JP5932652B2 - 光学構造物 - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、次に列挙する2009年4月15日に出願された米国特許出願に関連し、当該出願は参照により援用される:発明の名称「Optical Construction and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65354US002);発明の名称「Retroreflecting Optical Construction」(代理人整理番号65355US002);発明の名称「Optical Film for Preventing Optical Coupling」(代理人整理番号65356US002);発明の名称「Backlight and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65357US002);発明の名称「Process and Apparatus for Coating with Reduced Defects」(代理人整理番号65185US002);及び発明の名称「Process and Apparatus for a Nanovoided Article」(代理人整理番号65046US002)。
本出願はまた、次に列挙する本出願と同日に出願された米国特許出願に関連し、当該出願は参照により援用される:発明の名称「Process for Gradient Nanovoided Article」(代理人整理番号65766US002);発明の名称「Immersed Reflective Polarizer with High Off−Axis Reflectivity」(代理人整理番号65809US002);発明の名称「Immersed Reflective Polarizer with Angular Confinement in Selected Planes of Incidence」(代理人整理番号65900US002);及び発明の名称「Light Source and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65782US002)。
再帰反射システム又はディスプレイシステムなどの光学系は、入射光を調整するために1つ以上の光学層を利用する。多くの場合、光学層は、所望の光透過率、光学ヘイズ、光学的透明度、及び屈折率を有する必要がある。多くの用途において、空気層及び拡散層が光学系に組み込まれる。典型的には、空気層は全内部反射を支援し、拡散層は光拡散をもたらす。
一態様において、本開示は、結合剤と複数の粒子とを含む勾配光学フィルム(gradient optical film)を提供し、結合剤と複数の粒子との重量比は、約1:2以上である。勾配光学フィルムは、局所体積分率を有する複数の相互接続した空隙を更に含み、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。
別の態様において、本開示は、基材と勾配光学フィルムとを含む光学構造物を提供する。勾配光学フィルムは、結合剤と複数の粒子とを含み、結合剤と複数の粒子との重量比は、約1:2以上である。勾配光学フィルムは、局所体積分率を有する複数の相互接続した空隙を更に含み、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。
更に別の態様において、本開示は、結合剤と、複数の細長粒子と、複数の相互接続した空隙と、を含む勾配光学フィルムを提供し、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。更に、勾配光学フィルムの第1の表面に近接した複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率は、勾配光学フィルムの反対面に近接した複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い。
更に別の態様において、本開示は、複数の細長粒子と複数の空隙とを含む勾配光学フィルムを提供し、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。更に、勾配光学フィルムは、勾配光学フィルムの反対面に近接した第2の屈折率よりも低い勾配光学フィルムの第1の表面に近接した第1の屈折率を有し、第1の屈折率は約1.3以下である。
更に別の態様において、本開示は、複数の構造体を含む構造化表面と、構造化表面の上にコーティングされ、構造化表面を実質的に平坦化する勾配光学フィルムと、勾配光学フィルムと、を含む光学構造物を提供する。勾配光学フィルムは、複数の相互接続した空隙を更に含み、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。更に、複数の構造体に近接した複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率は、勾配光学フィルムの反対面に近接した複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い。
更に別の態様において、本開示は、約30%以上の光学ヘイズを有する光拡散層と、光拡散層の上に配置される勾配光学フィルムと、勾配光学フィルムの上に配置される反射偏光子層と、を含む光学構造物を提供し、光学構造物中の2つの隣り合う主表面のそれぞれのかなりの部分は、互いに物理的に接触する。更に、勾配光学フィルムは、結合剤と、複数の粒子と、局所体積分率を有する複数の相互接続した空隙と、を含み、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。
更に別の態様において、本開示は、複数の平行プリズムを含む輝度上昇フィルム(BEF)と、BEFの上にコーティングされ、BEFを実質的に平坦化する勾配光学フィルムと、を含む光学構造物を提供する。更に、勾配光学フィルムは複数の相互接続した空隙を含み、複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。更に、複数の平行プリズムに近接した複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率は、勾配光学フィルムの反対面に近接した複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い。
更に別の態様において、本開示は、結合剤と複数の粒子とを含む勾配光学フィルムを提供し、結合剤と複数の粒子の重量比は約1:2以上であり、屈折率は勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。
更に別の態様において、本開示は、約30%以上である光学ヘイズを有する光拡散層と、光拡散層の上に配置される勾配光学フィルムと、を含む光学構造物を提供する。勾配光学フィルムは、結合剤と複数の粒子とを含み、屈折率は勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する。更に、光学構造物は、勾配光学フィルムの上に配置される反射偏光子層を含み、光学構造物中の2つの隣り合う主表面のそれぞれのかなりの部分は、互いに物理的に接触する。
上記の「課題を解決するための手段」は、開示された各実施形態、又は本開示の全ての実施を記載することを意図しない。以下の図及び発明を実施するための形態は、説明的な実施形態をより具体的に例証する。
本明細書を通して、添付の図面を参照し、同じ参照番号は同じ要素を示す。
勾配光学フィルムの概略側面図。 勾配光学フィルムの概略側面図。 勾配光学フィルムの概略側面図。 勾配光学フィルムの概略側面図。 勾配光学フィルムの概略側面図。 勾配光学フィルムの概略側面図。 勾配光学フィルムの概略側面図。 光学構造物の概略側面図。 光学構造物の概略側面図。 光学構造物の概略側面図。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 図5Aの顕微鏡写真よりも高倍率の顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 図5Aの顕微鏡写真よりも高倍率の顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 勾配光学フィルムの断面顕微鏡写真。 光学構造物の概略側面図。
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベル付けされた別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
本発明は、一般に、ある低屈折率に似た光学特性を呈する光学フィルムに関する。ある特定の実施形態では、光学フィルムは、光学フィルム、即ち、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する、低屈折率に似た光学特性を呈することができる。一部の開示される勾配光学フィルムは、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する局所的多孔性を呈する。場合によっては、局所的多孔性は、局所空隙体積分率によって、又は局所細孔径分布として表わされる。
一部の開示される勾配光学フィルムは、低い光学ヘイズ及び低い有効屈折率、例えば、約5%未満の光学ヘイズ及び約1.35未満である有効屈折率などを有する。一部の開示される勾配光学フィルムは、約50%超過の光学ヘイズといった高い光学ヘイズ、及び/又は、例えば、内部全反射を支援するかあるいは内部反射を強化する能力など、ある低屈折率に似た光学特性を呈する一方で、高い拡散反射率を有する。場合によっては、開示される勾配光学フィルムは、例えば、一般的な照明装置、液晶ディスプレイシステム、又は再帰反射光学系などの種々の光学又はディスプレイシステムに組み込まれて、システムの耐久性を改善し、製造原価を低減し、システムの全体的な厚さを低減すると同時に、例えば、システムの再帰反射性又はシステムによって表示される画像の軸上輝度及びコントラストといった、少なくともいくつかのシステムの光学特性を改善する、維持する、又は実質的に維持することができる。
本明細書に開示される勾配光学フィルムは、典型的には、結合剤中に分散された複数の相互接続した空隙又は空隙のネットワークを含む。複数又はネットワーク中の少なくとも一部の空隙は、中空トンネル又は中空トンネル様通路を介して互いにつながっている。空隙は、必ずしも物質及び/又は微粒子を全く含んでいない必要はない。例えば、場合によっては、空隙は、例えば、結合剤及び/又はナノ粒子を含む1つ以上の小さい繊維状又は紐状の物体を含んでもよい。場合によっては、空隙は粒子又は粒子凝集体を含んでもよく、これらは結合剤に取り付けられてもよく、又は空隙内で遊離していてもよい。一部の開示される勾配光学フィルムは、集合的な複数の相互接続した空隙又は集合的な空隙のネットワークを含み、複数又はネットワークのそれぞれの中の空隙は相互接続されている。場合によっては、集合的な複数の相互接続した空隙に加えて、開示される勾配光学フィルムは、複数の閉鎖した又は連続していない空隙を含む。即ち、空隙はトンネルを介して他の空隙に接続されていない。
場合によっては、勾配光学フィルムは、勾配構造を有していない同様の光学フィルムの耐久性を改善することができる。場合によっては、勾配光学フィルムの片面は、例えば、高密度化表面又は強化表面であるという理由で耐摩耗性であってもよい。場合によっては、封止又は高密度化表面は、汚染物質が勾配光学フィルムの内部に入るのを防止することができるので、勾配光学フィルムは改善された環境安定性を呈し得る。場合によっては、内部細孔内に混入した粒子は、機械力がそれらを取り除くことができないように捕捉される可能性があるので、封止又は高密度化表面は、勾配光学フィルムの清浄度を高めることができる。
ある特定の実施形態では、勾配光学フィルムは、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する局所体積分率を有する、複数の相互接続した空隙又は空隙のネットワークを含むことができる。本明細書で使用される場合、「局所体積分率」とは、例えば、勾配光学フィルムの全厚さの約10%未満、約5%未満、約3%未満、又は約1%未満の領域内で局部的に測定した場合の、構成要素(例えば、複数の相互接続した空隙)の体積分率を意味する。相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さにわたって変化し得るので、フィルムの片面に近接した相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの反対面に近接した相互接続した空隙の局所体積分率よりも高い又は低い可能性がある。相互接続した空隙の嵩体積分率は、光学フィルム内の空隙の体積と光学フィルムの全体積の比である。
場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率は、フィルムの片面に近接してゼロに近くなり得(つまり、相互接続した空隙がほとんど存在しない)、このフィルムは、フィルムのその表面において本質的に「封止」されていると言うことができる。場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率は、フィルム全体にわたって連続的に(例えば、勾配光学フィルムの厚さ方向にわたる局所体積分率が単調増加又は単調減少するのいずれかで)変化し得る。場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向にわたる相互接続した空隙の体積分率の局所極大値又は局所極小値をとる。場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率は、勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って不連続的に変化し得る、例えば、相互接続した空隙の局所体積分率は階段状に変化する。
相互接続した空隙の局所体積分率の制御は、例えば、材料が勾配光学フィルムの表面上にコーティングされる場合などを含むいくつかの用途において有用であってよい。場合によっては、コーティングされた材料は、溶媒又はその他の高移動性の構成要素(例えば、勾配光学フィルムの相互接続した空隙に浸透することができる低分子量の硬化性材料など)を含んでもよい。場合によっては、コーティングされた材料は、熱可塑性固形物又はゲル状材料(例えば、温度サイクリング又は熱エージングすると相互接続した空隙の多孔性構造に浸透し得る転写接着剤又は感圧接着剤(PSA)など)を含んでもよい。勾配光学フィルムの相互接続した空隙の中への材料の浸透は、フィルムの特性を変更する(例えば、浸透領域内の屈折率を増加させる)ことができる。
ある特定の実施形態では、相互接続した空隙の局所体積分率の変化は、勾配光学フィルムの片面に近接してこの浸透の制御を提供する一方で、勾配光学フィルムの反対面に近接した相互接続した空隙の所望の局所体積分率を維持することができる。場合によっては、勾配光学フィルムの片面に近接した相互接続した空隙の局所体積分率は、相互接続した空隙の嵩体積分率よりも低くてもよく、更に、勾配光学フィルムの反対面に近接した局所体積分率よりも低くてもよい。場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率は、限定的な注入のみが起こり得るように低くすることができる。勾配光学フィルムを形成するための材料注入を制限することは、例えば、相互接続した空隙の高い嵩体積分率を有する脆弱な光学フィルムの表面を強化するのに有用であってもよい。場合によっては、勾配光学フィルム中の相互接続した空隙の低い体積分率は、構造的一体性、つまり、光学フィルムの耐久性を改善することができる。
