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DE112006003336T5 - Diffuse mehrschichtige optische Anordnung - Google Patents

Diffuse mehrschichtige optische Anordnung Download PDF

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DE112006003336T5
DE112006003336T5 DE112006003336T DE112006003336T DE112006003336T5 DE 112006003336 T5 DE112006003336 T5 DE 112006003336T5 DE 112006003336 T DE112006003336 T DE 112006003336T DE 112006003336 T DE112006003336 T DE 112006003336T DE 112006003336 T5 DE112006003336 T5 DE 112006003336T5
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light diffusing
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DE112006003336T
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Ryan T. Saint Paul Fabick
Stephen J. Saint Paul Etzkorn
Mark D. Saint Paul GEHLSEN
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Original Assignee
3M Innovative Properties Co
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Publication date
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Abstract

Optische Anordnung, welche aufweist:
eine Licht diffundierende Schicht,
eine reflektierende polarisierende Schicht, die an der Licht diffundierenden Schicht angebracht ist, und
einen Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht, wobei der Zwischenbereich eine Zwischenstruktur aufweist, welche Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht definiert.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft optische Filme und optische Anzeigen, welche die optischen Filme aufweisen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine mehrschichtige optische Anordnung mit einer reflektierenden polarisierenden Schicht, die an einer Licht diffundierenden Schicht angebracht ist, wobei Hohlräume in einem Zwischenbereich zwischen diesen definiert sind.
  • Optische Anzeigen, wie Flüssigkristallanzeigen (LCDs), werden zunehmend allgemein gebräuchlich und finden Anwendungen beispielsweise in Mobiltelefonen, handgehaltenen Computervorrichtungen, wie persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) und elektronischen Spielen, sowie in größeren Vorrichtungen, wie Laptop-Computern, LCD-Bildschirmen und LCD-Fernsehschirmen. Die Aufnahme von Lichtmanagement- bzw. manipulationsfilmen in optische Anzeigevorrichtungen führt zu einer verbesserten Anzeigefunktionsweise. Verschiedene Typen von Filmen, einschließlich prismatisch strukturierter Filme, reflektierender Polarisatoren und Diffusorfilme, sind zur Verbesserung von Anzeigeparametern in der Art der Ausgangsluminanz, der Luminanzgleichmäßigkeit, des Betrachtungswinkels und der Gesamtwirksamkeit des Systems nützlich. Solche verbesserten Betriebseigenschaften machen Vorrichtungen leichter verwendbar und können auch die Batterielebensdauer verlängern.
  • In optische Anzeigen aufgenommene Lichtmanipulationsfilme werden typischerweise nacheinander einzeln in dem Anzeigerahmen zwischen einer Lichtquelle und einer Lichtschaltvorrichtung gestapelt angeordnet. Der Filmstapel kann opti miert werden, um eine bestimmte gewünschte optische Funktionsweise zu erhalten. Aus einer Herstellungsperspektive können sich jedoch mehrere Probleme aus der Handhabung und Zusammensetzung mehrerer diskreter Filmstücke ergeben. Diese Probleme umfassen die zusätzliche Zeit, die für das Entfernen von Schutz-Linern von individuellen optischen Filmen benötigt wird, zusammen mit der erhöhten Möglichkeit des Beschädigens eines Films, wenn ein Liner entfernt wird. Zusätzlich ist das Einbringen mehrerer individueller Lagen in den Anzeigerahmen zeitaufwendig, und das Stapeln individueller Filme bietet weitere Gelegenheiten für eine Beschädigung der Filme. All diese Probleme können zu einem verringerten Gesamtdurchsatz oder zu einer verringerten Ausbeute beitragen, was zu höheren Systemkosten führt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine optische Anordnung, die eine an einer reflektierenden polarisierenden Schicht angebrachte Licht diffundierende Schicht aufweist. Ein Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht weist eine Zwischenstruktur auf, die Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht definiert.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine optische Anordnung mit einem Lichtmanagement bzw. Lichtmanipulationsfilm und einer Licht diffundierenden Schicht, die eine ungleichmäßige Hauptfläche aufweist. Eine Verbindungs- bzw. Bondschicht verbindet den Lichtmanipulationsfilm mit der Licht diffundierenden Schicht, so dass Hohlräume zwischen benachbarten topographischen Merkmalen auf der ungleichmäßigen Hauptfläche Luftspalte zwischen dem Lichtmanipulationsfilm und der Licht diffundierenden Schicht definieren.
  • Gemäß einem dritten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine optische Anzeigeanordnung mit einer Lichtschalt vorrichtung, einer Lichtquelle und einer zwischen der Hintergrundbeleuchtungsanordnung und der Lichtschaltvorrichtung positionierten optischen Anordnung. Die optische Anordnung weist eine an einer Lichtmanagement- bzw. Lichtmanipulationsschicht angebrachte Licht diffundierende Schicht auf. Ein Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der Lichtmanipulationsschicht weist eine Zwischenstruktur auf, welche Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der Lichtmanipulationsschicht definiert.
  • Die vorstehende Zusammenfassung soll nicht jede offenbarte Ausführungsform oder jede Implementation der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die Figuren und die detaillierte Beschreibung, welche folgen, bieten eingehendere Beispiele erläuternder Ausführungsformen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer direkt beleuchteten Anzeigevorrichtung mit der optischen Anordnung aus 1,
  • 3 eine schematische Schnittansicht einer optischen Anordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 4 eine schematische Schnittansicht einer optischen Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorstehend identifizierten Figuren der Zeichnung legen mehrere Ausführungsformen der Erfindung dar. Andere Ausführungsformen werden auch erwogen, wie in der Erörterung erwähnt ist. In allen Fällen stellt diese Offenbarung die Erfindung beispielhaft und nicht einschränkend vor. Es sei bemerkt, dass von Fachleuten zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen entwickelt werden können, die innerhalb des Schutzumfangs und des Grundgedankens dieser Erfindung liegen. Die Figuren sind möglicherweise nicht maßstabsgerecht. Gleiche Bezugszahlen wurden in den Figuren verwendet, um gleiche Teile zu bezeichnen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht einer optischen Anordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die optische Anordnung 10 weist eine Licht diffundierende Schicht 12, eine Bondschicht 14, eine reflektierende polarisierende Schicht 16 sowie eine optionale Polymerschicht 18 auf. Die reflektierende polarisierende Schicht 16 ist durch die Bondschicht 14 an der Licht diffundierenden Schicht 12 angebracht. Die Polymerschicht 18 ist optional an der Fläche, die der Bondschicht 14 entgegengesetzt ist, an der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 angebracht. Die Anordnung 10 ist typischerweise in ein Anzeigesystem zwischen einer Lichtquelle und einer Lichtschaltvorrichtung aufgenommen.
  • Die Licht diffundierende Schicht 12 wird verwendet, um von Lichtquellen empfangenes Licht zu diffundieren, was zu einer Erhöhung der Gleichmäßigkeit des auf die Lichtschaltvorrichtung fallenden Beleuchtungslichts führt. Folglich führt dies zu einem vom Betrachter wahrgenommenen Bild, das gleichmäßiger hell ist. Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Licht diffundierende Schicht 12 eine Diffusorplatte, die eine nicht gleichmäßige oder strukturierte Oberfläche aufweist. Gemäß einer Ausführungsform hat die Licht diffundierende Schicht 12 einen Transmissionswert im Bereich von etwa 40–90%, einen Trübungswert von mehr als etwa 90% und einen Halbwinkel, der größer als etwa 25° ist. Die Transmissions- und Trübungsniveaus sind nach ASTM-D1003-00 "Standard Test Methods for Haze and Transmittance for Transparent Plastics" definiert. Der Halbwinkel ist nach einem Testverfahren definiert, das die Luminanzverteilung misst, wenn ein kollimierter Strahl bei senkrechtem Einfall durch einen optischen Gegenstand hindurchtritt. Unter diesen Bedingungen wird die Spitzenluminanz senkrecht zur Oberfläche des Artikels beobachtet. Der "Halbwinkel" ist der Winkel in Bezug auf die Normale, an dem die Hälfte der Spitzenluminanz bzw. -leuchtdichte gemessen wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform liegt die Transmission zwischen etwa 50 und 75%, ist die Trübung größer als etwa 90% und ist der Halbwinkel größer als etwa 40°. Gemäß einer anderen Ausführungsform liegt die Transmission zwischen etwa 55 und 65%, ist die Trübung größer als etwa 90% und ist der Halbwinkel größer als etwa 50°. Mehrere topographische Merkmale 20 bilden die ungleichmäßige Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12. Die topographischen Merkmale 20 können periodisch oder aperiodisch beabstandet sein, sie können ähnliche oder verschiedene Höhen aufweisen, und sie können gekrümmte oder spitze Konturen aufweisen, so dass eine matte oder strukturierte Oberfläche gebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform liegt die durchschnittliche Rauigkeit (Ra) der ungleichmäßigen Oberfläche im Bereich von etwa 0,5–50 μm. Die ungleichmäßige Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12 kann unter anderem durch Koextrusion einer mit Kügelchen gefüllten Schicht, Mikroreplikation, Aufrauung oder Sandstrahlen der Oberfläche gebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Licht diffundierende Schicht 12 topographische Merkmale 20 auf, die ungleichmäßig beabstandete abgerundete Kügelchen oder Stäbchen sind. Die Merkmale 20 haben entlang der ungleichmäßigen Oberfläche eine Breite im Bereich von etwa 5–200 μm, und die Höhe der Merkmale in Bezug auf die ungleichmäßige Oberfläche liegt im Bereich von etwa 25–100 μm. Der Abstand zwischen benachbarten Merkmalen 20 liegt im Bereich von etwa 10–200 μm. Die durchschnittliche Rauigkeit (Ra) der gesamten ungleichmäßigen Oberfläche beträgt etwa 5,0 μm.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform liegt die Breite der Merkmale 20 im Bereich von etwa 100–200 μm, die Höhe der Merkmale im Bereich von etwa 25–50 μm und der Abstand zwischen benachbarten Merkmalen im Bereich von etwa 10–200 μm. Gemäß einer anderen Ausführungsform liegt die Breite der Merkmale 20 im Bereich von etwa 50–100 μm, die Höhe der Merkmale im Bereich von etwa 50–75 μm und der Abstand zwischen benachbarten Merkmalen im Bereich von etwa 10–200 μm. Gemäß einer anderen Ausführungsform liegt die Breite der Merkmale 20 im Bereich von etwa 5–50 μm, die Höhe der Merkmale im Bereich von etwa 75–100 μm und der Abstand zwischen benachbarten Merkmalen im Bereich von etwa 10–200 μm.
