JP6247534B2 - 光学拡散性低屈折率要素 - Google Patents
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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。
で近似され得る: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。
コーティング溶液CE−1A、CE−1B及CE−1Cの作製 ポリビニルアルコール(PVA)とヒュームドシリカ酸化物Cab−O−Sperse(商標)PG022(Cabot Corp.,(Billerica MA)から入手可能)との混合物を用いて、比較例コーティング溶液CE−1A,CE−1B及びCE−1Cを作製した。Cab−O−Sperse(商標)PG022は、M5シリカ系Cab−O−Sil(商標)の酸安定化された表面装飾シリカ分散液である。PVA樹脂のPoval(商標)PVA 235は、入手可能な88%加水分解ポリビニルアルコール(Kuraray−USA(Houston,TX)から入手可能)である。典型的な手順では、100gのCab−O−Sperse(商標)PG 022分散(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400mLプラスチックビーカーに添加した。シリカ分散液を静かに撹拌し、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14gの5wt%ホウ酸水溶液(Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI)から入手可能、0.7g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、2gの低起泡性界面活性剤(水中の10wt% Tergitol(商標)Min−Foam 1X)をシリカ・ホウ酸混合物に添加し、続いて3.36gのポリビニルアルコール(PVA)を添加した。Tergitol(商標)は、Dow Chemicals(Midland,MI)から入手可能な非イオン性界面活性剤である。PVAを46.3g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87gの脱イオン(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。次いで、このコーティング溶液を1L一口丸底フラスコに移し、40℃及び600mmHg(80.0kPa)真空でロータリーエバポレーターシステム(Buchi GmbH(Flawil,Switzerland)からRotovap(商標)として入手可能)でこの混合物を脱ガスした。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。このコーティング混合物をCE−1Aとして使用した。樹脂:シリカ比がそれぞれ1:4(20wt% PVA)及び1:3(25wt% PVA)に調整されたことを除いて類似の方法で、比較例コーティング溶液CE−1B及びCE−1Cを作製した。
コーティング方法:全てのコーティングを、50マイクロメートル(2mil)689プライマー処理したPETフィルム(Dupont−Teijin Films USA,(Chester,VA)から入手可能)を用いて作製した。低屈折率コーティング溶液をプライマー処理したポリエステルフィルム上に被覆することにより、良好な光学品質の実験室規模の小さい手塗りのコーティングを作製した。Elcometer Inc(Rochester Hills,MI)から入手可能な、14×11in(35.6cm×27.9cm)の水平な真空テーブルモデル4900を使用することにより、フィルムを平坦に保持した。RD Specialties(Webster,NY)から入手可能な巻線コーティングロッド(マイヤーロッド)又はElcometer Inc(Rochester Hills,MI)から入手可能なナイフバーを使用して、コーティング溶液をPET上で均等に拡げた。典型的な手順では、白色紙の標準シート(8.5×11in(21.6×27.9cm))を真空テーブルと光学フィルムとの間に置いて、真空テーブルに関連するコーティング欠陥を防止した。脱ガスした溶液を使用して、空気泡及び表面クラックなどの光学欠陥を回避して、全てのコーティングを作製した。コーティング溶液の5〜8mLの試料を、フィルムの頂部近くに置き、及び45又は30マイヤーロッドを用いて、コーティングを作製し、それぞれ114又は76.2μm(4.5又は3.0mil)の公称湿潤時厚さのコーティングを得た。ナイフバーコーターを使用する場合には、50.8〜101.6μm(2〜4mil)のナイフバー間隙によってそれぞれ25.4及び50.8μm(1〜2mil)の公称湿潤時厚さのコーティングを得た。湿ったコーティングを室温で約2〜3分間風乾し、次いで平らなガラス板に注意深く移し、及び50℃で強制空気オーブン中に入れて、完全に乾燥した。コーティングを適切な大きさのアルミニウムパンにより被覆して、オーブン中の空気の動きによるフィルム上の乾燥パターンを低減した。
