JP7423609B2 - 光学フィルム - Google Patents
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Description
透過/反射スペクトル試験法
350nm~1500nmの波長範囲を有する、PerkinElmer LAMBDA 950(PerkinElmer(Waltham,Mass.)から入手可能)を使用して全てのスペクトル透過又は反射特性を測定した。
3M Company(St.Paul,MN)から商品名ESR-80v2の可視光ミラーフィルムを入手した。フィルムは、交互する第1の光学層及び第2の光学層を含み、第1の層がポリエチレンナフタレート(PEN)ホモポリマー(100モル%のエチレングリコールを伴う100モル%のナフタレンジカルボキシレート)であり、第2の層がポリ(メチルメタクリレート)すなわちPMMAであった。フィルムは、交互する第1の層及び第2の層の外面にスキン層を含んでいた。スキン層に使用するポリマーを第1の層に使用するのと同じ材料で形成した。スキン層を含めて、光学フィルムは656の層を有していた。交互する第1の光学層及び第2の光学層の屈折率は、実施例1において報告する屈折率と凡そ同じであった。交互する第1の層及び第2の層の厚さプロファイルを原子間力顕微鏡法(atomic force microscopy;AFM)によって求め、図6に示す。図6は、直接隣接する第1の層及び第2の層の別個の対における第1の光学層及び第2の光学層の平均物理的厚さを示す。スキン厚さは、AFMによって6.1及び5マイクロメートルと求められた。透過スペクトルを求め、図7に示す。バンドエッジの傾きは、光透過率が約10%から約70%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似から、1.11%/nmと求められた。フィルムは、AFMによって測定すると、凡そ84マイクロメートルの物理的厚さを有していた。
以下の例外を除いて、米国特許出願公開第2001/0013668号(Neavinら)に記載されているような共押出及び二軸配向により、交互する第1の光学層及び第2の光学層を含む可視光ミラーフィルムを調製した。第1の光学層は、121~123℃のTgを有するエチレンナフタレート(PEN)ホモポリマー(100モル%のエチレングリコールを伴う100モル%のナフタレンジカルボキシレート)であった。第2の光学層は、ポリ(メチルメタクリレート)すなわちPMMAであった。PMMAの例は、Arkema(Pasadena,TX,USA)から入手可能であり、100℃のTgを有する。交互する第1の層及び第2の層の外面にスキン層を形成した。スキン層に使用するポリマーを第1の光学層に使用するのと同じ材料で形成した。スキン厚さは、AFMによって3.1及び3.6マイクロメートルと求められた。フィルムは、AFMによって測定すると、凡そ32マイクロメートルの物理的厚さを有していた。交互する第1の光学層及び第2の光学層の屈折率は、実施例1において報告する屈折率と凡そ同じであった。
交互する第1の光学層及び第2の光学層を含み、スキン層を含む光学フィルム(可視光ミラーフィルム)を、厚さプロファイル及びスキン層の厚さを変更した点を除いて、比較例2について概ね説明したように作製した。AFMによって求めた交互する第1の層及び第2の層の厚さプロファイルを図6に示す。フィルムの加工中にチルロールに面したスキン層の厚さは、7.13マイクロメートルと測定され、反対側のスキン層は、7.20マイクロメートルの測定厚さを有していた。透過スペクトルを求め、図7に示す。バンドエッジの傾きは、光透過率が約10%から約70%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似から、5.17%/nmと求められた。
フィルムの物理的な厚さは、Ono-Sokki DG-925 Micrometerを使用して測定したところ、静電容量計によって凡そ77マイクロメートルと測定された。
交互する第1の層及び第2の層を含み、スキン層を含む光学フィルムを、スキン層の厚さを変更した点、及びバンドエッジをより短い波長にシフトさせるために層厚さプロファイルを変更した点を除いて、実施例1について概ね説明したように作製した。スキン厚さは、AFMによって5.1及び6.7マイクロメートルと求められた。フィルムは、AFMによって測定すると、凡そ69マイクロメートルの物理的厚さを有していた。透過スペクトルを求め、図8に示す。バンドエッジの傾きは、光透過率が約10%から約70%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似から、6.25%/nmと求められた。交互する第1の層及び第2の層の屈折率は、実施例1において報告する屈折率と凡そ同じであった。