場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率を、ゼロに近い相互接続した空隙局所体積分率まで低下させて、表面を効果的に封止することができる。相互接続した空隙の局所体積分率の制御は、例えば、勾配光学フィルムの1つ以上の表面上の硬化速度及び程度の抑制又は促進、空隙の一部を少なくとも部分的に充填するための材料の注入等といった技術を含むことができる。広くは、相互接続した空隙の局所体積分率の制御は、別の箇所に記載される技術によって達成することができ、例えば、技術は、同時係属中の出願である代理人整理番号65766US002、発明の名称「PROCESS FOR GRADIENT NANOVOIDED ARTICLE」(本出願と同日に出願)に記載されている方法を含む。
一部の開示される勾配光学フィルムは、複数の空隙を含めることによって、全内部反射(TIR)を支援する又は内部反射(EIR)を強化する。光学的に透明な非多孔性媒体の中を進行する光が、高い多孔性を有する層に入射すると、この入射光の反射率は、垂直入射よりも入射角が斜めのときにはるかに高くなる。ヘイズがないか又は低ヘイズの空隙フィルムの場合、臨界角を超える斜角における反射率は、約100%近くなる。そのような場合、入射光は全内部反射(TIR)を受ける。ヘイズが大きい空隙フィルムの場合、斜角における反射率は、たとえ光がTIRを受ける可能性がないとしても、同様の範囲の入射角にわたって100%近くなる。ヘイズが大きいフィルムのこの増強反射率は、TIRと同様であり、増強内部反射率(Enhanced Internal Reflectivity)(EIR)として表わされる。本明細書で使用される場合、多孔性又は空隙勾配光学フィルムの増強内部反射率(EIR)とは、フィルム又はフィルム積層体の空隙層と非空隙層の境界の反射率が、空隙を有さない場合よりも空隙を有する方が高いことを意味する。
開示される勾配光学フィルム中の空隙は、屈折率n及び誘電率εを有し、n =εであり、結合剤は、屈折率n及び誘電率εを有し、n =εである。広くは、勾配光学フィルムと光(例えば、勾配光学フィルムに入射する又はこれを伝播する光など)の相互作用は、例えば、フィルムの厚さ、結合剤の屈折率、空隙又は細孔の屈折率、細孔の形状及び寸法、細孔の空間分布、並びに光の波長などの多くのフィルム特性に依存する。場合によっては、勾配光学フィルムに入射する又はこの中を伝播する光は、実効誘電率εeff及び有効屈折率neff「に出会う」又は「を経験し」、この場合、neffは、空隙屈折率n、結合剤屈折率n、及び空隙の多孔性又は体積分率「f」を用いて表わすことができる。そのような場合、光が単一又は分離した空隙の形状及び形体を分解することができないように、勾配光学フィルムは十分に厚く、空隙は十分に小さい。そのような場合、空隙の少なくとも60%、70%、80%、又は90%といった少なくとも大多数の空隙の寸法は、約λ/5以下、約λ/6以下、約λ/8以下、約λ/10以下、又は約λ/20以下であり、λは光の波長である。
ある場合には、開示される勾配光学フィルムに入射する光は可視光であり、即ち、その光の波長は、電磁スペクトルの可視域にある。そのような場合、可視光は、約380nm〜約750nm、約400nm〜約700nm、又は約420nm〜約680nmの範囲の波長を有する。そのような場合、空隙の少なくとも60%、70%、80%、又は90%といった少なくとも大多数の空隙の寸法が、約70nm以下、約60nm以下、約50nm以下、約40nm以下、約30nm以下、約20nm以下、又は約10nm以下である場合、勾配光学フィルムは有効屈折率を有し、複数の空隙を含んでいる。
場合によっては、開示される勾配光学フィルムは十分に厚く、そのため、勾配光学フィルムは、空隙及び結合剤の屈折率、並びに空隙又は細孔の体積分率又は多孔率で表現され得る有効屈折率を合理的に有することができる。そのような場合、勾配光学フィルムの厚さは、約100nm以上、約200nm以上、約500nm以上、約700nm以上、又は約1000nm以上である。
開示される勾配光学フィルム中の空隙が十分に小さく、勾配光学フィルムが十分に厚い場合、勾配光学フィルムは、次のように表すことができる実効誘電率εeffを有する。
εeff=fε+(1−f)ε (1)
そのような場合、勾配光学フィルムの有効屈折率neffは次のように表わすことができる。
eff =fn +(1−f)n (2)
細孔の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さいなど、場合によっては、勾配光学フィルムの有効屈折率は次の式で近似され得る。
eff=fn+(1−f)n (3)
そのような場合、勾配光学フィルムの有効屈折率は、空隙と結合剤の屈折率の容積重み付き平均となる。例えば、空隙の体積分率が約50%である勾配光学フィルムと、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。
図1Aは、空隙のネットワーク又は複数の相互接続した空隙320と、結合剤310の中に実質的に均一に分散した複数の粒子340と、を含む、勾配光学フィルム300Aの概略側面図である。勾配光学フィルム300Aは、勾配光学フィルム内に空隙のネットワーク320が存在することで多孔性内部を有する。広くは、勾配光学フィルムは、相互接続細孔又は空隙の1つ以上のネットワークを含むことができる。例えば、空隙のネットワーク320は、相互接続した空隙又は細孔320A〜320Cを含むと考えることができる。相互接続した空隙の局所体積分率、例えば、第1の相互接続した空隙の局所体積分率370A及び第2の相互接続した空隙の体積分率375Aは、勾配光学フィルム300A内で厚さt方向に沿って変化し得る。相互接続した空隙の局所体積分率、及び空隙サイズ分布は、例えば、別の箇所に記載される図1B〜図1Gに示されるようないくつかの様式で、厚さ方向に沿って変化し得る。場合によっては、勾配光学フィルムは多孔性フィルムである。即ち、空隙のネットワーク320は、第1の主表面330と第2の主表面332との間にそれぞれ1つ以上の通路を形成する。
空隙のネットワークは、複数の相互接続した空隙を含んでいると考えることができる。一部の空隙は勾配光学フィルムの表面の位置にあってもよく、表面空隙であると考えることができる。例えば、例示的な勾配光学フィルム300Aでは、空隙320D及び320Eは、勾配光学フィルムの第2の主表面332の位置にあり、表面空隙320D及び320Eであると考えることができ、また、空隙320F及び320Gは勾配光学フィルムの第1の主表面330の位置にあり、表面空隙320F及び320Gであると考えることができる。例えば、空隙320B及び320Cといった一部の空隙は、勾配光学フィルムの内部内にあって勾配光学フィルムの外面から離れており、たとえ内部空隙が、例えば、他の空隙を介して主表面につながることができるとしても、内部空隙320B及び320Cであると考えることができる。
空隙320は寸法dを有し、この寸法は、一般に、好適な組成物及び作製技術(例えば、コーティング条件、乾燥条件、及び硬化条件など)を選択することによって制御され得る。広くは、dは、任意の所望の範囲の値のうちの任意の所望の値であってよい。例えば、場合によっては、空隙の少なくとも60%、70%、80%、90%、又は95%といった少なくとも大多数の空隙は、所望の範囲である寸法を有する。例えば、場合によっては、空隙の少なくとも60%、70%、80%、90%、又は95%といった少なくとも大多数の空隙は、約10マイクロメートル以下、約7マイクロメートル以下、約5マイクロメートル以下、約4マイクロメートル以下、約3マイクロメートル以下、約2マイクロメートル以下、約1マイクロメートル以下、約0.7マイクロメートル以下、又は約0.5マイクロメートル以下である寸法を有する。
場合によっては、複数の相互接続した空隙320は、約5マイクロメートル以下、約4マイクロメートル以下、約3マイクロメートル以下、約2マイクロメートル以下、約1マイクロメートル以下、約0.7マイクロメートル以下、又は約0.5マイクロメートル以下である平均空隙サイズ又は細孔径を有する。
場合によっては、一部の空隙は、その主要な光学的効果が有効屈折率を低下させることであるように十分に小さくてよく、一部の他の空隙は有効屈折率を低減し、光を散乱させることができ、尚且つ一部の他の空隙は、その主要な光学的効果が光を散乱させることであるように十分に大きくてよい。
粒子340は、任意の所望の範囲の値のうちの任意の所望の値であってよい寸法dを有する。例えば、場合によっては、粒子の少なくとも60%、70%、80%、90%、又は95%といった少なくとも大多数の粒子は、所望の範囲である寸法を有する。例えば、場合によっては、粒子の少なくとも60%、70%、80%、90%、又は95%といった粒子の少なくとも大多数は、約5マイクロメートル以下、約3マイクロメートル以下、約2マイクロメートル以下、約1マイクロメートル以下、約700nm以下、約500nm以下、約200nm以下、約100nm以下、又は約50nm以下である寸法を有する。
場合によっては、複数の粒子340は、約5マイクロメートル以下、約3マイクロメートル以下、約2マイクロメートル以下、約1マイクロメートル以下、約700nm以下、約500nm以下、約200nm以下、約100nm以下、又は約50nm以下である平均粒度を有する。
場合によっては、一部の粒子は、それらが主に有効屈折率に影響を与えるように十分に小さくてよく、一部の他の粒子は、有効屈折率に影響を与え、光を散乱させることができ、尚且つ一部の他の粒子は、その主要な光学的効果が光を散乱させることであるように十分に大きくてよい。
場合によっては、d及び/又はdは、空隙及び粒子の主要な光学的効果が勾配光学フィルム300Aの有効屈折率に影響を与えることであるように、十分に小さい。例えば、そのような場合には、d及び/又はdは、約λ/5以下、約λ/6以下、約λ/8以下、約λ/10以下、又は約λ/20以下であり、λは光の波長である。別の例として、そのような場合には、d及びdは、約70nm以下、約60nm以下、約50nm以下、約40nm以下、約30nm以下、約20nm以下、又は約10nm以下である。そのような場合、空隙及び粒子は光も散乱させるが、空隙及び粒子の主要な光学的効果は、有効屈折率を有する勾配光学フィルム中の有効媒質を定義することである。有効屈折率は、ある程度、空隙、結合剤、及び粒子の屈折率に依存する。場合によっては、有効屈折率は低減された有効屈折率である。即ち、有効屈折率は、結合剤の屈折率及び粒子の屈折率よりも小さい。
空隙及び/又は粒子の主要な光学的効果が屈折率に影響を与えることである場合には、空隙320及び粒子340の少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、又は少なくとも約95%といった相当な部分が有効屈折率を低減するという主要な光学的効果を有するように、d及びdは十分に小さい。そのような場合には、空隙及び/又は粒子の少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、又は少なくとも約95%といった相当な部分は、約1nm〜約200nm、約1nm〜約150nm、約1nm〜約100nm、約1nm〜約50nm、又は約1nm〜約20nmの範囲の寸法を有する。
場合によっては、粒子340の屈折率nは、結合剤310の屈折率nに十分に近くてよく、そのため、有効屈折率は、粒子の屈折率に依存しない、又はほとんど依存しない。そのような場合、nとnとの差は、約0.01以下、約0.007以下、約0.005以下、約0.003以下、約0.002以下、又は約0.001以下である。場合によっては、粒子340は十分に小さく、それらの屈折率は結合剤の屈折率に十分に近く、そのため、粒子は基本的には光を散乱させない又は屈折率に影響を与えない。そのような場合、粒子の主要な効果は、勾配光学フィルム300Aの強度を高めることであってよい。場合によっては、粒子340は、勾配光学フィルムの製造プロセスを更に改善することができるが、粒子を有さずに勾配光学フィルム300Aを製造することが可能である。
空隙のネットワーク320及び粒子340の主要な光学的効果が有効屈折率に影響を与えることであり、例えば、光を散乱させることでない場合には、空隙320及び粒子340に起因する勾配光学フィルム300Aの光学ヘイズは、約5%以下、約4%以下、約3.5%以下、約4%以下、約3%以下、約2.5%以下、約2%以下、約1.5%以下、又は約1%以下である。そのような場合、勾配光学フィルムの有効媒質の有効屈折率は、約1.35以下、約1.3以下、約1.25以下、約1.2以下、約1.15以下、約1.1以下、又は約1.05以下である。
勾配光学フィルム300Aが低減した有効屈折率を合理的に有することができる場合には、勾配光学フィルムの厚さは、約100nm以上、約200nm以上、約500nm以上、約700nm以上、約1,000nm以上、約1500nm以上、又は約2000nm以上である。
場合によっては、その主要な光学的効果が光を散乱させ、光学ヘイズを生じさせることであるように、d及び/又はdは十分に大きい。そのような場合には、d及び/又はdは、約200nm以上、約300nm以上、約400nm以上、約500nm以上、約600nm以上、約700nm以上、約800nm以上、約900nm以上、又は約1000nm以上である。そのような場合、空隙及び粒子は、屈折率に影響を与えることもできるが、その主な光学的効果は、光を散乱させることである。そのような場合には、勾配光学フィルムに入射する光は、空隙及び粒子の両方によって散乱され得る。
勾配光学フィルム300Aは、多くの光学用途で使用することができる。例えば、場合によっては、勾配光学フィルムは、全内部反射(TIR)を支援又は促進するため、あるいは内部反射を強化するために使用することができる。即ち、反射は、屈折率nを有する材料が作り出すものよりも大きい。そのような場合には、勾配光学フィルム300Aは、勾配光学フィルムの表面で全内部反射を受ける光線のエバネセントテールが、勾配光学フィルムの厚さにわたって光学的に結合しないか、又はほとんど光学的に結合しないように、十分に厚い。そのような場合、勾配光学フィルム300Aの厚さtは、約1マイクロメートル以上、約1.1マイクロメートル以上、約1.2マイクロメートル以上、約1.3マイクロメートル以上、約1.4マイクロメートル以上、約1.5マイクロメートル以上、約1.7マイクロメートル以上、又は約2マイクロメートル以上である。十分に厚い勾配光学フィルム300Aは、勾配光学フィルムの厚さにわたって、光学モードのエバネセントテールの望ましくない光結合を防止すること又は低減することができる。
場合によっては、勾配光学フィルム300Aは低い光学ヘイズを有する。そのような場合、勾配光学フィルムの光学ヘイズは、約5%以下、約4%以下、約3.5%以下、約4%以下、約3%以下、約2.5%以下、約2%以下、約1.5%以下、又は約1%以下である。そのような場合、勾配光学フィルムは、約1.35以下、約1.3以下、約1.2以下、約1.15以下、約1.1以下、又は約1.05以下である低い有効屈折率を有することができる。勾配光学フィルム300Aに垂直に入射する光について、本明細書で使用される場合、光学ヘイズは、垂直方向から4度を超えて偏向している透過光と全透過光の比として定義される。本明細書に開示されるヘイズ値は、ASTM D1003に記述されている方法に従い、Haze−Gard Plusヘイズ計(BYK−Gardiner(Silver Springs,Md.))を使用して測定された。