自動化コーティング用のコーティング方法:ロール式ナイフコーティングを用いて、自動化方法により作製されるコーティングを作製した。このナイフは41.9cm(16.5in)であり、コーティング溶液をペリスタポンプによりコーティングリザーバに供給した。全てのコーティング溶液を脱ガスし、インライン20マイクロメートルのAlpha(商標)ポリプロピレンマイクロファイバーカプセルフィルター(Meisner Filtration Products(Camarillo,CA)から入手可能)に通した。ホウ酸/PG022コーティング溶液系のコーティング溶液CE−1には、ナイフ、バックアップロール、及びコーティング溶液を全て38〜42℃(100.4〜107.6°F)まで加熱して、溶液ゲル化を防止した。1020K、PG002及び1025A系のコーティング溶液を室温22℃(72°F)で満足に被覆することができる。ナイフコーティング間隙は、所望のコーティング厚さに依存して、50〜125マイクロメートルの範囲であった。全てのコーティングを、50マイクロメートルプライマー処理したPETフィルム(DuPont−Teijin 689フィルム)上に4.57m/分(15fpm)で塗布した。フィルムを、第1の域を46.1℃(115°F)に設定し、第2の域を79.4℃(175°F)に設定した二域対流オーブン中で乾燥した。
直線吸収型偏光板を3Bの基材面上に配置することにより、コントロール堆積体を作製した。試料を光学的に結合しなかった。光学的性質を測定し、表4に要約する。
3Bの基材面を光学的に透明な接着剤(3M Company(St.Paul,MN)からOCA 8171入手可能)により反射型偏光板(3M Company(St.Paul,MN)からDBEF−Qとして入手可能)に積層することにより、光学構成体を作製した。次に、反射偏光子層のもう一方の側を直線吸収型偏光子(San Ritz Corporation(東京、日本)からSR5618として入手可能)に積層した。積層堆積体の光学特性を特性化し、表4に要約する。
直線吸収型偏光板をCE−2の基材面上に置くことにより、コントロール堆積体を作製した。試料を光学的に結合しなかった。光学的性質を測定し、表4に要約する。
CE−2の基材面を光学的に透明な接着剤(3M Company(St.Paul,MN)からOCA 8171入手可能)により反射型偏光板(3M Company(St.Paul,MN)からDBEF−Qとして入手可能)に積層することにより、光学構成体を作製した。次に、反射偏光子層のもう一方の側を直線吸収型偏光子(San Ritz Corporation(Tokyo,Japan)からSR5618として入手可能)に積層した。積層堆積体の光学特性をキャラクタリゼーションし、表4に要約する。
[1]
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、1.3以下の有効屈折率を有する低屈折率層であって、該低屈折率層は、結合剤と、該結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、複数の相互に接続された空隙とを含み、前記低屈折率層は少なくとも30%のヘーズ値を有する、低屈折率層と、を含む、光学物品。
[2]
前記ヘーズ値が少なくとも50%である、項目1に記載の光学物品。
[3]
前記ヘーズ値が少なくとも90%である、項目1に記載の光学物品。
[4]
前記光学要素が偏光板である、項目1〜3のいずれか一項に記載の光学物品。
[5]
前記光学要素が可視光透過性基材である、項目1〜3のいずれか一項に記載の光学物品。
[6]
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1〜5のいずれか一項に記載の光学物品。
[7]
前記低屈折率層が1〜20マイクロメートルの範囲の厚さを有する、項目1〜6のいずれか一項に記載の光学物品。
[8]
前記低屈折率層は、前記複数の金属酸化物粒子がシリカを含む場合には、1.23以下の有効屈折率を、並びに複数の金属酸化物粒子がアルミナ酸化物を含む場合には1.33以下の有効屈折率を有する、項目1〜7のいずれか一項に記載の光学物品。
[9]
