JP7285219B2 - ポリマーフィルムを含むディスプレイデバイス - Google Patents
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Description
本開示のポリマーフィルムのポリマー材料には、多種多様なポリマーを使用してもよい。ポリマー材料中で使用するための例示的なポリマーとしては、シリコーン、アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、及びポリオレフィンが挙げられる。
特定の実施形態では、本開示のディスプレイデバイスは、1つ以上の接着フィルムを含む多層構造を有する有機発光ダイオードパネルと、有機発光ダイオードパネルの多層構造内に組み込まれた本明細書に記載されるポリマーフィルムと、を含む。本文脈中、特定の実施形態では、「多層構造内に組み込まれた」は、特にポリマーフィルムが接着剤マトリックスを含む場合に、本開示のポリマーフィルムが、多層構造の1つ以上の接着フィルム(例えば、光学的に透明な接着フィルム)に置き換わることを意味する。この関連で、特定の実施形態では、「多層構造内に組み込まれた」は、特にポリマーフィルム自体が接着剤マトリックスを含まない場合に、本開示のポリマーフィルムが、多層構造の1つ以上の接着フィルム(例えば、光学的に透明な接着フィルム)内に組み込まれることを意味する。
実施形態1は、1つ以上の接着フィルムを含む多層構造を有する有機発光ダイオードパネルと、有機発光ダイオードパネルの多層構造内に組み込まれたポリマーフィルムと、を含む、ディスプレイデバイスである。ポリマーフィルムは、2つの主表面を有する第1のポリマー層を含む。第1のポリマー層は、屈折率n1を有する第1の材料を含む第1のポリマー領域と、第1のポリマー領域内に相互連結された細孔及びチャネルのネットワークを含む第2の領域と、を含み、第2の領域が、屈折率n2を有する第2の材料を含み、n1が、n2と異なる。第1の材料は、第1の弾性ポリマー材料及び任意の粒子を含む。第2の材料は、第2のポリマー材料及び任意の粒子、並びに/又は空気を含む。ポリマーフィルムは、少なくとも90%の透明度と、少なくとも80%の可視光透過率と、25%~80%のバルクヘイズと、を有する。
光学特性試験方法:バルクヘイズ、透過率、透明度、及び屈折率
透過率、バルクヘイズ、及び透明度値を含む基本的な光学特性を、Haze-Guard Plusヘイズメーター(BYK-Gardner(Columbia、MD)から市販されている)を使用して測定した。これらのフィルムの屈折率を、Metricon Model 2010 Prism Coupler(Metricon Corp.(Pennington、NJ)から入手可能)を使用して測定した。この装置は、ディスプレイ表面の大きな面積にわたって平均化するために、大きめの面積のビーム(18ミリメートル(mm)直径)で光学フィルムをサンプリングする。
ヘイズは、小さい水平スケール上で、プローブビームを試料の表面上に集束させることによって測定することができ、それにより、集束されたスポットは、例えば、10マイクロメートル以下のオーダーである。試料の小面積を調べるこのアプローチは、本明細書では、マイクロヘイズと呼ばれる。マイクロヘイズ測定技術は、人間の視覚的な知覚のピークに対応する空間周波数についての、ディスプレイ画素の長さスケール上での試料分析を可能にする。標準的なヘイズ測定システムは、光学フィルムの広い面積を分析し、画素化ディスプレイの臨界長さスケールでは差異を示さない。
携帯電話で一般に使用される強力キャビティOLEDデバイスの角色は、視野角が増加するにつれてブルーシフトする。この効果は、一般に、軸外角色シフト又は角色不均一性と呼ばれる。Samsung S5携帯電話の3つの選択された視野角における光学スペクトルは、図8に示されている。このスペクトルは、3つのスペクトルピークを示す。全体スペクトルは、視野角が増加するにつれて、より短い波長へシフトする明確な傾向を示すが、多くの他のスペクトルパラメータもまた変化する。3つの別個のピークのスペクトル重みは変化し、各スペクトルピークの相対シフトは互いに異なる。
delta_u’v’={[u’(θ)-u’(0)]^2+[v’(θ)-v’(0)]^2}^0.5; (A)
表面改質ZrO2ナノ粒子
ZrO2ゾル(33.6重量%)の200グラムの試料を1クォートのガラスジャーに入れた。1-メトキシ-2-プロパノール(200グラム(g))、SILQUEST A-174(11.67g)、及びメチルトリメトキシシラン(6.39g)を、撹拌しながらジャーに入れた。ジャーを85℃まで4.0時間(h)加熱した。
凝縮器及び温度計を装備した500mLのフラスコ内で、200gのMP4540Mコロイド溶液及び200gの1-メトキシ-2-プロパノールを、急速撹拌下で一緒に混合した。次いで、0.6gのSILQUEST A-174を添加した。混合物を80℃まで16時間加熱した。次いで、追加の1-メトキシ-2-プロパノールの150g試料を添加した。得られた溶液を室温まで冷却させた。水及び1-メトキシプロパノール溶剤の大部分を、60℃の水浴下でロータリーエバポレーターを使用して除去し、1-メトキシ-2-プロパノール中に47.16重量%のA-174改質440nmシリカ分散体を得た。得られた表面改質シリカナノ粒子は以後、A-174改質MP4540Mと呼ばれる。