場合によっては、勾配光学フィルム300Aは高い光学ヘイズを有する。そのような場合、勾配光学フィルムのヘイズは、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、又は約95%以上である。場合によっては、勾配光学フィルム300Aは、中程度の光学ヘイズ、例えば、約5%〜約50%の光学ヘイズを有することができる。
場合によっては、勾配光学フィルム300Aは高い拡散光反射率を有する。そのような場合、勾配光学フィルムの拡散光反射率は、約30%以上、約40%以上、約50%以上、又は約60%以上である。
場合によっては、勾配光学フィルム300Aは、高い光学的透明度を有する。勾配光学フィルム300Aに垂直入射する光の場合、本明細書で使用される場合、光学的透明度は、比(T−T)/(T+T)を指すものであり、Tは、垂直方向から1.6度〜2度、偏向する透過光であり、Tは、垂直方向から0度〜0.7度にある透過光である。本明細書に開示される透明度値は、BYK−Gardinerより販売されるHaze−Gard Plusヘイズ計を使用して測定されたものである。勾配光学フィルム300Aが高い光学的透明度を有する場合、その透明度は、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、又は約95%以上である。
場合によっては、勾配光学フィルム300Aは低い光学的透明度を有する。そのような場合、勾配光学フィルムの光学的透明度は、約10%以下、約7%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、又は約1%以下である。
広くは、勾配光学フィルムは、ある用途で望ましい場合のある任意の多孔性又は空隙体積分率を有することができる。場合によっては、勾配光学フィルム300A中の複数の空隙320の体積分率は、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、又は約90%以上である。
場合によっては、たとえ勾配光学フィルムが高い光学ヘイズ及び/又は拡散反射率を有するとしても、勾配光学フィルムは、ある低屈折率特性を表すことができる。例えば、そのような場合、勾配光学フィルムは、結合剤310の屈折率nよりも小さい屈折率に対応する角度におけるTIRを支援することができる。
例示的な勾配光学フィルム300Aでは、粒子340A及び340Bなどの粒子340は、固体粒子である。場合によっては、勾配光学フィルム300Aは、複数の中空又は多孔性粒子350を追加的又は代替的に含んでもよい。
粒子340は、ある用途で望ましい場合のある任意のタイプの粒子であってよい。例えば、粒子340は、有機又は無機粒子であってよい。例えば、粒子340は、シリカ、酸化ジルコニウム、又はアルミナ粒子であってよい。
粒子340は、ある用途で望ましい場合のある又は使用可能である任意の形状を有することができる。例えば、粒子340は、規則的な形状又は不規則な形状を有し得る。例えば、粒子340は、ほぼ球形であってよい。別の例として、粒子は細長であってよい。そのような場合には、勾配光学フィルム300Aは、複数の細長粒子320を含む。場合によっては、細長粒子は、約1.5以上、約2以上、約2.5以上、約3以上、約3.5以上、約4以上、約4.5以上、又は約5以上の平均アスペクト比を有する。場合によっては、粒子は、真珠のネックレスの形態若しくは形状(例えば、Nissan Chemical(Houston,TX)から入手可能なSnowtex−PS粒子)、又は例えば、ヒュームドシリカのような球形若しくは非晶質粒子の凝集した鎖状であってよい。
粒子340は、機能化されていても又はされていなくてもよい。場合によっては、粒子340は機能化されていない。場合によっては、粒子340は機能化されており、それにより、凝集することなく、又は凝集することがほとんどなく、所望の溶媒又は結合剤310に分散させることができる。場合によっては、粒子340は更に機能化されて結合剤310に化学結合することができる。例えば、粒子340Aなどの粒子340は、結合剤310に化学結合するように、表面修飾することができ、また、反応性官能性又は反応性基360を有することができる。そのような場合には、粒子340の少なくともかなりの割合は、結合剤に化学結合する。場合によっては、粒子340は、結合剤310に化学結合するための反応性官能性を有さない。そのような場合には、粒子340は結合剤310に物理的に結合することができ、又は結合剤310は粒子340を封入することができる。
場合によっては、一部の粒子は反応性基を有し、その他の粒子は反応性基を有さない。例えば、場合によっては、粒子の約10%は反応性基を有し、粒子の約90%は反応性基を有さない、又は粒子の約15%は反応性基を有し、粒子の約85%は反応性基を有さない、又は粒子の約20%は反応性基を有し、粒子の約80%は反応性基を有さない、又は粒子の約25%は反応性基を有し、粒子の約75%は反応性基を有さない、又は粒子の約30%は反応性基を有し、粒子の約60%は反応性基を有さない、又は粒子の約35%は反応性基を有し、粒子の約65%は反応性基を有さない、又は粒子の約40%は反応性基を有し、粒子の約60%は反応性基を有さない、又は粒子の約45%は反応性基を有し、粒子の約55%は反応性基を有さない、又は粒子の約50%は反応性基を有し、粒子の約50%は反応性基を有さない。場合によっては、一部の粒子は、同粒子上の反応性基及び非反応性基の両方によって官能化されてもよい。
粒子の集合は、寸法を混ぜたもの、反応性基及び非反応性基を有する粒子、及び異なるタイプの粒子、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコーン等などのポリマー粒子を含む有機粒子、又は例えば、シリカ及び酸化ジルコニウムなどのガラス若しくはセラミックスなどの無機粒子を含んでもよい。
結合剤310は、ある用途で望ましい場合のある任意の材料であってもよく又はこれを含むことができる。例えば、結合剤310は、架橋ポリマーなどのポリマーを形成する紫外線硬化材料であってもよい。広くは、結合剤310は任意の重合可能な材料(例えば、UV硬化性材料などの放射線硬化性である重合可能な材料など)であってもよい。
勾配光学フィルム300Aは、ある用途で望ましい場合のある任意の方法を用いて作製することができる。場合によっては、勾配光学フィルム300Aは、同時係属中の出願である発明の名称「PROCESS AND APPARATUS FOR A NANOVOIDED ARTICLE」(代理人整理番号65046US002)、同時係属中の出願である発明の名称「PROCESS AND APPARATUS FOR COATING WITH REDUCED DEFECTS」(代理人整理番号65185US00)、及び同時係属中の出願である発明の名称「PROCESS FOR GRADIENT NANOVOIDED ARTICLE」(代理人整理番号65766US002)に記載されているプロセスによって作製することができ、当該出願の開示は参照によりその全てが本明細書に組み込まれる。
一般に、1つのプロセスでは、まず、ナノ粒子などの複数の粒子と、溶媒に溶解した重合可能な材料と、を含む溶液を調製し、この場合、この重合可能な材料は、例えば、1種類以上のモノマーを含むことができる。次に、重合可能な材料を、例えば、熱又は光を適用することによって重合し、溶媒中に不溶性のポリマーマトリックスを形成する。ある特定の実施形態では、重合は、表面の一方に隣接して高いレベルの酸素を有することで、この表面近くの重合を抑制する環境で生じて、勾配光学フィルムを形成する。ある特定の実施形態では、表面の一方の近くの光開始剤濃度を別の表面と比べて増加させて、勾配光学フィルムを形成する。勾配光学フィルムを形成するための他の技術は、同時係属中の出願で、発明の名称「PROCESS FOR GRADIENT NANOVOIDED ARTICLE」(代理人整理番号65766US002)に記載されている。
場合によっては、重合工程の後、溶媒は重合可能な材料のいくらかを依然として含んでいてもよいが、濃度は低い。次に、溶液を乾燥又は蒸発させることによって溶媒を除去して、ポリマー結合剤310の中に分散された空隙320のネットワーク、又は複数の空隙320を含む勾配光学フィルム300Aを得る。勾配光学フィルムは、ポリマー中に分散された複数の粒子340を更に含む。粒子は、結合剤に結合し(その場合、結合は物理的若しくは化学的であってよい)、又は結合剤によって封入され得る。
勾配光学フィルム300Aは、結合剤310及び粒子340に加えて他の材料を有することができる。例えば、勾配光学フィルム300Aは、例えば、カップリング剤などの1種以上の添加剤を含んで、図1には明確に示されない、その上に勾配光学フィルムが形成される基材の表面を湿潤するのを助けることができる。別の例として、勾配光学フィルム300Aは、勾配光学フィルムに黒色などの色を付与するために、カーボンブラックなどの1種以上の着色剤を含むことができる。勾配光学フィルム300A中の他の例示的な材料としては、1つ以上の光開始剤などの開始剤、帯電防止剤、UV吸収剤、及び剥離剤が挙げられる。場合によっては、勾配光学フィルム300Aは、ダウンコンバージョン材料を含むことができ、この材料は、光を吸収してより長い波長の光を再放出することができる。例示的なダウンコンバージョン材料としては蛍光物質が挙げられる。
広くは、勾配光学フィルム300Aは、結合剤310と複数の粒子340の任意の重量比における所望の多孔性を有することができる。したがって、広くは、重量比は、ある用途で望ましい場合のある任意の値であってよい。場合によっては、結合剤310と複数の粒子340の重量比は、約1:2.5以上、約1:2.3以上、約1:2以上、約1:1以上、約1.5:1以上、約2:1以上、約2.5:1以上、約3:1以上、約3.5:1以上、約4:1以上、又は約5:1以上である。場合によっては、重量比は、約1:2.3〜約4:1の範囲である。
場合によっては、勾配光学フィルム300Aの上部主表面332を処理して、例えば、他の層への勾配光学フィルムの接着を改善することができる。例えば、上面をコロナ処理することができる。
図1B〜図1Gは、本開示の異なる態様による勾配光学フィルム300B〜300Gそれぞれの概略側面図である。明確にするために、図1Aに関して説明される番号付けされた要素310〜360及び寸法d〜dは、図1B〜図1Gに示されていないが、図1Aの勾配光学フィルム300Aに関して提供される説明のそれぞれは、図1B〜図1Gの勾配光学フィルム300B〜300にもそれぞれ該当する。勾配光学フィルム300B−300Gを形成するための技術は、例えば、同時係属中の出願で発明の名称「PROCESS FOR GRADIENT NANOVOIDED ARTICLE」(代理人整理番号65766US00)に記載されている。
図1Bでは、勾配光学フィルム300Bは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように単調に変化する相互接続した空隙の局所体積分率390Bを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Bの第1の表面330Bに近接した第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Bは、勾配光学フィルム300Bの第2の表面332Bに近接した第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Bよりも低い。
勾配光学フィルム300Bは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Bは、例えば、吸光度ベースの技術を用いて調製することができ、その場合、重合の光の強度は、第1の表面330Bから第2の表面332Bに向かって減少する。
図1Cでは、勾配光学フィルム300Cは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように階段状に変化する相互接続した空隙の局所体積分率390Cを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Cの第1の表面330Cに近接した第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Cは、勾配光学フィルム300Cの第2の表面332Cに近接した第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Cよりも低い。例えば、図1Cに示される一部の例では、第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Cは、第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Cへと急激に(つまり、階段状に)移行する。相互接続した空隙375Cの第2の体積分率の厚さtは、全厚さtの小さな割合、例えば、全厚さtの約1%〜約5%、〜約10%、〜約20%、〜約30%、又はそれ以上であってよい。
勾配光学フィルム300Cは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製することができる。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Cは、例えば、第1及び第2の表面(330C、332C)に近接して、重合開始剤濃度の差又は重合禁止剤濃度の差を用いて調製することができる。
図1Dでは、勾配光学フィルム300Dは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように最小相互接続した空隙の局所体積分率377Dを有して変化する相互接続した空隙の局所体積分率390Dを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Dの第1の表面330Dに近接した第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Dは、勾配光学フィルム300Dの第2の表面332Dに近接した第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Dとほぼ同じである。例えば、図1Dに示される一部の例では、第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Dは、最小相互接続した空隙の局所体積分率377Dへと急激に(つまり、階段状に)移行する。場合によっては、相互接続した空隙377Dの最小体積分率の厚さtは、全厚さtの小さな割合、例えば、全厚さtの約1%〜約5%、〜約10%、〜約20%、〜約30%、又はそれ以上であってよい。場合によっては、最小相互接続した空隙の局所体積分率377Dの相対位置は、どこにでも、例えば、勾配光学フィルム300D内の第1の表面330Dから厚さtの位置に位置決めすることができる。
勾配光学フィルム300Dは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製することができる。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Dは、図1Cに示される一対の勾配光学フィルム300Cを、第2の表面332Cに沿って互いに積層することによって調製することができる。
