JP2018014330A - 光源及びその光源を組み込んだディスプレイシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】組み込まれるディスプレイの薄肉軽量化、使用するランプの少数化、効率的な光混合による均一な照明、等を可能とする光源を提供する。
【解決手段】開示される光源は、光を受光するための入力ポート及び光を透過するための出力ポート並びに入力ポートに配置されたランプを含む光学反射空洞と、出力ポートに配置された光学スタックと、を含む。光学スタックは、出力ポートに配置され且つ約20%以上の光学ヘイズを有する前方散乱光拡散体と、その光拡散体の上に配置された光学フィルムと、を含む。光学フィルムは、光学フィルムと光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化する。光学フィルムは、約1.3以下である屈折率と約5%以下である光学ヘイズとを有する。光学スタックはまた、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層を含む。光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は、互いに物理的に接触する。
【選択図】図1
【解決手段】開示される光源は、光を受光するための入力ポート及び光を透過するための出力ポート並びに入力ポートに配置されたランプを含む光学反射空洞と、出力ポートに配置された光学スタックと、を含む。光学スタックは、出力ポートに配置され且つ約20%以上の光学ヘイズを有する前方散乱光拡散体と、その光拡散体の上に配置された光学フィルムと、を含む。光学フィルムは、光学フィルムと光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化する。光学フィルムは、約1.3以下である屈折率と約5%以下である光学ヘイズとを有する。光学スタックはまた、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層を含む。光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は、互いに物理的に接触する。
【選択図】図1
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、次に列挙する米国特許出願に関連し、当該出願は参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる:米国特許出願第61/169466号、発明の名称「Optical Film」(代理人整理番号65062US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169521号、発明の名称「Optical Construction and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65354US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169532号、発明の名称「Retroreflecting Optical Construction」(代理人整理番号65355US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169549号、発明の名称「Optical Film for Preventing Optical Coupling」(代理人整理番号65356US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169555号、発明の名称「Backlight and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65357US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169427号、発明の名称「Process and Apparatus for Coating with Reduced Defects」(代理人整理番号65185US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169429号、発明の名称「Process and Apparatus for A Nanovoided Article」(代理人整理番号65046US002)、2009年4月15日出願;及び米国特許出願第61/254,243号、発明の名称「Optical Construction and Method of Making the Same」(代理人整理番号65619US002)、2009年10月22日出願。
本出願は、次に列挙する米国特許出願に関連し、当該出願は参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる:米国特許出願第61/169466号、発明の名称「Optical Film」(代理人整理番号65062US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169521号、発明の名称「Optical Construction and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65354US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169532号、発明の名称「Retroreflecting Optical Construction」(代理人整理番号65355US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169549号、発明の名称「Optical Film for Preventing Optical Coupling」(代理人整理番号65356US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169555号、発明の名称「Backlight and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65357US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169427号、発明の名称「Process and Apparatus for Coating with Reduced Defects」(代理人整理番号65185US002)、2009年4月15日出願;米国特許出願第61/169429号、発明の名称「Process and Apparatus for A Nanovoided Article」(代理人整理番号65046US002)、2009年4月15日出願;及び米国特許出願第61/254,243号、発明の名称「Optical Construction and Method of Making the Same」(代理人整理番号65619US002)、2009年10月22日出願。
本出願は、更に、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それらの全体が本明細書に組み込まれる:発明の名称「Gradient Low Index Article and Method」(代理人整理番号65716US002);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「Voided Diffuser」(代理人整理番号65822US002)。
(発明の分野)
本発明は、一般に、中空の光学反射空洞と、ある低屈折率に似た特性を呈する光学フィルムとを含む光源に関する。本発明はまた、かかる光源を組み込む照明装置、バックライト、及びディスプレイシステムに関する。
本発明は、一般に、中空の光学反射空洞と、ある低屈折率に似た特性を呈する光学フィルムとを含む光源に関する。本発明はまた、かかる光源を組み込む照明装置、バックライト、及びディスプレイシステムに関する。
バックライトは、液晶ディスプレイ(LCD)などのディスプレイで拡張範囲型照明光源(extended area illumination source)として用いられる。バックライトは、典型的には、1つ以上のランプを備える光源と、ランプからバックライトの出射面にわたって光を拡張することにより拡張範囲型光源を作り出すライトガイドと、プリズム式光方向転換層、輝度上昇層、反射偏光子層、拡散層、ミラー層、及びリターダ層などの1つ以上の光調整層とを組み込む。ライトガイドは、典型的には中実であり、かつ、ライトガイドから光を抽出するための手段を備える。
一般に、本発明は光源に関する。一実施形態において、光源は、光を受光するための入力ポート及び光を透過するための出力ポートを含む反射空洞を含む。光源はまた、入力ポートに配置されたランプを備える。光源はまた、出力ポートに配置された光学スタックを含み、その光学スタックは、出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光拡散体と、光学フィルムと光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために光拡散体の上に配置された光学フィルムとを含む。光学フィルムは、約1.3以下である屈折率と、約5%以下である光学ヘイズとを有する。光学スタックはまた、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層を含む。光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は、互いに物理的に接触する。ある場合には、光学反射空洞の最大横方向寸法と光学反射空洞の最大厚さの比は、約20以上、又は約40以上、又は約60以上である。ある場合には、ランプはLEDを含む。ある場合には、空洞は、空洞の反対側にある入力ポートを含む。ある場合には、空洞の出力ポートは、空洞の上部側に位置決めされる。ある場合には、光拡散体は、約0.2以上、又は約0.3以上、又は約0.4以上、又は約0.5以上の移送比率を有する。ある場合には、光拡散体は半鏡面部分反射体である。ある場合には、光拡散体の光学ヘイズは、約30%以上、又は約40%以上である。ある場合には、光拡散体は、表面拡散体、若しくは体積拡散体、又は体積拡散体と表面拡散体との組み合わせを含む。ある場合には、光学フィルムの有効屈折率は、約1.25以下、又は約1.2以下、又は約1.15以下、又は約1.1以下である。ある場合には、光学フィルムの光学ヘイズは、約4%以下、又は約3%以下、又は約2%以下である。ある場合には、光学フィルムは複数の相互に連結したボイドを含み、ある場合には、光学フィルムはまた、例えば、ヒュームドシリカであり得る又はこれを含み得る粒子を含む。ある場合には、光学フィルムは、光学接着剤層を介して光拡散体に積層される。ある場合には、光学フィルムは、反射偏光子層の上にコーティングされる。ある場合には、光学スタックは、反射偏光子層の上に配置された光学接着剤層を含む。ある場合には、反射偏光子層は多層光学フィルムを含み、その層の少なくともいくつかは複屈折性である。ある場合には、反射偏光子層は、ワイヤグリッド反射偏光子、若しくは反射性ファイバ偏光子、又はコレステリック反射偏光子、あるいは拡散反射型偏光フィルム(DRPF)を含む。ある場合には、光学反射空洞は、ランプによって放射される光を少なくとも部分的にコリメートするための、1つ以上の鏡面反射側面反射体を含む。ある場合には、空洞は、出力ポートに面する鏡面反射後方反射体を含む。ある場合には、光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも50%、又は少なくとも70%、又は少なくとも90%は、互いに物理的に接触する。ある場合には、光学フィルムは、反射偏光子層と光拡散体との間に配置される。ある場合には、光源は、ディスプレイシステム内のバックライトに含まれる。
別の実施形態において、光源は、光を受光するための入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、入力ポートに配置されたランプとを含む反射空洞と、出力ポートに配置された光学スタックであって、出力ポートに配置され、かつ約30%以上の光学ヘイズを有する光学フィルムと、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層とを含み、光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は、互いに物理的に接触する、光学スタックとを含む。ある場合には、空洞の最大横方向寸法と空洞の最大厚さとの比は、約20以上、又は約40以上、又は約60以上である。ある場合には、ランプはLEDを含む。ある場合には、空洞は、空洞の反対側に位置決めされる入力ポートを含む。ある場合には、空洞の出力ポートは、空洞の上部側に位置決めされる。ある場合には、光学フィルムは、約0.2以上、又は約0.3以上、又は約0.4以上、又は以上約0.5以上である移送比率を有する。ある場合には、光学フィルムの光学ヘイズは、約40%以上、又は約50%以上である。ある場合には、光学フィルムは、結合剤と、複数の相互に連結したボイドと、複数の粒子とを含み、粒子はヒュームドシリカを含むことができる。ある場合には、光学フィルムは、光学接着剤層を介して反射偏光子層に積層される。ある場合には、光学フィルムは、反射偏光子層の上に直接コーティングされる。ある場合には、光学スタックは、反射偏光子層の上に配置された光学接着剤層を含む。ある場合には、反射偏光子層は、多層光学フィルム、若しくはワイヤグリッド反射偏光子、又は反射性ファイバ偏光子、又はコレステリック反射偏光子、あるいは拡散反射型偏光フィルム(DRPF)を含む。ある場合には、空洞は、ランプによって放射される光を少なくとも部分的にコリメートする鏡面反射側面反射体を含む。ある場合には、空洞は、出力ポートに面する鏡面反射後方反射体を含む。ある場合には、光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも50%、又は少なくとも70%、又は少なくとも90%は、互いに物理的に接触する。
別の実施形態において、光源は、光を受光するための入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、入力ポートに配置されたランプとを含む光学反射空洞と、出力ポートに配置された光学スタックであって、出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する光拡散体と、光学フィルムと光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために光拡散体の上に配置された光学フィルムとを含む、光学スタックとを含む。光学フィルムは、約1.3以下である屈折率と、約5%以下である光学ヘイズとを有する。光学スタックはまた、光学フィルムの上に配置された部分的に反射性で部分的に透過性の層を含む。光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は、互いに物理的に接触する。
別の実施形態において、光源は、光を受光するための入力ポートと、光を透過するための第1の出力ポートと、光を透過するための第2の出力ポートと、入力ポートに配置されたランプとを含む光学反射中空空洞と、第1の出力ポートに配置された第1の光学スタックと、第2の出力ポートに配置された異なる第2の光学スタックとを含む。光学スタックの少なくとも1つは、約30%以上である光学ヘイズを有する光学フィルムと、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層とを含み、光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は、互いに物理的に接触する。ある場合には、ディスプレイシステムは、第1の光学スタックの上に配置された第1の液晶パネルと、第2の光学スタックの上に配置された第2の液晶パネルとを備える。
添付の図面と共に、本発明の種々の実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、本発明がより完全に理解され評価されよう。
ディスプレイシステムの概略側面図。
前方及び後方散乱の略図。