交互する第1の層及び第2の層を含み、スキン層を含む光学フィルムを、交互する第1の層及び第2の層の数、厚さプロファイル、及びスキン層の厚さを変更した点を除いて、実施例1について概ね説明したように作製した。スキン層を含めて、光学フィルムは536の層を有していた。フィルムの加工中にチルロールに面したスキン層の厚さは、3.73マイクロメートルと測定され、反対側のスキン層は、4.43マイクロメートルの測定厚さを有していた。フィルムは、AFMによって測定すると、凡そ59マイクロメートルの物理的厚さを有していた。層厚さプロファイルは、図9に示す透過スペクトルを生成するように選ばれた。バンドエッジの傾きは、光透過率が8.7%から71.9%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似により、6.30%/nmと求められ、光透過率が8.7%から75.1%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似により、5.84%/nmと求められた。交互する第1の光学層及び第2の光学層の屈折率は、実施例1において報告する屈折率と凡そ同じであった。
交互する第1の層及び第2の層を含み、スキン層を含む光学フィルムを、スキン層の厚さを変更した点を除いて、実施例4について概ね説明したように作製した。フィルムの加工中にチルロールに面したスキン層の厚さは、5.11マイクロメートルと測定され、反対側のスキン層は、5.62マイクロメートルの測定厚さを有していた。フィルムは、AFMによって測定すると、凡そ61マイクロメートルの物理的厚さを有していた。透過スペクトルを求め、図9に示す。バンドエッジの傾きは、光透過率が9.8%から71.2%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似により、3.71%/nmと求められ、光透過率が9.8%から81.5%まで増加した波長範囲にわたって光透過率を波長に相関させる、バンドエッジに対する最良の線形近似により、3.62%/nmと求められた。交互する第1の光学層及び第2の光学層の屈折率は、実施例1において報告する屈折率と凡そ同じであった。
[項目1]
スキン層上に配置された複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層を含む光学フィルムであって、前記第1の層及び前記第2の層がそれぞれ、約250nm未満の平均厚さを有し、前記スキン層が、約2マイクロメートルを超える平均厚さを有し、実質的に垂直に入射する光に対する前記光学フィルムの光透過率が、第1の波長範囲と第2の波長範囲とを分離するバンドエッジを含み、前記第1の波長範囲が、少なくとも約400nm~約700nmにわたり、前記第2の波長範囲が、少なくとも約950nm~約1300nmにわたり、空気中で実質的に垂直に入射する光に対して、
前記光学フィルムの光反射率が、前記第1の波長範囲における各波長に対して約95%超であり、
前記光学フィルムの平均光透過率が、前記第2の波長範囲において約80%超であり、
前記第2の波長範囲における前記光学フィルムの前記光透過率の最大値と最小値との間の差が、約25%未満であり、
前記光透過率が約10%から約70%まで増加する波長範囲に少なくともわたって前記光透過率を波長に相関させる、前記バンドエッジに対する最良の線形近似が、約2%/nmを超える傾きを有しており、前記第1の層、前記第2の層、及び前記スキン層が、互いに一体的に形成されている、光学フィルム。
[項目2]
実質的に垂直に入射する光に対する前記光学フィルムの前記光透過率が、波長の増加に伴って少なくとも約10%から約70%まで単調に増加する、項目1に記載の光学フィルム。
[項目3]
前記最良の線形近似の前記傾きが、約3%/nmを超える、項目1又は2に記載の光学フィルム。
[項目4]
前記複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層のうち隣接する第1の層及び第2の層の一対が、最大光学的厚さを有し、前記複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層が、前記最大光学的厚さから約20nm以内の光学的厚さを有する少なくとも20個の別個の層対を含む、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、第1の偏光状態に沿ったn1x及びn2x、前記第1の偏光状態と直交する第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、前記第1の波長範囲及び前記第2の波長範囲の少なくとも一方に入る少なくとも1つの波長に対して、
