JP3709402B2 - 明るさを強化した反射偏光子 - Google Patents
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Description
に沿っては1:1と大きくは延伸されない。X軸は「延伸」方向と呼ばれる一方、Y軸は「横」方向と呼ばれる。
もし光線236が、構造面材料218に当たる時に面220への法線に対して89.9度の角度をなすなら、それは、構造面材料218を通過する間、法線に対して39.1度の角度をなすように屈折される。構造面222に到達すると、それは再び屈折される。構造面222上の構造のために、それは、構造面220への法線に対してより小さい角度をなすように屈折される。例において、それは35.6度の角度をなす。
図4に示されるような多層堆積の光学挙動を、ここにより一般的な用語で説明する。多層堆積は数百又は数千の層を含んでよく、各層を多数の異なる材料のどれで作ってもよい。特定の堆積用の材料の選択を決定する特性は、堆積の望ましい光学性能に依存する。
2)Γss={√(n1o2−no2sin2Θ)−√(n2o2−no2sin2Θ)}/{√(n1o2−no2sin2Θ)+√(n2o2−no2sin2Θ)}
ここで、Θは等方性媒質内で測定されている。
一軸複屈折系では、n1x=n1y=n1o、且つ、n2x=n2y=n2oである。二軸複屈折系では、式1と2は、図15に定義されているように、偏光平面がx−z又はy−z平面に平行な光だけに有効である。従って、二軸系では、x−z平面に入射する光に対して、p偏光用の式1で、n1o=n1x、且つ、n2o=n2xであり、又、s偏光用の式2で、n1o=n1y、且つ、n2o=n2yである。y−z平面に入射する光に対して、p偏光用の式1において、n1o=n1y、且つ、n2o=n2yであり、又、s偏光用の式2において、n1o=n1x、且つ、n2o=n2xである。
一軸複屈折系の光学的性質を説明する。上述したように、一軸複屈折材料の一般的条件はnx=ny≠nzである。従って、もし図15の各層102と104が一軸複屈折であるなら、n1x=n1y、且つ、n2x=n2yである。本説明の目的のために、層102は層104よりも大きい平面内屈折率を有し、従って、xとy方向の両方でn1>n2である。一軸複屈折多層系の光学的挙動は、n1zとn2zの値を変動して、正又は負の複屈折の異なるレベルを導入することにより、調整できる。
再び図15を参照して、2成分直交二軸複屈折系を説明する。再び、系は多くの層を有することができるが、堆積の光学的挙動の理解は、一界面における光学的挙動を調べることによって達成される。
上記の設計思想を確立すれば、当業者は、望ましい屈折率関係を生じるように選択された条件下に処理する時に本発明に係る多層の鏡又は偏光子を形成するのに広範囲の材料を使用できることを容易に理解するだろう。一般に、必要な全ては、材料の一方が、第2の材料と比べて選択された方向において異なる屈折率を有することである。この差は、例えば、有機重合体の場合のようにフィルム形成中又は後の延伸、例えば、液体結晶質の場合のように押出し又は被覆を含む各種の方法で得ることができる。更に、2個の材料は、同時押出しできるように、同様な流動学的性質(例えば、溶融粘度)を有することが好ましい。
PET:エクデル、601
601層を含む同時押出しされたフィルムが、同時押出しプロセスにより順次フラットフィルム製作ライン上で作られた。0.6dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンテレフタレート(PET)が押出し機によって75ポンド/時間の速度で給送され、又、エクデル9966(イーストマンケミカルから入手できる熱可塑性エラストマー)が別の押出し機によって65ポンド/時間の速度で給送された。PETは表面層上にあった。601層の押出し物を生産する2個のマルチプライヤーに通過させた151層を発生するために、米国特許第3801429号に記載されているようなフィードブロック法が使用された。米国特許第3565985号は典型的な同時押出しマルチプライヤーを記載する。ウェブは、約210°Fのウェブ温度で約3.6の延伸比に長手配向された。その後、フィルムは、約235°Fに約50秒で予熱されてから、約6%/秒の速度で約4.0の延伸比に横方向に延伸された。次に、フィルムは、400°Fに設定されたヒートセットオーブン内で最大幅の約5%が緩和された。仕上膜厚は2.5ミルであった。