別のディスプレイシステムの概略側面図。
光学スタックの概略側面図。
ディスプレイシステムの概略側面図。
光源の概略側面図。
光学スタックの概略側面図。
別のディスプレイシステムの概略側面図。
視野角の関数としてのディスプレイシステムの測定輝度のグレースケールコノスコープ画像。
光学スタックの概略側面図。
視野角の関数としての別のディスプレイシステムの測定輝度のグレースケールコノスコープ画像。
ディスプレイシステムの概略側面図。
別のディスプレイシステムの概略側面図。
別のディスプレイシステムの概略側面図。
光学スタックの概略側面図。
別の光学スタックの概略側面図。
ディスプレイシステムの概略側面図。
別のディスプレイシステムの概略側面図。
光学構造物の概略側面図。
別の光学構造物の概略側面図。
別の光学スタックの概略側面図。
本明細書において、複数の図で用いられている同じ参照符号は、同一の又は類似の特性及び機能性を有する同一の又は類似の要素を指す。
本発明は、一般に、中空の反射空洞と、低い有効屈折率を有する、又はある低屈折率に似た特性を呈する光学フィルムとを含む光源に関する。ある場合には、開示される光源は拡張光源であり、液晶ディスプレイ(LCD)などのディスプレイに有利に組み込まれて、画像形成パネルに拡張照明を提供することができる。開示される光源を組み込んだディスプレイは、薄肉軽量化が可能となる。開示される光源は、使用するランプを少なくすることが可能であり、効率的な光混合によって広い範囲にわたって均一な照明を提供することができる。
開示される光源は、ある場合には、約5%未満の光学ヘイズ及び約1.3未満である有効屈折率など、低い光学ヘイズと低い有効屈折率とを有する光学フィルムを備える。ある場合には、光学フィルムは、例えば全内部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、高い光学ヘイズ及び/又は高い拡散光反射率を有する。
本明細書に開示される光学フィルムは、結合剤中に分散された、複数の相互に連結したボイド又はボイドのネットワークなどの複数のボイドを備える。複数の相互に連結したボイドをなすボイドは、中空トンネル又は中空トンネルに似た通路を介して互いに連結している。ボイドは、一切の物質及び/又は微粒子を必ずしも有さないわけではない。例えば、ある場合には、あるボイドが、例えば結合剤及び/又はナノ粒子などを含む、1つ以上の小さなファイバに似た物体又はひもに似た物体を含んでもよい。開示される一部の光学フィルムは、集合的な複数の相互に連結したボイド又は集合的なボイドのネットワークを備え、各ボイドは、それぞれ複数であるいは網状に連結されている。ある場合には、集合的な複数の相互に連結したボイドに加え、開示される光学フィルムは、複数の独立したあるいは連結していないボイドを含み、つまり、それらのボイドは、トンネルを介して他のボイドに連結されていない。
開示される光学フィルムのなかには、複数のボイドを含めることによって、全内部反射(TIR)又は強化内部反射(EIR)を支援するものもある。光学的に透明な非多孔質媒質中を進行する光が、高度な多孔性を有する層に入射するとき、その入射光の反射率は、垂直入射と比べて、斜角にてはるかに高くなる。ヘイズのないあるいはヘイズの低いボイドフィルムの場合、臨界角を超える斜角における反射率は約100%に近くなる。そのような場合、入射光は全内部反射(TIR)を受ける。ヘイズの高いボイドフィルムの場合、光がTIRを受けないことがあるにもかかわらず、斜角での反射率は、同様の入射角の範囲にわたって100%に近くなり得る。ヘイズの高いフィルムのこの強化反射率はTIRと類似しており、強化内部反射(EIR)として設計される。本明細書で用いるとき、多孔質又はボイド光学フィルムの強化内部反射(EIR)とは、フィルム又はフィルムラミネートのボイド層と無ボイド層との境界における反射が、ボイドのないときと比べて、ボイドがあるときにより強くなることを意味する。
開示される光学フィルムのボイドは、屈折率nv及び誘電率εvを有し、ここにおいてnv 2=εvであり、結合剤は屈折率nb及び誘電率εbを有し、ここにおいてnb 2=εbである。一般に、光学フィルムに入射する、あるいは光学フィルム中を伝播する光などの光との光学フィルムの相互作用は、例えば、フィルムの厚さ、結合剤の屈折率、ボイド又は孔の屈折率、孔の形状及び寸法、孔の空間分布、並びに光の波長など、多数のフィルム特性に依存する。ある場合には、光学フィルムに入射する、あるいは光学フィルム中を伝播する光は、有効誘電率εeff及び有効屈折率neffに「出会う」又は「経験し」、この場合、neffは、ボイド屈折率nv、結合剤の屈折率nb、及びフィルムの気孔率又はボイド体積分率「f」を用いて表わすことができる。そのような場合、光学フィルムは十分に厚く、ボイドは十分に小さいので、光は単一又は分離したボイドの形状及び形体を分解することができない。そのような場合、ボイドの少なくとも60%又は70%又は80%又は90%など、ボイドの少なくとも大多数の寸法は、約λ/5以下、又は約λ/6以下、又は約λ/8以下、又は約λ/10、又は約λ/20であり、ここにおいてλは光の波長である。
ある場合には、開示される光学フィルムに入射する光は可視光であり、つまり、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、又は約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、ボイドの少なくとも60%又は70%又は80%又は90%など、ボイドの少なくとも大多数の寸法が、約70nm以下、又は約60nm以下、又は約50nm以下、又は約40nm以下、又は約30nm以下、又は約20nm以下、又は約10nm以下である場合、光学フィルムは、合理的に有効屈折率を与えられ得る。
ある場合には、開示される光学フィルムは十分に厚く、そのため、光学フィルムは、ボイド及び結合剤の屈折率、並びにボイド又は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、光学フィルムの厚さは、約100nm以上、又は約200nm以上、又は約500nm以上、又は約700nm以上、又は約1000nm以上である。
開示される光学フィルム中のボイドが十分に小さく、光学フィルムが十分に厚い場合、光学フィルムは、以下のように表現され得る有効透過率εeffを有する。
εeff=fεv+(1−f)εb (1)
そのような場合、光学フィルムの有効屈折率neffは以下のように表わされ得る。
そのような場合、光学フィルムの有効屈折率neffは以下のように表わされ得る。
neff 2=fnv 2+(1−f)nb 2 (2)
孔の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さい場合など、ある場合には、光学フィルムの有効屈折率は、以下の式で近似され得る。
孔の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さい場合など、ある場合には、光学フィルムの有効屈折率は、以下の式で近似され得る。
neff=fnv+(1−f)nb (3)
そのような場合、光学フィルムの有効屈折率は、ボイド及び結合剤の屈折率の容積重み付き平均となる。例えば、ボイドの体積分率が約50%である光学フィルムと、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。
そのような場合、光学フィルムの有効屈折率は、ボイド及び結合剤の屈折率の容積重み付き平均となる。例えば、ボイドの体積分率が約50%である光学フィルムと、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1は、拡張光源100の上に配置された液晶パネル1280を含むディスプレイシステム1200の概略側面図である。光源100は、光学反射空洞1215の上に配置される、又はそこからの光を受光する光学スタック1290を含む。
光学反射空洞1215は、少なくとも1つの鏡面反射反射体と、ランプからの光を受光するための入力ポートと、光を透過するための出力ポートと、ランプによって放射された光のコリメーションを改善するための手段とを備え、改善されたコリメーションは、光学反射空洞のxz−平面において又は横方向に沿って(例えば長さ方向及び/若しくは幅方向に沿ってなど)改善される。詳細には、光学反射空洞1215は、光空洞の一方(右)側の鏡面反射側面反射体1210A及び1210B、並びに入力ポート1204Aと、光空洞の反対(左)側の鏡面反射側面反射体1210C及び1210D、並びに入力ポート1204Bと、入力ポート1204Aにランプ1201と、入力ポート1204Bにランプ1202とを備えている。ランプ1201によって放射された光は、鏡面側面反射体1210A及び1210Bによって、光学反射空洞の長さ(x−)方向に概ね沿ってコリメートされる、又は部分的にコリメートされる。同様に、ランプ1202によって放射された光は、鏡面側面反射体1210C及び1210Dによって、光学反射空洞の長さ(x−)方向に概ね沿ってコリメートされる、又は部分的にコリメートされる。光学反射空洞1215はまた、ランプによって放射された光を透過する出力ポート1204Cと、空洞の出力ポート1204Cに対向する後方又は底部側にある鏡面後方又は底部反射体1212とを備えている。
光学スタック1290は、出力ポート1204Cに配置された実質的前方散乱光拡散体1220と、この光拡散体の上に配置された第1の光学接着剤層1230と、この第1の光学接着剤層の上に配置された光学フィルム1240と、この光学フィルムの上に配置された反射偏光子層1250と、この反射偏光子層の上に配置された第2の光学接着剤層1235と、この第2の光学接着剤層の上に配置された基材1260とを含む。光学フィルム1240は、反射偏光子層1250と実質的前方散乱光拡散体層1220との間に配置される。
光学フィルム1240は、十分に低い屈折率及び低い光学ヘイズを有し、かつ、光学フィルム1240と第1の光学接着剤層1230との間の境界面1242における全内部反射を促進又は強化するように十分に厚い。光学フィルムの屈折率は、約1.3以下、又は約1.25以下、又は約1.2以下、又は約1.15以下、又は約1.1以下、又は約1.05以下である。光学フィルムの厚さは、約0.7マイクロメートル以上、又は約0.8マイクロメートル以上、又は約0.9マイクロメートル以上、又は約1マイクロメートル以上、又は約1.1マイクロメートル以上、又は約1.2マイクロメートル以上、又は約1.3マイクロメートル以上、又は約1.4マイクロメートル以上、又は約1.5マイクロメートル以上、又は約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。光学フィルムの光学ヘイズは、約5%以下、又は約4%以下、又は約3%以下、又は約2%以下、又は約1%以下、又は約0.5%以下である。
光学フィルム1240に垂直に入射する光について、本明細書で用いるとき、光学ヘイズは、垂直(y−)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。本明細書で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。
光学フィルム1240は、高度な光学的透明度を有する。光学フィルム120に垂直に入射する光について、本明細書で用いるとき、光学的透明度は、比(T2−T1)/(T2+T1)を指すものであり、ここで、T1は、垂直方向から1.6度〜2度、逸脱する透過光であり、T2は、垂直方向から0度〜0.7度にある透過光である。本明細書で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。光学フィルム1240が高度な光学的透明度を有する場合、その透明度は、約50%以上、又は約60%以上、又は約70%以上、又は約80%以上、又は約90%以上、又は以上約95%である。
光学フィルム1240は、結合剤中に分散された複数のボイド(例えば、相互に連結したボイドなど)を含む。結合剤は、ある用途で望ましくあり得る任意の材料であり得、又はこれを含むことができる。例えば、結合剤は、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り得る。広くは、結合剤は任意の重合可能な材料(例えば、放射線硬化性である重合可能な材料など)であり得る。
ある場合には、光学フィルム1240は、結合剤及び/又は光学フィルム中に分散された複数の粒子も含む。粒子は、ある用途で望ましくあり得る任意のタイプの粒子であり得る。例えば、光学フィルム1240中の粒子は、有機又は無機粒子であり得る。例えば、粒子は、シリカ、酸化ジルコニウム、又はアルミナの粒子であり得る。光学フィルム1240中の粒子は、ある用途で望ましくあり得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、粒子は、ほぼ球形であり得る。別の例として、粒子は細長いものであってもよい。そのような場合、光学フィルム1240は、複数の細長粒子を含む。ある場合には、細長粒子は、約1.5以上、又は約2以上、又は約2.5以上、又は約3以上、又は約3.5以上、又は約4以上、又は約4.5以上、又は約5以上である平均縦横比を有する。ある場合には、光学フィルム1240の中の粒子は、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り得る。
光学フィルム1240中の粒子は、機能化されていてもよく、又はされていなくてもよい。ある場合には、粒子は機能化されていない。ある場合には、粒子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、望ましい溶媒又は結合剤に分散させることができる。ある場合には、粒子は更に機能化されて、主結合剤に化学結合することができる。例えば、粒子は、結合剤に化学結合するように、表面修飾されることができ、また、反応性官能基又は反応性基を有することができる。ある場合には、光学フィルム1240の中の粒子の一部は反応性基を有し、その他は反応性基を有さない。例えばある場合には、約10%の粒子が反応性基を有し、約90%の粒子が反応性基を有さず、又は約15%の粒子が反応性基を有し、約85%の粒子が反応性基を有さず、又は約20%の粒子が反応性基を有し、約80%の粒子が反応性基を有さず、又は約25%の粒子が反応性基を有し、約75%の粒子が反応性基を有さず、又は約30%の粒子が反応性基を有し、約60%の粒子が反応性基を有さず、又は約35%の粒子が反応性基を有し、約65%の粒子が反応性基を有さず、又は約40%の粒子が反応性基を有し、約60%の粒子が反応性基を有さず、又は約45%の粒子が反応性基を有し、約55%の粒子が反応性基を有さず、又は約50%の粒子が反応性基を有し、約50%の粒子が反応性基を有さない。ある場合には、粒子の一部は、反応性基及び非反応性基の両方で機能化され得る。例えば、ある場合には、粒子の相当な部分、例えば、粒子の少なくとも約30%、又は少なくとも約40%、又は少なくとも約50%、又は少なくとも約60%、又は少なくとも約70%、又は少なくとも約80%は、反応性基及び非反応性基の両方で機能化され得る。
ある場合には、粒子は、約0.5マイクロメートル超過、又は約1マイクロメートル超過、又は約1.5マイクロメートル超過、又は約2マイクロメートル超過の平均直径を有することができる。ある場合には、粒子は、約1マイクロメートル未満、又は約0.7マイクロメートル未満、又は約0.5マイクロメートル未満、又は約0.3マイクロメートル未満、又は約0.2マイクロメートル未満、又は約0.1マイクロメートル未満、又は約0.07マイクロメートル未満、又は約0.05マイクロメートル未満である平均直径を有することができる。ある場合には、光学フィルムは、約1マイクロメートル以上である平均直径を有する第1の複数の大径粒子と、約0.5マイクロメートル以下である平均直径を有する第2の複数の小径粒子とを有することができる。そのような場合、粒径分布は、約0.5マイクロメートル未満に位置する第1のピークと、約1マイクロメートル超過に位置する第2のピークとを有することができる。