UA-ポリマー(ポリウレタンアクリレート溶液)合成は、機械的撹拌機、凝縮器、熱電対、及び窒素導入口を備えた樹脂製反応容器内で実施した。81.30gのヒドロキシル基を末端に有するポリエステルPH-56(ヒドロキシル価57mg KOH/g)、14.50gのDMPA、及び180.0gのMEKを入れた。溶液を75℃まで加熱した後、撹拌しながら0.48gのDBTDA及び99.16gのHDIを添加した。NCO含有量が、標準ジブチルアミンバック滴定法により決定された理論NCO値に達するまで、温度を80±2℃まで更に加熱した。理論NCO値が得られたならば、次に、40.0gのMEKと40.0gのビスフェノールA-グリシジルメタクリレートとの混合物を添加して、ポリウレタンの鎖延長をし、NCO基がFT-IRで全く観察されなくなるまで反応させた。反応中、70gの追加のMEKを反応器に添加して、系を希釈した。最後に、46%固形分を有する明澄及び透明なポリウレタン溶液を得た。測定したGPCデータを表6に示す(Mn=数平均分子量、Mw=重量平均分子量、Mp=最大ピークでのモル質量、Mz=z-平均分子量、Pd=多分散性)。
以下の実施例のそれぞれについて、上記で調製した40gのA-174改質MP4540M、3.528gのSR 238、14.112gのSR444、196gのイソプロピルアルコール、98.4gの1-メトキシ-2-プロパノール、0.022gのIrgacure 819、0.46gのIrgacure 184を撹拌しながら混合して、10%固体の均質な溶液を形成することによってストックコーティング溶液を調製した。
実施例1:空気充填多孔質フィルム
ストックコーティング溶液を上記のように調製し、次いで、比1:2の1-メトキシ-2-プロパノール/IPAを使用して更に5重量%に希釈した。5重量%溶液を、3.3cm3/分の速度で、10.2cm(4インチ)幅のスロット型コーティングダイにシリンジポンプした。スロットコーティングダイは、5フィート/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布させた。入力基材は、RF52N上の可撓性の薄い剥離可能コーティングであり、ここで、RF02Nは、まず、コーティングダイの前に剥離された。対照サンプルについては、2ミルの三菱PETフィルム(3SAB)を使用した。
多孔質コーティングは、実施例1と同様に調製されるが、10フィート/分の移動ウェブ及び1AのUV-LEDパワーで6.6cc/分でコーティングした。一般に、より低いUV-LED曝露によるコーティングの結果は、実施例1よりも多孔性が低い多孔質コーティングをもたらす。コーティングは、空気充填多孔質構造をもたらし、これは以降、実施例2と呼ばれる。
ZrO2ベースの高屈折率(RI)バックフィル溶液-Iの調製:
ガラスジャー中に、15gのA174/メチル改質ZrO2ナノ粒子(45.97重量%)、0.345gのHR-6100(Miwon Chemicalから市販されている)、1.378gのM1192(Miwon Chemicalから市販されている)、0.09gのTPO(BASFから市販されている)、69.5gのイソプロピルアルコールを一緒に混合し、均質な高屈折率(RI)コーティング溶液を形成した。屈折率測定のために、高RIバックフィル溶液を、No.7丸ワイヤーバーを使用して、ハンドスプレッドによってPETフィルム上にコーティングし、溶剤を乾燥させた後、N2下にて100%のパワーで、30フィート/分のベルト速度で1パス動作するfusion UV systemを使用して、コーティングを硬化させた。RIは、Metricon prism couplerを用いて、632.8nmで1.71と測定された。
実施例4では、10重量%のストックコーティング溶液をコーティングした。前述のように、10%重量溶液を、RF52N又は3SAB上に担持された可撓性の薄いコーティング上にコーティングした。流量は、6.6cm3/分であり、スロットコーティングダイは、10フィート/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布させた。次に、コーティングされた基材を、UV放射の通過を可能にする石英窓を含むUV-LED硬化チャンバに通過させて重合した。LED(Cree,Inc.(Durham NC)から入手可能)は、公称波長385nmで動作し、45V、1.5Aで実行された。UV-LEDによって重合させた後、溶剤を乾燥させ、コーティングを上記の実施例1と同様に後硬化させて、82.5%の透過率、93%のヘイズ、及び85.9%の透明度を有する高拡散光学物品を得た。
実施例5では、比1:2の1-メトキシ-2-プロパノール/IPAを使用して、ストックコーティング溶液を5重量%に希釈した。前述のように、5%重量溶液を、RF52N又は3SAB上に担持された可撓性の薄いコーティング上にコーティングした。実施例4のように、流量は、6.6cc/分であり、スロットコーティングダイは、10フィート/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布させた。次に、コーティングされた基材を、UV放射の通過を可能にする石英窓を含むUV-LED硬化チャンバに通過させて重合した。LED(Cree,Inc.(Durham NC)から入手可能)は、公称波長385nmで動作し、45V、1.5Aで実行された。UV-LEDによって重合させた後、溶剤を乾燥させ、コーティングを上記の実施例1と同様に後硬化させて、88.2%の透過率、73.5%のヘイズ、及び90.2%の透明度を有する高拡散光学物品を得た。
OLED試験