図1Eでは、勾配光学フィルム300Eは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように、第1及び第2の表面330E、332Eに近接して階段状に変化する相互接続した空隙の局所体積分率を有して変化する、相互接続した空隙の局所体積分率390Eを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Eの第1の表面330Eに近接した第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Eは、勾配光学フィルム300Eの第2の表面332Eに近接した第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Eとほぼ同じである。例えば、図1Eに示される一部の例では、第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Eは、最大相互接続した空隙の局所体積分率377Eへと急激に(つまり、階段状に)移行する。場合によっては、第1及び第2の相互接続した空隙の局所体積分率370E及び375Eそれぞれの厚さt及びtは、全厚さtの小さな割合、例えば、全厚さtの約1%〜約5%、〜約10%、〜約20%、〜約30%、又はそれ以上であってよい。場合によっては、第1及び第2の相互接続した空隙の局所体積分率370E及び375Eのそれぞれは、階段状でない(図示していないが、図1Bに示される単調変化と同様な)移行を有することができる。
勾配光学フィルム300Eは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Eは、図1Cに示される一対の勾配光学フィルム300Cを、第1の表面330Cに沿って互いに積層することによって調製することができる。
図1Fでは、勾配光学フィルム300Fは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように、勾配最小相互接続した空隙の局所体積分率377Fを有して変化する相互接続した空隙の局所体積分率390Fを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Fの第1の表面330Fに近接した第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Fは、勾配光学フィルム300Fの第2の表面332Fに近接した第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Fとほぼ同じである。例えば、図1Fに示される一部の例では、第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Fは、最小相互接続した空隙の局所体積分率377Fへと徐々に(つまり、単調勾配で)移行し、相互接続した空隙375Fの第2の体積分率へと再度徐々に移行する。
勾配光学フィルム300Fは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製することができる。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Fは、図1Bに示される一対の勾配光学フィルム300Bを、第2の表面332Bに沿って互いに積層することによって調製することができる。
図1Gでは、勾配光学フィルム300Gは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように、一対の階段状に変化した相互接続した空隙の局所体積分率377G、378Gを有して変化する相互接続した空隙の局所体積分率390Gを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Gの第1の表面330Gに近接した第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Gは、勾配光学フィルム300Gの第2の表面332Gに近接した第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Gとほぼ同じである。例えば、図1Gに示される一部の例では、第1の相互接続した空隙の局所体積分率370Eは、最小相互接続した空隙の局所体積分率377Gへと急激に(つまり、階段状に)移行し、相互接続した空隙の局所体積分率380Gへと再度急激に移行し、最小相互接続した空隙の局所体積分率378Gへと再度急激に移行し、最後に、第2の相互接続した空隙の局所体積分率375Gへと再度急激に移行する。場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率のそれぞれは、階段状でない(図示していないが、図1Bに示される単調変化と同様な)移行を有することができる。
勾配光学フィルム300Gは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Gは、例えば、異なる光開始剤濃度を、最大局所空隙体積分率390Gに対応する層ではなく、最小局所空隙体積分率(377G、378G)に対応する層で用いることができる多層コーティング技術によって調製することができる。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム300Gは、層のポリマー結合剤と粒子の比率が異なる多層コーティング技術によって調製することができる。
図2は、基材610の上に配置された勾配光学フィルム630を含む光学構造物600の概略側面図である。場合によっては、基材610は、移転可能な勾配光学フィルム630を提供する剥離ライナである。即ち、例えば、勾配光学フィルム630の露出した上部主表面632は、基材又は表面と接触して設置されてもよく、剥離ライナはその後勾配光学フィルムから剥離されて勾配光学フィルムの底部主表面634を露出し、この底部主表面634を、例えば、別の基材又は表面に接合することができる。剥離ライナ610から低屈折率層630を剥離するための剥離力は、一般に、約200g力/インチ(0.77N/cm)未満、約150g力/インチ(0.59N/cm)未満、約100g力/インチ(0.39N/cm)未満、約75g力/インチ(0.29N/cm)未満、又は約50g力/インチ(0.19N/cm)未満である。
勾配光学フィルム630は、本明細書に開示されるあらゆる勾配光学フィルムと同様であってよい。例えば、勾配光学フィルム630は、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つと同様であってよい。別の例として、勾配光学フィルム630は、複数の層を含むことができ、その場合、各層は、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つと同様である。場合によっては、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つを、基材610の上に直接コーティングしてもよい。場合によっては、最初に勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つを形成して、その後基材610の上に移動させてもよい。基材610は、半透明、透明、又は不透明であってよい。
基材610は、誘電体、半導体、又は伝導体(金属など)といった、ある用途で好適となり得る任意の材料であってもよく、又はこれを含んでもよい。例えば、基材610は、ガラス及びポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、及びアクリルなどのポリマーを含むことができる、又はこれらから作製することができる。場合によっては、基材610は、反射偏光子、吸収偏光子、ワイヤグリッド偏光子、又はファイバ偏光子などの偏光子を含むことができる。場合によっては、基材610は、例えば、多層反射フィルム及び多層偏光フィルムを含む多層光学フィルムなどの複数の層を含むことができる。場合によっては、基材610は、例えば、複数の微細構造を有する表面などの構造化表面を含むことができる。場合によっては、基材610は、例えば、下塗りなどのコーティングを主表面上に更に含むことができる。
本明細書で使用される場合、ファイバ偏光子は、結合剤内に埋め込まれる1つ以上のファイバの層を形成する複数のほぼ平行なファイバを含み、結合剤及びファイバの少なくとも一方は、複屈折材料を含む。ほぼ平行なファイバは、透過軸及び反射軸を画定する。ファイバ偏光子は、透過軸に対して平行に偏光された入射光を実質的に透過し、反射軸に対して平行に偏光された入射光を実質的に反射する。ファイバ偏光子の例は、例えば、米国特許第7,599,592号及び同第7,526,164号に記載されており、当該特許の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
場合によっては、基材610は部分反射体を含むことができる。部分反射体は、入射光の少なくとも30%を反射し、残部から吸収損失を引いたものを透過する、光学要素又は一群の光学要素である。好適な部分反射体としては、例えば、発泡体、偏光又は非偏光多層光学フィルム、微細反復構造体(例えば、BEF)、偏光又は非偏光ブレンド(polarized and non-polarized blends)、ワイヤグリッド偏光子、銀又はニッケルなどの部分透過性金属、銀及びインジウムスズ酸化物などの金属/誘電体スタック、及び非対称光学フィルムが挙げられる。非対称光学フィルムは、例えば、米国特許第6,924,014号(Ouderkirkら)、更にPCT国際公開特許WO2008/144636に記載されている。更に部分反射体として有用なのは、例えば、穿孔ESR(3M Companyより入手可能)などの穿孔された部分反射体又はミラーである。
ある特定の実施形態では、基材610は反射偏光子であってよい。反射偏光子層は、第1の偏光状態を有する光を実質的に反射させ、第2の偏光状態を有する光を実質的に透過させるものであり、これら2つの偏光状態は互いに直交するものである。例えば、反射偏光子によってほぼ反射される偏光状態の可視光における反射偏光子の平均反射率は、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、又は少なくとも約95%である。別の例として、反射偏光子によってほぼ反射される偏光状態の可視光における反射偏光子の平均透過率は、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、又は少なくとも約99%である。場合によっては、反射偏光子は、(例えば、x方向に沿った)第1の直線偏光状態を有する光を実質的に反射させ、(例えば、z方向に沿った)第2の直線偏光状態を有する光を実質的に透過させる。
Vikuiti(商標)二重輝度上昇フィルム(DBEF)などの多層光学フィルム(MOF)反射偏光子、連続相及び分散相を有する拡散反射型偏光フィルム(DRPF)、例えば、3M Company(St.Paul,Minnesota)より入手可能なVikuiti(商標)拡散反射偏光フィルム(「DRPF」)、例えば、米国特許第6,719,426号に記載されているワイヤグリッド反射偏光子、又はコレステリック反射偏光子などの、任意の好適なタイプの反射偏光子を使用してもよい。
例えば、場合によっては、反射偏光子層は、異なるポリマー材料の交互層で形成されたMOF反射偏光子であってもよく、又はこれを含んでもよく、その場合、一組の交互層のうちの1つは複屈折材料で形成され、この異なる材料の屈折率は、1つの直線偏光状態に偏光した光と一致し、直交する直線偏光状態の光と一致しない。そのような場合には、一致した偏光状態の入射光は、反射偏光子を通ってほぼ透過され、一致しない偏光状態の入射光は、反射偏光子によってほぼ反射される。場合によっては、MOF反射偏光子は、無機誘電体層のスタックを含むことができる。
別の例として、反射偏光子は、通過状態で中間軸上平均反射率を有する部分反射層であってよい。例えば、部分反射層は、xy平面などの第1の平面にて偏光された可視光に対して、少なくとも約90%の軸上平均反射率を、また第1の平面に垂直な、xz平面などの第2の平面にて偏光された可視光に対して、約25%〜約90%の範囲の軸上平均反射率を有することができる。そのような部分反射層は、例えば、米国特許出願第2008/064133号に記載されており、当該特許の開示は参照によりその全てが本明細書に組み込まれる。
場合によっては、反射偏光子は、円反射偏光子であってもよく、又はこれを含んでもよく、その場合、時計回り又は反時計回り方向となり得る1方向に円偏光した光(右又は左回転偏光とも呼ばれる)は、優先的に透過され、反対方向に偏光した光は、優先的に反射される。円偏光子の1つのタイプは、コレステリック液晶偏光子を含む。
場合によっては、反射偏光子は、全てが参照により本明細書にその全体が組み込まれる、米国仮特許出願第61/116132号(2008年11月19日出願);米国仮特許出願第61/116291号(2008年11月19日出願);米国仮特許出願第61/116294号(2008年11月19日出願);米国仮特許出願第61/116295号(2008年11月19日出願);米国仮特許出願第61/116295号(2008年11月19日出願);及び米国仮特許出願第60/939085号(2007年5月20日出願)に基づく優先権を主張する国際特許出願第PCT/US 2008/060311号(2008年5月19日出願)に記載されているもののような、光学干渉によって光を反射又は透過する多層光学フィルムであってよい。
ある特定の実施形態では、基材610は、プリズム光配向フィルムなどの微細構造化表面であってよい。例えば、勾配光学フィルム630は、Vikuiti(商標)輝度上昇フィルム(BEF)(3M Companyより入手可能)などの光方向転換フィルムのプリズム側にコーティングされ得る。BEFは、例えば、ピッチが24マイクロメートルであり、プリズムピーク又は頂角が約90度である複数の線状プリズムを含む。勾配光学フィルム630は、当業者に既知であるように、微細構造化表面上に絶縁保護コーティング、平坦化コーティングとしてコーティングすることができ、又はパターンコーティングすることができる。
光学構造物600内の2つの隣り合う主表面のそれぞれのかなりの部分は、勾配光学フィルム630の底部主表面634に沿って互いに物理的に接触する。例えば、2つの隣り合う主表面の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%は、互いに物理的に接触する。例えば、場合によっては、勾配光学フィルム630は、基材610上に直接コーティングされる。
図3は、基材710上に配置される勾配光学フィルム730と、勾配光学フィルム730上に配置される光学接着剤層720と、を含む光学構造物700の概略側面図である。基材710は、例えば、図2を参照して説明された基材610などの基材を含む、別の箇所に記載される基材のいずれかであってよい。場合によっては、光学接着剤層720は、勾配光学フィルム730の空隙の湿潤を防止するためのシール材としての機能を果たすことができる。場合によっては、基材710の反対側に接着剤層720及び勾配光学フィルム730を有するのが望ましい場合がある。他の場合には、基材710の両側に勾配光学フィルム730を有するのが望ましい場合がある。
