(57)【要約】  とりわけ、ディスプレイ内の光の伝搬を管理するために、構造化された面を有する光学フィルムが使用される。ディスプレイが大型化するにつれ、剛性を保つためにフィルムを強化することが重要になる。本発明の光学フィルムは、ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を含む第１の層を有する。該第１の層は、光の通過に対し光学機能を提供するための構造化された面を有する。該フィルムは、例えば、第１の層を介して実質的に垂直に伝搬する光が、一定水準未満のヘーズの影響を受け得る、あるいはフィルムへの光の入射が、輝度増加値の最小値の影響を受け得るといった、様々な利益的光学特性を有し得る。前記フィルムを製造する様々な方法を開示する。
2009532717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学フィルムであって、
ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える第１の層であって、第１の構造化された面を有する第１の層を備え、前記第１の層を介して実質的に垂直に伝搬する光は、３０％未満のヘーズ量の影響を受ける、光学フィルム。
【請求項２】
前記ヘーズ量が、１０％未満である、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記ヘーズ量が、１％未満である、請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記第１の構造化された面が、輝度増強層の面を備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記第１の構造化された面が、複数個のプリズム型リブを備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記第１の構造化された面が、複数個の再帰性反射要素を備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記第１の構造化された面が、１つ以上のレンズを備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記１つ以上のレンズが、少なくとも１つのフレネルレンズを備える、請求項７に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記第１の構造化された面が、回折面を備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
前記第１の構造化された面が、光を収集する面を備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１１】
第２の構造化された面が、前記第１の層の第２の側に提供される、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１２】
前記第１の構造化された面のパターンが、前記第２の構造された面のパターンに対応させられる、請求項１１に記載の光学フィルム。
【請求項１３】
前記第１の層に取り付けられた第２の層をさらに備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１４】
前記第２の層が、反射層、透過層、拡散層、及び第２の構造化された面を有する層のうちの１つを備える、請求項１３に記載の光学フィルム。
【請求項１５】
前記第２の層が、偏光子層を備える、請求項１３に記載の光学フィルム。
【請求項１６】
前記偏光子層が、反射偏光子層を備える、請求項１５に記載の光学フィルム。
【請求項１７】
前記偏光子層が、吸収偏光子層を備える、請求項１５に記載の光学フィルム。
【請求項１８】
前記第２の層が、前記第１の構造化された面に取り付けられる、請求項１３に記載の光学フィルム。
【請求項１９】
前記第２の層が、前記第１の構造化された面から離れて面している面に取り付けられる、請求項１３に記載の光学フィルム。
【請求項２０】
前記第１の層及び第２の層のうちの１つに取り付けられている第３の層をさらに備える、請求項１３に記載の光学フィルム。
【請求項２１】
前記第３の層が、前記第２の層に取り付けられ、前記第３の層が、ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える、請求項２０に記載の光学フィルム。
【請求項２２】
前記ポリマーマトリックスが、熱硬化性ポリマーを備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項２３】