携帯電話で一般に使用される強力キャビティOLEDデバイスの角色は、視野角が増加するにつれてブルーシフトする。この効果は、一般に、軸外角色シフト又は角色不均一性と呼ばれる。Samsung S5携帯電話の3つの選択された視野角における光学スペクトルは、図8に示されている。このスペクトルは、3つのスペクトルピークを示す。全体スペクトルは、視野角が増加するにつれて、より短い波長へシフトする明確な傾向を示すが、多くの他のスペクトルパラメータもまた変化する。3つの別個のピークのスペクトル重みは変化し、各スペクトルピークの相対シフトは互いに異なる。
delta_u’v’={[u’(θ)-u’(0)]^2+[v’(θ)-v’(0)]^2}^0.5; (A)
Claims (18)
- ディスプレイデバイスであって、
1つ以上の接着フィルムを含む多層構造を有する有機発光ダイオードパネルと、
前記有機発光ダイオードパネルの前記多層構造内に組み込まれ、微細構造化されていない2つの主表面を有するポリマーフィルムと、を備え、
前記ポリマーフィルムは、前記微細構造化されていない2つの主表面を有する第1のポリマー層を含み、
前記第1のポリマー層は、
屈折率n1を有する第1の材料を含む第1のポリマー領域と、
前記第1のポリマー領域内に相互連結された細孔及びチャネルのネットワークを含む第2の領域と、を含み、
前記チャネルは、屈折率n2を有する第2の材料を含み、
前記第1の材料は、第1の弾性ポリマー材料を含み、
前記第2の材料は、
第2のポリマー材料及び/又は空気を含み、
前記ポリマーフィルムは、
少なくとも90%の、Haze-Gard Plusヘイズメーター(BYK-Gardner(Columbia、MD)から市販されている)により測定される透明度と、
少なくとも80%の、前記Haze-Gard Plusヘイズメーターにより測定される可視光透過率と、
16.9%~84.6%の、前記Haze-Gard Plusヘイズメーターにより測定されるバルクヘイズと、を有する、ディスプレイデバイス。 - 前記ポリマーフィルムは、前記ポリマーフィルム全体にわたって12%以下の正規化されたマイクロヘイズ不均一性を有する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記ポリマーフィルムは、少なくとも1ミクロン及び最大50ミクロンまでの厚さを有する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- n1とn2との間の差は、少なくとも0.01単位である、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の弾性ポリマー材料は、前記ポリマーフィルムの総体積を基準として、35体積%~90体積%の量で存在する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の弾性ポリマー材料は、多官能性モノマー、及びオリゴマー、の硬化物である、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第2の材料は、前記ポリマーフィルムの総体積を基準として、10体積%~65体積%の量で存在するポリマー材料である、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第2のポリマー材料は、アクリレート、ポリオレフィン、ポリウレタン、シリコーン、ポリエステル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される有機ポリマーを含む、請求項7に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の材料及び/又は第2の材料は、粒子を含む、請求項8に記載のディスプレイデバイス。
- 前記粒子は、ZrO2、SiO2、TiO2、SnO2、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される無機ナノ粒子を含む、請求項9に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第2の材料は、空気を含む、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 相互連結された細孔及びチャネルのネットワークを含む前記第2の領域の体積分率が、少なくとも10%である、請求項11に記載のディスプレイデバイス。
- 相互連結された細孔及びチャネルの前記ネットワークは、2ミクロン以下の平均断面を有する、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記ポリマーフィルムは、前記第1のポリマー層の一方又は両方の主表面上に配置された第2のポリマー層を更に含み、前記第2のポリマー層は、屈折率n3を有する第3のポリマー材料を含み、前記第1のポリマー材料及び第3のポリマー材料は、同一又は異なる、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第2のポリマー材料及び/又は第3のポリマー材料は、接着剤である、請求項14に記載のディスプレイデバイス。
- 前記接着剤は、光学的に透明な接着剤である、請求項15に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1及び第2の材料は、多孔質構造を形成し、前記第2のポリマー層は、キャッピング層であり、前記キャッピング層は、前記多孔質構造の一部に侵入していないか、又は部分的にのみ侵入している、請求項16に記載のディスプレイデバイス。
- 前記キャッピング層は、前記第1のポリマー材料と同一である第3のポリマー材料を含む、請求項17に記載のディスプレイデバイス。
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