JP7462633B2 - 光学フィルム及び偏光ビームスプリッタ - Google Patents
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Description
比較例A1
光学フィルムは、概して図2に描かれたように作製された。光学フィルムは、光学繰り返し単位(ORU)の2つのパケットを含み、各パケットは、138のORUを含んだ。各ORUは、低溶融PEN(90%のPENと10%のPETとのコポリマー)の高屈折率層、及び、85重量%のポリカーボネート/15重量%の、15重量%のPETgと85重量%でブレンドされたPCTg材料からなる、低屈折率でほぼ等方性の層を有していた。光学フィルムを、米国特許出願公開第2007/0047080号(Stoverら)に記載されているとおりの従来の多層光学フィルムプロセスを使用することによって作製した。所望の層を有する溶融ストリームを形成し、次いでキャスティングホイールにキャストしてキャストフィルムを形成した。次いで、このキャストフィルムを、放物線型テンターを使用して横方向に約6:1の引き伸ばし比で一軸配向して、光学フィルムを得た。ORUに、光学フィルムにわたって順次1から276まで番号付けした。得られたORUの厚さを、ORU数の関数として図12に示す。高屈折率層及び低屈折率層について得られた屈折率を、表1に示す。
PBS内の光学フィルムを作製し、比較例A1におけるように測定した。比較例C1の光学フィルムは、2つのパケットを含み、第2のパケットを比較例A1の第2のパケットに対して裏返すことにより、一方の主表面に最も近いORUは、赤色波長を反射する厚い方の層となり、反対側にある主表面に近いORUは、青色波長を反射する薄い方の層となった。C1の光学フィルムは、約750の干渉層を含んだ。比較例C2の光学フィルムは、層厚さが光学フィルムにわたって単調に変化する、325の干渉層を有する、単一のパケットを有した。比較例C3の光学フィルムが、厚さ範囲が実質的に非重複である2つのパケットを含むことにより、一方のパケットは短い波長を反射し、他方のパケットは長い波長を反射した。C3の光学フィルムは、約750の干渉層を含んだ。比較例C4のフィルムは、比較例C2のものと同様であり、ただし、干渉層の合計数を275とし、より大きな屈折率差を使用して同様の反射率を得た。
光学フィルムを作製し、比較例A1においてのようにし、ただし、ORUの2つのパケットの間のセンタースペーサ層には、表2に列挙された4つの異なる偏光二色性染料の組み合わせを含めた。
スペーサ層が表4に従ってブレンドされたことを除いて、比較例A2について記載したように作製した光学フィルム。二色性染料の総濃度は、実施例1~3について、それぞれ、約6.2、12.4、及び18.6重量%であった。
[項目1]
第2の光学積層体上に配置され、かつ1つ以上のスペーサ層によって前記第2の光学積層体から離隔された第1の光学積層体を備える光学フィルムであって、各光学積層体が、少なくとも450~700nmにわたる同じ所定の波長範囲内で主に光干渉によって光を反射及び透過する複数のポリマー干渉層を備え、各光学積層体内の前記複数の干渉層が、前記所定の波長範囲内の、前記光学フィルムに実質的に垂直入射する光に対して、第1の偏光状態を有する光の少なくとも80%を反射し、直交する第2の偏光状態を有する光の少なくとも80%を透過させ、
前記光学フィルムが、第1のプリズムの斜辺及び第2のプリズムの斜辺の間に配置され、前記第1のプリズムの斜辺及び第2のプリズムの斜辺に接着されて、偏光ビームスプリッタ(PBS)を形成し、前記所定の波長範囲内の少なくとも1つの波長及び約1.8~約2.2のf値を有する光の円錐が、前記PBSに入射して、前記光学フィルムと約40~50度の入射角をなすとき、前記PBSが、
前記第1の偏光状態に対して約95%超の平均光反射率Rsと、
前記第1の偏光状態に対して約0.012%未満の平均光透過率Tsと、
前記第2の偏光状態に対して約98.5%未満の平均光透過率Tpと、
前記第2の偏光状態に対して約0.25%未満の平均光反射率Rpと、
を有し、
Tp/Tsが、約8000超であり、
前記第1の光学積層体及び前記第2の光学積層体並びに前記1つ以上のスペーサ層が、互いに一体的に形成されている、
光学フィルム。
[項目2]
前記同じ所定の波長範囲が、少なくとも400~700nmにわたる、項目1に記載の光学フィルム。
[項目3]