  • Die reflektierende polarisierende Schicht 16 wird verwendet, um den Bruchteil des von den Lichtquellen im optischen System emittierten Lichts, der durch die Lichtschaltvorrichtung hindurchtritt, zu erhöhen, so dass das von dem Anzeigesystem erzeugte Bild heller ist. Die reflektierende polarisierende Schicht 16 wird über die Bondschicht 14 an der Licht diffundierenden Schicht 12 angebracht. Gemäß einer Ausführungsform wird die Bondschicht 14 auf die reflektierende polarisierende Schicht 16 laminiert und anschließend an der ungleichmäßigen Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12 angebracht. Die reflektierende polarisierende Schicht 16 wird an der Licht diffundierenden Schicht 12 befestigt, so dass die reflektierende polarisierende Schicht 16 mit topographischen Merkmalen 20 der ungleichmäßigen Oberfläche gebondet wird. Gemäß einer Ausführungsform hat die Bondschicht 14 eine Dicke, die kleiner ist als die Höhe der topographischen Merkmale 20. Gemäß einer anderen Ausführungsform hat die Bondschicht 14 eine Dicke, die etwa 5–75% der Höhe der topographischen Merkmale 20 beträgt. Wenn die reflektierende polarisierende Schicht 16 gemäß der vorliegenden Erfindung über die Bondschicht 14 an der Licht diffundierenden Schicht 12 angebracht wird, werden Luftspalte oder Hohlräume 25 zwischen benachbarten topographischen Merkmalen auf der ungleichmäßigen Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12 definiert. Die Bondschicht 14, die topographischen Merkmale 20 und die Hohlräume 25 bilden einen Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 16.
  • Die optionale Polymerschicht 18 kann eine Vielzahl von Funktionen, wie eine verbesserte mechanische Stabilität, Kratzfestigkeit und optische Funktion, bereitstellen. Beispielsweise kann die Polymerschicht 18 eine Lichtlenkschicht zum Verbessern der optischen Funktion durch Umlenken außerhalb der Achse liegenden Lichts in eine Richtung näher zur Achse der Anzeige sein. Falls die Polymerschicht 18 eine Lichtlenkschicht ist, bezieht sich die optische Funktionsweise des optischen Systems unter anderem auf den Anteil der Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12, der einem Luftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 ausgesetzt ist. Insbesondere werden die Helligkeit auf der Achse, die Verstärkung und das Kontrastverhältnis des optischen Systems durch diese Parameter beeinflusst. Das Bereitstellen eines vollständigen Luftspalts erfordert jedoch eine getrennte Montage der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht, wenn das optische System montiert wird. Dies ist zeitaufwendig, und das Stapeln individueller Schichten bietet Gelegenheiten für das Beschädigen der Schichten.
  • Die Anordnung 10 ermöglicht die gleichzeitige Installation all dieser Schichten in das optische System. Hohlräume 25, die durch benachbarte topographische Merkmale 20 definiert sind, stellen einen Teilluftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 bereit. Falls die Dicke der Bondschicht 14 kleiner ist als die Höhe der topographischen Merkmale 20, wird verhindert, dass die reflektierende polarisierende Schicht 16 vollständig mit der Licht diffundierenden Schicht 12 gebondet wird (so dass eine vollständige optische Kopplung verhindert wird). Die Hohlräume 25 ermöglichen, dass die Anordnung 10 eine optische Funktionsweise aufweist, die im Wesentlichen ähnlich jener einer Anordnung ist, die einen vollständigen Luftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 aufweist. Diese Funktionsweise bezieht sich auf die Größe der ungleichmäßigen Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12, welche dem Luftspalt ausgesetzt ist, wie durch die Höhe und die Form der topographischen Merkmale 20 definiert ist.
  • Zusätzlich funktioniert die Anordnung 10 mit zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 definierten Hohlräumen 25 gut in Hinblick auf die Haltbarkeit unter Umwelteinflüssen. Insbesondere funktioniert die Anordnung 10 im Wesentlichen ähnlich vor und nach beschleunigten Alterungsprotokollen in der Art eines thermischen Schocks (eine sich schnell ändernde Umgebungstemperatur zwischen –40°C und 85°C), einer hohen Temperatur mit Feuchtigkeit (Umgebungstemperatur von 65°C bei einer Feuchtigkeit von 95% während eines längeren Zeitraums) und einer hohen Temperatur (eine Umgebungstemperatur von 85°C während eines längeren Zeitraums). Auch bilden sich nach dem beschleunigten Altern wesentlich weniger sichtbare Fehler, wie Blasen oder Vertiefungen, am Übergang zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 als bei den Konstruktionen, die ohne Hohlräume 25 gebildet werden.
  • Die Licht diffundierende Schicht 12 kann eine oder mehrere Polymerschichten aufweisen. Beispiele von Polymeren, die bei der einen oder den mehreren Polymerschichten nützlich sind, umfassen Poly(meth)acryle, Poly(meth)acrylate, Polycarbonate, Polyurethane, Polyester, Polyolefine, Polystyrene, Polycyclo-olefine, Epoxidpolymere, Polyamide, Polyamide, Polysulfone, Poly(vinylchloride), Polysiloxane oder Silikonpolymere oder Copolymere oder Mischungen davon. Beispiele umfassen Acrylcopolymere; Polymethylmethacrylat; ein Acrylnitrilbutadienstyrencopolymer; ein Styrenacrylnitrilcopolymer, Poly(vinylcyclohexan); Polymethylmethacrylat/Poly(vinylfluorid)-Mischungen; Poly(ethylen); Poly(propylen); PET; PEN; eine Poly(phenylenoxid)-Mischung; ein Styrenblockcopolymer; eine Polycarbonat/PET-Mischung; ein Vinylacetat/Polyethylen-Copolymer; ein Celluloseacetat; ein Fluorpolymer; ein Poly(styren)-Poly(ethylen)copolymer oder Copolymere oder Mischungen davon. Gemäß einer Ausführungsform weist die Polymerschicht eine Acryllage mit der ACRYLITE®-Marke (von Cyro Industries, Rockaway, New Jersey) auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Polymerschicht Polymethylmethacrylat oder ein Copolymer von Methylmethacrylat- und Styren auf.
  • Die Licht diffundierende Schicht 12 kann anorganische Materialien, wie Floatglas, LCD-Glas hoher Qualität und/oder Borosilikat, aufweisen. Zusätzlich kann die Licht diffundierende Schicht 12 organische, anorganische oder hybride organische/anorganische Teilchen oder Kombinationen davon, die für das Diffundieren von Licht verwendbar sind, aufweisen. Die Teilchen können fest, porös oder hohl sein, und sie können in Form von Kügelchen, Schalen, Hohlkügelchen oder Clustern vorliegen. Die Teilchen können transparent sein. Beispiele verwendbarer Teilchen umfassen Polystyrenkügelchen, Polymethylmethacrylatkügelchen, Polysiloxankügelchen oder Kombinationen davon. Andere Beispiele umfassen Titandioxid-(TiO2)-, Calciumcarbonat-(CaCO3)-, Bariumsulfat-(BaSO4)-, Magnesiumsulfat-(MgSO4)-, Glaskügelchen und Kombinationen davon. Die Licht diffundierende Schicht 12 kann auch Hohlräume oder Blasen aufweisen, die möglicherweise mit einem Gas, wie Luft oder Kohlendioxid, gefüllt sein können. Ferner kann die Licht diffundierende Schicht 12 durch eine Oberflächenbehandlung in der Art einer Aufrauung diffus gemacht werden.
  • Zusätzlich kann die Licht diffundierende Schicht 12 eine Kombination eines an einer diffundierenden Schicht angebrachten, im Wesentlichen nicht diffundierenden starren Substrats aufweisen. Beispiele von Licht diffundierenden Schichten sind in US-A-6 723 772 , WO 2003/064526 und in WO 2004/111692 beschrieben, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Die Licht diffundierende Schicht 12 kann verschiedenen Behandlungen unterzogen werden, welche die Oberflächen oder einen Abschnitt davon modifizieren, beispielsweise indem sie für anschließende Behandlungen, wie Beschichten, Färben, Metallisieren oder Laminieren, geeigneter gemacht wird. Dies kann durch Behandlung mit Primern, wie Polyvinylvinylidenchlorid, Polymethylmethacrylat, Epoxiden und Aziridinen, oder durch physikalische Priming-Behandlungen, wie Korona-, Flamm-, Plasma-, Blitzlampen-, Sputterätz-, Elektronenstrahlbehandlungen oder Amorphisieren der Oberflächenschicht zur Entfernung der Kristallinität, beispielsweise mit einer erwärmten Kontaktrolle, erreicht werden.