前記ポリマーマトリックスが、熱可塑性ポリマーを備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項２４】
前記ポリマーマトリックスが、１２０℃未満のＴｇ値を有するポリマーを備える、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項２５】
前記構造化された面から離れて面している前記フィルムの面へ実質的に垂直に方向づけられた光に対し、前記フィルムを介する、単一パス透過率が、４０％未満である、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項２６】
前記単一パス透過率が、１０％未満である、請求項２５に記載の光学フィルム。
【請求項２７】
前記フィルムが、少なくとも１０％の輝度増加を提供する、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項２８】
フィルム法線に対して３０°以上の角度の主光線を有する、前記フィルムへ方向づけられた光が、前記フィルム法線に対して２５°未満の角度で伝搬する前記主光線で前記フィルムから外へ透過される、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項２９】
光が前記光学フィルムへ入射するとき、前記光学フィルムへ入射するときの第１の方向に伝搬する主光線を有する前記光が、前記第１の方向とは少なくとも５°異なる第２の方向へ伝搬する前記主光線で前記フィルムから外へ透過される、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３０】
ディスプレイシステムであって、
ディスプレイパネルと、
バックライトと、
第１の構造化された面を有する強化フィルムであって、前記ディスプレイパネルと前記バックライトとの間に配置され、ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える、強化フィルムと、を備え、前記強化フィルムを介して実質的に垂直に伝搬する光が、３０％未満のヘーズ量の影響を受ける、ディスプレイシステム。
【請求項３１】
前記ディスプレイパネルが、２つの吸収偏光子の間に配置された液晶を有する液晶ディスプレイパネルを備える、請求項３０に記載のディスプレイシステム。
【請求項３２】
前記ディスプレイパネルと前記バックライトとの間に配置された、拡散層及び反射偏光子層のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項３０に記載のディスプレイシステム。
【請求項３３】
前記バックライトが、１以上の光源を備える、請求項３０に記載のディスプレイシステム。
【請求項３４】
前記光源が、発光ダイオードを備える、請求項３３に記載のディスプレイシステム。
【請求項３５】
前記光源が、蛍光灯を備える、請求項３３に記載のディスプレイシステム。
【請求項３６】
前記ディスプレイパネルによって形成される画像を制御するために、結合された制御ユニットをさらに備える、請求項３０に記載のディスプレイシステム。
【請求項３７】
光学フィルムを製造する方法であって、
構造化された面を有する成形ツールを提供する工程と、
ポリマー及びモノマーの少なくとも一方で形式されたマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える繊維強化層を提供する工程と、
繊維強化され、構造化された表面シートを作製するために、前記成形ツールに対して前記繊維強化層を連続的に成形する工程と、を含む、光学繊維を製造する方法。
【請求項３８】
前記マトリックスが、前記成形ツールに接触する間に、前記マトリックスを硬化するステップをさらに備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記光学フィルムを介して実質的に垂直に伝搬する光が、３０％未満のヘーズ量の影響を受けるように前記マトリックス及び前記無機繊維の屈折率を適合させるステップをさらに備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記構造化された表面シートが、前記光学フィルムを介して伝搬する光に対して、少なくとも１０％の輝度増加を提供する構造化された面を有する、請求項３７、に記載の方法。
【請求項４１】
第２の成形ツールに対して前記繊維強化層の第２の側を成形するステップをさらに備える、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルム、より具体的には、例えば、液晶ディスプレイのような、特にディスプレイ内の光を管理するために使用される構造化された面を有する光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造化された反射面を有する光学フィルムは、光源からディスプレイパネルへの光の伝搬を管理するためのディスプレイにしばしば使用される。そのようなフィルムの例証的な一例は、ディスプレイからの軸上の光の量を増加させるためにしばしば使用される、プリズム型輝度増強フィルムである。