光学フィルム1240は、複数のボイドを含む任意の光学フィルムであり得る。例えば、光学フィルム1240は、米国特許出願第61/169466号、発明の名称「Optical Film」(代理人整理番号65062US002)、2009年4月15日出願、及び米国特許出願第61/169521号、発明の名称「Optical Construction and Display System Incorporating Same」(代理人整理番号65354US002)、2009年4月15日出願に記載の光学フィルムであり得る。別の例として、光学フィルム1240は、米国特許出願第__________号、発明の名称「Voided Diffuser」(代理人整理番号65822US002)、及び米国特許出願第61/254,243号、発明の名称「Optical Construction and Method of Making the Same」(代理人整理番号65619US002)に記載の光学フィルムであり得、当該出願の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
光拡散体1220は、実質的前方散乱拡散体であり、これは、光拡散体に入射する光のかなりの部分、例えば、少なくとも約20%、又は少なくとも約30%、又は少なくとも約40%、又は少なくとも約50%、又は少なくとも約60%、又は少なくとも約70%、又は少なくとも約80%が、前方散乱反射光及び/又は透過光として前方方向に散乱することを意味する。
図2は、第1の媒質215と異なる第2の媒質220との間の境界面210上の入射点225に入射する光線205の略図である。入射点225は、入射点225において境界面210に対して垂直である法平面230を画定する。平面230は、スペースを前方部分235と後方部分240とに分割する。前方方向に散乱される入射光線205の一部は、前方部分235内に位置しかつ伝播し、後方方向に散乱される入射光線205の一部は、後方部分240内に位置しかつ伝播する。例えば、光線205は、境界面210で散乱されて、光束F1を有する前方散乱透過光245、光束F2を有する前方散乱反射光250、光束B1を有する後方散乱透過光260、及び光束B2を有する後方散乱反射光255となる。前方方向に散乱された全光は、光束F=F1+F2を有し、後方方向に散乱された全光は、光束B=B1+B2を有する。境界面210による入射光205の前方散乱の程度は、次のように定義される「移送比率」TRによって特徴付けられることができる。
TR=(F−B)/(F+B) (4)
式中、TRは、広くは、0〜1の範囲内の値を有し得る。例えば、鏡面反射体の場合、F1、B1、及びB2はゼロであり、その結果移送比率は1となる。別の例として、ランバート反射体の場合、F1及びB1はゼロであり、F2=B2であり、その結果移送比率はゼロとなる。
式中、TRは、広くは、0〜1の範囲内の値を有し得る。例えば、鏡面反射体の場合、F1、B1、及びB2はゼロであり、その結果移送比率は1となる。別の例として、ランバート反射体の場合、F1及びB1はゼロであり、F2=B2であり、その結果移送比率はゼロとなる。
図1に戻って参照すると、光拡散体層1220が実質的前方散乱光拡散体であるようないくつかの場合には、光拡散体層は、約0.2以上、又は約0.3以上、又は約0.4以上、又は約0.5以上、又は約0.6以上、又は約0.8以上である移送比率を有する。
光拡散体層1220は、入射光線の一部を透過し、入射光線の別の部分を反射する。ある場合には、光拡散体層1220の光反射率は、少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%である。ある場合には、光拡散体層1220の光透過率は、約30%以下、又は約25%以下、又は約20%以下、又は約15%以下、又は以下約10%である。光源100が均一照明をもたらすようないくつかの場合には、実質的前方散乱光拡散体層1220の光学ヘイズは、約20%以上、又は約30%以上、又は約40%以上、又は約50%以上、又は約60%以上、又は約70%以上である。
光拡散体層1220は、実質的前方散乱光拡散体である任意の光拡散体であり得る。例えば、ある場合には、光拡散体層1220は、入射光線の一部を反射し、入射光線の別の部分を透過する半鏡面部分反射体であり得、透過部分及び反射部分のそれぞれは、鏡面部分と拡散部分とを含む。そのような場合、層1220によって反射される光の一部は、鏡面的に反射され、層1220によって反射される光の別の部分は、拡散的に反射される。同様に、そのような場合、層1220によって透過された光の一部は、鏡面的に透過され、層1220によって透過された光の別の部分は、拡散的に透過される。ある場合には、実質的前方散乱光拡散体層1220は、実質的前方散乱表面拡散体、又は実質的前方散乱体積拡散体、あるいは、表面拡散体と体積拡散体との組み合わせである実質的前方散乱拡散体であり得る、又はそれらを含むことができる。例示的なディスプレイシステム1200では、光拡散体層1220は、光学的に透明な基材1222の上に配置された散乱層1224を含む。
光拡散体1220に入射する光は、実質的に前方方向に散乱される。例えば、光拡散体に入射する光線1270は、第1の透過光線1274及び第1の反射光線1272として前方方向に実質的に散乱される。光線1274は、次いで、境界面1242で第2の反射光線1276として完全に内部反射され、この反射光線は、光空洞の内部を伝播する第2の透過光線1278として、散乱層1224によって前方方向に実質的に散乱される。実質的前方散乱光拡散体層1220は、ランプ1201及び1202によって放射される光の効率的な混合を提供することができ、その結果光源100は、液晶パネル1280を均一に照明する。ある場合には、ランプ1201及び1202は、光空洞内の他の構成要素(例えば、様々な鏡面反射など)よりも光吸収性である。そのような場合、実質的に前方に光を拡散する光拡散体1220は、ランプによって放射される光を、実質的に前方方向にかつランプから離れて散乱させ、これにより、より明るい光を放射する光源100を得ることができる。
場合によっては、特にy方向に対して大角度で伝播する光線に対し、光学フィルム1240の上に配置された層のいくつか、例えば、反射偏光子層1250、基材1260、及び/又は1つ以上の光吸収偏光子を含む液晶パネル1280などは、光学フィルム1240よりも光吸収性であり得る。そのような場合、普通であれば光学フィルムの上方の層に吸収されることになる光を完全に内部反射することによって光学的損失を防止する又は低減するために、光学フィルム1240は、より光を吸収する層と光空洞1215との間に配置されるのが有利である。
ある場合には、液晶パネル1280の上方から(特に大きな視野角から)ディスプレイシステム1200を眺める観察者1295から、光学反射空洞1215内のランプ1201及び1202といった少なくともいくつかの詳細な形体及び/又は構成要素を実質的に隠すように、光拡散体1220は十分に光拡散性である。ある場合には、例えば、鏡面反射体1210A〜1210D及び1212の間の複数の鏡面反射が繰り返し画像パターンを作り出す場合に生じ、かつ観察者1295に見える可能性がある鏡の間効果を排除する又は実質的に低減するように、光拡散体1220は十分に光拡散性である。ある場合には、実質的に均一強度の光が液晶パネル1280に供給されることができるように、光空洞1215内の光を均質化するのを支援するために、光拡散体1220は十分に光拡散性である。
例示的なディスプレイシステム1200では、光拡散体1220は表面拡散体である、即ち、薄い散乱層1224が、光学的に透明な非拡散基材1222の上に配置される。散乱層は、例えば、基材1222の上に配置された複数のビーズであることができ、その場合、ビーズは、例えば、主結合剤中に分散されることができる。別の例として、散乱層1224は、基材1222の底部表面に形成された表面構造であり得る。ある場合には、光拡散体1220は、実質的前方散乱体積拡散体であり得る。広くは、光拡散体1220は、実質的に前方散乱させる任意のタイプの光拡散体又は散乱体であり得る。
ある場合には、側面光反射体1210A〜1210D及び後方反射体1212は、実質的に鏡面反射体である。例えば、そのような場合、実質的に鏡面反射体の正反射率と拡散反射率との比は、少なくとも約100、又は少なくとも約200、又は少なくとも約300、又は少なくとも約400、又は少なくとも約500である。そのような場合、実質的に鏡面反射体の拡散反射率は、約2%以下、又は約1.5%以下、又は約1%以下、又は約0.5%以下である。
ある場合には、側面光反射体1210A〜1210D及び後方反射体1212のうちの少なくとも1つは、半鏡面反射体であり得る、即ち、入射光線の一部は鏡面的に反射され、入射光線の別の部分は拡散的に反射される。そのような場合、拡散的に反射される部分は、実質的に前方方向に散乱される。例えば、ある場合には、後方反射体1212は半鏡面反射体であり得る。別の例として、ある場合には、側面反射体1210A〜1210Dのうちの1つ以上は半鏡面光反射体であり得る。
鏡面反射体1210A〜1210D及び1212は、ある用途で望ましい及び/又は実用的であり得る任意のタイプの鏡面反射体であり得る。例えば、反射体は、アルミ蒸着フィルム、銀コーテイングフィルム、又は多層ポリマー反射性フィルム(例えば、3M Company(St.Paul,Minnesota)から入手可能な強化鏡面反射体(ESR)フィルムなど)であり得る。このESRフィルムの、垂直入射における約400nm〜約1000nmの波長範囲での反射率は、少なくとも約99%である。
反射偏光子層1250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、ここで、これら2つの偏光状態は互いに直交するものである。ある場合には、反射偏光子1250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。
例えば、多層光学フィルム(MOF)反射偏光子、拡散反射型偏光フィルム(DRPF)、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、反射偏光子層1250で使用してもよい。ある場合には、反射偏光子層1250は、ファイバ偏光子であり得る又はこれを含み得る。そのような場合、反射偏光子は、結合剤内に埋め込まれるファイバの1つ以上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。
ある場合には、反射偏光子層1250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ることができる。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。
ある場合には、反射偏光子層1250は、本願と同日に出願され、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第__________号、発明の名称「Immersed Reflective Polarizer with High Off−Axis Reflectivity」(代理人整理番号65809US002)、及び米国特許出願第____________号、発明の名称「Immersed Reflective Polarizer With Angular Confinement in Selected Planes of Incidence」(代理人整理番号65900US002)に記載のように、小さい入射角で光を偏光し、かつ、大きな入射角で1つの偏光状態又は2つの互いに直交する偏光状態を実質的に反射することができる広帯域反射偏光子であり得る。
ある場合には、反射偏光子層1250は、1つの偏光状態を実質的に透過し、直交偏光状態を実質的に拡散的に反射する拡散反射偏光子であり得る。拡散反射偏光子フィルムは、典型的には、連続複屈折マトリックス内に配置されたポリマー粒子の分散相を含む。フィルムは、典型的には、1つ以上の方向に延伸して、複屈折性を発現させることによって配向される。拡散反射偏光子の例は、例えば、米国特許第6,999,233号及び同第6,987,612号に記載されており、当該特許の開示は参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
基材1260は光学的に透明であり、主として光学スタック1290に支持を提供し、かつこれを強化するように設計される。基板1260は、剛性であっても可撓性であってもよい。基材用の例示的な材料としては、ガラス、並びに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が挙げられる。
ある場合には、第1及び第2の光学接着剤層1230及び1235は、主として、接着剤の片側にある層を、接着剤の別の側にある層に結合するように設計される。そのような場合、第1の光学接着剤層1230の主要目的は、光学フィルム1240を実質的前方散乱光拡散体層1220に積層することであり、第2の光学接着剤層1235の主要目的は、反射偏光子層1250を支持基材1260に積層することである。そのような場合、光学接着剤層は高い正光透過率を有し得る。例えば、そのような場合、接着剤層それぞれの正光透過率は、約60%以上、又は約70%以上、又は約80%以上、又は約90%以上である。
ある場合には、接着剤層1230及び1235の一方又は両方がディスプレイシステム1200になくてもよい。例えば、ある場合には、ディスプレイシステム1200は、第1の光学接着剤層1230を含まなくてもよい。そのような場合、光学的拡散層1220は、光学フィルム1240の上に直接コーティングされ得る。ある場合には、光学フィルム1240は、反射偏光子層1250の上にコーティングされる。ある場合には、光学フィルム1240は、図1に明確に示されていない接着剤層を介して反射偏光子層1250に積層される。
ある場合には、光学接着剤層1230及び/又は1235は、光拡散性であり得る。例えば、そのような場合、光拡散性接着剤層の光学ヘイズは、少なくとも約5%、又は少なくとも約10%、又は少なくとも約15%、又は少なくとも約20%であり得る。ある場合には、光拡散性接着剤層の拡散反射率は、少なくとも約5%、又は少なくとも約10%、又は少なくとも約15%、又は少なくとも約20%であり得る。そのような場合、接着剤層は、例えば光学接着結合剤中に分散された複数の粒子を含めることによって光拡散性となり得るが、その場合、粒子及び光学接着結合剤は、異なる屈折率を有する。2つの屈折率が整合しないことにより、結果として、光が散乱し得ることになる。
光学接着剤層1230及び1235は、ある用途で望ましい及び/又は使用可能であり得る任意の光学接着剤であり得る、又はこれを含み得る。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)、及び、Norland Products,Inc.から入手可能な紫外線硬化光学接着剤などの紫外線硬化接着剤が挙げられる。例示的なPSA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を含む。本明細書で用いるとき、(メタ)アクリル(又は(メタ)アクリレート)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には、(メタ)アクリレート、ゴム、熱可塑性エラストマー、シリコーン、ウレタン、及びそれらの組み合わせが挙げられる。ある場合には、PSAは、(メタ)アクリルPSA又は少なくとも1つのポリ(メタ)ア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、及び任意選択による粘着性樹脂が挙げられる。他の例示的なシリコーンPSAには、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による粘着剤が挙げられる。
ある場合には、光学接着剤層1230及び1235の一方又は両方は、例えば、それらの開示が参照によりそれら全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第3,691,140号、同第4,166,152号、同第4,968,562号、同第4,994,322号、同第5,296,277号、及び同第5,362,516号に記載されるもののような除去可能な接着剤であり得る。フィルムを基材に接着するための「除去可能な接着剤」という語句は、基材を損傷せずに又はフィルムから基材への過度な粘着剤の転写を呈さずに、基材からのフィルムの便利な手による除去を可能にする接着剤を意味する。