n1x及びn1yの各々が、n1zより少なくとも0.2大きく、
n1xとn1yとの間の差が、約0.04未満であり、
n2xとn2yとn2zとの間の最大の差が、約0.01未満であり、
n1xとn2xとの間の差が、約0.2より大きい、項目1~4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目6]
50~800の数の複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層を含む光学フィルムであって、各第1の層及び第2の層が、約500nm未満の平均厚さを有し、実質的に垂直に入射する光に対する前記光学フィルムの光透過率が、第1の波長範囲と第2の波長範囲とを分離するバンドエッジ領域を含み、各範囲が少なくとも250nmの幅であり、各波長範囲における前記光学フィルムの前記光透過率の最大値と最小値との間の差が、約30%未満であり、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、第1の偏光状態に沿ったn1x及びn2x、前記第1の偏光状態と直交する第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、前記第1の波長範囲及び前記第2の波長範囲の少なくとも一方に入る少なくとも1つの波長に対して、
n1x及びn1yの各々が、n1zより少なくとも0.2大きく、
n1xとn1yとの間の差が、約0.04未満であり、
n2xとn2yとn2zの間の最大の差が、約0.01未満であり、
n1xとn2xとの間の差が、約0.2より大きく、
前記バンドエッジ領域内の実質的に垂直に入射する光に対する前記光学フィルムの前記光透過率が、波長の増加に伴って少なくとも約10%から約70%まで単調に増加する、光学フィルム。
[項目7]
前記光透過率が約10%から約70%まで増加する波長範囲に少なくともわたって前記光透過率を波長に相関させる、前記バンドエッジに対する最良の線形近似が、約2%/nmを超える傾きを有する、項目6に記載の光学フィルム。
[項目8]
前記第1の波長範囲が、少なくとも約400nm~約700nmにわたり、かつ前記第2の波長範囲が、少なくとも約950nm~約1300nmにわたる、項目6又は7に記載の光学フィルム。
[項目9]
各波長範囲における前記光学フィルムの前記光透過率の最大値と最小値との間の前記差が、約25%未満である、項目6~8のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目10]
各第1の層及び各第2の層が、約250nm未満の平均厚さを有する、項目6~9のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目11]
複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層のうちの隣接する第1の層及び第2の層の一対が、最大光学的厚さを有し、前記複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層が、前記最大光学的厚さから約20nm以内の光学的厚さを有する少なくとも20個の別個の層対を含む、項目6~10のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[項目12]
ディスプレイであって、前記ディスプレイが、
少なくとも約400nm~約700nmにわたる第1の波長範囲内で可視画像を観察者に対して表示するためのディスプレイパネルと、
前記第1の波長範囲を超える赤外波長の光を前記ディスプレイパネルを通して前記観察者に向けて放射するための赤外光源と、
前記ディスプレイパネルと前記赤外光源との間に配置されたミラーフィルムであって、実質的に垂直に入射する光、並びに直交する第1の偏光状態及び第2の偏光状態のそれぞれについて、
前記第1の波長範囲における各波長に対して、前記ミラーフィルムが、少なくとも90%の光を反射し、
前記赤外波長において、前記ミラーフィルムが、少なくとも70%の光を透過し、
前記第1の波長範囲と前記赤外波長との間にあり、前記赤外波長から約50nm以内である第1の波長において、前記ミラーフィルムが、40%~60%の光を透過する、前記ミラーフィルムと、
を備えるディスプレイ。
[項目13]
前記第1の波長が、前記赤外波長から約40nm以内である、項目12に記載のディスプレイ。