前記同じ所定の波長範囲が、少なくとも400~980nmにわたる、項目1に記載の光学フィルム。
[項目4]
前記光の円錐が、少なくとも480~600nmにわたる範囲の波長を含む、項目1~3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目5]
前記光の円錐が、白色光を含む、項目1~4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目6]
Tpが、約90%超である、項目1~5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目7]
前記第1の偏光状態を有し、入射角θで前記光学フィルムに入射する光であって、前記所定の波長範囲内の少なくとも1つの波長の光に対して、前記PBSが、ほぼゼロ度及び50度のθに対して、それぞれ平均光反射率Rs1及びRs2を有し、Rs1とRs2との間の差が、約5%未満である、項目1~6のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目8]
前記第1の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層及び前記第2の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層が、前記第1の光学積層体の最も薄いポリマー干渉層及び前記第2の光学積層体の最も薄いポリマー干渉層の間に配置されている、項目1~7のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目9]
前記第2の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層が、前記第1の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層よりも厚い、項目1~8のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目10]
少なくとも約450nm~約700nmにわたる所定の波長範囲内で第1の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第2の偏光状態を有する光を実質的に透過する光学フィルムであって、前記光学フィルムが、互いに反対側にある第1及び第2の主表面と、前記第1の主表面と前記第2の主表面との間に配置され、スペーサによって分離された第1及び第2の光学積層体と、を備え、前記第1の光学積層体が、前記第1の主表面により近く、前記第2の主表面からより遠くに配置されており、前記第2の光学積層体が、前記第2の主表面により近く、前記第1の主表面からより遠くに配置されており、各光学積層体及び前記光学積層体に最も近い前記主表面について、
前記光学積層体が、合計で50~300に達する複数の交互するポリマーの第1の層及び第2の層を備え、
第1の層及び第2の層の各層が、約400nm未満の平均厚さを有し、
前記第1の層及び前記第2の層の平面において、前記第1の層及び前記第2の層が、それぞれの屈折率、すなわち、前記第1の偏光状態に沿ったn1x及びn2x、前記第2の偏光状態に沿ったn1y及びn2y、並びに前記第1の偏光状態及び前記第2の偏光状態と直交するz軸に沿ったn1z及びn2zを有し、約550nmの波長において、
n1xとn2xとの間の差が、約0.2、又は0.22、又は0.24より大きく、
n1xとn1y及びn1zのそれぞれとの間の差が、約0.2、又は0.22、又は0.24、又は0.25より大きく、
n2x、n2y、及びn2zの間の最大差が、約0.01未満であり、
前記所定の波長範囲内の垂直入射する光に対して、前記光学フィルムが、約1%、又は1.5%、又は2%、又は2.5%超の平均光吸収を有し、前記第1の光学積層体及び前記第2の光学積層体並びに前記スペーサ層が、互いに一体的に形成されている、
光学フィルム。
[項目11]
前記スペーサ層が、前記第1の光学積層体及び前記第2の光学積層体と一体的に形成された二色性偏光子を含み、前記二色性偏光子が、前記第2の偏光状態を有する光の少なくとも80%を透過し、前記第1の偏光状態を有する光の少なくとも20%を吸収する、項目10に記載の光学フィルム。
[項目12]
前記スペーサ層が、光吸収要素を有する、項目10又は11に記載の光学フィルム。