ある場合には、光学接着剤層1230及び1235の一方又は両方は、例えば、それらの開示が参照によりそれら全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第6,197,397号、米国特許出願公開第2007/0000606号、及び国際公開第00/56556号に記載されるもののような、再使用可能な及び/又は再配置可能な接着剤であり得る。フィルムを基材に接着するための「再使用可能な接着剤」又は「再配置可能な接着剤」という語句は、(a)基材を損傷せずに又はフィルムから基材への過度な粘着剤の転写を呈さずに、基材からのフィルムの便利な手による除去を可能にした状態で、基材へのフィルムの一時的でしっかりとした取り付けを提供し、(b)次に、例えば、別の基材上でのフィルムのその後の再使用を可能にする接着剤を意味する。
光学スタック1290内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分が、互いに物理的に接触する。例えば、光学スタック1290内の隣接する層1240及び1250それぞれの隣接する主表面1241及び1251の相当部分が、互いに物理的に接触する。例えば、隣接する2つの主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%が、互いに物理的に接触する。例えば、ある場合には、光学フィルム1240は、反射偏光子層1250の上に直接コーティングされる。
一般に、光学スタック1290内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分が、互いに物理的に接触する。例えば、ある場合には、反射偏光子層1250と光学フィルム1240との間に配置される、支持層又は接着剤層などの1つ以上の追加層が存在してもよい。そのような場合、光学スタック1290内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触する。そのような場合、光学スタック内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%が、互いに物理的に接触する。
例示的な光学スタック1290において、光学フィルム1240は、反射偏光子層1250に物理的に接触する。例えば、光学フィルム1240は、反射偏光子層1250の底部表面1251の上に直接コーティングされてもよい。ある場合には、1つ以上の層が、これら2つの層の間に配置されてもよい。例えば、図4は、光学フィルム1240と反射偏光子層1250との間に配置された光学接着剤層410及び基板層420を含む光学スタック1290の概略側面図であり、この場合、基板層420は光学フィルム1240のための支持層であり得、光学接着剤層は、光学フィルムを反射偏光子層に接着又は積層するための接着層であり得る。
図1に戻って参照すると、液晶パネル1280は、図1には明確に示されないが、2枚のパネル板の間に配置された液晶の層と、液晶層の上に配置された上部光吸収偏光子層と、液晶層の下に配置された下部吸収偏光子とを含む。上部及び下部光吸収偏光子と液晶層とが相まって、反射偏光子層1250から液晶パネル1280を通って観察者1295へと向かう光の透過を制御する。
ランプ1201及び1202は、ある用途で望ましい及び/又は実用的であり得る任意のタイプのランプであり得る。例えば、ランプは、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)など拡張拡散ランプ、発光ダイオード(LED)など狭域用半導体ランプ、又はレーザーなどとすることができる。ある場合には、ランプ1201及び1202のうちの1つ以上は、異なるタイプのランプを含むことができる。例えば、ランプ1201は、LEDとCCFLの組み合わせを含むことができる。ある場合には、ランプは、異なる波長領域の光を放射することができる。例えば、ランプ1201は、赤色光を放射する第1のランプと、緑色光を放射する第2のランプと、青色光を放射する第3のランプとを含むことができる。
例示的なディスプレイシステム1200では、実質的前方散乱光拡散体層1220は、光学反射空洞1215の出力ポート1204Cに設置される。拡散層の主要機能が光空洞1215内部の光の混合及び均質化を支援する場合などの一部の例では、拡散層1220は、光空洞内の他の位置に適切な配向で設置されることができる。例えば、図3は、光拡散体の前方散乱特性が、ランプによって放射される光の効率的な混合を支援できるように、ディスプレイシステム1300の光拡散体層1220が、光空洞1215の内部のxz平面に設置されていること以外は、ディスプレイシステム1200と同様であるディスプレイシステム1300の概略側面図である。別の例として、光拡散体1220及び/又は散乱層1224は、光空洞内の1つ以上の反射体の上に配置され得る。例えば、図3は、後方反射体1212の上に配置された、散乱層1224と同様の散乱層1324を示している。例示的なディスプレイシステム1300では、光学フィルム1240は、光空洞1215の出力ポート1204Cに設置される。
光学フィルム1240の低反射率特性、及び光拡散体層1220の実質的前方散乱特性は、小型で薄い光学反射空洞1215及び改善された光混合を有利に提供することができる。例えば、ある場合には、光学反射空洞1215の対角線の寸法又は長さなどの最大横方向寸法は、反射空洞の最大厚さを実質的に超える。例えば、そのような場合、光学反射空洞1215の最大横方向(xz平面内)寸法と光学反射空洞の(y方向に沿った)最大厚さとの比は、約20以上、又は約40以上、又は約60以上、又は約80以上、又は約100以上である。ある場合には、図1の光学反射空洞1215の最大厚さh1は、約2mm〜約50mm、又は約5mm〜約40mm、又は約7mm〜約30mm、又は約10mm〜約20mmの範囲内である。
ある場合には、ディスプレイシステム(例えばLCDシステムなど)は、液晶パネルの均一照明のためのバックライトを組み込むことができ、その場合、バックライトは、光源100を含み、追加層を有さない。ある場合には、バックライトは、光源100と、1つ以上の追加の光調整層又はフィルムなどの1つ以上の追加層とを含むことができる。光調整フィルムの例としては、反射偏光子、輝度上昇フィルムなどの光方向転換フィルム(例えば、3M Company(Saint Paul MN)から入手可能なBEF)、転向フィルム(例えば、反転BEF)、光拡散体、又はある用途で望ましくあり得る任意の他の光調整層が挙げられる。
例示的なディスプレイシステム1200では、層1250は反射偏光子である。ある場合には、層1250は、入射光線の一部を非偏光透過光として透過し、かつ、入射光線の一部、例えば、少なくとも30%、又は少なくとも40%、又は少なくとも50%を非偏光反射光として反射する、部分的に反射性で部分的に透過性の非偏光層であり得る。ある場合には、部分的に反射性で部分的に透過性の非偏光層は、入射光線の一部を吸収することもできる。部分的に反射性で部分的に透過性の層は、多層光学フィルム、又はAl若しくはAg又はNiなどの金属でコーティングされたフィルムであり得る。ある場合には、部分的に反射性で部分的に透過性の非偏光層は、発泡体又は微細反復構造体であり得る、又はこれを含むことができる。
ある場合には、光学反射中空空洞1215は、空洞から光を抽出するのを支援するための抽出機構を含むことができる。例えば、図12は、図12の光学反射空洞1215が、後方反射体1212の上に配置された複数の抽出機構1231を含むこと以外は、ディスプレイシステム1200と同様であるディスプレイシステム1232の概略側面図である。抽出機構1231は、反射空洞からの光を出力ポート1204Cから抽出するのを支援する。抽出機構1231は、空洞から光を抽出することができる又は抽出を支援することができる任意の抽出機構であり得る。例えば、抽出機構は、例えば、後方反射体に印刷、流延、又は刻印された機構であり得る。ある場合には、抽出機構1231は、軸上方向などの所望の方向に沿って輝度を強化又は上昇させるように配列され得る。
光学反射空洞1215は、図1には明確に示されない1つ以上の光学要素を備えることができる。例えば、図18は、ディスプレイシステム1900の概略側面図であり、図中、光学反射中空空洞1215は、ランプ1202によって放射された光1920を受光する光学要素1910を備えている。光学要素1910は、入射光線1920の一部(例えばUV部分など)を反射及び/又は吸収する光学フィルタであることができ、又はこれを含むことができる。別の例として、光学要素1910は、特定方向(例えばz方向など)に沿って放射光1920をより多く拡散し、他の方向に沿って放射光1920をより少なく拡散するための、非対称の(例えば一次元などの)光拡散体であることができ、又はこれを含むことができる。別の例として、光学要素1910は、光1920を異なる(例えばより長い)波長の光1930に変換する(例えばダウンコンバートする)ための波長変換器であることができ、又はこれを含むことができる。更に別の例として、光学要素1910は、より少ないコリメート光1920を受光し、かつより多いコリメート光1930を透過する光コリメータであることができ、又はこれを含むことができる。
ある場合には、光学反射空洞1215内のランプによって放射された光は、例えば、1つ以上の光ファイバなどの1つ以上の中空又は中実ライトガイドを介して、光空洞に供給され得る。例えば、図18では、ランプ1940からの光は、入力ポート1204Aにおいて光ファイバ1950を介して光学反射空洞1215に供給される。
図1の例示的なディスプレイシステム1200では、反射偏光子1250及び後方反射体1212は平面的であり、かつ互いに対して非平行である。広くは、反射偏光子層及び後方反射体の互いに対する配向は、ある用途で望ましくあり得る任意の配向であり得る。例えば、ある場合には、反射偏光子層は、後方反射体に対して平行であり得る。ある場合には、反射偏光子層は、後方反射体に対して非平行であり得る。ある場合には、これら2つの層の一方又は両方は、平面的であり得る、又は湾曲しているなど非平面的であり得る。
ある場合には、光学スタック1290は、液晶パネルに結合されることができ、また、少ない数の層を有することができる。例えば、図19は、光学スタック1990の上に配置された液晶パネル1280を備える光学構造物1900の概略側面図である。光学スタック1990は、ある場合には、図1の光学スタック1290に取って代わることができ、光学接着剤層1235を介して液晶パネル1280に積層又は結合される。光学スタック1990は、出力ポート1204Cに配置された光拡散体層1220と、光拡散体層の上に配置された光学フィルム124と、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層1250と、反射偏光子層の上に配置された光学接着剤層1235とを含む。ある場合には、光学スタック1990又は光学構造物1900の中の任意の隣接する2つの層の間に、1つ以上の層が存在し得る。
ある場合には、開示される光学スタックは、液晶パネルと反射偏光子層との間に配置された光学フィルムを含むことができる。例えば、図20は、光学スタック2090の上に配置された液晶パネル1280を備える光学構造物2000の概略側面図である。光学スタック2090は、ある場合には、図1の光学スタック1290に取って代わることができ、光学接着剤層1235を介して液晶パネル1280に積層又は結合される。光学スタック2090は、出力ポート1204Cに配置された光拡散体層1220と、光拡散体層の上に配置された反射偏光子層1250と、反射偏光子層の上に配置(例えばコーティング)される光学フィルム1240と、光学フィルムの上に配置された光学接着剤層1235とを含む。ある場合には、光学スタック2090又は光学構造物2000の中の任意の隣接する2つの層の間に、1つ以上の層が存在し得る。
図5は、光源500上に配置された液晶パネル1280を含むディスプレイシステム1201の概略側面図である。光源は、光学反射空洞1215からの光を受光する光学スタック1291を含む。光学スタック1291は、光学反射空洞1215の出力ポート1204Cに配置された実質的前方散乱光学フィルム1285と、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層1250と、反射偏光子層の上に配置された光学接着剤層1330と、光学接着剤層の上に配置された基材1260とを含む。
反射偏光子層1250の第1の主表面1251は、光学フィルム1285に面している。光学フィルム1285は、光学反射空洞1215に面する第1の主表面1286と、反射偏光子層に面しかつ主表面1251に隣接する第2の主表面1287とを含む。光学スタック1291内の隣接する2つの層1250及び1285の隣接する主表面1251及び1287の相当部分が、互いに物理的に接触する。例えば、隣接する2つの主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%が、互いに物理的に接触する。
一般に、光学スタック1291内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分が、互いに物理的に接触する。例えば、ある場合には、接着剤層及び/又は図5には明確に示されない基板層など、反射偏光子層1250と光学フィルム1285との間に配置された1つ以上の追加層が存在してもよい。そのような場合、光学スタック1291内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触する。そのような場合、光学構造物内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%が、互いに物理的に接触する。
実質的前方散乱光学フィルム1285は、結合剤中に分散された複数のボイド(例えば、相互に連結したボイドなど)を含む。ある場合には、光学フィルム1285はまた、結合剤及び/又は光学フィルム中に分散された複数の粒子を含む。光学フィルム1285は、ボイドを含み、かつ実質的に前方散乱させる、本明細書に開示される任意の光学フィルムであり得る。ある場合には、光学フィルム1285は、低い光学ヘイズ及び拡散反射率を有する。
ある場合には、光学フィルム1285は、高い光学ヘイズを有する。そのような場合、光学フィルムの光学ヘイズは、約30%以上、又は約40%以上、又は約50%以上、又は約60%以上、又は約70%以上、又は約80%以上、又は約90%以上である。ある場合には、光学フィルム1285は、高い拡散光反射率を有する。そのような場合、光学フィルムの拡散光反射率は、約30%以上、又は約40%以上、又は約50%以上、又は約60%以上である。ある場合には、光学フィルム1285は、低い光学的透明度を有する。そのような場合、光学フィルムの光学的透明度は、約70%以下、又は約60%以下、又は約50%以下、又は約40%以下、又は約30%以下、又は約20%以下、又は約10%以下である。
ある場合には、光学フィルム1285は、高い光学ヘイズを有し、かつある低屈折率に似た特性を表す。例えば、そのような場合、光学フィルム1285は、TIRを支援する又は内部反射を強化することができる。例えば、光学フィルムと反射偏光子層1250との間の境界面に入射角θで入射する光線1289は、光学フィルムは低い有効屈折率を有するので、TIRを受けることができる。ある場合には、例えば、高い光学ヘイズが原因で、光学フィルムに有効屈折率を与えるのが可能でない場合があるが、光学フィルムは、依然として内部反射を強化することができる、即ち、反射は、光学フィルムの結合剤が生じさせるものよりも大きい。
光学スタック1291の利点は、光学フィルム1285が高い光学ヘイズを有し、かつ光を実質的に散乱させることができる一方で、同時に、ある低屈折率特性を表すことができることである。例えば、光学スタック1291は、かなりの光学利得を有することができる。例えば、光学スタック1291の光学利得は、少なくとも約1.1、又は少なくとも約1.2、又は少なくとも約1.2、又は少なくとも約1.25、又は少なくとも約1.3、又は少なくとも約1.35、又は少なくとも約1.4、又は少なくとも約1.45、又は少なくとも約1.5であり得る。本明細書で用いるとき、光学スタックの「利得」又は「光学利得」は、光学スタックを有する光学システム又はディスプレイシステムの軸方向出力輝度と、光学スタックを有さない同じ光学システム又はディスプレイシステムの軸方向出力輝度との比として定義される。