光学接着剤層720は、ある用途で望ましい場合があり、及び/又は使用可能であってよい任意の光学接着剤であってもよい。光学接着剤層720は、例えば、接着剤層が経時的に又は天気に曝されたときに黄変して接着剤及び勾配光学フィルムの光学性能を劣化させないように、十分な光学品質及び光安定性を有するものである。場合によっては、光学接着剤層720は、実質的に透明な光学接着剤であってよい。即ち、接着剤層は、高い正透過率と低い拡散透過率とを有する。例えば、そのような場合、光学接着剤層720の正透過率は、約70%以上、約80%以上、約90%以上、又は約95%以上である。
場合によっては、光学接着剤層720は実質的に光拡散性である。即ち、接着剤層は高い拡散透過率と低い正透過率とを有し、光学接着剤層720は白色外観を有することができる。例えば、そのような場合、光拡散性接着剤層720の光学ヘイズは、約30%以上、約30%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、又は約95%以上である。場合によっては、拡散接着剤層の拡散反射率は、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、又は約60%以上である。そのような場合、接着剤層は、光学接着剤中に分散された複数の粒子を含むことによって、光拡散性であってよく、その場合、粒子及び光学接着剤は異なる屈折率を有する。2つの屈折率の不一致は、光散乱を引き起こす可能性がある。
例示的な光学接着剤としては、感圧接着剤(PSA)、感熱接着剤、溶媒揮発性接着剤(solvent-volatile adhesive)、再配置可能な接着剤又は再加工可能な接着剤、及びNorland Products,Inc.から入手可能なUV硬化性光学接着剤などのUV硬化性接着剤が挙げられる。
例示的なPSAとしては、天然ゴム、合成ゴム、スチレンブロックコポリマー、(メタ)アクリルブロックコポリマー、ポリビニルエーテル、ポリオレフィン、及びポリ(メタ)アクリレートをベースにしたものが挙げられる。本明細書で使用される場合、アクリル(メタクリル)(又はアクリレート(メタクリレート))は、アクリル類とメタクリル類の両方を指す。他の例示的なPSAとしては、アクリレート(メタクリレート)、ゴム、熱可塑性エラストマー、シリコーン、ウレタン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。場合によっては、PSAは、アクリル(メタクリル)PSA又は少なくとも1つのポリアクリレート(ポリメタクリレート)に基づくものである。例示的なシリコーンPSAには、ポリマー又はゴム、及び任意選択的な粘着性樹脂が挙げられる。他の例示的なシリコーンPSAとしては、ポリジオルガノシロキサンポリオキサミド及び任意選択的な粘着剤が挙げられる。
勾配光学フィルム730は、本明細書に開示されるあらゆる勾配光学フィルムと同様であってよい。例えば、勾配光学フィルム730は、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つと同様であってよい。別の例として、勾配光学フィルム730は複数の層を含むことができ、その場合、各層は、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つと同様である。
ある特定の実施形態では、任意選択的な光拡散体(図示せず)が光学接着剤720の上に配置されて、光拡散体/光学接着剤/勾配光学フィルム/基材のスタックを形成することができる。任意選択的な光拡散体としては、ある用途で望ましい場合のある及び/又は使用可能であるあらゆる光拡散体を挙げることができる。例えば、光拡散体は、表面拡散体、体積拡散体、又はこれらの組み合わせであってもよく、又はこれらを含んでもよい。例えば、任意選択的な光拡散体は、異なる屈折率nを有する結合剤又はホスト媒質中に分散された第1の屈折率nを有する複数の粒子を含むことができ、その場合、2つの屈折率の差は、少なくとも約0.01、少なくとも約0.02、少なくとも約0.03、少なくとも約0.04、又は少なくとも約0.05である。
図4は、基材810上に配置される第1の光学接着剤層820と、第1の光学接着剤層820上に配置される勾配光学フィルム830と、勾配光学フィルム830上に配置される任意選択的な第2の光学接着剤層840と、を含む光学構造物800の概略側面図である。基材810は、例えば、図2を参照して説明された基材610などの基材を含む、別の箇所に記載される基材のいずれかであってよい。光学接着剤層820及び840は、光学接着剤層720と同様であってよい。場合によっては、光学接着剤層820及び840は、同じ屈折率を有する。場合によっては、2つの接着剤層は、異なる屈折率を有することができる。
勾配光学フィルム830は、本明細書に開示されるあらゆる勾配光学フィルムと同様であってよい。例えば、勾配光学フィルム830は、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つと同様であってよい。別の例として、勾配光学フィルム830は複数の層を含むことができ、その場合、各層は、勾配光学フィルム300A〜300Gのうちの1つと同様である。
図9は、本開示のある特定の実施形態による光学構造物900の概略側面図である。図9では、勾配光学フィルム901は、微細構造基材910の上にコーティングされる。微細構造基材910は、Vikuiti(商標)輝度上昇フィルム(BEF)(3M Companyより入手可能)などのプリズム光配向フィルムであってよい。BEFは、例えば、ピッチが24マイクロメートルであり、プリズムピーク又は頂角が約90度である複数の線状プリズムを含む。図9に示されるように、勾配光学フィルム901は、微細構造基材910の微細構造化表面930上にコーティングされて、表面構造を平坦化させることができる。
勾配光学フィルム901は、微細構造化表面930に隣接する低屈折率の(つまり、相互接続した空隙の局所体積分率が高い)領域970と、対向する平らな表面932に隣接するより高い屈折率の(つまり、相互接続した空隙の局所体積分率が低い)領域975と、を含む。第1の自由表面921を有する光学接着剤層920は、他の箇所で記載されるように、より高い屈折率の領域975に隣接した平らな表面932の上に配置され得る。場合によっては、光学構造物900は、第1の自由表面921によって、他の光学構造体(図示せず)(例えば、ディスプレイパネル又はディスプレイパネル用ライトガイド)に取り付けることができる。場合によっては、微細構造基材910は、第2の自由表面926に隣接した他の光学構造体(図示せず)に取り付けることができる、ポリマーフィルム又は光学接着剤層などの任意選択的な光学フィルム925を含むことができる。
図5Aは、本開示の一態様による、基材510上にコーティングされた勾配光学フィルム500の断面顕微鏡写真である。勾配光学フィルム500は、基材510に隣接する第1の主表面530と、第1の主表面530に近接する相互接続した空隙570の第1の局所体積分率と、を含む。勾配光学フィルムは、「自由」表面である(即ち、硬化環境に隣接している)第2の主表面532と、第2の主表面532に近接する相互接続した空隙575の稠密化された第2の局所体積分率と、を更に含む。勾配光学フィルム500は、第2の主表面532のすぐ近くの重合を抑制した酸素リッチな環境(3578ppmの酸素、下の実施例1の試料1aに準ずる)で調製された。図5Bは、図5Aの顕微鏡写真のより高倍率のものであり、相互接続した空隙570の第1の局所体積分率は、抑制された重合に起因して稠密化された、相互接続した空隙575の稠密化された第2の体積分率よりも大きいことをより明確に示している。
図6Aは、本開示の一態様による、基材610上にコーティングされた勾配光学フィルム600の断面顕微鏡写真である。勾配光学フィルム600は、基材610に隣接する第1の主表面630と、第1の主表面630に近接する相互接続した空隙670の第1の局所体積分率と、を含む。勾配光学フィルムは、「自由」表面である(即ち、硬化環境に隣接している)第2の主表面632と、第2の主表面632に近接する相互接続した空隙675の稠密化された第2の局所体積分率と、を更に含む。勾配光学フィルム600は、図5A〜図5Bの勾配光学フィルム500よりも低い酸素リッチな環境(1707ppmの酸素、下の実施例1の試料3aに準ずる)で調製された。酸素リッチな環境は、第2の主表面632すぐ近くの重合を抑制した。図6Bは、図6Aの顕微鏡写真のより高倍率のものであり、相互接続した空隙670の第1の局所体積分率は、抑制された重合に起因して高密度になった、相互接続した空隙675の高密度の第2の体積分率よりも大きいことをより明確に示している。相互接続した空隙575及び675の稠密化された第2の体積分率の相対厚さの比較は、硬化環境内の酸素濃度の増加に伴って高密度領域の厚さが増加することを示している。
開示されるフィルム、層、構成体、及びシステムの利点の一部が、以下の実施例によって更に説明される。この実施例で列挙される特定の材料、量及び寸法、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈すべきではない。
実施例において、屈折率はMetricon Model 2010 Prism Coupler(Metricon Corp.(Pennington,NJ)から入手可能)を使用して測定された。光透過性、透明度、及びヘイズは、Haze−Gard Plusヘイズメータ(BYK−Gardiner(Silver Springs,MD)から入手可能)を使用して測定された。
材料及びその供給源の次の一覧は、実施例全体にわたって言及される。
Figure 0005932652
実施例A−勾配を生成するためにDBEFに下塗りされる光開始剤
光開始剤を基板にコーティングして、基材界面から空気界面までの密度の変化を作り出した。光開始剤コーティング溶液は、MEKに0.3重量%のIrgacure 819を混合して調製した。この光開始剤溶液を、43.2cm(17インチ)幅のスロットタイプコーティングダイを使用してDBEFフィルムの上にコーティングした。溶液は、127g/分の速度及び30.5m/分(100フィート/分)のライン速度でコーティングされた。次いで、コーティングを150°F(66℃)のオーブンの中で乾燥させた。こうして基材に下塗りされた光開始剤を得た。
コーティング溶液「A」を調製した。まず、360gのNalco 2327コロイドシリカ粒子(40重量%固形分及び平均粒子直径約20ナノメートル)及び300gの1−メトキシ−2−プロパノールを、冷却器及び温度計を備えた2リットル3つ口フラスコの中で高速撹拌下で混合した。次に、22.15gのSilquest A−174シランを加え、この混合物を10分間撹拌した。次に、更に400gの1−メトキシ−2−プロパノールを加え、加熱マントルを使用してこの混合物を85℃で6時間加熱した。得られた溶液を室温まで冷却し、水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約700g)のほとんどをロータリーエバポレータを使用して水浴温度60℃で除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノールに分散された44重量%のA−174修飾20nmシリカを有する透明なA−174修飾シリカ溶液であった。
コーティング溶液「A」は、18.0重量%の透明なA−174修飾シリカ溶液(1−メトキシ−2−プロパノールに分散された44重量%のA−174修飾20nmシリカを有する)、23.9重量%の1−メトキシ−2−プロパノール、46.1重量%のIPA、12.0重量%のSR444からなった。Irgacure 819を0.15pph(parts per hundred)の割合でコーティング溶液「A」に添加した。コーティング溶液Aを、15.2g/分の速度で(圧力ポットを使用して)43.2cm(17インチ)幅のスロットタイプコーティングダイの中にポンプで送り込んだ。スロットコーティングダイは、光開始剤が下塗りされた基材上に1.52m/分(10ft/分)の速度で43.2cm幅のコーティングを均一に分配した。
次に、コーティングされた基材をUV−LED硬化チャンバ(紫外線放射を通す石英窓が含まれている)の中に通すことによってコーティングを重合させた。UV−LED硬化チャンバは、4個(ダウンウェブ)×40個(クロスウェブ)の160個のUV−LED(約42.5cm×4.5cmの領域をカバーする)の矩形アレイを含んだ。LED(Nichia Inc.(Tokyo Japan)より入手可能)は、385nmの公称波長で動作し、また、8アンペアで駆動され、その結果UV−A線量は平方センチメートル当たり0.052ジュールとなった。ファン冷却式UV−LEDアレイは、Lambda GENH 60−12.5−U電力供給装置(TDK−Lambda(Neptune NJ)より入手可能)によって給電された。UV−LEDは、基材から約2.5cmの距離にある、硬化チャンバの石英窓の上に配置された。UV−LED硬化チャンバに、毎分141.6リットル/(分5立方フィート)の流速で窒素流を供給した。窒素供給に空気を導入して、UV−LEDチャンバ内の総酸素濃度を制御した。UV−LED硬化チャンバ内の酸素レベルを、気流速度を変化させて変更し、シリーズ3000酸素分析装置(Alpha Omega Instruments(Cumberland RI)から入手可能)を使用して酸素レベルをモニタした。
UV−LEDによる重合後、コーティングされた基材を150°F(66℃)の乾燥オーブンに2分間にわたり10ft/分(1.52m/分)のウェブ速度で移送することにより硬化コーティング中の溶媒を除去した。次にDバルブを装着したFusion System Model I600(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD)より入手可能)を使用して、乾燥コーティングを後硬化した。UV Fusionチャンバには窒素流を供給し、チャンバ内に約50ppmの酸素濃度をもたらした。
実施例B−勾配光学フィルム上の体積拡散体上塗り(volume diffuser overcoat)
27.4gの1−メトキシ−2−プロパノール、27.2gのメタノール、29.6gのKSR3ポリスチレンビーズ、8.1gのPhotomer 6210、3.6gのSR833S、4.2gのSR9003、及び0.4gのDarocur 4265を混合して体積拡散体コーティング溶液「B」を調製した。
体積拡散体コーティング溶液「B」を、ノッチバーコーティングを使用し隙間厚さ127マイクロメートルで基材にコーティングした。コーティングを150°F(66℃)で2分間乾燥した後、Fusion System Model I600(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD))を使用し13.7m/分で硬化した。Model I600は、Dバルブを装着しており、100%出力で作動した。UV Fusionチャンバには窒素流を供給し、硬化チャンバ内に約50ppmの酸素濃度をもたらした。
実施例1−勾配光学フィルムにおける屈折率及び高密度層変化
光開始剤が下塗りされたDBEF反射偏光子フィルムにコーティング溶液Aを実施例Aに従ってコーティングして、一連のコーティングされたフィルムを作製した。各コーティングされたフィルムの硬化条件は同じであったが、空気流速及び酸素レベルを変更した。