【０００３】
ディスプレイシステムのサイズが大きくなるにつれて、フィルムの面積もまたより大きくなる。そのような面が構造化されたフィルムは、薄く、通常数十又は数百μの薄さであり、それゆえに、特により大型のディスプレイシステムで使用される場合、ほとんど構造的一体性を有しない。例えば、一定の厚さのフィルムは、携帯電話ディスプレイの使用においては十分に硬質であることが可能である一方、いくつかの追加の支持手段が無い場合は、同フィルムは、テレビ又はコンピュータモニタのような、より大型のディスプレイにおける使用には、硬質性が不十分である可能性がある。また、より剛性のフィルムによって、大型ディスプレイシステムの組み立てプロセスをより容易にし、かつ潜在的によりオートメーション化し、ディスプレイの最終的な組み立て費用を削減するはずである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
構造化された表面フィルムは、さらに剛性を提供するために、より厚くなるように製造されることが可能であり、又は広い範囲でフィルムを使用するために、必要とされる支持体を提供するためのポリマー基質にラミネート加工してもよい。しかしながら、厚いフィルム又は厚い基質の使用は、ディスプレイユニットの厚さを増加させ、また重さ及び光学吸収の増加につながる。より厚いフィルム又は基質の使用は、ディスプレイの外へ熱を移動させる能力を減少させ、断熱を増加させる。さらに、増加した明るさを有するディスプレイに対する継続的な要求があり、それはより多くの熱がディスプレイシステムによって生み出されることを意味する。これは、より高い加熱に付随する変形効果、例えばフィルムの反りの増加をもたらす。加えて、構造化された表面フィルムを基質へラミネートすることによって、その機器の費用を増加し、その機器をより厚く、重くする。しかしながら、追加費用は、ディスプレイの光学機能の著しい改善をもたらさない。
【０００５】
本発明の一実施形態は、ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える第１の層を有する光学フィルムに関する。前記第１の層は構造化された面を有する。前記第１の層を介して実質的に垂直に伝搬する光は、３０％未満のヘーズ量の影響を受ける。
【０００６】
本発明のその他の実施形態は、ディスプレイパネル、バックライト、及びディスプレイパネルとバックライトの間に配置された強化フィルムを有するディスプレイシステムに関する。強化フィルムは、構造化された面を有し、ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を有するポリマーマトリックス形状を成す。強化フィルムを介して実質的に垂直に伝搬する光は、３０％未満のヘーズ量の影響を受ける。
【０００７】
本発明のその他の実施形態は、第１の層を備える光学フィルムに関する。前記第１の層は、構造化された面を有するポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える。前記第１の層は、第１の層を介して伝搬する光に対して少なくとも１０％の輝度増加を提供する。
【０００８】
本発明のその他の実施形態は、光学フィルムを製造する方法に関する。前記方法は、構造化された面を有する成形ツールを提供する工程と、ポリマー及びモノマーの少なくとも一方から形成されたマトリックス内に組み込まれた無機繊維を備える繊維強化層を提供する工程と、を含む。繊維強化層は、繊維強化され、構造化された表面シートを作製するために、成形ツールに対して連続的に成形される。
【０００９】
本発明のその他の実施形態は、ポリマーマトリックス内に組み込まれた無機繊維を有する第１の層を含む光学フィルムに関する。その第１の層は構造化された面を有する。実質的に垂直に構造化された面から離れて面する第１の層の側へ入射、光への単一パス透過率は、４０％未満である。
【００１０】