例示的なディスプレイシステム1201では、光学フィルム1285の主表面1286は、構造化されており、光を散乱させることができる。広くは、主表面1286は、ある用途で望ましくあり得る任意の特性を有することができる。例えば、ある場合には、主表面1285は滑らかであり得る。
光学接着剤層1330は、反射偏光子層1250を支持基材1260に結合する。光学接着剤層は、光学接着剤層1230及び1235などの、本明細書に開示される任意の光学接着剤層と同様であり得る。
本明細書に開示されるディスプレイシステム、光源、及び光学反射空洞は、ある用途で望ましくあり得る任意の形状及び構成を有することができる。例えば、ある場合には、ディスプレイシステム1200などの開示されるディスプレイシステム、光源100などの開示される光源、及び/又は空洞1215などの開示される光学反射空洞は、平面的又は湾曲状であり得る。
例示的なディスプレイシステム1201では、出力ポート1204Cは、後方反射体1212とほぼ同一寸法である。広くは、出力ポート1204Cは、ある用途で望ましくあり得る任意の寸法及び/又は形状を有することができる。例えば、図14は、ディスプレイシステム1201と同様であり、かつ、光学反射空洞1515の出力ポート1504Cに配置された光学スタック1291を備えるディスプレイシステム1500の概略側面図であり、この場合、出力ポート1504Cは、鏡面後方反射体1212よりも小さい。光空洞1515は、上部鏡面反射体1520A及び1520Bを含む。ある場合には、上部反射体1520A及び1520Bの少なくとも一方は、半鏡面反射体であり得る。
図5を参照すると、ある場合には、光学スタック1291は、より数の少ない層又は1つ以上の追加層を有することができる。例えば、図15は、例えば、光学スタック1291に取って代わることができる光学スタック1690の概略側面図である。光学スタック1690は、光学接着剤層1605を介して液晶パネル1280に結合される。光学スタック1690は、光学フィルム1285と、光学フィルム1285の上に配置された反射偏光子層1250と、反射偏光子層の上に配置された構造化光方向転換フィルム1620と、光方向転換フィルムの上に配置され、かつこれを平坦化する光学フィルム1610と、光学フィルム1610の上に配置された光学接着剤層1605とを含む。光方向転換フィルム1620は、z方向に沿って延在する複数の線状プリズム1622を含む構造化上面1621を含む。光学フィルム1610は、構造化表面1621を平坦化し、かつ光学接着剤層1605を介して液晶パネル1280に光学的に結合する。光学フィルム1610は、本明細書に開示される任意の光学フィルムであってよい。例えば、ある場合には、光学フィルム1610は、結合剤中に分散されたボイドを含み、かつ、約1.3以下、又は約1.25以下、又は約1.2以下、又は約1.15以下、又は約1.1以下、又は約1.05以下である有効屈折率を有する。ある場合には、光学フィルム1610の光学ヘイズは、約5%以下、又は約4%以下、又は約3%以下、又は約2%以下、又は約1%以下、又は約0.5%以下である。
光学スタック1690内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分は、互いに物理的に接触する。ある場合には、接着剤層及び/又は図15には明確に示されない基板層など、例えば、反射偏光子層1250と光学フィルム1285との間に配置された1つ以上の追加層が存在してもよい。そのような場合、光学スタック1690内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の相当部分が、互いに物理的に接触する。そのような場合、光学スタック内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%が、互いに物理的に接触する。
光方向転換フィルム1620は、光を方向転換することができる構造物を含む任意のフィルムであり得る。光方向転換フィルムの例としては、輝度上昇フィルム(例えば、3M Company(Saint Paul MN)から入手可能なBEF)及び転向フィルム(例えば、反転BEF)が挙げられる。
更に別の例として、図21は、光学スタック1291又は本明細書に開示される任意の他の光学スタックに取って代わることができる光学スタック2100の概略側面図である。光学スタック2100は、第1の光方向転換フィルム2110と、第1の光方向転換フィルムの上に配置され、かつこれを平坦化する第1の光学フィルム2120と、第1の光学フィルムの上に配置された第1の光学接着剤層2130と、第1の光学接着剤層の上に配置された光拡散体層2140と、光拡散体層の上に配置され、かつこれを平坦化する第2の光学フィルム2150と、第2の光学フィルムの上に配置された第2の光学接着剤層2160と、第2の光学接着剤層の上に配置された第2の光方向転換層2170と、第2の光方向転換層の上に配置され、かつこれを平坦化する第3の光学フィルム2180とを含む。
第1及び第2の光方向転換フィルム2110及び2170は、ある用途で望ましくあり得る任意の光方向転換フィルムであり得る。例えば、ある場合には、光方向転換フィルム2110及び2170は、光方向転換フィルム1620と同様であり得る。ある場合には、光方向転換フィルム2110及び2170は線状プリズムフィルムを含み、一方の光方向転換フィルムの中の線状プリズムは、第1の方向に沿って配向され、もう一方の光方向転換フィルムの中の線状プリズムは、第1の方向と直交する第2の方向に沿って配向される。例えば、ある場合には、光方向転換フィルム2110の中の線状プリズムは、x方向に沿って延在する又は配向されることができ、光方向転換フィルム2170の中の線状プリズムは、z方向に沿って延在する又は配向されることができる。そのような場合、及び光学スタック2100が、例えば、出力ポート1204Cに配置された状態では、第1の又は下側の光方向転換フィルム2110の中のプリズムは、光源1201及び1202によって放射されて、概ねx方向に沿って進行する光の相当部分を、効率よく完全に内部反射することができる。
光学フィルム2120、2150、及び2180は、光学フィルム1240及び1285などの、本明細書に開示される任意の(nay)光学フィルムであり得る。例えば、ある場合には、光学フィルムは、結合剤中に分散されたボイド(例えば、相互に連結したボイドなど)を含み、かつ、約1.3以下、又は約1.25以下、又は約1.2以下、又は約1.15以下、又は約1.1以下、又は約1.05以下である有効屈折率を有する。ある場合には、光学フィルムの光学ヘイズは、約5%以下、又は約4%以下、又は約3%以下、又は約2%以下、又は約1%以下、又は約0.5%以下である。
光学接着剤層2130及び2160は、光学接着剤層1230、1235、及び1330などの、本明細書に開示される任意の光学接着剤層であり得る。光拡散体層2140は、光拡散体層1220などの、本明細書に開示される任意の光拡散体層と同様であり得る。ある場合には、光拡散体層は、結合剤中に分散された複数のビーズを含み、その場合、ビーズは上部構造化表面を形成する。ある場合には、結合剤及びビーズの反射率はほぼ同じである。そのような場合、光拡散体層2140は、実質的に表面拡散体であり、体積拡散体において光をほとんど又は全く散乱させない。そのような場合、光拡散体層2140は、光学スタック2100の光学利得を上昇させることができる。
光学スタック2100内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分が、互いに物理的に接触する。ある場合には、接着剤層及び/又は図21には明確に示されない基板層など、例えば、第1の光学フィルム2120と第1の光方向転換フィルム2110との間に配置された1つ以上の追加層が存在してもよい。そのような場合、光学スタック2100内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触する。そのような場合、光学スタック内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%は、互いに物理的に接触する。
別の例として、図16は、光学スタック1291に取って代わることができる光学スタック1790の概略側面図である。光学スタック1790は、光学接着剤層1710を介して液晶パネル1280に結合され、かつ、光学フィルム1285と、光学フィルム1285の上に配置された光学フィルム1730と、光学フィルム1730の上に配置された光方向転換フィルム1620と、光方向転換フィルム1620の上に配置され、かつこれを平坦化する光学フィルム1610と、光学フィルム1610の上に配置された光学接着剤層1720と、光学接着剤層1720の上に配置された反射偏光子層1250と、反射偏光子層1250の上に配置された光学接着剤層1710とを含む。
光学フィルム1730は、本明細書に開示される任意の光学フィルムであってよい。例えば、ある場合には、光学フィルム1730は、結合剤中に分散されたボイドを含み、かつ、約1.3以下、又は約1.25以下、又は約1.2以下、又は約1.15以下、又は約1.1以下、又は約1.05以下である有効屈折率を有する。ある場合には、光学フィルム1730の光学ヘイズは、約5%以下、又は約4%以下、又は約3%以下、又は約2%以下、又は約1%以下、又は約0.5%以下である。
光学スタック1790内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分は、互いに物理的に接触する。ある場合には、接着剤層及び/又は図16には、明確に示されない基板層など、例えば、光方向転換フィルム1620と光学フィルム1730との間に配置された1つ以上の追加層が存在してもよい。そのような場合、光学スタック1790内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触する。そのような場合、光学スタック内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%は、互いに物理的に接触する。
図13は、観察者1450Aが見ることができる第1の液晶パネル1440A、及び第2の観察者1450Bが見ることができる第2の液晶パネル1440Bに照明を提供する光源1401を備えるディスプレイシステム1400の概略側面図である。光源1401は、ランプ1402からの光を受光する入力ポート1403と、第1の液晶パネル1440Aに向けて光を透過し、かつこれを照明する第1の出力ポート1404Aと、第2の液晶パネル1440Bに向けて光を透過し、かつこれを照明する第2の出力ポート1404Bとを含む光学反射空洞1405を含む。光源1401はまた、第1の出力ポート1404Aに配置された第1の光学スタック1490Aと、第2の出力ポート1404Bに配置された第2の光学スタック1490Bとを含む。
光反射空洞は、第1の鏡面側面反射体1410Aと、第2の鏡面側面反射体1410Bと、鏡面部端反射体1410Cとを備える。光学スタック1490A及び1490Bのそれぞれは、光学フィルムの上に配置された反射偏光子層を含む。詳細には、第1の光学スタック1490Aは、第1の出力ポート1404Aに配置された第1の光学フィルム1420Aと、第1の光学フィルム1420Aの上に配置された第1の反射偏光子層1430Aとを含み、第2の光学スタック1490Bは、第2の出力ポート1404Bに配置された第2の光学フィルム1420Bと、第2の光学フィルム1420Aの上に配置された第2の反射偏光子層1430Bとを含む。
ある場合には、第1及び第2の光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方は、実質的前方散乱光学フィルムである。そのような場合、光学フィルムは、約0.2以上、又は約0.3以上、又は約0.4以上、又は約0.5以上、又は約0.6以上、又は約0.8以上である移送比率を有する。光学フィルム1420A及び1420Bのそれぞれは、入射光線の一部を透過し、入射光線の別の一部を反射する。ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方の光反射率は、少なくとも40%、又は少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%である。ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方の光透過率は、約30%以下、又は約25%以下、又は約20%以下、又は約15%以下、又は約10%以下である。光源1401が均一照明を提供する場合のような一部の例では、実質的前方散乱光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方の光学ヘイズは、約20%以上、又は約30%以上、又は約40%以上、又は約50%以上、又は約60%以上、又は約70%以上である。
光学スタック1490A及び1490Bのそれぞれ内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分は、互いに物理的に接触する。例えば、光学スタック1490Aでは、第1の反射偏光子層1430Aの底部主表面及び第1の光学フィルム1420Aの上部主表面の相当部分は、互いに物理的に接触する。そのような場合、隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%は、互いに物理的に接触する。
広くは、光学スタック1490A及び1490Bのそれぞれ内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面(互いに面するか、あるいは互いに隣接する主表面)の相当部分は、互いに物理的に接触する。例えば、ある場合には、接着剤層及び/又は図13には明確に示されない基板層など、例えば、反射偏光子層1430Aと光学フィルム1420Aとの間に配置された1つ以上の追加層が存在してもよい。そのような場合、光学スタック1490A内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触する。そのような場合、光学スタック内の隣接する2つの層それぞれの隣接する主表面の少なくとも50%、又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%、又は少なくとも90%、又は少なくとも95%は、互いに物理的に接触する。
光学フィルム1420A及び1420Bのそれぞれは、結合剤中に分散された複数のボイド(例えば、相互に連結したボイドなど)を含む。ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方もまた、結合剤及び/又は光学フィルム中に分散された複数の粒子を含む。光学フィルム1420A及び1420Bは、ボイドを含み、かつ実質的に前方散乱させる、本明細書に開示される任意の光学フィルムであり得る。ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方は、低い光学ヘイズ及び拡散反射率を有する。
ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方は、高い光学ヘイズを有する。そのような場合、光学フィルムの光学ヘイズは、約30%以上、又は約40%以上、又は約50%以上、又は約60%以上、又は約70%以上、又は約80%以上、又は約90%以上である。ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方は、高い拡散光反射率を有する。そのような場合、光学フィルムの拡散光反射率は、約30%以上、又は約40%以上、又は約50%以上、又は約60%以上である。ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方は、低い光学的透明度を有する。そのような場合、光学フィルムの光学的透明度は、約70%以下、又は約60%以下、又は約50%以下、又は約40%以下、又は約30%以下、又は約20%以下、又は約10%以下である。
ある場合には、光学フィルム1420A及び1420Bの少なくとも一方は、高い光学ヘイズを有し、かつある低屈折率に似た特性を表す。例えば、そのような場合、第1及び第2の光学フィルム1420A及び1420Bのそれぞれは、TIRを支援する又は内部反射を強化することができる。ある場合には、例えば、高い光学ヘイズが原因で、光学フィルムに有効屈折率を与えるのが可能でない場合があるが、フィルムは、依然として内部反射を強化することができる、即ち、反射は、光学フィルムの結合剤が生じさせるものよりも大きい。