[項目13]
前記光吸収要素が、光吸収染料を含む、項目12に記載の光学フィルム。
[項目14]
第1のプリズムと第2のプリズムとの間に配置された、項目1~13のいずれか一項に記載の光学フィルムを備える、偏光ビームスプリッタ。
[項目15]
偏光ビームスプリッタ(PBS)であって、
第1の斜辺を備える第1のプリズムと、
前記第1の斜辺に面する第2の斜辺を備える第2のプリズムと、
前記第1の斜辺と前記第2の斜辺との間に配置され、前記第1の斜辺と前記第2の斜辺とに接着され、約1マイクロメートル超の厚さを有するスペーサ層によって分離された第1の光学積層体及び第2の光学積層体を備える光学フィルムと、
を備え、各光学積層体が、複数の交互する高屈折率及び低屈折率のポリマー層を備え、前記光学フィルムが、少なくとも450nm~700nmにわたる所定の波長範囲内で第1の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第2の偏光状態を有する光を実質的に透過させ、前記第1の偏光状態及び約1.8~約2.2のf値を有する光の円錐が前記PBSに入射して、前記光学フィルム上の入射位置で前記光学フィルムと約40~50度の入射角をなすとき、前記PBSが、前記入射位置と前記PBSの対角線縁部との間の前記第1の斜辺と前記第2の斜辺とに沿って前記第1の斜辺と前記第2の斜辺との間を伝搬する光ストリークを実質的に生成しない、
偏光ビームスプリッタ(PBS)。
Claims (12)
- 第2の光学積層体上に配置され、かつ1つ以上のスペーサ層によって前記第2の光学積層体から離隔された第1の光学積層体を備える光学フィルムであって、各光学積層体が、少なくとも450~700nmにわたる同じ所定の波長範囲内で主に光干渉によって光を反射及び透過する複数のポリマー干渉層を備え、前記第1の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層及び前記第2の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層が、前記第1の光学積層体の最も薄いポリマー干渉層及び前記第2の光学積層体の最も薄いポリマー干渉層の間に配置されており、前記1つ以上のスペーサ層が光吸収要素を有し、各光学積層体内の前記複数の干渉層が、前記所定の波長範囲内の、前記光学フィルムに実質的に垂直入射する光に対して、第1の偏光状態を有する光の少なくとも80%を反射し、直交する第2の偏光状態を有する光の少なくとも80%を透過させ、
前記光学フィルムが、第1のプリズムの斜辺及び第2のプリズムの斜辺の間に配置され、前記第1のプリズムの斜辺及び第2のプリズムの斜辺に接着されて、偏光ビームスプリッタ(PBS)を形成し、前記所定の波長範囲内の少なくとも1つの波長及び1.8~2.2のf値を有する光の円錐が、前記PBSに入射して、前記光学フィルム上の入射位置で前記光学フィルムと40~50度の入射角をなすとき、前記光吸収要素は、前記PBSが、前記入射位置と前記PBSの対角線縁部との間の第1の斜辺と第2の斜辺とに沿って前記第1の斜辺と前記第2の斜辺との間を伝搬する光ストリークを実質的に生成しないようにされており、前記PBSが、
前記第1の偏光状態に対して95%超の平均光反射率Rsと、
前記第1の偏光状態に対して0.012%未満の平均光透過率Tsと、
前記第2の偏光状態に対して98.5%未満の平均光透過率Tpと、
前記第2の偏光状態に対して0.25%未満の平均光反射率Rpと、
を有し、
Tp/Tsが、8000超であり、
前記第1の光学積層体及び前記第2の光学積層体並びに前記1つ以上のスペーサ層が、互いに一体的に形成されている、
光学フィルム。 - 前記同じ所定の波長範囲が、少なくとも400~700nmにわたる、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記同じ所定の波長範囲が、少なくとも400~980nmにわたる、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記光の円錐が、少なくとも480~600nmにわたる範囲の波長を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記光の円錐が、白色光を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