[項目14]
実質的に垂直に入射する光に対する前記ミラーフィルムの光透過率が、前記第1の波長範囲と、少なくとも約950nm~約1300nmにわたる第2の波長範囲とを分離するバンドエッジを含み、空気中で実質的に垂直に入射する光に対して、
前記ミラーフィルムの光反射率が、前記第1の波長範囲における各波長に対して約95%超であり、
前記ミラーフィルムの平均光透過率が、前記第2の波長範囲において約80%超であり、
前記第2の波長範囲における前記ミラーフィルムの前記光透過率の最大値と最小値との間の差が、約25%未満であり、
光透過率が約10%から約70%まで増加する波長範囲に少なくともわたって前記光透過率を波長に相関させる、前記バンドエッジに対する最良の線形近似が、約2%/nmを超える傾きを有する、項目12又は13に記載のディスプレイ。
[項目15]
前記ミラーフィルムの前記光透過率が、前記第1の波長範囲を、少なくとも250nmの幅である第2の波長範囲から分離するバンドエッジ領域を有し、前記第1の波長範囲及び前記第2の波長範囲のそれぞれにおける前記ミラーフィルムの前記光透過率の最大値と最小値との間の差が、約30%未満であり、前記バンドエッジ領域内の実質的に垂直に入射する光に対する前記ミラーフィルムの前記光透過率が、波長の増加に伴って少なくとも約10%から約70%まで単調に増加する、項目12~14のいずれか一項に記載のディスプレイ。
Claims (5)
- スキン層上に配置された複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層を含む光学フィルムであって、前記第1のポリマー層及び前記第2のポリマー層がそれぞれ、250nm未満の平均厚さを有し、前記スキン層が、2マイクロメートルを超える平均厚さを有し、垂直に入射する光に対する前記光学フィルムの光透過率が、第1の波長範囲と第2の波長範囲とを分離するバンドエッジを含み、前記第1の波長範囲が、少なくとも400nm~700nmにわたり、前記第2の波長範囲が、少なくとも950nm~1300nmにわたり、空気中で垂直に入射する光に対して、
前記光学フィルムの光反射率が、前記第1の波長範囲における各波長に対して95%超であり、
前記光学フィルムの平均光透過率が、前記第2の波長範囲において80%超であり、
前記第2の波長範囲における前記光学フィルムの前記光透過率の最大値と最小値との間の差が、25%未満であり、
前記光透過率が10%から70%まで増加する波長範囲に少なくともわたって前記光透過率を波長に相関させる、前記バンドエッジに対する最良の線形近似が、2%/nmを超える傾きを有しており、前記第1のポリマー層、前記第2のポリマー層、及び前記スキン層が、互いに一体的に形成されている、光学フィルム。 - 垂直に入射する光に対する前記光学フィルムの前記光透過率が、波長の増加に伴って少なくとも10%から70%まで単調に増加する、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記最良の線形近似の前記傾きが、3%/nmを超える、請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 前記複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層のうち隣接する第1のポリマー層及び第2のポリマー層の一対が、最大光学的厚さを有し、前記複数の交互する第1のポリマー層及び第2のポリマー層が、前記最大光学的厚さから20nm以内の光学的厚さを有する少なくとも20個の別個の層対を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記第1のポリマー層及び前記第2のポリマー層の平面において、前記第1のポリマー層及び前記第2のポリマー層が、それぞれの屈折率、すなわち、第1の偏光状態に沿ったn1x及びn2x、前記第1の偏光状態と直交する第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、前記第1の波長範囲及び前記第2の波長範囲の少なくとも一方に入る少なくとも1つの波長に対して、
n1x及びn1yの各々が、n1zより少なくとも0.2大きく、
n1xとn1yとの間の差が、0.04未満であり、
n2xとn2yとn2zとの間の最大の差が、0.01未満であり、
n1xとn2xとの間の差が、0.2より大きい、請求項1~4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
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