  • Die Eigenschaften der Licht diffundierenden Schicht 12 können eigens ausgelegt werden, um, abhängig von der Anwendung, bestimmte optische und physikalische Funktionsweisemerkmale bereitzustellen. Beispielsweise kann die Licht diffundierende Schicht 12 ausgelegt werden, so dass sie einen bestimmten Lichttransmissions- und Trübungswert aufweist. Die physikalischen Eigenschaften der Licht diffundierenden Schicht 12 können durch die Auswahl des Polymermaterials eingestellt werden. Die Dicke der Schichten und die bestimmte Auswahl von Teilchen, wie ihre Größe, Form und Menge, können geändert werden, um die optischen Eigenschaften einzustellen.
  • Zusätzliche Komponenten können zu jeder beliebigen der Schichten der Anordnung 10 hinzugefügt werden. Beispiele umfassen UV-Absorber, wie Benzotriazole, Benzatriazine und Benzophenone oder Kombinationen davon. Lichtstabilisatoren, wie behinderte Amin-Lichtstabilisatoren, können auch hinzugefügt werden, und es können auch Wärmestabilisatoren, optische Aufheller, antistatische Materialien und Phosphore hinzugefügt werden. Für eine weitere Beschreibung von Komponenten, die zu den Schichten der Anordnung 10 hinzugefügt werden können, siehe US-A-6 723 772 und US-A-6 613 619 , auf die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Es kann jeder geeignete Typ eines reflektierenden Polarisators 16 verwendet werden, wie beispielsweise reflektierende Polarisatoren mit mehrschichtigen optischen Filmen (MOF), ein diffus reflektierender Polarisatorfilm (DRPF), wie Polarisatoren kontinuierlicher/disperser Phase, reflektierende Drahtgitterpolarisatoren oder cholesterische reflektierende Polarisatoren.
  • Sowohl die reflektierenden MOF-Polarisatoren als auch die reflektierenden Polarisatoren kontinuierlicher/disperser Phase beruhen auf der Differenz des Brechungsindex zwischen mindestens zwei Materialien, gewöhnlich Polymermaterialien, um selektiv Licht eines Polarisationszustands zu reflektieren, während Licht in einem orthogonalen Polarisationszustand durchgelassen wird. Einige Beispiele reflektierender MOF-Polarisatoren sind in US-A-5 882 774 von den Anmeldern, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist, beschrieben. Kommerziell erhältliche Beispiele reflektierender MOF-Polarisatoren umfassen mehrschichtige reflektierende Polarisatoren VikuitiTM DBEF-D200 und DBEF-D440, welche diffundierende Oberflächen aufweisen und welche von 3M Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich sind.
  • Beispiele von DRPF, die in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen reflektierende Polarisatoren kontinuierlicher/disperser Phase, wie in US-A-5 825 543 der Anmelder beschrieben ist, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist und diffus reflektierende mehrschichtige Polarisatoren, wie beispielsweise in US-A-5 867 316 der Anmelder beschrieben ist, die hiermit ebenfalls durch Bezugnahme aufgenommen ist. Andere geeignete Typen von DRPF sind in US-A-5 751 388 beschrieben.
  • Einige Beispiele von Drahtgitterpolarisatoren, die in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen jene, die in US-A-6 122 103 beschrieben sind. Drahtgitterpolarisatoren sind im Handel unter anderem von Moxtek Inc., Orem, Utah, erhältlich.
  • Einige Beispiele cholesterischer Polarisatoren, die in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen jene, die beispielsweise in US-A-5 793 456 und in der US-Patentveröffentlichung 2002/0159019 beschrieben sind. Cholesterische Polarisatoren werden häufig zusammen mit einer Viertelwellenlängen-Verzögerungsschicht auf der Ausgangsseite bereitgestellt, so dass das von dem cholesterischen Polarisator durchgelassene Licht zu einer linearen Polarisation konvertiert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Bondschicht 14 ein Klebematerial in der Art eines Haftklebstoffs auf. Ein Haftklebstoff bezeichnet ein viskoelastisches Material, das eine aggressive Klebrigkeit aufweist und nach dem Ausüben nur eines leichten Drucks (beispielsweise eines Fingerdrucks) gut an einer großen Vielzahl von Substraten haftet. Eine akzeptable quantitative Beschreibung eines Haftklebstoffs wird durch das Dahlquist-Kriterium gegeben, welches angibt, dass Materialien mit einem Speichermodul (G') von weniger als etwa 4,0 × 105 Pascal (bei Zimmertemperatur gemessen) druckempfindliche Klebeeigenschaften haben.
  • Das Haftklebstoff- bzw. druckempfindliche klebende Polymer kann ein Copolymer von einem oder mehreren Acrylat- oder Methacrylatmonomeren aufweisen, die zusammen als (Meth)acrylatmonomere oder verstärkende Monomere bezeichnet werden und folgende Formel aufweisen:
    Figure 00120001
    wobei R1 H oder CH3 ist und R2 eine lineare, verzweigte, aromatische oder zyklische Kohlenwasserstoffgruppe, beispielsweise eine Alkylgruppe, die etwa 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatome aufweist, ist. R2 kann auch Heteroatome, wie Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel, aufweisen.
  • Beispiele geeigneter (Meth)acrylatmonomere umfassen Benzylmethacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Decylacrylat, 2-Ethoxy ethylacrylat, 2-Ethoxyethylmethacrylat, Ethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Ethylmethacrylat, n-Hexadecylacrylat, n-Hexadecylmethacrylat, Hexylacrylat, Hydroxy-ethylmethacrylat, Hydroxyethylacrylat, Isoamylacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat, Isobutylacrylat, Isodecylacrylat, Isodecylmethacrylat, Isononylacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat, Isotridecylacrylat, Laurylacrylat, Laurylmethacrylat, 2-Methoxyethylacrylat, Methylacrylat, Methylmethacrylat, 2-Methylbutylacrylat, 4-Methyl-2-pentylacrylat, 1-Methylcyclohexylmethacrylat, 2-Methylcyclohexylmethacrylat, 3-Methylcyclohexylmethacrylat, 4-Methylcyclohexylmethacrylat, Octadecylacrylat, Octadecylmethacrylat, n-Octylacrylat, n-Octylmethacrylat, 2-Phenoxyethylmethacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Tetradecylacrylat, n-Tetradecylmethacrylat und Mischungen davon.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist R2 eine lineare, verzweigte, aromatische oder zyklische Kohlenwasserstoffgruppe, die von etwa 4 bis etwa 12 Kohlenstoffatome aufweist. Beispiele umfassen n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat, Isononylacrylat, Isodecylacrylat, Laurylacrylat und Mischungen davon.
  • Das druckempfindliche klebende Polymer kann ein (Meth)acrylatmonomer, das als ein Homopolymer einen Tg-Wert von weniger als etwa 0°C aufweist, und ein verstärkendes Monomer, das als ein Homopolymer einen Tg-Wert von mindestens etwa 20°C aufweist, einschließen. Das druckempfindliche klebende Polymer kann ein (Meth)acrylatmonomer, das als ein Homopolymer einen Tg-Wert von weniger als etwa –20°C aufweist, und das verstärkende Monomer, das als ein Homopolymer einen Tg-Wert von mindestens etwa 50°C aufweist, einschließen.
  • Das druckempfindliche klebende Polymer kann das (Meth)acrylatmonomer in einem Anteil von etwa 40 Gewichtsprozent bis zu etwa 98 Gewichtsprozent enthalten.
  • Das druckempfindliche klebende Polymer kann das verstärkende Monomer in einem Anteil von bis zu etwa 20 Gewichtspro zent oder bis zu etwa 10 Gewichtsprozent enthalten. Diese verstärkenden Monomere können saure oder basische Funktionalitäten enthalten.
  • Das druckempfindliche klebende Polymer weist eine saure oder basische Funktionalität auf, die durch zufälliges Polymerisieren saurer oder basischer Monomere erhalten werden kann. In jedem Fall kann das druckempfindliche klebende Polymer zusätzliche neutrale Monomere aufweisen, die als nicht saure bzw. nicht basische Monomere bezeichnet werden.
  • Die saure Funktionalität kann durch Copolymerisieren saurer Monomere, wie ethylenisch ungesättigter Carboxylsäuren, ethylenisch ungesättigter Sulfonsäuren, ethylenisch ungesättigter Phosphonsäuren und Mischungen davon, in das druckempfindliche klebende Polymer aufgenommen werden. Ethylenisch ungesättigte Carboxylsäuren sind nützlich, weil sie leicht verfügbar sind. Sulfonische und phosphonische Säurederivate stellen eine starke Interaktion mit einer basischen Funktionalität bereit, was nützlich ist, wenn eine hohe Kohäsionsstärke, Temperaturbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit erforderlich sind. Besonders nützliche saure Monomere sind saure (Meth)acrylate. Beispiele saurer Monomere sind (Meth)acrylsäure, Itaconsäure, Fumarinsäure, Crotonsäure, Citraconsäure, Maleinsäure, Ölsäure, B-Carboxyethylacrylat, 2-Sulfoethylmethacrylat, Styrensulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, Vinylphosphonsäure und Mischungen davon.
  • Wenn das druckempfindliche klebende Polymer eine saure Funktionalität aufweist, können die vorstehend beschriebenen sauren Monomere mit nicht sauren Monomeren polymerisiert werden. Der Anteil saurer und nicht saurer Monomere kann variieren und von den gewünschten Eigenschaften des druckempfindlichen klebenden Polymers in der Art der Kohäsionsstärke abhängen. Beispielsweise können saure Monomere von etwa 2 Gewichtsprozent bis etwa 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 2 Gewichtsprozent bis etwa 15 Gewichtsprozent ausmachen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das druckempfindliche klebende Polymer Isooctylacrylat und Acrylsäure auf, die unter Verwendung der in US-A-4 074 004 beschriebenen Verfahren präpariert werden.