本発明の上記の概要は、本発明の各図示の実施形態又はすべての実施を説明しようとするものではない。下の図及び詳細な説明によって、より具体的にこれらの実施形態を例証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、光学システムに適用することができ、特に１つ以上の光学フィルムを使用する光学ディスプレイシステムに適用することができる。例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような、光学ディスプレイは、大きく、明るくなるにつれ、ディスプレイ内の光学フィルムへの要求は多くなる。より大きいディスプレイは、反り、曲がり、及び弛みを防ぐために、より剛性のフィルムを必要とする。しかしながら、フィルムの厚さをその長さ及び幅と共に拡大することは、より厚い及びより重いフィルムをもたらす。そのため光学フィルムが、厚さの増加を同時に伴わずに、大きいディスプレイに使用できるように、より堅くされることが望ましい。光学フィルムの剛性を増加するための１つの手法は、フィルム内の繊維を強化する工程を含むことである。繊維で強化されたフィルムは、複合フィルムとしても参照されることができる。いくつかの例示的実施形態では、繊維は、フィルムを通過する光の散乱がほとんど無いか、又は全く無いように、屈折率について、フィルムの周囲の物質と適合する。いくつかの実施形態において、光の方向をコントロールするための構造化された面を使用するとき、フィルム内の光の散乱がほとんど無い、又は全く無いという利点が大いにある。例えば、プリズム型輝度増強フィルムは、そのフィルムが本質的に散乱がないときに、軸上の輝度を増加させる。光学フィルムが薄い、例えば、約０．２ｍｍ未満であることは多くの応用において望ましいが、厚さに対する特別な制限はない。いくつかの実施形態において、例えば０．２〜２ｍｍの厚さにできるＬＣＤテレビで使用される厚いプレートを作り出すように、複合材料とより優れた厚さの利点を組み合わせることが望ましい。本出願の目的のために、用語「光学フィルム」は、これらのより厚い光学プレート又は導光を含めてみなされるべきである。
【００１２】
さらに具体的には、本発明は、構造化された面がいくつかの光学機能を有する場合の、構造化された面を有する様々な有機／無機光学複合物に関する。構造化された複合物は、複合物層と「一体となる」という面構造を有し、所望により、複合物層及び構造化された面が同時に形成されるようにする。構造化された面の光学機能は、一般的に、いくつかの光を方向づける特性を含む。構造化された面の有用な光を方向づける特性のいくつかの例は、再循環すること、一直線にすること又は光を方向づけること、レンジングすること（lensing）、方向を変えること、拡散すること、屈折させること、又は反射させること、を含む。構造化された面は、湾曲した正規構造、例えば、レンズ；プリズム（ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）の３Ｍ社（3M Company）製造、ビキュイティ（Vikuiti）（商標）輝度増強フィルム）；のような、正規球面収差が補正された構造、つやのない又は拡散する面構造のような、方向を変えるフィルム及びランダムな構造を含むが、これらに限定されない、異なった形態における実用的な不連続性を有していてもよい。
【００１３】
本発明に含まれてよいディスプレイシステム１００の例示的実施形態の図式的分解図を、図１に提示する。そのようなディスプレイシステム１００は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニター又はＬＣＤテレビに使用されてもよい。ディスプレイシステム１００は一般的に、ＬＣパネル１０２の使用を基本とし、通常、パネルプレート１０６の間に配置された液晶（ＬＣ）１０４の層を含む。板１０６はしばしばガラスから形成され、ＬＣ層１０４内の液晶の配向を制御するために、板１０６の内部表面に電極構造体及びアラインメント層を含み得る。電極構造体は、ＬＣパネル画素、液晶の配向が隣接した範囲の中で独立して制御されるＬＣ層の領域を規定するために、一般に配置される。またカラーフィルターは、表示された画像に色を付与するために、プレート１０６の１つ以上に含まれてもよい。
【００１４】
上方吸収偏光子１０８はＬＣ層１０４の上に配置され、下方吸収偏光子１１０はＬＣ層１０４の下に配置される。図示された実施形態では、上部及び下部吸収偏光子１０８、１１０はＬＣパネル１０２の外部に位置している。吸収偏光子１０８、１１０及びＬＣパネル１０２は共に、バックライト１１２からディスプレイパネル１００を介して観察者への光の透過を制御する。
【００１５】
バックライト１１２は、ＬＣパネル１０２を照らす光を生み出す多くの光源１１６を含む。ＬＣＤテレビ又はＬＣＤモニターに使用される光源１１６は、多くの場合、直鎖、低温度カソード、ディスプレイ機器１００にわたる蛍光灯である。しかしながら、フィラメント又はアークランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、薄型蛍光灯パネル、又は外部蛍光灯のような、他の種類の光源を使用してもよい。ここに挙げた光源は、限定的又は完全なものを意図するのではなく、単に代表的なものであることが意図される。