151層を含む同時押出しされたフィルムが、同時押出しプロセスにより順次フラットフィルム製作ライン上で作られた。0.6dl/g(60重量フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンテレフタレート(PET)が押出し機によって75ポンド/時間の速度で供送され、又、エクデル9966(イーストマンケミカルから入手できる熱可塑性エラストマー)が別の押出し機にによって65ポンド/時間の速度で給送された。PETは表面層上にあった。151層を発生するために、フィードブロック法が使用された。ウェブは、約210°Fのウェブ温度で約3.5の延伸比に長手配向された。その後、フィルムは、約215°Fに約12秒で予熱されてから、約25%/秒の速度で約4.0の延伸比に横方向に延伸された。次に、フィルムは、400°Fに設定されたヒートセットオーブン内で最大幅の5%が約6秒間で緩和された。仕上膜厚は約0.6ミルであった。
一操作で注型ウェブを押出し、その後、フィルムを実験用フィルム延伸装置で配向することによって、225層を含む同時押出しされたフィルムが作られた。0.5dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンナフタレート(PEN)が押出し機によって18ポンド/時間の速度で給送され、又、エクデル9966(イーストマンケミカルから入手できる熱可塑性エラストマー)が別の押出し機にによって17ポンド/時間の速度で給送された。PENは表面層上にあった。225層の押出し物を生産する2個のマルチプライヤーに通過させた57層を発生するために、フィードブロック法が使用された。注型ウェブは厚さが12ミルで幅が12インチであった。後で、フィルムの四角部を把持して、同時にそれを両方向に一様速度で延伸するために、パンタグラフを使用する実験用延伸装置を使用して、ウェブが二軸に配向された。7.46cm角のウェブが、約100°Cで延伸器に装填されてから、60秒間で130°Cに加熱された。次に、サンプルが約3.5×3.5に延伸されるまで、延伸が(原寸法に基づく)100%/秒で開始された。延伸直後に、室温空気を吹付けることによって、サンプルが冷却された。
一操作で注型ウェブを押出し、その後、フィルムを実験用フィルム延伸装置で配向することによって、449層を含む同時押出しされたフィルムが作られた。0.53dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンナフタレート(PEN)が押出し機によって56ポンド/時間の速度で給送され、又、THV500(ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー(Minnesota Mining and Manufacturing Company)から入手できるフルオロポリマー)が別の押出し機にによって11ポンド/時間の速度で給送された。PENは表面層上にあり、PENの50%は2枚の表面層内に存在した。449層の押出し物を生産する3個のマルチプライヤーに通過させた57層を発生するために、フィードブロック法が使用された。注型ウェブは厚さが20ミルで幅が12インチであった。後で、フィルムの四角部を把持して、同時にそれを両方向に一様速度で延伸するために、パンタグラフを使用する実験用延伸装置を使用して、ウェブが二軸に配向された。7.46cm角のウェブが、約100°Cで延伸器に装填されてから、60秒間で140°Cに加熱された。次に、サンプルが約3.5×3.5に延伸されるまで、延伸が(原寸法に基づく)10%/秒で開始された。延伸直後に、室温空気を吹付けることによって、サンプルが冷却された。
PEN:CoPEN、449−低い色
一操作で注型ウェブを押出し、その後、フィルムを実験用フィルム延伸装置で配向することによって、449層を含む同時押出しされたフィルムが作られた。0.56dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンナフタレート(PEN)が押出し機によって43ポンド/時間の速度で給送され、又、0.52(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するCoPEN(70モル%2,6NDCと30モル%DMT)が別の押出し機にによって25ポンド/時間の速度で給送された。PENは表面層上にあり、PENの40%は2枚の表面層内に存在した。449層の押出し物を生産する3個のマルチプライヤーに通過させた57層を発生するために、フィードブロック法が使用された。注型ウェブは厚さが10ミルで幅が12インチであった。後で、フィルムの四角部を把持して、それを他方向に一様速度で押圧しながら一方向に延伸するために、パンタグラフを使用する実験用延伸装置を使用して、ウェブが一軸に配向された。7.46cm角のウェブが、約100°Cで延伸器に装填されてから、60秒間で140°Cに加熱された。次に、サンプルが約5.5×1に延伸されるまで、延伸が(原寸法に基づく)10%/秒で開始された。延伸直後に、室温空気を吹付けることによって、サンプルが冷却された。