  • Die Haftschicht kann einen Vernetzer aufweisen, um die Schicht mit einer Kohäsionsstärke zu versehen. Der Vernetzer kann ein thermischer Vernetzer in der Art eines multifunktionellen Aziridins, eines Isocyanats oder eines Epoxidharzes sein. Ein Beispiel ist 1,1'-(1,3-Phenylendicarbonyl)-bis-(2-methylaziridin). Der Vernetzer kann auch ein chemischer Vernetzer, wie Peroxid, beispielsweise Benzoylperoxid, sein. Der Vernetzer kann auch ein photoempfindlicher Vernetzer sein, der durch Ultraviolettlicht hoher Intensität aktiviert wird, beispielsweise Benzophenon und copolymerisierbare aromatische Ketonmonomere, wie in US-A-4 737 559 beschrieben ist, oder er kann aus Triazinen, beispielsweise 2,4-Bis(trichlormethyl)-6-(4-methoxy-phenyl)-s-triazin, bestehen. Der Vernetzer kann auch hydrolysierbar sein, wie monoethylenisch ungesättigte Mono-, Di- und Trialkoxysilanverbindungen, einschließlich Methacryloxypropyltrimethoxysilan (erhältlich von Gelest, Inc., Tullytown, PA), Vinyldimethylethoxysilan, Vinylmethyldiethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und Vinyltriphenoxysilan, jedoch ohne Einschränkung auf diese. Das Vernetzen kann auch unter Verwendung elektromagnetischer Strahlung hoher Energie, wie Gamma- oder Elektronenstrahlbestrahlung, erreicht werden.
  • Die besondere Auswahl und Menge des in der Mischung verwendeten Vernetzers kann von den anderen in der Mischung vorhandenen Polymeren sowie von den anderen Schichten in der optischen Anordnung und der Anwendung, in der die optische Anordnung verwendet wird, abhängen. Typischerweise ist der Vernetzer in Anteilen von weniger als etwa 5 Teilen auf der Grundlage des gesamten Trockengewichts der Mischung und bevorzugter von etwa 0,01 Teilen bis 1 Teil, vorhanden.
  • Das druckempfindliche klebende Polymer kann durch jedes beliebige herkömmliche Verfahren zur Polymerisierung mit freien Radikalen, einschließlich Lösungs-, Strahlungs-, Volumen-, Dispersions-, Emulsions- und Suspensionsprozessen, unter Verwendung von Initiatoren für freie Radikale und Photoinitiatoren sowie Kettenübertragungsmitteln präpariert werden. Einzelheiten dieser Prozesse können beispielsweise WO 97/23577 entnommen werden.
  • Die Haftschicht kann Zusatzstoffe, wie Klebrigmacher, Weichmacher, UV-Absorber usw., aufweisen, wie in WO 97/23577 dargestellt und beschrieben ist.
  • Die Trockendicke der Haftschicht kann von etwa 0,05 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer reichen.
  • Der Haftklebstoff kann unter Verwendung herkömmlicher Beschichtungsverfahren, wie Gravurbeschichten, Lackgießen, Schlitzbeschichten, Schleuderbeschichten, Siebdruck, Transferbeschichten, Bürstenbeschichten oder Wal zenbeschichten, auf die reflektierende polarisierende Schicht 16 oder die Licht diffundierende Schicht 12 aufgebracht werden. Die Mischung kann auch warmschmelzbeschichtet werden. Für die meisten Beschichtungsverfahren kann die Mischung zusätzlich ein Lösungsmittel aufweisen, das nach dem Beschichtungsvorgang entfernt werden kann. Der Prozentsatz der Feststoffe der Mischung kann abhängig vom Beschichtungsverfahren und den teilchenförmigen chemischen Bestandteilen des druckempfindlichen klebenden Polymers und des Vernetzers variieren. Die Mischung kann auch auf einen Löseliner, wie Papier, und Filmliner, die mit Lösemitteln, wie Silikonen, Kohlenwasserstoffen usw. beschichtet sind, aufgebracht werden. Ein Beispiel ist der von CPFilms Inc., Martinsville, Virginia, erhältliche T-30-Liner. Der Löseliner kann dann entfernt werden. Unabhängig davon, ob er direkt auf die reflektierende polarisierende Schicht, die Licht diffundierende Schicht oder einen Löseliner aufgebracht wird, können die restlichen Schichten der optischen Anordnung dann auf die Haftschicht laminiert werden.
  • Es ist wünschenswert, dass die Haftschicht über die Nutzungsdauer der optischen Anordnung 10 eine konsistente optische Funktionsweise behält. Die Haftschicht sollte auch die Bondstärke, Integrität und Stabilität beibehalten und im Laufe der Zeit und unter einer Vielzahl von Umgebungsbedingungen keine Schichtablösung oder Blasenbildung zeigen, wie unter Verwendung beschleunigter Alterungstests geschätzt werden kann. Diese Testbedingungen können einen thermischen Schock (–40°C bis 85°C 100 Zyklen), Temperaturextreme (–40°C, 85°C), einen hohen Wärmegrad/eine hohe Feuchtigkeit und ein Aussetzen gegenüber Wärme/Ultraviolettlicht einschließen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Haftschicht eine Mischung aus einem größeren Teil eines druckempfindlichen klebenden Polymers mit einer sauren oder basischen Funktionalität, einem Polymer mit einem hohen Tg-Wert von größer als etwa 20°C und einer sauren oder basischen Funktionalität und einem Vernetzer in der Art desjenigen, der in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 10/411 933 dargestellt und beschrieben ist, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Funktionalität des druckempfindlichen klebenden Polymers und die Funktionalität des Polymers mit einem hohen Tg-Wert bilden eine Säure-Base-Wechselwirkung, wenn sie gemischt werden. Die Klebstoffvernetzungsdichte, das Modul und die Klebeeigenschaften werden so ausgelegt, dass eine angemessene Verbindung zwischen den Schichten über die Lebensdauer der Vorrichtung aufrechterhalten wird. Zusätzlich werden die haftenden Eigenschaften so gesteuert, dass der Klebstoff während des Betriebs nicht in Hohlräume 25 fließt, wodurch die optische Funktionsweise der optischen Anordnung 10 beeinträchtigt werden würde.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das druckempfindliche klebende Polymer ein Polyurethan, ein Polyolefin, ein klebrig gemachtes natürliches Gummi, ein künstliches Gummi, ein klebrig gemachtes Styrenblockcopolymer, ein Silikon, ein Polyvinylether oder eine Kombination davon aufweisen. Das druckempfindliche klebende Polymer kann ein Copolymer von einem oder mehreren Vinylestern (beispielsweise Vinylacetat), Styren, substituiertem Styren (beispielsweise ein Methylstyren), Vinylhalogenid, Vinylpropionat und Mischungen davon aufweisen. Andere verwendbare Vinylmonomere umfassen makromerische (Meth)acrylate, wie Styrenoligomere mit (Meth)acrylat-Endung und Polyether mit (Meth)acrylat-Endung, wie jene, die in WO 84/03837 beschrieben sind. Das druckempfindliche klebende Polymer kann eine Wasseremulsion oder -dispersion sein.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Haftschicht einen wärmeaktivierten Klebstoff aufweisen. Zusätzlich kann die Haftschicht einen durch Strahlung härtbaren Klebstoff aufweisen, wie in der am 9. August 2004 eingereichten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 10/914 555 beschrieben ist, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Licht diffundierende Schicht 12 durch Umfangs- oder Kantenbonden an die reflektierende polarisierende Schicht 16 um die Peripherie der Schichten gebondet werden. Das heißt, dass an Stelle des Bereitstellens der Bondschicht 14, um eine Hauptfläche der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 vollständig zu beschichten, die Bondschicht 14 die Licht diffundierende Schicht 12 um die Peripherie dieser Schichten außerhalb der optisch aktiven Abschnitte der Schichten an die reflektierende polarisierende Schicht 16 bonden kann. Alternativ kann, statt die Licht diffundierende Schicht 12 unter Verwendung eines Klebstoffs an die reflektierende polarisierende Schicht 16 zu bonden, die Licht diffundierende Schicht 12 unter Verwendung von Lösungsmittelbonden, Ultraschallschweißen oder Laserschweißen um die Peripherie der Schichten an die reflektierende polarisierende Schicht 16 gebondet werden. Im Wesentlichen kann die Licht diffundierende Schicht 12 unter Verwendung eines beliebigen Bondverfahrens, das die Funktionsweise des optisch aktiven Bereichs der Anordnung 10 nicht beeinflusst, an die reflektierende polarisierende Schicht 16 gebondet werden.
  • Die Polymerschicht 18 ist eine optionale Schicht, die auf einer Fläche, die der Bondschicht 14 entgegengesetzt ist, an der reflektierenden polarisierenden Schicht 16 angebracht ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Polymerschicht 18 ein Licht lenkender Film, der eine Oberflächenstruktur aufweist, welche außerhalb der Achse liegendes Licht in eine Richtung näher zur Achse der Anzeige umlenkt. Hierdurch wird die Lichtmenge vergrößert, die auf der Achse durch die Anzeige läuft, wodurch die vom Betrachter gesehene Helligkeit des Bilds erhöht wird. Ein Beispiel einer Lichtlenkschicht ist eine prismatische helligkeitserhöhende Schicht, die eine Anzahl prismatischer Kämme aufweist, welche das Beleuchtungslicht durch Brechung und Reflexion umlenken. Beispiele prismatischer helligkeitserhöhender Schichten, die in der optischen Anordnung 10 verwendet werden können, umfassen die VikuitiTM BEFII- und BEFIII-Familie prismatischer Filme, die von 3M Company, St. Paul, Minnesota erhältlich sind, einschließlich BEFII 90/24, BEFII 90/50, BEFIIIM 90/50 und BEFIIIT. 90/24 bezieht sich auf einen Prismenspitzenwinkel von 90 Grad und einen Prismenspitzenabstand von 24 Mikrometer, während sich 90/50 auf einen Prismenspitzenwinkel von 90 Grad und einen Prismenspitzenabstand von 50 Mikrometer bezieht. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Polymerschicht 18 eine verstärkungsdiffundierende Schicht, beispielsweise eine Schicht, die Mikrometer-große Teilchen enthält, welche eine Diffusion und ein Lenken von Licht bereitstellt. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Polymerschicht 18 ein flacher Film (beispielsweise ein Schutzfilm) oder hat eine strukturierte oder mikrostrukturierte Oberfläche, einschließlich regulärer oder irregulärer prismatischer Muster, eines ringförmigen prismatischen Musters, eines Würfeleckenmusters, einer linsenförmigen Mikrostruktur oder Kombinationen davon.
