実施形態１記載の光フィルタ。
約１０％未満のヘーズを有する、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態８
少なくとも約９０％の透明度を有する、実施形態１記載の光フィルタ。
少なくとも約９０％の透明度を有する、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態９
前記ガラス基体の前記表面の面積の約１０％〜約７５％が、前記複数の離間したリングのパターンを有する、実施形態１記載の光フィルタ。
前記ガラス基体の前記表面の面積の約１０％〜約７５％が、前記複数の離間したリングのパターンを有する、実施形態１記載の光フィルタ。
実施形態１０
実施形態１記載の光フィルタを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
実施形態１記載の光フィルタを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
実施形態１１
略透明な導光板を更に含む、実施形態１０記載のディスプレイ装置。
略透明な導光板を更に含む、実施形態１０記載のディスプレイ装置。
実施形態１２
前記光フィルタと前記透明な導光板との全体の輝度が、前記透明な導光板の輝度の少なくとも約５０％である、実施形態１１記載のディスプレイ装置。
前記光フィルタと前記透明な導光板との全体の輝度が、前記透明な導光板の輝度の少なくとも約５０％である、実施形態１１記載のディスプレイ装置。
実施形態１３
光フィルタを製造する方法であって、
ガラス基体の表面に複数の離間したインクの液滴を付着させる工程と、
前記インクの液滴を乾燥させて複数の離間したリングを形成する工程と
を含み、
前記インクの液滴が、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せから選択された少なくとも１つの無機材料を含み、
各前記リングが、それぞれ約１００マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲の外径を有し、
前記光フィルタが約１０％未満のヘーズを有する
ことを特徴とする方法。
光フィルタを製造する方法であって、
ガラス基体の表面に複数の離間したインクの液滴を付着させる工程と、
前記インクの液滴を乾燥させて複数の離間したリングを形成する工程と
を含み、
前記インクの液滴が、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せから選択された少なくとも１つの無機材料を含み、
各前記リングが、それぞれ約１００マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲の外径を有し、
前記光フィルタが約１０％未満のヘーズを有する
ことを特徴とする方法。
実施形態１４
前記複数の離間したインクの液滴を付着させる前記工程が、インクジェットプリント技術、マイクロコンタクトプリント技術、またはマイクロプロット技術を含む、実施形態１３記載の方法。
前記複数の離間したインクの液滴を付着させる前記工程が、インクジェットプリント技術、マイクロコンタクトプリント技術、またはマイクロプロット技術を含む、実施形態１３記載の方法。
実施形態１５
前記インクが、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、グリコール、グリコールエーテル、乳酸塩およびエステル、脂肪族および芳香族ケトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、水、並びにそれらの組合せから選択された少なくとも１つの溶媒を更に含む、実施形態１３記載の方法。
前記インクが、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、グリコール、グリコールエーテル、乳酸塩およびエステル、脂肪族および芳香族ケトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、水、並びにそれらの組合せから選択された少なくとも１つの溶媒を更に含む、実施形態１３記載の方法。
実施形態１６
前記インクの液滴が、約１ｃＰｓ〜約２０ｃＰｓの範囲の粘度、および約２０ダイン／ｃｍ〜約４０ダイン／ｃｍの範囲の表面張力を有する、実施形態１３記載の方法。
前記インクの液滴が、約１ｃＰｓ〜約２０ｃＰｓの範囲の粘度、および約２０ダイン／ｃｍ〜約４０ダイン／ｃｍの範囲の表面張力を有する、実施形態１３記載の方法。
実施形態１７
各前記リングが、それぞれ約５０マイクロメートル〜約３００マイクロメートルの範囲の空隙径を有する、実施形態１３記載の方法。
各前記リングが、それぞれ約５０マイクロメートル〜約３００マイクロメートルの範囲の空隙径を有する、実施形態１３記載の方法。
実施形態１８
前記ガラス基体が略透明なガラスシートである、実施形態１３記載の方法。
前記ガラス基体が略透明なガラスシートである、実施形態１３記載の方法。
実施形態１９
前記複数の離間したリングが、リングの繰り返しパターンまたはランダムパターンを含むアレイを構成する、実施形態１３記載の方法。
前記複数の離間したリングが、リングの繰り返しパターンまたはランダムパターンを含むアレイを構成する、実施形態１３記載の方法。
実施形態２０
チタニアナノ粒子を含む複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラスシートを含む、略透明な光フィルタ。
チタニアナノ粒子を含む複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラスシートを含む、略透明な光フィルタ。
実施形態２１
ヘーズが約２０％未満である、実施形態２０記載の光フィルタ。
ヘーズが約２０％未満である、実施形態２０記載の光フィルタ。
１００ ディスプレイ装置
１１０ 光源
１２０ 導光板
１３０ 反射膜
１４０ 光フィルタ
１５０ 液晶層
１１０ 光源
１２０ 導光板
１３０ 反射膜
１４０ 光フィルタ
１５０ 液晶層
Claims (10)
- 複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラス基体を含み、ヘーズが約２０％未満であることを特徴とする光フィルタ。
- 前記ガラス基体が、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲の厚さを有するガラスシートである、請求項１記載の光フィルタ。
- 前記複数の離間したリングが、リングの繰り返しパターンまたはランダムパターンを含むアレイを構成する、請求項１または２のいずれか一項記載の光フィルタ。
- 各前記リングが、チタニア、ジルコニア、セリア、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、サファイア、ダイヤモンド、ガリウムヒ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せからそれぞれ選択される少なくとも１つの無機材料を含む、請求項１〜３のいずれか一項記載の光フィルタ。
- 各前記リングが、それぞれ約１０マイクロメートル〜約９９マイクロメートルの範囲の空隙径を有する、請求項１〜４のいずれか一項記載の光フィルタ。
- 約１０％未満のヘーズ、または少なくとも約９０％の透明度を有する、請求項１〜５のいずれか一項記載の光フィルタ。
- 前記ガラス基体の前記表面の面積の約１０％〜約７５％が、前記複数の離間したリングのパターンを有する、請求項１〜６のいずれか一項記載の光フィルタ。
- 請求項１〜７のいずれか一項記載の光フィルタを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
- チタニアナノ粒子を含む複数の離間したリングのパターンであって各リングがそれぞれ約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの範囲の外径を有するリングのパターンを有する表面を有するガラスシートを含む、略透明な光フィルタ。
- ヘーズが約２０％未満である、請求項９記載の光フィルタ。
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