ウェブを押出して、記述した全ての他の例と異なるテンターの上で配向することによって、601層を含む同時押出しされたフィルムが生産された。0.5dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンナフタレート(PEN)が押出し機によって75ポンド/時間の速度で給送され、又、0.55dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するCoPEN(70モル%2,6NDCと30モル%DMT)が別の押出し機にによって65ポンド/時間の速度で給送された。PENは表面層上にあった。601層の押出し物を生産する2個のマルチプライヤーに通過させた151層を発生するために、フィードブロック法が使用された。米国特許第3565985号は同様の同時押出しマルチプライヤーを記載する。全ての延伸はテンターの中でなされた。フィルムは、約280°Fに約20秒で予熱されてから、約6%/秒の速度で約4.4の延伸比に横方向に延伸された。次に、フィルムは、460°Fに設定されたヒートセットオーブン内で最大幅の約2%が緩和された。仕上膜厚は1.8ミルであった。
一操作で注型ウェブを押出し、その後、フィルムを実験用フィルム延伸装置で配向することによって、449層を含む同時押出しされたフィルムが作られた。0.60dl/g(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンテレフタレート(PET)が押出し機によって26ポンド/時間の速度で給送され、又、0.53(60重量%フェノール/40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するCoPEN(70モル%2,6NDCと30モル%DMT)が別の押出し機にによって24ポンド/時間の速度で給送された。PETは表面層上にあった。449層の押出し物を生産する3個のマルチプライヤーに通過させた57層を発生するために、フィードブロック法が使用された。米国特許第3565985号は同様の同時押出しマルチプライヤーを記載する。注型ウェブは厚さが7.5ミルで幅が12インチであった。後で、フィルムの四角部を把持して、それを他方向に一様速度で押圧しながら一方向に延伸するために、パンタグラフを使用する実験用延伸装置を使用して、ウェブが一軸に配向された。7.46cm角のウェブが、約100°Cで延伸器に装填されてから、60秒間で120°Cに加熱された。次に、サンプルが約5.0×1に延伸されるまで、延伸が(原寸法に基づく)10%/秒で開始された。延伸直後に、室温空気を吹付けることによって、サンプルが冷却された。仕上膜厚は約1.4ミルであった。このフィルムは、配向プロセス中に離層が発生しないだけの充分な接着力を有していた。
601層を含む同時押出しされたフィルムが、同時押出しプロセスにより順次フラットフィルム製作ライン上で作られた。0.54dl/g(60重量%フェノール+40重量%ジクロロベンゼン)の固有粘度を有するポリエチレンナフタレート(PEN)が押出し機によって75ポンド/時間の速度で給送され、又、coPENが別の押出し機にによって65ポンド/時間の速度で給送された。coPENは、70モル%2,6ナフタレンジカルボシレートメチルエステル、15%ジメチルイソフタレートとエチレングリコールを有する15%ジメチルテレフタレートの重合体であった。151層を発生するためにフィードブロック法が使用された。フィードブロックは、PENに対する1.22とcoPENに対する1.22を光学層の厚さに割当てた層の勾配分布を作るように設計されている。PEN表面層が、同時押出しされた層の8%の全厚を有する光学層の外側で同時押出しされた。光学堆積を2個の順次マルチプライヤーによって多層化させた。マルチプライヤーの呼び多層化比は、夫々、1.2と1.22であった。次に、フィルムは、約310°Fに約40秒で予熱されてから、約6%/秒の速度で約5.0の延伸比に横方向に延伸された。仕上膜厚は約2ミルであった。
明るさ強化型反射偏光子は、図23−25、特に、法線からいくらか角度をずらしてブリュスター効果を導入することによって偏心色を減少した図24に関する上記説明から利益を得る。上述したように、多層反射偏光子の層間のy屈折率の不一致を導入すると共に、層間のz屈折率の不一致を減少することによって、これは達成される。それ故、(この挙動は図23−25に関して上記した説明に従って調整できるので、)y屈折率の不一致とz屈折率の不一致を導入することにより調整し得る望ましいずれ角の色性能に構造面材料(所定の光学的性能に対して、90°構造面材料に図7及び8に示したようなもの)のプリズムの角度を調整することによって、明るさ強化型反射偏光子のどんな望ましい組合せも得ることができる。
Claims (17)
- 反射偏光子と構造面とを備える明るさ強化型反射偏光子を備える明るさ強化型光学装置であって、