  • Anzeigevorrichtung 100
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht einer als Beispiel dienenden direkt beleuchteten Anzeigevorrichtung 100. Die Anzeigevorrichtung 100 weist ein Flüssigkristall-(LC)-Panel 102 mit einer zwischen Panel-Platten 106 angeordneten LC-Schicht 104 auf. Die Anzeigevorrichtung 100 weist auch einen oberen Polarisator 108 mit einer daran angebrachten optionalen Schicht 109, einen unteren Polarisator 110, einen Lichtquellenbereich 112 mit Lichtquellen 114 und einem Reflektor 116 sowie eine Steuereinrichtung 118 auf. Die Steuereinrichtung 118 ist mit der LC-Schicht 104 des LC-Panels 102 verbunden. Die optische Anordnung 10 ist in die Anzeigevorrichtung 100 aufgenommen und zwischen dem Lichtquellenbereich 112 und dem LC-Panel 102 angeordnet.
  • Die Anzeigevorrichtung 100 kann beispielsweise in einem LCD-Bildschirm oder einem LCD-Fernsehgerät verwendet werden. Der Betrieb der Anzeigevorrichtung 100 beruht auf der Verwendung des LC-Panels 102, das typischerweise eine zwischen Panel-Platten 106 angeordnete LC-Schicht 104 aufweist. Die Platten 106 bestehen häufig aus Glas und können Elektrodenstrukturen und Ausrichtungsschichten an ihren Innenflächen aufweisen, um die Orientierung der Flüssigkristalle in der LC-Schicht 104 zu steuern. Die Elektrodenstrukturen sind üblicherweise so angeordnet, dass LC-Panel-Pixel definiert werden, wobei es sich um Bereiche der LC-Schicht handelt, wo die Orientierung der Flüssigkristalle unabhängig von benachbarten Bereichen gesteuert werden kann. Ein Farbfilter kann auch mit einer oder mehreren der Platten 106 aufgenommen sein, um das angezeigte Bild mit Farbe zu versehen.
  • Der obere absorbierende Polarisator 108 ist oberhalb der LC-Schicht 104 positioniert, und der untere absorbierende Polarisator 110 ist unterhalb der LC-Schicht 104 positioniert. Gemäß der erläuterten Ausführungsform befinden sich der obere und der untere absorbierende Polarisator außerhalb des LC-Panels 102. Die absorbierenden Polarisatoren 108 und 110 und das LC-Panel 102 steuern in Kombination die Transmission von Licht vom Lichtquellenbereich 112 durch die Anzeige 100 zum Betrachter. Bei manchen LC-Anzeigen können die absorbierenden Polarisatoren 108 und 110 mit ihren Transmissionsachsen senkrecht angeordnet sein. Wenn ein Pixel der LC-Schicht 104 nicht aktiviert ist, ändert es nicht die Polarisation des dadurch hindurchtretenden Lichts. Dementsprechend wird Licht, das durch den unteren absorbierenden Polarisator 110 hindurchtritt, durch den oberen absorbierenden Polarisator 108 absorbiert, wenn die absorbierenden Polarisatoren 108 und 110 senkrecht ausgerichtet sind. Wenn das Pixel aktiviert wird, wird andererseits die Polarisation des dadurch hindurchtretenden Lichts gedreht, so dass zumindest ein Teil des von dem unteren absorbierenden Polarisator 110 durchgelassenen Lichts auch vom oberen absorbierenden Polarisator 108 durchgelassen wird. Das selektive Aktivieren der verschiedenen Pixel der LC-Schicht 104, beispielsweise durch die Steuereinrichtung 118, führt dazu, dass das Licht an bestimmten gewünschten Stellen aus der Anzeige austritt, wodurch ein vom Betrachter gesehenes Bild erzeugt wird. Die Steuereinrichtung 118 kann beispielsweise einen Computer oder eine Fernsehersteuerung aufweisen, wodurch Fernsehbilder empfangen und angezeigt werden. Eine oder mehrere optionale Schichten 109 können oberhalb des oberen absorbierenden Polarisators 108 bereitgestellt werden, beispielsweise um einen mechanischen Schutz und/oder einen Schutz vor Umwelteinflüssen für die Anzeigefläche bereitzustellen. Gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform kann die Schicht 109 über dem absorbierenden Polarisator 108 einen harten Überzug aufweisen.
  • Es sei bemerkt, dass manche Typen von LC-Anzeigen anders als die vorstehend beschriebene arbeiten können. Beispielsweise können die absorbierenden Polarisatoren parallel ausgerichtet sein, und das LC-Panel 102 kann die Polarisation des Lichts drehen, wenn sich ein Pixel in einem deaktivierten Zustand befindet. Unabhängig davon, bleibt die Grundstruktur solcher Anzeigen ähnlich der vorstehend beschriebenen.
  • Der Lichtquellenbereich 112 weist eine Anzahl von Lichtquellen 114 auf, welche das Licht erzeugen, das das LC-Panel 102 beleuchtet. Lichtquellen 114, die in einem LCD-Fernsehgerät oder in einem LCD-Bildschirm verwendet werden, sind häufig lineare Kaltkathoden-Fluoreszenzröhren, welche sich über die Anzeigevorrichtung 100 erstrecken. Es können jedoch auch andere Typen von Lichtquellen verwendet werden, wie Filament- oder Bogenlampen, Leuchtdioden (LEDs), nicht lineare Kaltkathoden-Fluoreszenzröhren, flache Fluoreszenz-Panel oder Fluoreszenzlampen mit äußeren Elektroden. Diese Liste von Lichtquellen soll nicht einschränkend oder erschöpfend sein, sondern nur als Beispiel dienen.
  • Der Lichtquellenbereich 112 kann auch einen Reflektor 116 zum Reflektieren von Licht, das sich von den Lichtquellen 114 abwärts ausbreitet, in Richtung vom LC-Panel 102 fort aufweisen. Der Reflektor 116 kann auch für das Recyceln von Licht innerhalb der Anzeigevorrichtung 100 nützlich sein, wie nachstehend erklärt wird. Der Reflektor 116 kann ein spiegelnder Reflektor oder ein diffuser Reflektor sein. Ein Beispiel eines spiegelnden Reflektors, der als Reflektor 116 verwendet werden kann, ist VikuitiTM Enhanced Specular Reflection(ESR)-Film, der von 3M Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich ist. Beispiele geeigneter diffuser Reflektoren umfassen Polymere, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polypropylen, Polystyren und dergleichen, die mit diffus reflektierenden Teilchen, wie Titandioxid, Bariumsulfat, Calciumcarbonat und dergleichen beschickt sind. Andere Beispiele diffuser Reflektoren, einschließlich mikroporöser Materialien und faserhaltiger Materialien, sind in der US-Patentanmeldung 2003/0118805 A1 der Anmelder erörtert, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Die Anordnung 10 ist zwischen dem Lichtquellenbereich 112 und dem LC-Panel 102 positioniert. Wie vorstehend beschrieben wurde, beeinflussen die Lichtmanipulationsschichten das sich vom Lichtquellenbereich 112 ausbreitende Licht, so dass die Funktionsweise der Anzeigevorrichtung 100 verbessert wird. Es ist erwünscht, optische Anordnungen in der Art der Anordnung 10 zu verwenden, welche eine reflektierende polarisierende Schicht 16 aufweisen, die an der Diffusorplatte 12 auf einer ungleichmäßigen Oberfläche angebracht ist. Die Verwendung solcher optischer Anordnungen verringert die Montagezeit, beispielsweise für LCD-Fernsehgeräte, weil weniger Komponenten zu montieren sind. Auch erleichtert das Bereitstellen der Anordnung 10 als ein einheitlicher Gegenstand stärker die automatisierte Montage der Komponenten der Anzeigevorrichtung 100.
  • Zusätzliche Ausführungsformen
  • Wenngleich die Anordnung 10 eine durch topographische Merkmale 20 zum Definieren von Hohlräumen 25 gebildete ungleichmäßige Oberfläche aufweist, kann jede beliebige Struktur in dem Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht bereitgestellt werden, um Hohlräume oder Luftspalte zu definieren. Beispielsweise zeigt 3 eine optische Anordnung 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 200 kann an Stelle der Anordnung 10 in das Anzeigesystem 100 (2) aufgenommen sein. Die Anordnung 200 umfasst eine Licht diffundierende Schicht 212, eine strukturierte Zwischenschicht 214, eine reflektierende polarisierende Schicht 216 und eine optionale Polymerschicht 218. Die reflektierende polarisierende Schicht 216 ist über die strukturierte Zwischenschicht 214 an der Licht diffundierenden Schicht 212 angebracht. Die Licht diffundierende Schicht 212, die strukturierte Zwischenschicht 214 und die reflektierende polarisierende Schicht 216 können über eine Haftschicht zwischen den jeweiligen Schichten (welche entweder vollständig beschichtet oder um die Peripherie der Schichten aufgebracht ist) miteinander verbunden sein. Alternativ können die reflektierende polarisierende Schicht 216 und die Licht diffundierende Schicht 212 durch Lösungsmittelbonden oder Ultraschallschweißen mit dem strukturierten Zwischenfilm 214 verbunden werden. Die Polymerschicht 218 ist optional an der Fläche, die der strukturierten Zwischenschicht 214 entgegengesetzt ist, an der reflektierenden polarisierenden Schicht 216 angebracht.