前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:2〜1:10である、項目1〜8のいずれか一項に記載の光学物品。
[10]
前記低屈折率層が20%未満の透明性を有する、項目1〜9のいずれか一項に記載の光学物品。
[11]
前記光学要素が、偏光フィルム、拡散型フィルム、部分反射型フィルム、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1〜10のいずれか一項に記載の光学物品。
[12]
光学物品であって、
1.3以下の有効屈折率を有する低ヘーズ光学低屈折率層であって、前記低ヘーズ低屈折率層は、結合剤と、該結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、複数の相互に接続された空隙とを含み、前記低ヘーズ低屈折率層は30%未満のヘーズ値を有する、低ヘーズ光学低屈折率層と、
前記低ヘーズ光学低屈折率層上の、1.3以下の有効屈折率を有する高ヘーズ低屈折率層であって、該高ヘーズ低屈折率層は、結合剤と、該結合剤中に分散された複数の金属酸化物粒子と、複数の相互に接続された空隙とを含み、前記高ヘーズ低屈折率層は少なくとも30%のヘーズ値を有する、高ヘーズ低屈折率層と、を含む、光学物品。
[13]
前記光学物品が少なくとも50%のヘーズ値を有する、項目12に記載の光学物品。
[14]
前記光学物品が少なくとも90%のヘーズ値を有する、項目12に記載の光学物品。
[15]
前記低ヘーズ低屈折率層又は前記高ヘーズ低屈折率層に隣接して配設された偏光板要素を更に含む、項目12〜14のいずれか一項に記載の光学物品。
[16]
前記低ヘーズ低屈折率層又は前記高ヘーズ低屈折率層を形成する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12〜15のいずれか一項に記載の光学物品。
[17]
前記低ヘーズ低屈折率層又は前記高ヘーズ低屈折率層が1〜20マイクロメートルの範囲の厚さを有する、項目12〜16のいずれか一項に記載の光学物品。
[18]
前記低ヘーズ低屈折率層又は前記高ヘーズ低屈折率層が1.23以下の有効屈折率を有する、項目12〜17のいずれか一項に記載の光学物品。
[19]
前記結合剤と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が、前記低ヘーズ低屈折率層及び前記高ヘーズ低屈折率層の両方について、1:2〜1:10である、項目12〜18のいずれか一項に記載の光学物品。
[20]
前記低ヘーズ低屈折率層が10%以下のヘーズ値を有し、並びに前記高ヘーズ低屈折率層が90%以上のヘーズ値を有する、項目12〜19のいずれか一項に記載の光学物品。
[21]
前記光学物品が20%未満の透明性を有する、項目12〜20のいずれか一項に記載の光学物品。
Claims (2)
- 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、1.3以下の有効屈折率を有する低屈折率層であって、該低屈折率層は、結合剤樹脂と、該結合剤樹脂中に分散された複数の金属酸化物粒子と、複数の相互に接続された空隙とを含み、該空隙の少なくとも60%の空隙の寸法が70nm以下であり、前記低屈折率層は厚さが1〜20マイクロメートルでありかつ少なくとも30%のヘーズ値を有する、低屈折率層と、を含み、前記結合剤樹脂と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が1:2〜1:10である、光学物品。 - 光学物品であって、
1.3以下の有効屈折率を有する低ヘーズ光学低屈折率層であって、前記低ヘーズ低屈折率層は、結合剤樹脂と、該結合剤樹脂中に分散された複数の金属酸化物粒子と、複数の相互に接続された空隙とを含み、該空隙の少なくとも60%の空隙の寸法が70nm以下であり、前記低ヘーズ低屈折率層は厚さが1〜20マイクロメートルでありかつ30%未満のヘーズ値を有する、低ヘーズ光学低屈折率層と、
前記低ヘーズ光学低屈折率層上の、1.3以下の有効屈折率を有する高ヘーズ低屈折率層であって、該高ヘーズ低屈折率層は、結合剤樹脂と、該結合剤樹脂中に分散された複数の金属酸化物粒子と、複数の相互に接続された空隙とを含み、該空隙の少なくとも60%の空隙の寸法が70nm以下であり、前記高ヘーズ低屈折率層は厚さが1〜20マイクロメートルでありかつ少なくとも30%のヘーズ値を有する、高ヘーズ低屈折率層と、を含み、前記結合剤樹脂と前記複数の金属酸化物粒子の重量比が、前記低ヘーズ低屈折率層及び前記高ヘーズ低屈折率層の両方について、1:2〜1:10である、光学物品。
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