光学スタック1490A及び1490Bの利点は、光学フィルムが高い光学ヘイズを有することができ、かつ光を実質的に散乱させることができる一方で、同時に、ある低屈折率特性を表すことができることである。例えば、光学スタック1490Aは、かなりの光学利得を有することができる。例えば、光学スタック1490Aの光学利得は、少なくとも約1.1、又は少なくとも約1.2、又は少なくとも約1.2、又は少なくとも約1.25、又は少なくとも約1.3、又は少なくとも約1.35、又は少なくとも約1.4、又は少なくとも約1.45、又は少なくとも約1.5であり得る。
例示的なディスプレイシステム1400では、光学フィルム1420Aの主表面1421Aは、構造化されており、かつ光を散乱させることができ、光学フィルム1420Bの主表面1421Bは、構造化されており、かつ光を散乱させることができる。広くは、主表面1421A及び1421Bのそれぞれは、ある用途で望ましくあり得る任意の特性を有することができる。例えば、ある場合には、主表面1421A及び1421Bの少なくとも一方は滑らかであり得る。
ある場合には、第1の反射偏光子層1430Aは、例えば、光学接着剤層を介して第1の液晶パネル1440Aに結合されることができ、また、第2の反射偏光子層1430Bは、同様に、例えば、図13には明確に示されない光学接着剤層を介して第2の液晶パネル1440Bに結合されることができる。
例示的なディスプレイシステム1400では、光源1401は、例えば、観察者1450A及び1450Bに画像及び/又は情報を表示するために、液晶パネル1440A及び1440Bに照明を提供する。ある場合には、光源1401は、一般的な照明用途において照明を提供することができる。
図17は、観察者1850に画像及び/又はデータを表示するためのディスプレイシステム1800の概略三次元図である。ディスプレイシステムは、バックライト1810から光を受光する液晶パネル1280を備えている。バックライト1810は、規則的なアレイなどのアレイを形成する複数の光源1820を備えている。光源1820は、本明細書に開示される任意の光源、例えば光源100又は500などであり得る。ある場合には、各光源1820は、独立して制御され得る。例えば、そのような場合、各光源によって放射される光の輝度は、独立して制御されることが可能である。ある場合には、光源の横列又は縦列は、独立して制御され得る。
ある場合には、バックライト1810は、例えば、表示画像の暗い部分に対応する光源1820の領域の輝度を低減することによって、アクティブ制御及び局所的制御されることができる。光源1820のそのようなアクティブな局所的制御は、電力消費量を低減させ、かつ表示コントラストを強化させることができる。
ある場合には、バックライト1810は、複数の光源タイル1820を含むタイル状のバックライト又はタイル状の光源であり得、その場合、光源タイルの少なくとも1つは、本明細書に開示される光源を含む。ある場合には、光源タイルは交互配置されることができる、即ち、隣接するタイルの一部は重なり合う。ある場合には、液晶パネル1280は、複数の画像形成タイルを備えるモノリシック画像形成パネル又はタイル状画像形成パネルであり得る。
例示的なディスプレイシステム1800は、長方形のディスプレイを有することができる。広くは、ディスプレイの寸法及び形状は、ある用途で望ましくあり得る任意の寸法及び形状であり得る。例えば、ある場合には、ディスプレイは、円形又は楕円形状などの規則的な形状を有することができる。別の例として、ある場合には、ディスプレイは不規則な形状を有することができる。
開示される光学フィルム、層、スタック、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。これらの実施例で挙げられる特定の材料、量及び寸法、並びにその他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものとして考慮すべきではない。
(実施例A):
コーティング溶液「A」を作製した。まず、360gのNalco 2327コロイドシリカ(40重量%固形分)(Nalco Chemical Company(Naperville IL)から入手可能)と300gの1−メトキシ−2−プロパノール溶媒とを、冷却器と温度計を備えた2リットルの三つ口フラスコ内で高速攪拌して混合した。次に、22.15gのSilquest A−174シラン(GE Advanced Materials(Wilton CT)から入手可能)を添加した。この混合物を10分間撹拌した。次に、追加の400gの1−メトキシ−2−プロパノールを加えた。この混合物を、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た。次に、水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒のほとんど(約700g)を、水浴温度60℃でロータリーエバポレータを使用して除去した。結果として得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノール中に分散した44重量%の透明なA−174修飾20nmシリカであった。次に、この溶液70.1g、20.5gのSR 444(Sartomer Company(Exton PA)から入手可能)、1.375gの光開始剤Irgacure184(Ciba Specialty Chemicals Company(High Point NC)から入手可能)、及び80.4gのイソプロピルアルコールを、攪拌により混合して、均質なコーティング溶液Aを形成した。
コーティング溶液「A」を作製した。まず、360gのNalco 2327コロイドシリカ(40重量%固形分)(Nalco Chemical Company(Naperville IL)から入手可能)と300gの1−メトキシ−2−プロパノール溶媒とを、冷却器と温度計を備えた2リットルの三つ口フラスコ内で高速攪拌して混合した。次に、22.15gのSilquest A−174シラン(GE Advanced Materials(Wilton CT)から入手可能)を添加した。この混合物を10分間撹拌した。次に、追加の400gの1−メトキシ−2−プロパノールを加えた。この混合物を、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た。次に、水及び1−メトキシ−2−プロパノール溶媒のほとんど(約700g)を、水浴温度60℃でロータリーエバポレータを使用して除去した。結果として得られた溶液は、1−メトキシ−2−プロパノール中に分散した44重量%の透明なA−174修飾20nmシリカであった。次に、この溶液70.1g、20.5gのSR 444(Sartomer Company(Exton PA)から入手可能)、1.375gの光開始剤Irgacure184(Ciba Specialty Chemicals Company(High Point NC)から入手可能)、及び80.4gのイソプロピルアルコールを、攪拌により混合して、均質なコーティング溶液Aを形成した。
(実施例B):
コーティング手順「B」を開発した。まず、コーティング溶液を、2.7cc/分の速度で20.3cm幅のスロットタイプコーティングダイの中にシリンジポンプ注入した。スロットコーティングダイは、152cm/分で移動する基材上に20.3cm幅のコーティングを均一に分配した。
コーティング手順「B」を開発した。まず、コーティング溶液を、2.7cc/分の速度で20.3cm幅のスロットタイプコーティングダイの中にシリンジポンプ注入した。スロットコーティングダイは、152cm/分で移動する基材上に20.3cm幅のコーティングを均一に分配した。
次に、紫外線の通過を可能にする石英窓を含んだUV−LED硬化チャンバに、コーティングされた基材を通すことによって、コーティングを重合させた。UV−LEDバンクは、ダウンウェブ方向に16個、クロスウェブ方向に22個(およそ20.3cm×20.3cmの範囲を占める)の352個のUV−LEDの長方形配列を含むものであった。このUV−LEDを、2つの水冷式ヒートシンクの上に置いた。LED(Cree,Inc.(Durham NC)より入手可能)は395nmの公称波長で動作し、また、45ボルト、10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0.108ジュールとなった。UV−LEDアレイは、GENH 60−12.5−U電力供給装置(TDK−Lambda(Neptune NJ)より入手可能)によって給電及びファン冷却された。UV−LEDを、基板から約2.54cmの距離を置いて硬化チャンバの石英窓の上に配置した。UV−LED硬化チャンバには、46.7リットル/分(1時間当たり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。
UV−LEDによる重合後、コーティングを150°F(65℃)で動作する乾燥炉に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、乾燥したコーティングを、H型バルブを備えて構成されたFusion System Model I300P(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD)から入手可能)を使用して後硬化させた。UV Fusionチャンバに、結果としてチャンバ内に約50ppmの酸素濃度を生じる窒素流を供給した。
(実施例1):
図6にその側面図が概略的に示されている光源2800を作製した。光源2800は、光学反射中空空洞2810と、反射空洞の解放前方ポート2822の位置に設置された光学スタック2890とを含む。
図6にその側面図が概略的に示されている光源2800を作製した。光源2800は、光学反射中空空洞2810と、反射空洞の解放前方ポート2822の位置に設置された光学スタック2890とを含む。
光空洞はくさび形であり、近位側面反射体2824と、遠位側面反射体2820と、底部反射体2822と、放物面反射体2840内に収容されたランプ2830とを備えていた。光空洞は次の寸法を有していた:l1=1mm、l2=16mm、l3=400mm、l4=17mm、及びl5=21mm。ランプ2830は、12個の白色LED(Philips Lumiled Lighting Company(San Jose,California)から商品名Luxeon Rebelで入手可能)を含んだ。LEDは、図6には明確に示されないヒートシンクの上に設置された。
放物面反射体の内部、側面反射体、及び底部反射体は、99.5%の可視光反射率を有するESRミラーフィルム(3M Company(St.Paul MN)より入手可能)で裏打ちされた。光学反射空洞2810は、ランプ2830によって放射された光を透過するために、解放出力ポート2826を有した。
光学スタック2890は、反射偏光子層2860の上にコーティングされた光拡散体2850を含んだ。反射偏光子は、光学接着剤層2870を介して基材2880に積層された。基材2880は、厚さ1.5mmのポリカーボネート(PC)シートであった。光学的に透明な接着剤2870は、接着剤OCA 8173(3M Company(St.Paul MN)から入手可能)であった。
反射偏光子層2860は、x軸に沿った通過軸と、y軸に沿ったブロック軸とを有した。x軸(通過軸)に沿って偏光された入射光線に関する反射偏光子層の(z方向に沿った)平均軸上反射率は約68%であり、y軸(ブロック軸)に沿って偏光された入射光線に関する反射偏光子層の(z方向に沿った)平均軸上反射率は約99.2%であった。反射偏光子層は、国際公開第2008/144656号(代理人整理番号63274WO004、2008年5月19日出願)に記載のとおりに作製した(この開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)。
反射偏光子層は、複屈折90/10 coPEN材料と、Eastman Neostar Elastomer FN007(Eastman Chemical(Kingsport TN)から入手可能)との、274の交互ミクロ層を含んでいた。274の交互ミクロ層は、1/4波長層の2枚組を順に並べて配列され、この層の厚さ勾配は、波長約400nm〜1050nmの周波数帯域にわたって、1つの偏光軸に関して強い反射共鳴を幅広く均一に提供し、また400nm〜900nmの周波数帯域にわたって直交軸に関して弱い反射共鳴を幅広く均一に提供するよう設計された。PET−Gの2つの厚さ5マイクロメートルの表面薄層を、ばらつきのある交互のミクロ層スタックの外側表面に配置した。交互ミクロ層、保護境界層、及び表面薄層を含む反射偏光子層の全体的な厚さは、約40マイクロメートルであった。633nmで測定した90/10 coPENの138の交互ミクロ層の屈折率は、nx1=1.805、ny1=1.620、及びnz1=1.515であった。FN007の138のミクロ層の屈折率は、nx2=ny2=nz2=1.506であった。
国際公開第2008/144656号に記載の方法を用いて、光拡散体2850を調製した。拡散体は、結合剤中に分散された複数の小粒子を含んでいた。詳細には、平均直径が約18マイクロメートルであるPMMAビーズ(MBX−20、Sekisuiより入手可能)を、Iragacure 142437−73−01、IPA、及びCognis Photomer 6010(Cognis North America(Cincinnati,OH)より入手可能)の溶液中に分散した。この溶液を反射偏光子層2860にコーティングし、UV硬化させて、約40マイクロメートルの乾燥コーティング厚さを得た。PMMAビーズの分散により、部分的な半球形表面構造を空間的にランダムに分布させた状態を作ることができた。平均表面より上のPMMAビーズの突出部の平均半径は、平均ビーズ半径の約60%であると推測された。乾燥マトリクスが、ほぼPMMAビーズと同じ屈折率を有するように配合され、被覆内のバルク散乱が最小にされた。
光源2800の光学性能を、Autronic Conoscope Conostage 3(Autronic−Melchers GmbH(Karlsruhe,Germany)より入手可能)を使用して測定した。測定中、LED 2830は50mAで駆動された。軸方向の輝度、最大輝度、y方向に対するx軸(ライトガイド下方方向)及びz軸(ライトガイド横断方向)に沿った最大輝度角度(度)、及び積分強度を測定し、表Iにまとめた。
(実施例2):
光学スタック2890が、図7にその側面図が概略的に示されている光学スタック2900で置き換えられたこと以外は、光源2800と同様の光源を作製した。
光学スタック2890が、図7にその側面図が概略的に示されている光学スタック2900で置き換えられたこと以外は、光源2800と同様の光源を作製した。
光学スタック2900は、厚さ1.5mmのPC基材2880と、OCA 8173光学的に透明な接着剤層2870と、光学スタック2890内の反射偏光子層と同じ光学特性を有する反射偏光子層2860と、偏光子層2860の上にコーティングされた光学フィルム2940と、光拡散体2850と同様であり、かつ基材2920の上にコーティングされた光拡散体2910と、基材2920を光学フィルム2940に積層する光学接着剤層2930とを含んだ。光学スタック2900は、図6の光学反射空洞2810の出力ポート2826に設置された。
光学フィルム2940は、実施例Bに記載のコーティング法を用いて、実施例Aの溶液Aを反射偏光子層2860の上にコーティングすることによって作製されたが、シリンジポンプ速度は6cc/分であり、UV−LEDは13アンペアで駆動された(その結果、UV−A線量は平方センチメートル当たり0.135ジュールとなった)。この光学フィルムは、約1.22の屈折率と約5マイクロメートルの厚さを有していた。