- Tpが、90%超である、請求項1~5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記第1の偏光状態を有し、入射角θで前記光学フィルムに入射する光であって、前記所定の波長範囲内の少なくとも1つの波長の光に対して、前記PBSが、ゼロ度及び50度のθに対して、それぞれ平均光反射率Rs1及びRs2を有し、Rs1とRs2との間の差が、5%未満である、請求項1~6のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記第2の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層が、前記第1の光学積層体の最も厚いポリマー干渉層よりも厚い、請求項1~7のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 少なくとも450nm~700nmにわたる所定の波長範囲内で第1の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第2の偏光状態を有する光を実質的に透過する光学フィルムであって、前記光学フィルムが、互いに反対側にある第1及び第2の主表面と、前記第1の主表面と前記第2の主表面との間に配置され、スペーサによって分離された第1及び第2の光学積層体と、を備え、前記第1の光学積層体が、前記第1の主表面により近く、前記第2の主表面からより遠くに配置されており、前記第2の光学積層体が、前記第2の主表面により近く、前記第1の主表面からより遠くに配置されており、各光学積層体について、
前記光学積層体が、合計で50~300に達する複数の交互するポリマーの第1の層及び第2の層を備え、
第1の層及び第2の層の各層が、400nm未満の平均厚さを有し、
前記第1の層及び前記第2の層の平面において、前記第1の層及び前記第2の層が、それぞれの屈折率、すなわち、前記第1の偏光状態に沿ったn1x及びn2x、前記第2の偏光状態に沿ったn1y及びn2y、並びに前記第1の偏光状態及び前記第2の偏光状態と直交するz軸に沿ったn1z及びn2zを有し、550nmの波長において、
n1xとn2xとの間の差が、0.2より大きく、
n1xとn1y及びn1zのそれぞれとの間の差が、0.2より大きく、
n2x、n2y、及びn2zの間の最大差が、0.01未満であり、
前記所定の波長範囲内の垂直入射する光に対して、前記光学フィルムが、1%超の平均光吸収を有し、前記第1の光学積層体及び前記第2の光学積層体並びにスペーサ層が、互いに一体的に形成されており、
前記第1の光学積層体の複数の交互するポリマーの第1の層及び第2の層のうち最も厚い層及び前記第2の光学積層体の複数の交互するポリマーの第1の層及び第2の層のうち最も厚い層が、前記第1の光学積層体の複数の交互するポリマーの第1の層及び第2の層のうち最も薄い層及び前記第2の光学積層体の複数の交互するポリマーの第1の層及び第2の層のうち最も薄い層の間に配置されており、
前記スペーサが光吸収要素を有し、前記光学フィルムが、第1のプリズムの斜辺及び第2のプリズムの斜辺の間に配置され、前記第1のプリズムの斜辺及び第2のプリズムの斜辺に接着されて、偏光ビームスプリッタ(PBS)を形成し、1.8~2.2のf値を有し、前記第1の偏光状態を有する光の円錐が、前記PBSに入射して、前記光学フィルム上の入射位置で前記光学フィルムと40~50度の入射角をなすとき、前記PBSが、前記入射位置と前記PBSの対角線縁部との間の第1の斜辺と第2の斜辺とに沿って前記第1の斜辺と前記第2の斜辺との間を伝搬する光ストリークを実質的に生成しない、
光学フィルム。 - 前記スペーサ層が、前記第1の光学積層体及び前記第2の光学積層体と一体的に形成された二色性偏光子を含み、前記二色性偏光子が、前記第2の偏光状態を有する光の少なくとも80%を透過し、前記第1の偏光状態を有する光の少なくとも20%を吸収する、請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記光吸収要素が、光吸収染料を含む、請求項9に記載の光学フィルム。
- 第1のプリズムと第2のプリズムとの間に配置された、請求項1~11のいずれか一項に記載の光学フィルムを備える、偏光ビームスプリッタ。
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