【００１６】
バックライト１１２は、ＬＣパネル１０２から離れた方向に、光源１１６から下向きに伝搬する光を反射するベース反射体１１８を含んでもよい。反射体１１８は、また下に説明するように、ディスプレイ機器１００内の再循環する光へも有用であることがある。反射体１１８は、鏡面反射体又は拡散反射体であってもよい。反射体１１８として使用されてもよい鏡面反射体の１つの例は、ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）の３Ｍ社（3M Company）から入手可能であるビキュイティ（Vikuiti）（商標）鏡面反射性向上（ＥＳＲ）フィルムである。適切な拡散反射体の例としては、拡散的に反射する粒子、例えば二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が詰め込まれている重合体、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン、ポリスチレン等を含む。ミクロ孔質物質及び微細繊維を含んだ物質を含む拡散反射体のその他の例は、米国特許公開番号第２００３／０１１８８０８号Ａ１で論じられる。
【００１７】
光管理層の配列１２０はバックライト１１２及びＬＣパネル１０２との間に配置される。光管理層は、ディスプレイ機器１００の動作を改良するよう、バックライト１１２から伝搬する光に影響を及ぼす。例えば、光管理層の配列１２０は、拡散層１１２を含んでもよい。拡散層１２２は、光源から受けた光を拡散するように使用され、ＬＣパネル１０２に入射する照明光源の一定性を増加する結果となる。従って、これは、視聴者によって知覚される、より均一に明るい画像をもたらす。
【００１８】
光管理層の配列１２０は、反射偏光子１２４を含んでもよい。光源１１６は、通常、非偏光子を作製するが、低い偏光子１１０は、単一の偏光状態のみ透過し、それにより光源１１６により生み出された約半分の光は、ＬＣ層１０４まで介して透過されない。しかしながら、反射偏光子１２４は、そうでなければ下方の吸収偏光子に吸収される光を反射するために使用されてもよく、それにより、この光は、反射偏光子１２４と反射体１１８との間の反射によって再循環されてもよい。偏光子１２４により反射された少なくともいくつかの光は、減極することもあり、その後、反射偏光子１２４及び下方吸収偏光子１１０を介してＬＣ層１０４に透過される偏光状態で反射偏光子１２４に戻される。このように、反射偏光子１２４は、光源１１６から放たれＬＣ層１０４に達する光の一部を増大させるために使用でき、それによりディスプレイ機器１００によって作製される画像はより明るくなる。
【００１９】
あらゆる適切な種類の反射偏光子として、例えば、多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子、拡散的に反射する偏光フィルム（ＤＲＰＦ）、例えば連続／分散相偏光子、又はコレステリック反射偏光子が使用されてもよい。
【００２０】
ＭＯＦ、コレステリック及び連続／分散相反射偏光子のすべては、直交に偏光した状態で光を透過しながら、選択的に１つの偏光状態の光を反射するために、通常、ポリマーフィルムである、フィルム内の屈折率特性が変わることに依存する。ＭＯＦ反射偏光子のいくつかの例は、米国特許番号第５，８８２，７７４号に記載されている。市販されているＭＯＦ反射偏光子としては、例えば、ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）の３Ｍ社（3M Company）から入手可能な、拡散性表面を含む多層反射偏光子であるビキュイティ（商標）ＤＢＥＦ−ＩＩ及びＤＢＥＦ−Ｄ４００が挙げられる。
【００２１】
本発明に関連して有用なＤＲＰＦの例には、共有米国特許第５，８２５，５４３号に記載されている連続相／分散相反射偏光子、及び例えば共有米国特許第５，８６７，３１６号に記載されている拡散反射多層偏光子が挙げられる。他の適切な型のＤＲＰＦは、米国特許第５，７５１，３８８号に記載されている。
【００２２】
本発明に関連して有用なコレステリック偏光子のいくつかの例は、例えば米国第５，７９３，４５６号及び公開特許出願番号２００２／０１５９０１９に記載されている。コレステリック偏光子は、しばしば、コレステリック偏光子で伝達される光が直線偏光に変えられるように、出力側の四分の一波長遅延層（quarter wave retarding layer）と共に提供される。
【００２３】