国際公開第2008/144656号に記載の方法を用いて、光拡散体2910を調製した。拡散体は、結合剤中に分散された複数の小粒子を含んでいた。詳細には、平均直径が約8マイクロメートルであるPMMAビーズ(MB30X−8、Soken Chemical Company,Ltd(Tokyo Japan)より入手可能)(22.5重量%)を、Cognis 6010樹脂(15重量%)(Cognis North America(Cincinnati OH)よりPhotomer 6010として入手可能)、光開始剤Esacure(0.1重量%)(Lamberti S.p.A.(Gallarate,Italy)より入手可能)、放射線硬化シリコーン添加剤Tego Rad 2250(0.1重量%)(Evonik Goldschmidt Corporation(Hopewell VA)より入手可能)、及び溶媒Dowanol PM(61.9重量%)(Dow Chemical Company(Midland MI)より入手可能)と混合した。構成要素を高剪断混合器の中で混合し、最後にビーズを加えた。溶液を厚さ0.051mmのPET基材2920にコーティングし、乾燥及びUV硬化させて、約8マイクロメートルの乾燥コーティング厚さを得た。
実施例1に記載の手順を用いて、光源2800の光学性能を測定した。結果は表Iに要約されている。
(実施例3):
図8にその側面図が概略的に示されているディスプレイシステム800を作製した。ディスプレイシステム800は、拡張光源801の上に配置された矩形液晶パネル820を備えていた。液晶パネル820は、約895mmの長さ(x方向)及び約515mmの幅(z方向)を有していた。拡張光源801は、長さ(x方向)705mm及び幅(z方向)400mmである矩形の放射又は発光領域を有していた。拡張光源801は、液晶パネル820の同様の寸法領域を照射し、その領域はパネルの寸法よりも小さかった。
図8にその側面図が概略的に示されているディスプレイシステム800を作製した。ディスプレイシステム800は、拡張光源801の上に配置された矩形液晶パネル820を備えていた。液晶パネル820は、約895mmの長さ(x方向)及び約515mmの幅(z方向)を有していた。拡張光源801は、長さ(x方向)705mm及び幅(z方向)400mmである矩形の放射又は発光領域を有していた。拡張光源801は、液晶パネル820の同様の寸法領域を照射し、その領域はパネルの寸法よりも小さかった。
光源801は、光学反射中空空洞810の上に配置され、かつ光学反射中空空洞810からの光を受光する光学スタック890を含んでいた。光空洞は、近位側面反射体824と、遠位側面反射体820と、底部反射体822と、6つの光エンジンを含むランプ源アセンブリ870とを有していた。各光エンジンは、放物面反射体840内に収容されたランプ830を含んだ。各ランプ830は、約9.8mmのピッチを有する線形アレイに配列された12個の冷白色LED(Philips Lumiled Lighting Company(San Jose,California)より入手可能な商品名Luxeon Rebel)を含んだ。光エンジンは、温度管理のためにアルミニウムヒートシンクに取り付けられた。光空洞は次の寸法を有していた:l1=1mm、l2=17mm、l3=400mm、l4=17mm、及びl5=21mm。放物面反射体の内部、側面反射体、及び底部反射体は、99.5%の可視光反射率を有するESRミラーフィルム(3M Company(St.Paul MN)より入手可能)で裏打ちされた。光学反射中空空洞810は、ランプ830によって放射された光を透過するために、解放出力ポート826を有した。
光学スタック890は、反射偏光子層860の上にコーティングされた光拡散体850を含んでいた。反射偏光子は、光学接着剤層87を介して液晶パネル820に結合された。反射偏光子層860は反射偏光子層2860と同様のものであり、実施例1に記載のとおりに作製された。
光拡散体850を以下のとおりに調製した:15kgのPhotomer 6010(Cognis USA(Cincinnati,Ohio)より入手可能)及び62.1kgの1−メトキシ−2−プロパノールを、Photomer 6010が完全に溶解するまで高速撹拌下で混合した。次に、0.1kgのTego Rad 2250(Evonik Goldschmidt Corp.(Hopewell,VA)より入手可能)、0.53kgのEsacure ONE(Lamberti(Conshohocken,PA)より入手可能)、及び22.5kgのMB30X−8(Sekisui Plastics Co,Ltd.(Tokyo,Japan)より入手可能)を加え、均質なコーティング溶液が得られるまで高速撹拌した。次いで、コーティングポンプを約800g/分のポンプ速度で使用し、反射偏光子層を約30.5m/分で移動させて、得られた溶液を反射偏光子層860にコーティングした。次に、160°F(71℃)の第1のオーブン及び200°F(93℃)の第2のオーブンにコーティングを通過させて、これを乾燥した。次に、乾燥したコーティングを、Hバルブ(Fusion UV Systems,INC.(Gaithersburg,Maryland)より入手可能)を備え、かつ窒素雰囲気で100% UVで動作するLight Hammer 6 UV光源を使用してUV硬化させた。得られたコーティングされた反射偏光子層を、光学接着剤層870(接着剤OCA 8173、3M Company(St.Paul MN)より入手可能)を介して液晶パネル820に積層した。
ディスプレイシステム800の光学性能を、EZ Contrast XL 88W Conoscope(モデルXL88W−R−111124、Eldim−Optics(Herouville Saint−Clair France)より入手可能)を使用して測定した。ディスプレイシステムは、軸方向の輝度約93ニト、最大輝度約100ニト、コントラスト比約146、x軸に沿った視野角約63度、及びz軸に沿った視野角約30度を有していた。図9は、視野角の関数としてのディスプレイシステム800の測定輝度のグレースケールコノスコープ画像である。グリッドを重ねた画像は参考のためであり、0〜360度の範囲の方位角φ、及び中心部での0度から周辺部における約88度までの範囲の極角θをθが20度増すごとに設けられる同心円と共に示す。
(実施例4):
光学スタック890が、その側面図が図10に概略的に示されている光学スタック1090で置き換えられたことを除いて、ディスプレイシステムをディスプレイシステム800と同様に作製した。光学スタック1090は、反射偏光子層860の底部主表面上にコーティングされた光拡散体850と、反射偏光子層860の上部主表面上にコーティングされた光学フィルム1010と、光学接着剤層870とを含んだ。
光学スタック890が、その側面図が図10に概略的に示されている光学スタック1090で置き換えられたことを除いて、ディスプレイシステムをディスプレイシステム800と同様に作製した。光学スタック1090は、反射偏光子層860の底部主表面上にコーティングされた光拡散体850と、反射偏光子層860の上部主表面上にコーティングされた光学フィルム1010と、光学接着剤層870とを含んだ。
光学フィルム1010を調製し、以下のとおりに反射偏光子層860にコーティングした。凝縮器及び温度計を備えた2リットル三口フラスコ内で、960グラムのIPA−ST−UP有機シリカ細長粒子(Nissan Chemical Inc.(Houston,TX)から入手可能)、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、高速攪拌で混合した。細長粒子は、約9nm〜約15nmの範囲内の直径及び約40nm〜約100nmの範囲内の長さを有していた。これらの粒子を、15.2重量%のIPA中に分散させた。次に、22.8gのSilquest A−174シラン(GE Advanced Materials(Wilton,CT)から入手可能)をフラスコに加えた。結果として得られた混合物を30分間にわたって攪拌した。この混合物を81℃で16時間保った。次に、この溶液を室温に冷却した。次に、40℃の水浴でロータリーエバポレータを使用して、溶液中の約950グラムの溶媒を除去し、1−メトキシ−2−プロパノール中に42.1重量%のA−174修飾細長シリカの透明分散液を得た。
次に、この透明分散液95グラム、26.8グラムのSR 444(Sartomer Company(Exton,PA)から入手可能)、102グラムのイソプロピルアルコール、0.972グラムの光開始剤Irgacure 184及び0.167グラムの光開始剤Irgacure 819(両方ともCiba Specialty Chemicals Company(High Point NC)から入手可能)を混合及び攪拌し、結果として30.4重量%固形分の均質なコーティング溶液を得た。次に、このコーティング溶液を、以下に記載のコーティング法を用いて反射偏光子層860の上部主表面にコーティングした。
コーティング溶液を、2.5cc/分の速度で20.3cm幅のスロットタイプコーティングダイの中にシリンジポンプ注入した。スロットコーティングダイは、152cm/分で移動する基材上に20.3cm幅のコーティングを均一に分配した。次に、紫外線の通過を可能にする石英窓を含んだUV−LED硬化チャンバに、コーティングされた反射偏光子層を通すことによって、コーティングを重合させた。UV−LEDバンクは、352個のUV−LED(Cree,Inc.,(Durham,NC)から入手可能)ダウンウェブ(コーティング)方向に16個、クロスウェブ方向に22個の矩形アレイ(20.3cm×20.3cm領域をほぼカバーする)を含んだ。このUV−LEDを、2つの水冷式ヒートシンクの上に置いた。UV−LEDは395nmの公称波長で動作し、また、45ボルト、13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約0.1352ジュールとなった。UV−LEDアレイは、GENH 60−12.5−U電力供給装置(TDK−Lambda,Neptune NJより入手可能)によって給電及びファン冷却された。UV−LEDは、反射偏光子層から約2.54cm離れて硬化チャンバの石英窓の上方に配置された。UV−LED硬化チャンバには、46.7リットル/分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。
UV−LEDによる重合後、コーティングを150°F(65℃)で動作する乾燥炉に2分間にわたり約152cm/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内の溶媒を除去した。次に、乾燥したコーティングを、H型バルブを備えて構成されたFusion System Model I300P(Fusion UV Systems(Gaithersburg MD)から入手可能)を使用して後硬化させた。UV Fusionチャンバに、結果としてチャンバ内に約50ppmの酸素濃度を生じる窒素流を供給した。
得られた光学フィルム1010は、Metricon Model 2010 Prism Coupler(Metricon Corp.(Pennington,NJ)より入手可能)を使用して測定した場合に、厚さ約5マイクロメートル及び有効屈折率1.16を有していた。厚さ0.051mmのPET基材にコーティングされた同様の光学フィルム1010は、Haze−Gard Plusヘイズメータ(BYK−Gardiner(Silver Springs MD)より入手可能)で測定した場合に、総光透過率約94.9%及び光学ヘイズ約1.1%を有していた。
ディスプレイシステムは、約302ニトの軸方向輝度、約312ニトの最大輝度、及び約555のコントラスト比を有しており、これら全ては実施例3で報告された対応測定値と比べて3倍を超えた。ディスプレイシステムは、x軸に沿った約63度の視野角、及びz軸に沿った約35度の視野角を有していた。図11は、視野角の関数としてのディスプレイシステムの測定輝度のグレースケールコノスコープ画像である。
項目1は光源であり、前記光源は、
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートの位置に配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光拡散体と、
光学フィルムと前記実質的前方散乱光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために前記実質的前方散乱光拡散体の上に配置され、かつ、約1.3以下である屈折率及び約5%以下である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する、光学スタックと、を含む。
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートの位置に配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光拡散体と、
光学フィルムと前記実質的前方散乱光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために前記実質的前方散乱光拡散体の上に配置され、かつ、約1.3以下である屈折率及び約5%以下である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する、光学スタックと、を含む。
項目2は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射空洞の最大厚さの比は、約20以上である。
項目3は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射中空空洞の最大厚さの比は、約40以上である。
項目4は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射中空空洞の最大厚さの比は、約60以上である。
項目5は項目1の光源であり、前記1つ以上のランプは1つ以上のLEDを含む。
項目6は項目1の光源であり、前記1つ以上の入力ポートは、前記光学反射中空空洞の反対側に位置決めされ、前記出力ポートは、前記光学反射中空空洞の上部側に位置決めされる。
項目7は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、約0.2以上である移送比率を有する。
項目8は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、約0.3以上である移送比率を有する。
項目9は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、約0.4以上である移送比率を有する。
項目10は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、約0.5以上である移送比率を有する。
項目11は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、半鏡面部分反射体を含む。
項目12は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体の前記光学ヘイズは、約30%以上である。
項目13は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体の前記光学ヘイズは、約40%以上である。
項目14は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、実質的前方散乱表面拡散体を含む。
項目15は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、実質的前方散乱体積拡散体を含む。
項目16は項目1の光源であり、前記実質的前方散乱光拡散体は、光学的に透明な基材の上に配置された光散乱層を含む。
項目17は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記有効屈折率は、約1.25以下である。
項目18は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記有効屈折率は、約1.2以下である。
項目19は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記有効屈折率は、約1.15以下である。
項目20は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記有効屈折率は、約1.1以下である。
項目21は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記光学ヘイズは、約4%以下である。
項目22は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記光学ヘイズは、約3%以下である。