前記反射偏光子は、
第1偏光配向を有する光を透過すると共に第2偏光配向を有する光を反射し、
前記第2偏光配向は前記第1偏光配向とは異なり、
さらに前記反射偏光子は、前記反射偏光子の平面に垂直な軸を有し、
前記構造面は、
初めの角度範囲内で前記構造面材料に入射する光が、前記軸に対して第1の所定の角度範囲内で前記構造面材料に入射し、反射される光と、前記軸に対して第2の所定の角度範囲内で前記構造面材料に入射し、屈折される光とを含み、
前記第2の角度範囲内の光の大部分は、入射光の前記初めの角度範囲よりも狭い角度範囲内で前記構造面材料から出射し、
前記第2の所定の角度範囲内の角度は前記第1の所定の角度範囲内の角度よりも大きくなる
ように構成され、
前記反射偏光子と前記構造面材料とが一体構造物を形成する、
明るさ強化型光学装置。 - 前記反射偏光子および前記構造面のうちの少なくとも1つによって反射される光を受けるように配置された拡散反射面をさらに備える、請求項1に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記構造面が、複数個の三角形プリズムを備える、請求項1または2に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記三角形プリズムが、70度から110度の範囲の夾角を有する、請求項3に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記三角形プリズムが、実質的に90度に等しい夾角を有する、請求項4に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記反射偏光子が、単一の一軸に配向及び延伸された重合体フィルムを含む、請求項1または2に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記反射偏光子が、重合体材料の多層堆積を含む、請求項1または2に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記多層堆積が、延伸された結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステルの層を含む、請求項7に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記多層堆積が、延伸されたポリエチレンナフタレートの層を含む、請求項7に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記多層堆積が、ナフタレン基を含有する重合体の層を含む、請求項7に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記多層堆積が、コポリエステル又はコポリカーボネートの層を含む、請求項10に記載の明るさ強化型光学装置。
- 前記多層堆積が、設計波長における光の波長の半分に等しい光学厚さを有する複数対の層を含む、請求項7に記載の明るさ強化型光学装置。
- 表示モジュールと、
前記表示モジュールの近傍に配置した明るさ強化型反射偏光子と、
前記明るさ強化型反射偏光子の近傍に配置した光共振器とを備え、
前記光共振器は、前記表示モジュールのための照明源を与えると共に、前記光共振器に入射する光に偏光配向のランダム化を付与し、且つ、前記光共振器に入射する光に方向のランダム化を付与し、
前記明るさ強化型反射偏光子は、
反射偏光子と、
構造面とを備え、
前記反射偏光子は、第1偏光配向を有する光を透過すると共に第2偏光配向を有する光を反射し、ここで前記第2偏光配向は前記第1偏光配向と異なり、さらに前記反射偏光子は、前記反射偏光子の平面に垂直な軸を有し、
前記構造面は、
初めの角度範囲内で前記構造面材料に入射する光が、前記軸に対して第1の所定の角度範囲内で前記構造面材料に入射し、反射される光と、前記軸に対して第2の所定の角度範囲内で前記構造面材料に入射し、屈折される光とを含み、
前記第2の角度範囲内の光の大部分は、入射光の前記初めの角度範囲よりも狭い角度範囲内で前記構造面材料から出射し、
前記第2の所定の角度範囲内の角度は、前記第1の所定の角度範囲内の角度よりも大きくなる
ように構成され、
前記反射偏光子と前記構造面材料とが一体構造物を形成する
光学表示装置。 - 前記光共振器が、拡散反射面を備える、請求項13に記載の光学表示装置。
- 前記構造面が、複数個の三角形プリズムを備える、請求項13に記載の光学表示装置。
- 前記反射偏光子が、複屈折材料を含む、請求項13に記載の光学表示装置。
- 前記反射偏光子が、複屈折材料と別の材料との多層堆積体を含む、請求項13に記載の光学表示装置。
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