  • Die strukturierte Zwischenschicht 214 weist Strukturen 220 auf, welche Hohlräume 225 definieren. Die Hohlräume 225 stellen einen Teilluftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 212 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 216 bereit. Die Hohlräume 225 ermöglichen es, dass die Anordnung 200 eine optische Funktionsweise aufweist, die jener einer Anordnung im Wesentlichen ähnelt, welche einen vollständigen Luftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 212 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 216 aufweist. Wenngleich die strukturierte Zwischenschicht 214 mit Strukturen 220 versehen dargestellt ist, welche Hohlräume 225 definieren, die sich durch die strukturierte Zwischenschicht 214 erstrecken, kann die strukturierte Zwischenschicht 214 eine beliebige Konfiguration aufweisen, welche Hohlräume oder Luftspalte zwischen der Licht diffundierenden Schicht 212 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 216 definiert.
  • Die Licht diffundierende Schicht 212, die reflektierende polarisierende Schicht 216 und die Polymerschicht 218 können aus ähnlichen Materialien bestehen oder ähnliche Konfigurationen aufweisen wie die Licht diffundierende Schicht 12, die reflektierende polarisierende Schicht 16 und die Polymerschicht 18 (1), wie vorstehend dargelegt wurde. Die strukturierte Zwischenschicht 214 kann aus Polymermaterialien bestehen, welche Poly(meth)acryle, Poly(meth)acrylate, Polycarbonate, Polyurethane, Polyester, Polyolefine, Polystyrene, Polycyclo-olefine, Epoxidpolymere, Polyamide, Polyamide, Polysulfone, Poly(vinylchloride), Polysiloxane oder Silikonpolymere oder Copolymere oder Mischungen davon einschließen. Beispiele umfassen Acrylcopolymere; Polymethylmethacrylat; ein Acrylnitrilbutadienstyrencopolymer; ein Styrenacrylnitrilcopolymer, Poly(vinylcyclohexan); Polymethylmeth acrylat/Poly(vinylfluorid)-Mischungen; Poly(ethylen); Poly(propylen); PET; PEN; eine Poly(phenylenoxid)-Mischung; ein Styrenblockcopolymer; eine Polycarbonat/PET-Mischung; ein Vinylacetat/Polyethylen-Copolymer; ein Celluloseacetat; ein Fluorpolymer; ein Poly(styren)-Poly(ethylen)copolymer oder Copolymere oder Mischungen davon. Gemäß einer Ausführungsform weist die strukturierte Zwischenschicht 214 eine Acryllage mit der ACRYLITE®-Marke (von Cyro Industries, Rockaway, New Jersey) auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die strukturierte Zwischenschicht 214 Polymethylmethacrylat oder ein Copolymer von Methylmethacrylat und Styren auf. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die strukturierte Zwischenschicht 214 als eine klebende Umfangsverbindung konfiguriert, so dass die Verbindung und die gegenüberstehenden Hauptflächen der Licht diffundierenden Schicht 212 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 216 einen Hohlraum zwischen der Licht diffundierenden Schicht 212 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 216 definieren.
  • 4 zeigt eine optische Anordnung 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 300 kann an Stelle der Anordnung 10 in das Anzeigesystem 100 (2) aufgenommen sein. Die Anordnung 300 umfasst eine Licht diffundierende Schicht 312, eine Bondschicht 314, eine reflektierende polarisierende Schicht 316 und eine optionale Polymerschicht 318. Die reflektierende polarisierende Schicht 316 ist über die Bondschicht 314 an der Licht diffundierenden Schicht 312 angebracht. Die Polymerschicht 318 ist optional an der reflektierenden polarisierenden Schicht 316 auf der der Licht diffundierenden Schicht 312 entgegengesetzten Fläche angebracht. Die Licht diffundierende Schicht 312, die Bondschicht 314, die reflektierende polarisierende Schicht 316 und die Polymerschicht 318 können aus ähnlichen Materialien gefertigt sein oder ähnliche Konfigurationen aufweisen wie die Licht diffundierende Schicht 12, die Bondschicht 14, die reflektierende polarisierende Schicht 16 bzw. die Polymerschicht 18 (1), wie vorstehend dargelegt wurde.
  • Die reflektierende polarisierende Schicht 316 weist eine ungleichmäßige oder strukturierte Oberfläche auf. Mehrere topographische Merkmale 320 bilden die ungleichmäßige Oberfläche der reflektierenden polarisierenden Schicht 316. Die topographischen Merkmale 320 können periodisch oder aperiodisch beabstandet sein, sie können ähnliche oder verschiedene Höhen aufweisen, und sie können gekrümmte oder spitze Konturen aufweisen, so dass eine matte oder strukturierte Oberfläche gebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform liegt die durchschnittliche Rauigkeit (Ra) der ungleichmäßigen Oberfläche im Bereich von etwa 0,5–10 μm. Die ungleichmäßige Oberfläche der reflektierenden polarisierenden Schicht 316 kann unter anderem durch Mikroreplikation, Aufrauen oder Sandstrahlen der Oberfläche gebildet werden.
  • Die reflektierende polarisierende Schicht 316 wird an der Licht diffundierenden Schicht 312 befestigt, so dass die Licht diffundierende Schicht 312 mit topographischen Merkmalen 320 der ungleichmäßigen Oberfläche gebondet wird. Gemäß einer Ausführungsform hat die Bondschicht 314 eine Dicke, die kleiner ist als die Höhe der topographischen Merkmale 320. Gemäß einer anderen Ausführungsform hat die Bondschicht 314 eine Dicke, die etwa 5–75% der Höhe der topographischen Merkmale 320 beträgt. Wenn die reflektierende polarisierende Schicht 316 gemäß der vorliegenden Erfindung über die Bondschicht 314 an der Licht diffundierenden Schicht 312 angebracht wird, werden Luftspalte oder Hohlräume 325 zwischen benachbarten topographischen Merkmalen auf der ungleichmäßigen Oberfläche der reflektierenden polarisierenden Schicht 316 definiert. Die Bondschicht 314, die topographischen Merkmale 320 und die Hohlräume 325 bilden einen Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht 312 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 316. Die Hohlräume 325 stellen einen Teilluftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 312 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 316 bereit. Die Hohlräume 325 ermöglichen, dass die Anordnung 300 eine optische Funktionsweise aufweist, die im Wesentlichen ähnlich jener einer Anordnung ist, die einen vollständigen Luftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht 312 und der reflektierenden polarisierenden Schicht 316 aufweist.
  • BEISPIELE
  • Präparation optischer Anordnungen
  • Beispiel 1 (1)
  • Die verwendete reflektierende polarisierende Schicht war ½-D400, wobei es sich um einen unter Verwendung eines durch Strahlung haftenden Klebstoffs auf eine Lage etwa 130 μm dicken Polycarbonats (60% Trübung) laminierten 3MTM VikuitiTM Dual Brightness Enhancement Film (DBEF-Q) handelt. Das Polycarbonat hatte eine matte Oberfläche. Die Licht diffundierende Schicht war eine 2,0 mm dicke Lichtdiffusorplatte mit einer ungleichmäßigen Oberfläche, die kommerziell als Modell RM802 von Sumitomo Chemical Company, Tokio, Japan, erhältlich ist. Die Licht diffundierende Schicht wies ein Copolymer von Methylmethacrylat und Styren (nachstehend als MS bezeichnet) auf. Die durch Stylus-Profilometrie gemessenen Oberflächeneigenschaften der Fläche 1 und der Fläche 2 der Licht diffundierenden RM802-Schicht sind in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt. Die reflektierende polarisierende Schicht wurde unter Verwendung einer in etwa 15 μm dicken Schicht Haftklebstoffs von 3M Corporation, Saint Paul, Minnesota (Klebstoff A) an der Fläche 1 der Licht diffundierenden Schicht angebracht. Der Klebstoff A war eine Mischung von 90% eines Haftlebstoffs, eines Copolymers von Isooctylacrylat und Acrylsäure (93:7) und 10% eines Polymers mit einem hohen Tg-Wert, eines Copolymers von Methylmethacrylat, Butylmethacrylat und DMA-EMA (69:25:6) mit einem Molekulargewicht von ~140000 g/mol. Tabelle 1
    Oberflächenstatistik RM802-Fläche 1 RM802-Fläche 2
    Ra 5,75 μm 2,48 μm
    Rq 7,21 μm 3,07 μm
    Rz 43,22 μm 17,94 μm
    Rt 44,32 μm 18,73 μm
    Rv –16,90 μm –8,29 μm
    Rvm –16,73 μm –7,83 μm
    Rp 27,43 μm 10,43 μm
    Rpm 26,50 μm 10,11 μm
    Rsk 0,62 0,59
  • Beispiel 2 (2)
  • Beispiel 2 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht eine Schicht von etwa 250 μm dickem Polycarbonat, das auf jede Seite des DBEF-Q-Films laminiert war, und BEFIII 90/50, 7R-(d. h. mit einem Krümmungsradius von 7 μm)-Prismen, die auf eine der Polycarbonatschichten aufgebracht war (DBEF-DTV) aufwies.
  • Beispiel 3 (3)
  • Beispiel 3 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film ohne die darauf laminierte Lage von etwa 130 μm dickem Polycarbonat war.
  • Beispiel 4 (4)
  • Beispiel 4 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Beispiel 5 (5)
  • Beispiel 5 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFIII-90/50, 7R-Prismen war.