光管理層の配列１２０は、プリズム型輝度増強層１２８をも含んでいてよい。輝度増強層とは、ディスプレイの軸により近い方向にある軸外の光を向け直す面構造を有する層である。これは、ＬＣ層１０４を介して軸上の伝搬する光の総量を増加させ、それ故に、観察者によって見られる画像の輝度を増加させる。一例は、プリズム型輝度増強層であり、屈折と反射を介する照明光源の向きを直す多くのプリズム型要素を有する。ディスプレイ機器に使用されてもよいプリズム型輝度増強層の例としては、ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）の３Ｍ社（3M Company）から入手可能な、ＢＥＦＩＩ  ９０／２４、ＢＥＦＩＩ  ９０／５０、ＢＥＦＩＩＩＭ  ９０／５０及びＢＥＦＩＩＩＴを含むプリズム・フィルムのビキュイティ（商標）ＢＥＦＩＩ及びビキュイティＢＥＦＩＩＩの種が挙げられる。プリズム型要素は、フィルムの幅にわたる隆起部として、又はより短い要素として形成され得る。
【００２４】
全体的繊維強化を有する構造化された面フィルム２００の例示的実施形態を、図２に図式的に説明する。強化フィルム２００はポリマーマトリックス２０４内に組み込まれた強化繊維２０２を含む。マトリックス２０４の少なくとも１面は、構造化された面２０６が提供される。図示された例示的実施形態において、構造化された面２０６は、ディスプレイ軸に近い方向へ伝搬するための向きを直す光のプリズム型要素を有する、プリズム型輝度増強面である。
【００２５】
無機繊維２０２はガラス、セラミック又はガラスセラミック物質で形成されてもよく、１以上の麻くず中、又は１つ以上の織布層あるいは不織布層中に、個々の繊維としてマトリックス２０４内に配置されてもよい。繊維２０２は、規則的なパターン又は不規則的なパターン内に配置されてもよい。強化ポリマー層のいくつかの異なった実施形態は、米国特許申請出願番号１１／１２５，５８０でより詳細に論じられる。
【００２６】
本発明の多くの実施形態において、複合物層は、複合物の有機及び無機構成要素の間に一致する屈折率により、高度に透明である。高温の条件のもとで使用した場合、複合物層を有する構造化された面の統合によって、構造化された面のゆがみ又は屈曲の可能性を低減する。
【００２７】
更に、いくつかの現在存在する構造化された表面フィルムの構造において、基膜の下塗りは、基膜に対する極小の複製された面構造の優れた接着を確実にするために重要である。その一方、完全にそろった構造化された複合物を有する本発明のある実施形態の下に、基膜及び構造化された面は同じ樹脂システムから作り出されることが可能である。これは、全体の製造過程を簡素化し、別のプライマー層及び下塗り工程の必要を省く。また、基膜は、構造化された面が、望ましい特性を有する（添加物、ナノ粒子を含む、又は高い屈折率を有する）第２の樹脂システムによって提供される一方で、１つの樹脂システムによって作られた混合物であってもよい。
【００２８】
モノリシックに集積した面が構造化された複合物は、薄さ、剛性、及び特定の光の応用に大切な特性であるゆがみの低さの特性を組み合わせて、構造化された光学フィルムの厚さに対する剛性の比率を最大化する優れた対策も提供する。剛性を維持する一方、フィルムの厚さの削減は、手持ち及びノート型コンピューターのディスプレイにおいて特に大切であるが、一般的に、重さ及び空間を節約することに関連する問題のため、すべてのディスプレイの適用において望ましいとされる。
【００２９】
マトリックス２０４及び繊維２０２の屈折率は一致させる又は一致させないように選択されてもよい。いくつかの例示的実施形態において、最終的な製品は、光源からの光に対し、ほぼ、又は完全に透明であるように、屈折率を一致させることが望ましい。その他の例示的実施形態において、特別な色を拡散させる効果を作り出すため、又は透過あるいはフィルムに入射する光の反射を作り出すための屈折率を意図的に不一致とすることが望ましい。屈折率の一致は、樹脂マトリックス２０４の指数にほぼ同じ指数を有する妥当な繊維２０２強化を選択することによって、又は繊維２０２の指数に近い、又は同じ屈折率を有する樹脂マトリックスを作り出すことによって得ることが可能である。
【００３０】
ポリマーマトリックス２０４を形成する物質について、ｘ、ｙ、及びｚ方向の屈折率は、本明細書では、ｎ１ｘ、ｎ１ｙ及びｎ１ｚとして参照される。ポリマーマトリックス物質２０４が等方性である場合、ｘ、ｙ、及びｚの屈折率は、すべてにほぼ適合する。マトリックス物質が複屈折性である場合、ｘ、ｙ、及びｚの屈折率の少なくとも１つは、他のものと異なる。繊維２０２の物質は、典型的に等方性である。それゆえ、繊維２０２を形成する物質の屈折率は、ｎ２として与えられる。しかしながら、無機繊維２０２は、複屈折性であってよい。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ポリマーマトリックス２０４が等方性であることが望ましく、すなわち、ｎ１ｘ≒ｎ１ｙ≒ｎ１ｚ≒ｎ１である。２つの屈折指数は、２つの屈折指数間の違いが０．０５未満、好ましくは０．０２未満、及びより好ましくは０．０１未満である場合、ほぼ同じであるように考えられる。従って、一対の屈折率が０．０５以上、好ましくは０．０２未満の違いでない場合、その物質は等方性であると考えられる。さらに、いくつかの実施形態において、マトリックス２０４及び繊維２０２の屈折率はほぼ適合することが望ましい。従って、マトリックス２０４及び繊維２０２間の屈折率の差である、ｎ１及びｎ２の間の差は小さく、少なくとも０．０２未満、好ましくは０．０１未満、及びより好ましくは０．００２未満であるべきである。