BYK−Gardner Haze−Gardを使用して透過率及びヘイズを測定した。コーティングの屈折率(RI)を、Model 2010 Prism Coupler(Metricon Corporation(Pennington NJ)より入手可能)を使用して測定した。Model 2010 Metriconは、632.8nmの波長で動作するHeNeレーザ及び光学プリズム(コード6567.9)を装着していた。測定はTE及びTMモードの両方で行われた。コーティングのフィルム側の屈折率を判定するために、基材がプリズム結合器と密着するようにして試料を装填した。コーティングの空気側の屈折率を判定するために、コーティングがプリズム結合器と密着するようにして試料を装填した。コーティングのそれぞれについての測定結果を表1にまとめる。
Figure 0005932652
勾配光学フィルムの走査型電子顕微鏡写真(SEM)を得た。最初に、勾配光学フィルムの代表的試料が選択された。次に、試料が液体窒素中で凍結された。次いで、液体窒素から試料を取り出してすぐに破砕して、勾配光学フィルム断面を厚さ方向に沿って露出させた。次に、この後の方法での試料の帯電を防ぐため、厚さ約1nmの金/パラジウム合金の層で試料をスパッタリングした。次いで、勾配光学フィルムの上表面と断面を、走査型電子顕微鏡を使用して撮影した。
図7A〜7Cは、実施例1の試料のSEMを酸素レベルが上昇する順に示している。図7Aは、酸素レベル1000ppmで硬化された試料3aを示している。図7Bは、2000ppmで硬化された試料1aを示している。図7Cは、3000ppmで硬化された試料2aを示している。空気界面の多孔性は、基材界面近くの層よりも低い。高密度層の厚さは、酸素濃度によって決まり、より高い酸素レベルはより厚い高密度層を生じさせる。
実施例2−勾配のない上塗りされた対照光学フィルム
勾配光学フィルムを溶液で上塗りし、溶液が細孔に浸潤するかどうかを判定した。コーティング溶液「B」を、同時係属中の出願である発明の名称「OPTICAL FILM」(代理人整理番号65062US002)に記載の方法によって作製された勾配光学フィルム(試料9146−1)にコーティングした。コーティング溶液は、Irgacure 819(0.15pph)及びIrgacure 184(0.45pph)をコーティング溶液「A」に混ぜ合わせて調製した。溶液をライン速度9.14m/分でTOPQ反射偏光子にコーティングした。溶液は、スロットタイプダイを使用して、速度43g/分及びコーティング幅20.3cm(8インチ)で供給された。コーティングは、395nmのUV−LED(Cree,Inc.(Durham NC))のアレイを使用して重合された。UV−LEDは2.25アンペアで動作し、平方センチメートル当たり0.03ジュールのUV−V線量を供給した。アレイは、16個(ダウンウェブ)×22個(クロスウェブ)のLEDを有した。スロットタイプマニホールドを使用して窒素を硬化チャンバに導入し、不活性雰囲気を維持した。チャンバ内の酸素濃度をSeries 3000 Alpha Omega Analyzeを使用して測定し、100ppmより低く維持した。硬化後、Fusion System Model I600(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD))を使用してコーティングを150°F(66℃)で乾燥し、次に70°F(21℃)で後硬化した。Model I600は、Dバルブを装着しており、100%出力で作動した。UV Fusionチャンバには窒素流を供給し、後硬化チャンバ内に約50ppmの酸素濃度をもたらした。その結果生じた光学フィルムは他の箇所で記載されるように特徴付けられ、空気側の屈折率はRI=1.23、フィルム側の屈折率はRI=1.23であり、ΔRI=0となった。次に、実施例Bに記載の方法を用いて、コーティング溶液「B」を光学フィルム(試料9146−1)にコーティングした。記載の方法の生成部分(試料9146−1 OC)は、TOP−Q反射偏光子上の2回通過コーティングであった。Model 2010 Metriconを使用して、第2のコーティング層の塗布前(RI=1.22)及び塗布後(RI=1.49)の第1のコーティング層のフィルム側の屈折率の変化を測定した。フィルム側の屈折率はコーティング後に著しく増加し、光学フィルム内の細孔がもはや空気で充填されていないことを示した。
実施例3−上塗りされた勾配光学フィルム
勾配光学フィルム(試料9211−30)を溶液で上塗りし、溶液が細孔に浸潤するかどうかを判定した。Irgacure 819を0.06pphの装填量でコーティング溶液Aに添加した。次いで、コーティング溶液「A」を、20.3cm(8インチ)スロットタイプダイを使用し、ライン速度6.1m/分及び流速40g/分で2ミル(0.05mm)のPETフィルムに塗布した。コーティングは、395nmのUV−LED(Cree,Inc.(Durham NC))のアレイを使用して重合された。UV−LEDは5アンペアで動作し、平方センチメートル当たり0.1ジュールのUV−V線量を供給した。アレイは、16個(ダウンウェブ)×22個(クロスウェブ)LEDを有した。スロットタイプマニホールドを使用し、流速118L/分で窒素を硬化チャンバに導入した。空気と窒素供給をインラインで混合して、UV−LED硬化チャンバ内の酸素濃度5012ppmを維持した。チャンバ内の酸素濃度をSeries 3000 Alpha Omega Analyzeを使用して測定した。硬化後、Fusion System Model I600(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD))を使用してコーティングを150°F(66℃)で乾燥し、次に70°F(21℃)で後硬化した。Model I600は、Dバルブを装着しており、100%出力で作動した。UV Fusionチャンバには窒素流を供給し、後硬化チャンバ内に約50ppmの酸素濃度をもたらした。その結果生じた光学フィルム(試料9211−30)は他の箇所で記載されるように特徴付けられ、空気側の屈折率はRI=1.47、フィルム側の屈折率はRI=1.26であり、ΔRI=0.21となった。
次いで、実施例Bに記載の通りにコーティング溶液「B」を勾配光学フィルムに塗布した。Model 2010 Metriconを使用して、第2のコーティング層の塗布前(RI=1.26)及び塗布後(RI=1.26)の第1のコーティング層のフィルム側の屈折率の変化を測定した。第2のコーティングを塗布すると、フィルム側の屈折率には無視できるほど小さい変化が生じ、第1のコーティングは浸透しないように封止されたことを示している。
実施例4−光学フィルムへの接着剤浸透
実施例2の光学フィルム試料9146−1のコーティング側を、光学的に透明な感圧接着剤(8171、3M Companyより入手可能)を使用してガラスに積層した。試料を85℃で150時間、熱的に時効した。Model 2010 Metriconを使用して、感圧接着剤層に対する熱的時効の前(RI=1.23)及び後(RI=1.33)のフィルム側の屈折率の変化を測定した。フィルム側の屈折率は時効後に増加し、光学フィルム内の細孔の一部がもはや空気で充填されていないことを示した。
実施例5−勾配光学フィルムへの接着剤浸透
実施例3の光学フィルム試料9211−30のコーティング側を、光学的に透明な感圧接着剤(8171、3M Companyより入手可能)を使用してガラスに積層した。試料を85℃で150時間、熱的に時効した。Model 2010 Metriconを使用して、感圧接着剤層に対する熱的時効の前(RI=1.26)及び後(RI=1.26)のフィルム側の屈折率の変化を測定した。熱的時効後、フィルム側の屈折率には無視できるほど小さい変化が生じ、光学フィルムは浸透しないように封止されたことを示している。
実施例C−モノマーの選択により改善された耐久性
コーティング溶液「C」を調製した。まず、360gのNalco 2327コロイドシリカ粒子(40重量%固形分及び平均粒子直径約20ナノメートル)及び300gの1−メトキシ−2−プロパノールを、冷却器及び温度計を備えた2リットル3つ口フラスコの中で高速撹拌下で混合した。次に、22.15gのSilquest A−174シランを加え、この混合物を10分間撹拌した。次に、更に400gの1−メトキシ−2−プロパノールを加え、加熱マントルを使用してこの混合物を85℃で6時間加熱した。得られた溶液を室温まで冷却し、水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約700g)のほとんどをロータリーエバポレータを使用して水浴温度60℃で除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノールに分散された44重量%のA−174修飾20nmシリカを有する透明なA−174修飾シリカ溶液であった。
次に、120gのA−174修飾シリカ溶液、17.6gのCN2302、35.2gのSR444、1.05gのTEGO Rad 2250、0.264gのIrgacure 819、0.81gのIrgacure 184、及び156gのイソプロピルアルコールを撹拌により混合し、均質なコーティング溶液Cを形成した。
実施例D−中間ヘイズ(Medium haze)コーティング溶液
コーティング溶液「D」を調製した。最初に、凝縮器及び温度計を備えた2リットル3つ口フラスコ内で、309gのNalco 2327(40重量%固体)と300gの1−メトキシ−2−プロパノールとを、高速攪拌で混合した。次に、9.5gのSilquest A−174及び19.0gのSilquest A−1230を加え、得られた混合物を10分間撹拌した。この混合物を加熱マントルを使用して80℃で1時間加熱した。追加の400gの1−メトキシ(mothoxy)−2−プロパノールを加え、この混合物を16時間80℃に保持した。得られた溶液を室温まで冷却し、水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約700g)のほとんどをロータリーエバポレータを使用して水浴温度60℃で除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノールに分散された48.7重量%のA174/A1230修飾20nmシリカを有する透明なA174/A1230修飾シリカ溶液であった。
次に、63.4gの透明なA174/A1230修飾シリカ溶液、30.8gのSR444、0.46gのIrgacure 184、及び98gのイソプロピルアルコールを撹拌により混合して、均質なコーティング溶液Dを形成した。
実施例E−75マイクロメートルのシリカ粒子を有するコーティング溶液
コーティング溶液「E」を調製した。300gのNalco 2329シリカ粒子(40重量%固形分、平均粒径75nm)及び300gの1−メトキシ−2−プロパノールを、冷却器及び温度計を備えた1リットルフラスコの中で高速撹拌下で混合した。次に、7.96gのSilquest A−174を加え、得られた混合物を10分間撹拌した。追加の400gの1−メトキシ−2−プロパノールを加え、得られた混合物を加熱マントルを使用して85℃で6時間加熱した。得られた溶液を室温まで冷却し、水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒(約720g)のほとんどをロータリーエバポレータを使用して水浴温度60℃で除去した。得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノールに分散した45重量%のA−174修飾75nmシリカを有するA−174修飾75nmシリカ溶液であった。
次に、54.6gのA−174修飾75nmシリカ溶液、24.6gのSR444、70gのイソプロピルアルコール、0.122gのIrgacure 819、及び0.368gのIrgacure 184を撹拌により混合して、均質なコーティング溶液Eを形成した。
実施例F−細長い粒子を有するコーティング溶液
コーティング溶液「F」を調製した。冷却器及び温度計を備えた2リットル3つ口フラスコの中で、960グラムのIPA−ST−UPオルガノシリカの細長い粒子、19.2グラムの脱イオン水、及び350グラムの1−メトキシ−2−プロパノールを高速撹拌下で混合した。この細長粒子は、約9nm〜約15nmの範囲の直径及び約40nm〜約100nmの範囲の長さを有していた。この粒子を15.2重量%のIPAに分散し、22.8グラムのSilquest A−174シランをフラスコに加えた。得られた混合物を30分間攪拌した。
この混合物を16時間81℃に保った。次に、溶液を室温まで冷却し、溶液中の約950グラムの溶媒を、ロータリーエバポレータを使用して水浴温度40℃で除去し、41.7重量%のA−174で修飾された細長いシリカが1−メトキシ−2−プロパノールに分散している透明なA−174で修飾された細長いシリカ溶液を得た。
次に、200グラムの透明なA−174修飾細長シリカ溶液、83.4グラムのSR 444、1.6gのTEGO Rad 2250、1.25グラムのIrgacure 184、及び233グラムのイソプロピルアルコールを混合して撹拌し、32.5重量%固形分を有する均質なコーティング溶液Fを得た。
実施例G−コーティング手順
コーティング手順「G」を開発した。最初に、コーティング溶液を、6cc/分の速度で、10.2cm(4インチ)幅スロットタイプのコーティングダイ内にシリンジポンプで送り込んだ。スロットコーティングダイは、152cm/分(10ft/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。
次に、コーティングされた基材をUV−LED硬化チャンバ(紫外線放射を通す石英窓が含まれている)の中に通すことによってコーティングを重合させた。UV−LEDバンクは、8個(ダウンウェブ)×20個(クロスウェブ)の160個のUV−LED(約10.2cm×20.4cmの領域をカバーする)の矩形配列を含んだ。LED(Cree,Inc.(Durham NC)より入手可能)を385nmの公称波長で動作し、また、45ボルト、8アンペアで駆動され、その結果UV−A線量は平方センチメートル当たり0.212ジュールとなった。ファンで冷却するUV−LEDアレイは、TENMA 72−6910(42V/10A)電力供給装置(Tenma(Springboro OH)より入手可能)によって給電された。UV−LEDは、基材から約2.5cmの距離にある、硬化チャンバの石英窓の上に配置された。UV−LED硬化チャンバには、1時間当たり46.7リットル/分(100立方フィート)の流量の窒素流が供給され、これにより硬化チャンバ内の酸素濃度は約150ppmとなった。追加の酸素流を供給して、UV−LEDチャンバ内の総酸素レベルを制御した。
UV−LEDによって重合された後、コーティングされた基材を150°F(66℃)の乾燥オーブンに10ft/分(152cm/分)のウェブ速度で1分間移動させることによって、硬化したコーティング中の溶媒を除去した。次に、Hバルブを装着したFusion System Model I300P(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD)から入手可能)を用いて、乾燥コーティングを後硬化した。UV Fusionチャンバには窒素流を供給し、チャンバ内に約50ppmの酸素濃度をもたらした。
実施例6−接着剤を下塗りしたPETのコーティング
コーティング溶液Cを、実施例Hに従って、9アンペアのUV−LEDを使用し可変流速及び酸素レベルで、接着剤を下塗りしたフィルムPET(DuPont Teijin Filmsから入手可能)にコーティングした。透過率、ヘイズ、透明度、及び有効屈折率(RI)を含む光学特性を他の箇所で記載されるように測定した。コーティングのそれぞれに関する測定結果を表2にまとめる。