項目23は項目1の光源であり、前記光学フィルムの前記光学ヘイズは、約2%以下である。
項目24は項目1の光源であり、前記光学フィルムは、複数の相互に連結したボイドを含む。
項目25は項目1の光源であり、前記光学フィルムは、結合剤と複数の相互に連結したボイドとを含む。
項目26は項目1の光源であり、前記光学フィルムは、結合剤と、複数の相互に連結したボイドと、複数の粒子とを含む。
項目27は項目1の光源であり、前記光学フィルムは、光学接着剤層を介して前記実質的前方散乱光拡散体に積層される。
項目28は項目1の光源であり、前記光学フィルムは、前記反射偏光子層の上にコーティングされる。
項目29は項目1の光源であり、前記光学スタックは、前記反射偏光子層の上に配置された光学接着剤層を含む。
項目30は項目1の光源であり、前記反射偏光子層は、交互層を含む多層光学フィルムを含み、前記交互層のうちの少なくとも1つは複屈折材料を含む。
項目31は項目1の光源であり、前記反射偏光子層は、ワイヤグリッド反射偏光子を含む。
項目32は項目1の光源であり、前記反射偏光子層は複数のほぼ平行なファイバを含み、前記ファイバは複屈折材料を含む。
項目33は項目1の光源であり、前記反射偏光子層は、コレステリック反射偏光子を含む。
項目34は項目1の光源であり、前記反射偏光子層は、拡散反射型偏光フィルム(DRPF)を含む。
項目35は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞は、1つ以上の鏡面反射側面反射体を含み、前記1つ以上のランプ(one or lamps)によって放射される光は、前記1つ以上の鏡面反射側面反射体によって前記光学反射中空空洞の横方向に沿ってコリメートされる。
項目36は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞は、前記出力ポートに面する鏡面反射反射体を含む。
項目37は項目36の光源であり、前記出力ポートは、前記鏡面反射反射体よりも小さい。
項目38は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞は、1つ以上の鏡面反射体を含む。
項目39は項目38の光源であり、前記1つ以上の鏡面反射体は、1つ以上の強化鏡面反射体(ESR)を包含する。
項目40は項目1の光源であり、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも50%は、互いに物理的に接触する。
項目41は項目1の光源であり、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも70%は、互いに物理的に接触する。
項目42は項目1の光源であり、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも90%は、互いに物理的に接触する。
項目43は項目1の光源であり、前記光学フィルムは、前記反射偏光子層と前記実質的前方散乱光拡散体との間に配置される。
項目44は、ディスプレイシステムに照明を提供するためのバックライトであって、前記バックライトは、項目1の光源を備える。
項目45は、項目1の光源と、前記光学スタックの上に配置された液晶パネルとを備えるディスプレイシステムである。
項目46は項目45のディスプレイシステムであり、前記光学スタックは、除去可能な接着剤を介して前記液晶パネルに結合される。
項目47は項目45のディスプレイシステムであり、前記光学スタックは、再配置可能な接着剤を介して前記液晶パネルに結合される。
項目48は項目1の光源であり、前記光学反射中空空洞は、前記1つ以上の入力ポートの中に入力ポートに近接して配置された光学要素を更に含み、前記光学要素は、光学フィルタ、非対称の光拡散体、波長変換器、又は光コリメータを含む。
項目49は、複数の光源タイルを含むタイル状の光源であり、前記複数の光源タイルのうちの少なくとも1つは、項目1の光源を含む。
項目50は、項目49のタイル状の光源を含むディスプレイシステムである。
項目51は、モノリシック画像形成パネルを含む項目50のディスプレイシステムである。
項目52は、タイル状画像形成パネルを含む項目50のディスプレイシステムである。
項目53は光源であり、前記光源は、
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約30%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分が互いに物理的に接触する、光学スタックと、を含む。
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約30%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分が互いに物理的に接触する、光学スタックと、を含む。
項目54は項目53の光源であり、前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射中空空洞の最大厚さの比は、約20以上である。
項目55は項目53の光源であり、前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射中空空洞の最大厚さの比は、約40以上である。
項目56は項目53の光源であり、前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射中空空洞の最大厚さの比は、約60以上である。
項目57は項目53の光源であり、前記1つ以上のランプは、1つ以上のLEDを含む。
項目58は項目53の光源であり、前記1つ以上の入力ポートは、前記光学反射中空空洞の反対側に位置決めされ、前記出力ポートは、前記光学反射中空空洞の上部側に位置決めされる。
項目59は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、約0.2以上である移送比率を有する。
項目60は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、約0.3以上である移送比率を有する。
項目61は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、約0.4以上である移送比率を有する。
項目62は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、約0.5以上である移送比率を有する。
項目63は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムの前記光学ヘイズは、約40%以上である。
項目64は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムの前記光学ヘイズは、約50%以上である。
項目65は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、複数の相互に連結したボイドを含む。
項目66は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、結合剤と複数の相互に連結したボイドとを含む。
項目67は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、結合剤と、複数の相互に連結したボイドと、複数の粒子とを含む。
項目68は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、光学接着剤層を介して前記反射偏光子層に積層される。
項目69は項目53の光源であり、前記実質的前方散乱光学フィルムは、前記反射偏光子層の上にコーティングされる。
項目70は項目53の光源であり、前記光学スタックは、前記反射偏光子層の上に配置された光学接着剤層を含む。
項目71は項目53の光源であり、前記反射偏光子層は、交互層を含む多層光学フィルムを含み、前記交互層のうち少なくとも1つは、複屈折材料を備える。
項目72は項目53の光源であり、前記反射偏光子層は、ワイヤグリッド反射偏光子を含む。
項目73は項目53の光源であり、前記反射偏光子層は、複数のほぼ平行なファイバを含み、前記ファイバは複屈折材料を含む。
項目74は項目53の光源であり、前記反射偏光子層は、コレステリック反射偏光子を含む。
項目75は項目53の光源であり、前記反射偏光子層は、拡散反射型偏光フィルム(DRPF)を含む。
項目76は項目53の光源であり、前記光学反射中空空洞は、1つ以上の鏡面反射側面反射体を含み、前記1つ以上のランプによって放射される光は、前記1つ以上の鏡面反射側面反射体によって前記光学反射中空空洞の横方向に沿ってコリメートされる。
項目77は項目53の光源であり、前記光学反射中空空洞は、前記出力ポートに面する鏡面反射反射体を含む。
項目78は項目53の光源であり、前記光学反射中空空洞は、1つ以上の鏡面反射体を含む。
項目79は項目53の光源であり、前記1つ以上の鏡面反射体は、1つ以上の強化鏡面反射体(ESR)を包含する。
項目80は項目53の光源であり、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも50%は、互いに物理的に接触する。
項目81は項目53の光源であり、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも70%は、互いに物理的に接触する。
項目82は項目53の光源であり、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも90%は、互いに物理的に接触する。
項目83は、ディスプレイシステムに照明を提供するためのバックライトであり、前記バックライトは項目5の光源を含む。
項目84は、項目53の光源と、前記光学スタックの上に配置された液晶パネルとを含むディスプレイシステムである。
項目85は光源であり、前記光源は、
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光拡散体と、
光学フィルムと前記実質的前方散乱光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために前記実質的前方散乱光拡散体の上に配置され、かつ、約1.3以下である屈折率及び約5%以下である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された部分的に反射性で部分的に透過性の層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する、光学スタックと、を含む。
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光拡散体と、
光学フィルムと前記実質的前方散乱光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために前記実質的前方散乱光拡散体の上に配置され、かつ、約1.3以下である屈折率及び約5%以下である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された部分的に反射性で部分的に透過性の層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する、光学スタックと、を含む。
項目86は光源であって、前記光源は、
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポートと、
光を透過するための第1及び第2の出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
対応の第1及び第2の出力ポートに配置された第1及び第2の光学スタックであって、各光学スタックは、
約30%以上である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する。
光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポートと、
光を透過するための第1及び第2の出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、を含む、光学反射中空空洞と、
対応の第1及び第2の出力ポートに配置された第1及び第2の光学スタックであって、各光学スタックは、
約30%以上である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する。
項目87はディスプレイシステムであり、前記ディスプレイシステムは、
項目86の光源の前記第1の光学スタックの上に配置された第1の液晶パネルと、項目86の光源の前記第2の光学スタックの上に配置された第2の液晶パネルと、を備える。
項目86の光源の前記第1の光学スタックの上に配置された第1の液晶パネルと、項目86の光源の前記第2の光学スタックの上に配置された第2の液晶パネルと、を備える。
本明細書で用いるとき、「垂直」、「水平」、「上」、「下」、「左」、「右」、「上方」及び「下方」、「上部」及び「底部」、「時計回り」及び「逆時計回り」、並びに他の同様の用語は、図で示されるような相対的位置を指す。一般に、物理的な実施形態は、異なる向きを有することがあり、その場合、これらの用語は、その装置の実際の向きに修正された相対的位置を指すことを意図したものである。例えば、たとえ図1のディスプレイシステム1200が、図中の配向と比べて反転させられたとしても、反射体1212は依然として「底部」反射体であると考えられる。
先に引用した全ての特許、特許出願、及び他の刊行物は、完全に再現されたものとして参照によって本願に組み込まれる。本発明の種々の態様の説明を容易にするために、本発明の特定の実施例について上で詳細に説明しているが、その意図は、本発明を実施例の細部に限定することではないことを理解されたい。むしろ、その意図は、添付の「特許請求の範囲」で定義される本発明の趣旨及び範囲に含まれる全ての修正物、等価物、並びに代替物を網羅することである。
Claims (10)
- 光学反射中空空洞であって、
光を受光するための1つ以上の入力ポート及び光を透過するための出力ポートと、
前記1つ以上の入力ポートに配置された1つ以上のランプと、
を含む光学反射中空空洞と、
前記出力ポートに配置された光学スタックであって、
前記出力ポートに配置され、かつ約20%以上の光学ヘイズを有する実質的前方散乱光拡散体と、
光学フィルムと前記実質的前方散乱光拡散体との間の境界面における全内部反射を強化するために前記実質的前方散乱光拡散体の上に配置され、かつ、約1.3以下である屈折率及び約5%以下である光学ヘイズを有する光学フィルムと、
前記光学フィルムの上に配置された反射偏光子層と、
を含み、前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの相当部分は互いに物理的に接触する、光学スタックと、
を含む光源。 - 前記光学反射中空空洞の最大横方向寸法と前記光学反射中空空洞の最大厚さとの比が、約40以上である、請求項1に記載の光源。
- 前記1つ以上の入力ポートが、前記光学反射中空空洞の反対側に位置決めされ、前記出力ポートが、前記光学反射中空空洞の上部側に位置決めされる、請求項1に記載の光源。
- 前記実質的前方散乱光拡散体が、約0.2以上である移送比率を有する、請求項1に記載の光源。
- 前記実質的前方散乱光拡散体が、半鏡面部分反射体を含む、請求項1に記載の光源。
- 前記実質的前方散乱光拡散体が、光学的に透明な基材の上に配置された光散乱層を含む、請求項1に記載の光源。
- 前記光学フィルムの前記有効屈折率が、約1.25以下である、請求項1に記載の光源。
- 前記光学反射中空空洞が、1つ以上の鏡面反射側面反射体を含み、前記1つ以上のランプによって放射される光が、前記1つ以上の鏡面反射側面反射体によって前記光学反射中空空洞の横方向に沿ってコリメートされる、請求項1に記載の光源。
- 前記光学スタック内の隣接する2つの主表面それぞれの少なくとも70%が、互いに物理的に接触する、請求項1に記載の光源。
- 請求項1に記載の光源と、前記光学スタックの上に配置された液晶パネルと、を含み、前記光学スタックが、接着剤を介して前記液晶パネルに結合される、ディスプレイシステム。
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