  • Beispiel 6 (6)
  • Beispiel 6 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung einer etwa 12,7 μm dicken Schicht Haftklebstoffs (Klebstoff A) an der Fläche 1 der Licht diffundierenden Schicht angebracht wurde und dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Beispiel 7 (7)
  • Beispiel 7 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung einer etwa 6,35 μm dicken Schicht Haftklebstoffs (Klebstoff A) an der Fläche 1 der Licht diffundierenden Schicht angebracht wurde und dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Beispiel 8 (8)
  • Beispiel 8 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung einer etwa 2,54 μm dicken Schicht Haftklebstoffs (Klebstoff A) an der Fläche 1 der Licht diffundierenden Schicht angebracht wurde und dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Beispiel 9 (9)
  • Beispiel 9 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung einer etwa 12,7 μm dicken Schicht Haftklebstoffs (Klebstoff A) an der Fläche 2 der Licht diffundierenden Schicht angebracht wurde und dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Beispiel 10 (10)
  • Beispiel 10 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung einer etwa 6,35 μm dicken Schicht Haftklebstoffs (Klebstoff A) an der Fläche 2 der Licht diffundierenden Schicht angebracht wurde und dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Beispiel 11 (11)
  • Beispiel 11 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung einer etwa 2,54 μm dicken Schicht Haftklebstoffs (Klebstoff A) an der Fläche 2 der Licht diffundierenden Schicht angebracht wurde und dass die verwendete reflektierende polarisierende Schicht ein DBEF-Q-Film mit darauf aufgebrachten BEFII-90/24-Prismen war.
  • Vergleichsbeispiel 1 (C-1)
  • Vergleichsbeispiel 1 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht auf der Diffusorplatte freischwebend war, um einen vollständigen Luftspalt zwischen der reflektierenden polarisierenden Schicht und der Lichtdiffusorplatte bereitzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 2 (C-2)
  • Vergleichsbeispiel 2 wurde wie Beispiel 1 präpariert, abgesehen davon, dass der reflektierende Polarisator unter Verwendung von 3M-9483-Klebstoff von 3M Corporation, Saint Paul, Minnesota, wobei es sich um eine etwa 80 μm dicke Schicht Acrylhaftklebstoffs handelt, optisch vollständig mit der Lichtdiffusorplatte gekoppelt war.
  • Vergleichsbeispiel 3 (C-3)
  • Vergleichsbeispiel 3 wurde wie Beispiel 2 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht auf der Lichtdiffusorplatte freischwebend war, um einen vollständigen Luftspalt zwischen der reflektierenden polarisierenden Schicht und der Lichtdiffusorplatte bereitzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 4 (C-4)
  • Vergleichsbeispiel 4 wurde wie Beispiel 2 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung von 3M-9483-Klebstoff vollständig optisch mit der Lichtdiffusorplatte gekoppelt war.
  • Vergleichsbeispiel 5 (C-5)
  • Vergleichsbeispiel 5 wurde wie Beispiel 3 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht auf der Lichtdiffusorplatte freischwebend war, um einen vollständigen Luftspalt zwischen der reflektierenden polarisierenden Schicht und der Lichtdiffusorplatte bereitzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 6 (C-6)
  • Vergleichsbeispiel 6 wurde wie Beispiel 3 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung von 3M-9483-Klebstoff von 3M Corporation, Saint Paul, Minnesota, wobei es sich um einen Acrylhaftklebstoff handelt, vollständig optisch mit der Lichtdiffusorplatte gekoppelt war.
  • Vergleichsbeispiel 7 (C-7)
  • Vergleichsbeispiel 7 wurde wie Beispiel 4 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht auf der Lichtdiffusorplatte freischwebend war, um einen vollständigen Luftspalt zwischen der reflektierenden polarisierenden Schicht und der Lichtdiffusorplatte bereitzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 8 (C-8)
  • Vergleichsbeispiel 8 wurde wie Beispiel 4 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung von 3M-9483-Klebstoff von 3M Corporation, Saint Paul, Minnesota, wobei es sich um einen Acrylhaftklebstoff handelt, vollständig optisch mit der Lichtdiffusorplatte gekoppelt war.
  • Vergleichsbeispiel 9 (C-9)
  • Vergleichsbeispiel 9 wurde wie Beispiel 5 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht auf der Lichtdiffusorplatte freischwebend war, um einen vollständigen Luftspalt zwischen der reflektierenden polarisierenden Schicht und der Lichtdiffusorplatte bereitzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 10 (C-10)
  • Vergleichsbeispiel 10 wurde wie Beispiel 5 präpariert, abgesehen davon, dass die reflektierende polarisierende Schicht unter Verwendung von 3M-9483-Klebstoff von 3M Corporation, Saint Paul, Minnesota, wobei es sich um einen Acrylhaftklebstoff handelt, vollständig optisch mit der Lichtdiffusorplatte gekoppelt war.
  • Eine Zusammenfassung der vorstehend beschriebenen optischen Anordnungen ist in Tabelle 2 bereitgestellt. Tabelle 2
    Beispiel Reflektierender Polarisator Klebstoff Diffundierende Schicht
    1 ½-D400 Klebstoff A (15 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    2 DBEF-DTV Klebstoff A (15 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    3 DBEF-Q Klebstoff A (15 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    4 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (15 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    5 DBEF-Q, BEFIII-90/50, 7R-Prismen Klebstoff R (15 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    6 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (12,7 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    7 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (6,35 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    8 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (2,54 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    9 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (12,7 μm) Sumitomo RM802 Seite 2
    10 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (6,35 μm) Sumitomo RM802 Seite 2
    11 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen Klebstoff A (2,54 μPm) Sumitomo RM802 Seite 2
    C-1 ½-D400 N/A Sumitomo RM802 Seite 1
    C-2 ½-D400 3M 9483 (80 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    C-3 DBEF-DTV N/A Sumitomo RM802 Seite 1
    C-4 DBEF-DTV 3M 9483 (80 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    C-5 DBEF-Q N/A Sumitomo RM802 Seite 1
    C-6 DBEF-Q 3M 9483 (80 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    C-7 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen N/A Sumitomo RM802 Seite 1
    C-8 DBEF-Q, BEFII-90/24-Prismen 3M 9483 (80 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
    C-9 DBEF-Q, BEFIII-90/50, 7R-Prismen N/A Sumitomo RM802 Seite 1
    C-10 DBEF-Q, BEFIII-90/50, 7R-Prismen 3M 9483 (80 μm) Sumitomo RM802 Seite 1
  • Effektive Transmission
  • Die effektive Transmission wurde für jede der präparierten optischen Anordnungen gemessen. Es wurde ein Teflon-Würfel, der etwa 0,6 cm dicke Wände hatte und auf einer Seite etwa 11 cm aufwies, bereitgestellt. Der Würfel wurde von seinem Inneren durch ein faseroptisches Lichtrohr hoher Intensität beleuchtet. Die stark diffundierenden lichtdurchlässigen Wände des Würfels stellten Referenzflächen einer sehr gleichmäßigen (Lambertschen) Luminanz bereit. Ein Luminanzmessgerät, das in Bezug auf eine äußere Würfelfläche zentriert war und entlang einer Normalen zur Würfelfläche positioniert war, zeichnete die Luminanz auf der Würfelfläche mit jeder der zwischen dem Luminanzmessgerät und der Würfel fläche bereitgestellten optischen Anordnungen und ohne diese auf. Das Verhältnis der Luminanz mit der optischen Anordnung zu jener ohne die optische Anordnung ist die effektive Transmission. Die Ergebnisse der Messung der effektiven Transmission für jede der präparierten Proben sind in Tabelle 3 bereitgestellt. Tabelle 3
    Beispiel Effektive Transmission
    1 1,559
    2 1,787
    3 1,604
    4 1,909
    5 1,826
    6 1,822
    7 1,927
    8 1,948
    9 1,470
    10 1,809
    11 1,931
    C-1 1,619
    C-2 1,499
    C-3 1,924
    C-4 1,459
    C-5 1,608
    C-6 1,624
    C-7 1,964
    C-8 1,418
    C-9 1,972
    C-10 1,567
  • Wie in dieser Tabelle dargestellt ist, sind die effektiven Transmissionen gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiele 1–5) präparierter optischer Anordnungen im Wesentlichen ähnlich den effektiven Transmissionen der optischen Anordnungen des korollaren Vergleichsbeispiels mit einem vollständigen Luftspalt zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht (Vergleichsbeispiele 1, 3, 5, 7 bzw. 9). Zusätzlich zeigen gemäß der vorliegenden Erfindung präparierte optische Anordnungen (Beispiele 1–11) im Allgemeinen verbesserte effektive Transmissionen gegenüber den entsprechenden Vergleichsbeispielen, bei denen die reflektierende polarisierende Schicht vollständig mit der Licht diffundierenden Schicht gekoppelt ist.
  • Speckle-Test
  • In Bereichen, in denen die Bondschicht 14 optisch mit der Licht diffundierenden Schicht 12 und der optionalen Polymerschicht 18 koppelt (d. h. wo die Spitzen der ungleichmäßigen Oberfläche der Licht diffundierenden Schicht 12 die Bondschicht 14 berühren), wird ein Helligkeitsunterschied gegenüber Bereichen oberhalb der Hohlräume 25 zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der Bondschicht 14 beobachtet. Dieser Speckle-Fehler ist für einen Beobachter typischerweise bei höheren Betrachtungswinkeln auffälliger, wo die Bereiche oberhalb der Hohlräume 25 weniger hell erscheinen als die Bereiche mit einer optischen Kopplung zwischen der Licht diffundierenden Schicht 12 und der optionalen Polymerschicht 18. Der Speckle-Fehler existiert infolge der Unfähigkeit der optionalen Polymerschicht 18, als eine Lichtlenkschicht zu wirken, wenn sie optisch mit der Licht diffundierenden Schicht 12 gekoppelt ist.