Figure 0005932652
勾配光学フィルムの走査型電子顕微鏡写真(SEM)を得た。最初に、勾配光学フィルムの代表的試料が選択された。次に、試料が液体窒素中で凍結された。次いで、液体窒素から試料を取り出してすぐに破砕して、勾配光学フィルム断面を厚さ方向に沿って露出させた。次に、この後の方法での試料の帯電を防ぐため、厚さ約1nmの金/パラジウム合金の層で試料をスパッタリングした。次いで、勾配光学フィルムの上表面と断面を、走査型電子顕微鏡を使用して撮影した。図8Aは、実施例6の試料10bのSEMを示しており、試料10bは実施例6で調製された試料のうちで最大ΔRIを有していた。最大ΔRIは、2つの表面における空隙体積分率の大きな差異に対応していた。
実施例7−中間ヘイズ勾配コーティングを有する光開始剤が下塗りされたPET基材
0.2重量%のIrgacure 819とMEKを混合して光開始剤(PI)コーティング溶液を調製した。このPIコーティング溶液を、圧力ポットを使用し1.75cc/分で4”(10.2cm)に調整された8”(20.3cm)幅スロットダイを通して、30フィート/分(75.6cm/分)の速度で2ミル(0.05mm)のPETフィルムにコーティングした。コーティングを66℃(150°F)のオーブンの中で乾燥させ、PI下塗りされた2ミル(0.05mm)のPETフィルムを得た。
UV−LED(Cree,Inc.(Durham NC)より入手可能)が395nmの公称波長で動作し、13アンペアで駆動されたこと以外は、実施例Hに従って、コーティング溶液DをPI下塗りされた2ミル(0.05mm)PETフィルムにコーティングした。透過率、ヘイズ、透明度、及び有効屈折率(RI)を含む光学特性を他の箇所で記載されるように測定した。コーティングのそれぞれに関する測定結果を表3にまとめる。
Figure 0005932652
勾配光学フィルムの走査型電子顕微鏡写真(SEM)を得た。最初に、勾配光学フィルムの代表的試料が選択された。次に、試料が液体窒素中で凍結された。次いで、液体窒素から試料を取り出してすぐに破砕して、勾配光学フィルム断面を厚さ方向に沿って露出させた。次に、この後の方法での試料の帯電を防ぐため、厚さ約1nmの金/パラジウム合金の層で試料をスパッタリングした。次いで、勾配光学フィルムの上表面と断面を、走査型電子顕微鏡を使用して撮影した。図8Bは、実施例7の試料30cのSEMを示しており、試料30cは実施例7で調製された試料のうちで最大ΔRIを有していた。最大ΔRIは、2つの表面における空隙体積分率の大きな差異に対応していた。
実施例8−75マイクロメートルシリカコーティング溶液を有するPI下塗りされたPET基材
コーティング溶液Eを実施例Hに従って、溶液流速5cc/分、様々な酸素レベル、及びUV−LEDを9アンペアで駆動して、PI下塗りされた2ミル(0.05mm)のPETフィルムにコーティングした。透過率、ヘイズ、透明度、及び有効屈折率(RI)を含む光学特性を他の箇所で記載されるように測定した。コーティングのそれぞれに関する測定結果を表4にまとめる。
Figure 0005932652
勾配光学フィルムの走査型電子顕微鏡写真(SEM)を得た。最初に、勾配光学フィルムの代表的試料が選択された。次に、試料が液体窒素中で凍結された。次いで、液体窒素から試料を取り出してすぐに破砕して、勾配光学フィルム断面を厚さ方向に沿って露出させた。次に、この後の方法での試料の帯電を防ぐため、厚さ約1nmの金/パラジウム合金の層で試料をスパッタリングした。次いで、勾配光学フィルムの上表面と断面を、走査型電子顕微鏡を使用して撮影した。図8Cは、実施例8の試料17dのSEMを示しており、試料17dは実施例8で調製された試料のうちで最大ΔRIを有していた。最大ΔRIは、2つの表面における空隙体積分率の大きな差異に対応していた。
実施例9−細長い粒子コーティング溶液を有するPI下塗りされたPET基材
コーティング溶液Fを実施例Hに従って、溶液流速5cc/分でPI下塗りされた2ミル(0.05mm)のフィルムPETにコーティングし、UV−LED(Cree,Inc.,(Durham NC)から入手可能)は395nmの公称波長で動作し、13アンペアで駆動された。透過率、ヘイズ、透明度、及び有効屈折率(RI)を含む光学特性を他の箇所で記載されるように測定した。コーティングのそれぞれに関する測定結果を表5にまとめる。
Figure 0005932652
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」という用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の「請求項」に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
本願で引用した全ての参照文献及び刊行物は、本開示と完全には矛盾することのない程度まで、その全てが引用によって本開示に明白に組み込まれる。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び/又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本開示が「特許請求の範囲」及びその同等物によってのみ限定されることを、意図するものである。本発明の実施態様の一部を以下の項目[1]−[105]に記載する。
[1]
結合剤と;
複数の粒子と;
複数の相互接続した空隙と、を含む勾配光学フィルムであって、前記結合剤と前記複数の粒子の重量比は約1:2以上であり、前記複数の相互接続した空隙の局所体積分率は、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する、勾配光学フィルム。
[2]
前記勾配光学フィルムの第1の表面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[3]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さ方向に沿って単調に変化する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[4]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さに沿って最小局所体積分率又は最大局所体積分率を含む、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[5]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さ方向に沿って階段状に変化する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[6]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の50%未満である、項目2に記載の勾配光学フィルム。
[7]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の20%未満である、項目2に記載の勾配光学フィルム。
[8]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の10%未満である、項目2に記載の勾配光学フィルム。
[9]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の1%未満である、項目2に記載の勾配光学フィルム。
[10]
前記勾配光学フィルムが、約30%以上である前記複数の相互接続した空隙の嵩体積分率を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[11]
前記結合剤と前記複数の粒子の重量比が、約1:1.5以上である、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[12]
前記複数の粒子の少なくともいくつかが、前記結合剤に化学的に結合する反応性基を含む、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[13]
前記複数の粒子の少なくともいくつかが、反応性基を含まない、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[14]
前記複数の粒子が、約2マイクロメートル以下である平均寸法を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[15]
前記複数の粒子が、約1マイクロメートル以下である平均寸法を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[16]
前記複数の粒子が、細長粒子又は球形粒子を含む、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[17]
前記複数の相互接続した空隙が、約3マイクロメートル以下である平均空隙寸法を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[18]
前記複数の相互接続した空隙が、約1マイクロメートル以下である平均空隙寸法を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[19]
前記複数の相互接続した空隙が、約0.7マイクロメートル以下である平均空隙寸法を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[20]
前記勾配光学フィルムの中の前記複数の相互接続した空隙の前記嵩体積分率が、約30%以上である、項目10に記載の勾配光学フィルム。
[21]
前記勾配光学フィルムの中の前記複数の相互接続した空隙の前記嵩体積分率が、約50%以上である、項目10に記載の勾配光学フィルム。
[22]
前記結合剤と前記複数の粒子の前記重量比が、約1:1以上である、項目11に記載の勾配光学フィルム。
[23]
前記結合剤と前記複数の粒子の前記重量比が、約2:1以上である、項目11に記載の勾配光学フィルム。
[24]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの有効屈折率が、前記反対面における前記勾配光学フィルムの該有効屈折率よりも低い、項目2に記載の勾配光学フィルム。
[25]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率と、前記反対面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率の差が、約0.01〜約0.25の範囲である、項目24に記載の勾配光学フィルム。
[26]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.35以下である、項目24に記載の勾配光学フィルム。
[27]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.25以下である、項目24に記載の勾配光学フィルム。
[28]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.20以下である、項目24に記載の勾配光学フィルム。
[29]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.15以下である、項目24に記載の勾配光学フィルム。
[30]
約20%以下である光学ヘイズを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[31]
約50%以上である光学ヘイズを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[32]
約70%以上である光学ヘイズを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[33]
約80%以上である光学ヘイズを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[34]
約90%以上である光学ヘイズを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[35]
約10%以下である光学的透明度を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[36]
約5%以下である光学的透明度を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[37]
約50%以上である光学的透明度を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[38]
約70%以上である光学的透明度を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[39]
約90%以上である光学的透明度を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[40]
約30%以上である拡散光反射率を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[41]
約40%以上である拡散光反射率を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[42]
約50%以上である拡散光反射率を有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[43]
約1マイクロメートル以上である厚さを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[44]
約2マイクロメートル以上である厚さを有する、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[45]
基材と、
前記基材上に配置される項目1に記載の勾配光学フィルムと、を含む、光学構造物。
[46]
前記基材が、剥離ライナ、接着剤、吸収偏光子、反射偏光子、ファイバ偏光子、又はワイヤグリッド偏光子を含む、項目45に記載の光学構造物。
[47]
項目1に記載の勾配光学フィルムの反対面上に配置される光学接着剤層を更に含む、項目45に記載の光学構造物。
[48]
前記基材と項目1に記載の勾配光学フィルムとの間に配置される光学接着剤層を更に含む、項目45に記載の光学構造物。
[49]
結合剤と、
複数の細長粒子と、
複数の相互接続した空隙と、を含む勾配光学フィルムであって、前記複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
前記勾配光学フィルムの第1の表面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い、勾配光学フィルム。
[50]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さに沿って最小局所体積分率又は最大局所体積分率を含む、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[51]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さ方向に沿って単調に変化する、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[52]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さ方向に沿って階段状に変化する、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[53]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の50%未満である、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[54]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の20%未満である、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[55]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の10%未満である、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[56]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の1%未満である、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[57]
前記勾配光学フィルムが、約30%以上である前記複数の相互接続した空隙の嵩体積分率を有する、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[58]
前記勾配光学フィルムが、約20%以上である前記複数の相互接続した空隙の嵩体積分率を有し、前記勾配光学フィルムの厚さが約2.5マイクロメートル以上であり、前記勾配光学フィルムの光学ヘイズが約10%以下である、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[59]
前記複数の細長粒子における前記細長粒子が、約4以上である平均アスペクト比を有する、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[60]
前記勾配光学フィルムの中の前記複数の相互接続した空隙の前記嵩体積分率が、約40%以上である、項目57に記載の勾配光学フィルム。
[61]
前記勾配光学フィルムの前記厚さが、約2.5マイクロメートル以上である、項目58に記載の勾配光学フィルム。
[62]
前記勾配光学フィルムの前記光学ヘイズが、約10%以下である、項目58に記載の勾配光学フィルム。
[63]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの有効屈折率が、前記反対面における前記勾配光学フィルムの有効屈折率よりも低い、項目49に記載の勾配光学フィルム。
[64]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率と、前記反対面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率の差が、約0.01〜約0.25の範囲である、項目63に記載の勾配光学フィルム。
[65]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.3以下である、項目63に記載の勾配光学フィルム。
[66]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.25以下である、項目63に記載の勾配光学フィルム。
[67]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.2以下である、項目63に記載の勾配光学フィルム。
[68]
複数の細長粒子と、
複数の空隙と、を含む勾配光学フィルムであって、該複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
前記勾配光学フィルムが、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した第2の屈折率よりも低い、前記勾配光学フィルムの第1の表面に近接した第1の屈折率を有し、前記第1の屈折率が約1.3以下である、勾配光学フィルム。
[69]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さ方向に沿って単調に変化する、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[70]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さに沿って最小局所体積分率又は最大局所体積分率を含む、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[71]
前記複数の相互接続した空隙の前記局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの前記厚さ方向に沿って階段状に変化する、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[72]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の50%未満である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[73]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の20%未満である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[74]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の10%未満である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[75]
前記複数の相互接続した空隙の前記第2の体積分率が、前記複数の相互接続した空隙の前記第1の体積分率の1%未満である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[76]
前記勾配光学フィルムが、約30%以上である前記複数の相互接続した空隙の嵩体積分率を有する、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[77]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記第1の屈折率と、前記反対面における前記勾配光学フィルムの前記第1の屈折率との差が、約0.01〜約0.25の範囲である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[78]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記第1の屈折率が約1.35以下であり、前記反対面における前記勾配光学フィルムの前記第2の屈折率が1.45以上である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[79]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記第1の屈折率が約1.25以下であり、前記反対面における前記勾配光学フィルムの前記第2の屈折率が1.4以上である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[80]
前記第1の表面における前記勾配光学フィルムの前記第1の屈折率が約1.20以下であり、前記反対面における前記勾配光学フィルムの前記第2の屈折率が1.35以上である、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[81]
約5マイクロメートル以上である厚さと、約10%以下である光学ヘイズとを更に含む、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[82]
前記勾配光学フィルムが、約1.25以下である第1の屈折率を有する、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[83]
前記勾配光学フィルムが、約10マイクロメートル以上である厚さを有する、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[84]
前記勾配光学フィルムが、15マイクロメートル以上である厚さを有する、項目68に記載の勾配光学フィルム。
[85]
複数の構造体を含む構造化表面と;
前記構造化表面上にコーティングされかつ前記構造化表面を実質的に平坦化する、複数の相互接続した空隙を含む勾配光学フィルムと、を含む光学構造物であって、前記複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
前記複数の構造体に近接した前記複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い、光学構造物。
[86]
前記勾配光学フィルムが、約1.3以下である前記複数の構造体に近接した屈折率を更に含む、項目85に記載の光学構造物。
[87]
前記勾配光学フィルムが、約10%以下である光学ヘイズを更に含む、項目85に記載の光学構造物。
[88]
前記勾配光学フィルムが、複数の細長粒子を更に含む、項目85に記載の光学構造物。
[89]
前記勾配光学フィルムが、約90%以上である光学ヘイズを有する、項目85に記載の光学構造物。
[90]
約80%以上である光学ヘイズを有し、垂直入射光に関して前記勾配光学フィルムによって散乱される光が、0度で輝度L 、及び10度で輝度L を有し、L /L は約10以上である、項目1に記載の勾配光学フィルム。
[91]
/L が約20以上である、項目90に記載の勾配光学フィルム。
[92]
/L が約50以上である、項目90に記載の勾配光学フィルム。
[93]
/L が約100以上である、項目90に記載の勾配光学フィルム。
[94]
約30%以上である光学ヘイズを有する光拡散層と;
前記光拡散層の上に配置される項目1に記載の勾配光学フィルムと;
前記勾配光学フィルムの上に配置される反射偏光子層と、を含む光学構造物であって、前記光学構造物中の2つの隣り合う主表面のそれぞれの実質的部分が、互いに物理的に接触する、光学構造物。
[95]
前記勾配光学フィルムが、光学接着剤層を介して前記反射偏光子層及び前記光拡散層の少なくとも一方に積層される、項目94に記載の光学構造物。
[96]
前記勾配光学フィルムが、前記反射偏光子層及び前記光拡散層の少なくとも一方にコーティングされる、項目94に記載の光学構造物。
[97]
約30%以上である光学ヘイズを有する光拡散層と;
前記光拡散層の上に配置される項目1に記載の勾配光学フィルムと;
前記勾配光学フィルムの上に配置される部分反射体層と、を含む光学構造物であって、前記光学構造物中の2つの隣り合う主表面のそれぞれの実質的部分が、互いに物理的に接触する、光学構造物。
[98]
前記勾配光学フィルムが、光学接着剤層を介して前記部分反射体層及び前記光拡散層の少なくとも一方に積層される、項目97に記載の光学構造物。
[99]
前記勾配光学フィルムが、前記部分反射体層及び前記光拡散層の少なくとも一方にコーティングされる、項目97に記載の光学構造物。
[100]
複数の平行プリズムを有する輝度上昇フィルム(BEF)と;
前記BEFの上にコーティングされかつ前記BEFを実質的に平坦化する、複数の相互接続した空隙を含む勾配光学フィルムと、を含む光学構造物であって、前記複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
前記複数の平行プリズムに近接した前記複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高い、光学構造物。
[101]
前記勾配光学フィルムが、約1.3以下である前記複数の平行プリズムに近接した屈折率を更に含む、項目100に記載の光学構造物。
[102]
前記勾配光学フィルムの前記反対面上に配置される光学接着剤を更に含む、項目100に記載の光学構造物。
[103]
前記勾配光学フィルムが、約90%以上である光学ヘイズを有する、項目100に記載の光学構造物。
[104]
結合剤と、
複数の粒子とを含む勾配光学フィルムであって、前記結合剤と前記複数の粒子の重量比が約1:2以上であり、屈折率が前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する、勾配光学フィルム。
[105]
約30%以上である光学ヘイズを有する光拡散層と;
前記光拡散層の上に配置される勾配光学フィルムであって、
結合剤と、
複数の粒子と、を含み、屈折率が前記傾斜光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する、傾斜光学フィルムと;
前記傾斜光学フィルムの上に配置される反射偏光子層と、を含む光学構造物であって、前記光学構造物中の2つの隣り合う主表面のそれぞれの実質的部分が、互いに物理的に接触する、光学構造物。

Claims (3)

  1. 基材及び、
    結合剤と、
    複数の細長粒子と、
    複数の相互接続した空隙と、を含む、前記基材上に配置される勾配光学フィルムであって、前記複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
    前記勾配光学フィルムの第1の表面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高く、前記第1の表面が前記基材に隣接しており、
    前記勾配光学フィルムさ2マイクロメートル以上である1つの層からなる、勾配光学フィルム、
    を含む、光学構造物。
  2. 基材及び、
    複数の細長粒子と、
    複数の相互接続した空隙と、を含む、前記基材上に配置される勾配光学フィルムであって、該複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
    前記勾配光学フィルムが、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した領域における第2の屈折率よりも低い、前記勾配光学フィルムの第1の表面に近接した領域における第1の屈折率を有し、前記第1の屈折率が1.3以下であり、前記第の表面が前記基材に隣接しており、
    前記勾配光学フィルムさ2マイクロメートル以上である1つの層からなる、勾配光学フィルム、
    を含む、光学構造物。
  3. 複数の構造体を含む構造化表面と;
    前記構造化表面上にコーティングされかつ前記構造化表面を平坦化する、複数の相互接続した空隙を含む勾配光学フィルムと、を含む光学構造物であって、前記複数の相互接続した空隙の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの厚さ方向に沿って変化し、
    前記複数の構造体に近接した前記複数の相互接続した空隙の第1の局所体積分率が、前記勾配光学フィルムの反対面に近接した前記複数の相互接続した空隙の第2の局所体積分率よりも高く、
    前記勾配光学フィルムさ2マイクロメートル以上である1つの層からなる、光学構造物。
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