  • Testproben einiger der vorstehend erwähnten Beispiele (Beispiele 6–11 und Vergleichsbeispiele C-7 und C-8) wurden getestet, um auf den Speckle-Fehler zu inspizieren. Das Beispiel wurde in einer Anzeige getestet, die mit den folgenden Komponenten, ausgehend von der Komponente, die vom Auge am weitesten entfernt ist, aufgebaut ist: (1) ein Lichtkasten mit diffusem Weißlicht mit einem weißen Acrylbodendiffusor und einem Fluoreszenzlampenkolben (beispielsweise General Electric F15T8-SP41), (2) ein Lichtkastendiffusor aus weißem Acryl mit einer minimalen Trübung von 98% und einer Helligkeit im Bereich von 150–300 cd/m2, (3) TESTPROBE, (4) ein oberes Diffusorfilter (beispielsweise Keiwa 100-BMU1S) mit einer Nenntrübung von 65%, (5) eine laminierte Polarisatorglasschicht (beispielsweise SanRitz HLC2-5618) mit einer Durchlässigkeit von 35–45% und einer Polarisationswirksamkeit ≥ 99,9% und (6) eine in etwa 38 cm messende XGA-Black-Matrix-Schicht mit einer Pixelgröße von 0,298 mm mal 0,100 mm, einer Black-Matrix-(BM)-Breite von 0,010 mm und einem Öffnungsverhältnis von 84%. Die Kriterien für das Bestehen des Speckle-Tests bestanden in der Frage, ob der Speckle-Fehler bei einem horizontalen Betrachtungswinkel innerhalb ±80°, einem vertikalen Betrachtungswinkel innerhalb ±80° und einem Betrachtungsabstand von mindestens 50 cm zwischen dem Beispiel und dem Auge zu beanstanden war. Tabelle 4
    Beispiel Speckle-Test
    6 fehlgeschlagen
    7 bestanden
    8 bestanden
    9 fehlgeschlagen
    10 fehlgeschlagen
    11 bestanden
    C-7 bestanden
    C-8 bestanden
  • Der Speckle-Fehler kann durch Ändern der Raumfrequenz der Hohlräume 25 weniger auffällig gemacht werden. Beispielsweise wäre der Speckle-Fehler nicht auffällig, wenn ein einziger Hohlraum 25 über die gesamte verwendbare Betrachtungsfläche der Anzeige bereitgestellt wird. Auch könnte die Raumfrequenz der Hohlräume bis zu einem Punkt erhöht werden, an dem die individuellen Bereiche unterschiedlicher Helligkeit nicht mehr wahrnehmbar sind. Bei einem Kontrast von 100% zwischen der Helligkeit oberhalb der Hohlräume 25 und oberhalb der Stellen, wo die Bondschicht 14 optisch mit der Licht diffundierenden Schicht 12 und der optionalen Polymerschicht 18 gekoppelt ist, wäre eine Raumfrequenz von etwa 40 Zyklen/Grad (entsprechend einem Abstand von 100 μm zwischen den nächsten optisch gekoppelten Bereichen bei einem Betrachtungsabstand von 0,25 Metern) erforderlich, um die Erscheinung des Speckle-Fehlers auf ein annehmbares Niveau auf der Grundlage typischer Kontrastantwortfunktionen zu verringern. Der erforderliche Abstand zwischen nächsten optisch gekoppelten Bereichen könnte vergrößert werden, indem der Betrachtungsabstand erhöht wird oder der Kontrast zwischen der Helligkeit oberhalb der Hohlräume 25 und oberhalb der optisch gekoppelten Bereiche verringert wird.
  • Zusammenfassend sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung eine optische Anordnung ist, die eine an einer reflektierenden polarisierenden Schicht angebrachte Licht diffundierende Schicht aufweist. Ein Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht weist eine Zwischenstruktur auf, die Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht definiert. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass mehrere optische Schichten als eine einzige Anordnung in ein optisches System aufgenommen werden. Hierdurch wird die Zeit verringert, die benötigt wird, um ein diese Schichten aufweisendes optisches System zusammenzusetzen, und die Möglichkeit einer Beschädigung der individuellen Schichten während der Zusammensetzung der Schichten und der Integration in das optische System vermindert.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diffuse mehrschichtige optische Anordnung
  • Eine optische Anordnung weist eine an einer reflektierenden polarisierenden Schicht angebrachte Licht diffundierende Schicht auf. Ein Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht weist eine Zwischenstruktur auf, die Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht definiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6723772 A [0025, 0028]
    • - WO 2003/064526 [0025]
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    • - WO 97/23577 [0047, 0048]
    • - WO 84/03837 [0053]

Claims (21)

  1. Optische Anordnung, welche aufweist: eine Licht diffundierende Schicht, eine reflektierende polarisierende Schicht, die an der Licht diffundierenden Schicht angebracht ist, und einen Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht, wobei der Zwischenbereich eine Zwischenstruktur aufweist, welche Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der reflektierenden polarisierenden Schicht definiert.
  2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Zwischenstruktur eine ungleichmäßige Oberfläche auf der Licht diffundierenden Schicht aufweist, die durch mehrere topographische Merkmale gebildet ist, welche sich in den Zwischenbereich erstrecken, wobei benachbarte topographische Merkmale die Hohlräume definieren.
  3. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Zwischenstruktur eine ungleichmäßige Oberfläche auf der reflektierenden polarisierenden Schicht aufweist, die durch mehrere topographische Merkmale gebildet ist, welche sich in den Zwischenbereich erstrecken, wobei benachbarte topographische Merkmale die Hohlräume definieren.
  4. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Zwischenbereich eine Zwischenschicht mit einer die Hohlräume definierenden Struktur aufweist.
  5. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende polarisierende Schicht mit einem klebenden Material an der Licht diffundierenden Schicht angebracht ist.
  6. Optische Anordnung nach Anspruch 5, wobei das klebende Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Haftklebstoff, einem durch Wärme aktivierten Klebstoff, einem warmschmelzenden Klebstoff und einem durch Strahlung härtbaren Klebstoff besteht.
  7. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende polarisierende Schicht an der Licht diffundierenden Schicht durch Ronden angebracht ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Umfangsbonden, Lösungsmittelbonden, Ultraschallschweißen und Laserschweißen besteht.
  8. Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende polarisierende Schicht mehrere alternierende Polymerschichten aufweist.
  9. Optische Anordnung nach Anspruch 8, wobei die reflektierende polarisierende Schicht einen dualen Helligkeitserhöhungsfilm (DBEF) aufweist.
  10. Optische Anordnung nach Anspruch 8, wobei die reflektierende polarisierende Schicht einen diffus reflektierenden polarisierenden Film (DRPF) aufweist.
  11. Optische Anordnung nach Anspruch 1, welche ferner aufweist: eine Lichtlenkschicht, die auf der reflektierenden polarisierenden Schicht gegenüber dem Zwischenbereich angeordnet ist.
  12. Optische Anordnung, welche aufweist: einen Lichtmanipulationsfilm, eine Licht diffundierende Schicht, die eine ungleichmäßige Hauptfläche aufweist, und eine Bondschicht, welche den Lichtmanipulationsfilm an die Licht diffundierende Schicht bondet, so dass benachbarte topographische Merkmale der ungleichmäßigen Hauptfläche Luftspalte zwischen dem Lichtmanipulationsfilm und der Licht diffundierenden Schicht definieren.
  13. Optische Anordnung nach Anspruch 12, wobei die Bondschicht ein klebendes Material aufweist.
  14. Optische Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Lichtmanipulationsfilm einen dualen Helligkeitserhöhungsfilm (DBEF) aufweist.
  15. Optische Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Lichtmanipulationsfilm einen diffus reflektierenden polarisierenden Film (DRPF) aufweist.
  16. Optische Anzeigeanordnung, welche aufweist: eine Lichtschaltvorrichtung, eine Lichtquelle und ein optisches Element, das zwischen der Lichtquelle und der Lichtschaltvorrichtung angeordnet ist, wobei das optische Element aufweist: eine Licht diffundierende Schicht, eine Lichtmanipulationsschicht, die an der Licht diffundierenden Schicht angebracht ist, und einen Zwischenbereich zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der Lichtmanipulationsschicht, wobei der Zwischenbereich eine Zwischenstruktur aufweist, welche Hohlräume zwischen der Licht diffundierenden Schicht und der Lichtmanipulationsschicht definiert.
  17. Optische Anzeigeanordnung nach Anspruch 16, wobei die Lichtschaltvorrichtung ein Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Panel ist.
  18. Optische Anzeigeanordnung nach Anspruch 16, wobei der Lichtmanipulationsfilm mit einem klebenden Material an der Licht diffundierenden Schicht angebracht ist.
  19. Optische Anzeigeanordnung nach Anspruch 16, wobei die Zwischenstruktur eine ungleichmäßige Oberfläche auf der Licht diffundierenden Schicht aufweist, die durch mehrere topographische Merkmale gebildet ist, welche sich in den Zwischenbereich erstrecken, wobei benachbarte topographische Merkmale die Hohlräume definieren.
  20. Optische Anzeigeanordnung nach Anspruch 16, wobei die Zwischenstruktur eine ungleichmäßige Oberfläche auf der reflektierenden polarisierenden Schicht aufweist, die durch mehrere topographische Merkmale gebildet ist, welche sich in den Zwischenbereich erstrecken, wobei benachbarte topographische Merkmale die Hohlräume definieren.
  21. Optische Anzeigeanordnung nach Anspruch 16, wobei der Zwischenbereich eine Zwischenschicht mit einer die Hohlräume definierenden Struktur aufweist.
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