【００３２】
その他の実施形態において、ポリマーマトリックス２０４が複屈折性であることが望ましく、この場合、マトリックスの屈折率の少なくとも１つは繊維２０２の屈折率と異なる。繊維２０２が等方性である実施形態では、複屈折マトリックス２０４は、強化する層によって散乱される、少なくとも１つの偏光中の光の結果となる。散乱の総量は、散乱される偏光状態に対する屈折率の格差、繊維２０２のサイズ及びマトリックス２０４内の繊維２０２の密度を含む、いくつかの要因による。さらに、光は前方散乱（拡散透過）、後方散乱（拡散反射）、又は両方の組み合わせであってもよい。繊維で強化された層２００による光の散乱は、米国特許申請登録番号１１／１２５，５８０により詳しく論じられる。
【００３３】
ポリマーマトリックス２０４に使用するために好適な物質としては、光波長の所望の範囲にわたって透明である熱可塑性及び熱硬化性ポリマーが挙げられる。いくつかの実施形態では、ポリマーが水に不溶性であることは特に有用である場合があり、ポリマーは疎水性であってもよく、若しくは吸水率が低い傾向を有してもよい。さらに、好適なポリマー物質は、非晶質又は部分的結晶性であってもよく、及びホモポリマー、コポリマー、又はこれらの混合を包含してもよい。ポリマー物質の例には、ポリ（カーボネート）（ＰＣ）；シンジオタクチック及びアイソタクチックポリ（スチレン）（ＰＳ）；Ｃ１〜Ｃ８アルキルスチレン；ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及びＰＭＭＡコポリマーを包含する、アルキル、芳香族、及び脂肪族環含有（メタ）アクリレート；エトキシル化及びプロポキシル化（メタ）アクリレート；多官能性（メタ）アクリレート；アクリレート化エポキシ；エポキシ；及び他のエチレン性不飽和物質；環状オレフィン及び環状オレフィン性コポリマー；アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；スチレンアクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）；エポキシ；ポリ（ビニルシクロヘキサン）；ＰＭＭＡ／ポリ（ビニルフロライド）ブレンド；ポリ（フェニレンオキシド）合金；スチレン系ブロックコポリマー；ポリイミド；ポリサルフォン；ポリ（ビニルクロライド）；ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）；ポリウレタン；飽和ポリエステル；低複屈折性ポリエチレンを包含するポリ（エチレン）；ポリ（プロピレン）（ＰＰ）；ポリ（アルカンテレフタレート）、例えばポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）；ポリ（アルカンナフタレート（alkane napthalates））、例えばポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）；ポリアミド；アイオノマー；ビニルアセテート／ポリエチレンコポリマー；セルロースアセテート；セルロースアセテートブチレート；フルオロポリマー；ポリ（スチレン）−ポリ（エチレン）コポリマー；ポリオレフィン性ＰＥＴ及びＰＥＮを包含するＰＥＴ及びＰＥＮコポリマー；並びにポリ（カーボネート）／脂肪族ＰＥＴブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。（メタ）アクリレートという用語は、対応するメタクリレート又はアクリレート化合物のいずれかとして定義される。これらのポリマーは光学的等方性の形態で使用されてもよい。
【００３４】
いくつかの製品応用において、フィルム製品及び構成成分が、逃亡種（fugitive species）（低分子量の未反応又は未変換の分子、溶解水分子（dissolved water molecules）、又は反応副生成物）の低濃度を示すことが重要である。逃亡種は、製品又はフィルムの最終使用環境から吸収されることができ、例えば水分子は、初期製品製造から製品又はフィルム中に存在することができ、又は化学反応（例えば、縮合重合反応）の結果として作製されることができる。縮合重合反応からの小さい分子の発生の例は、ジアミン及び二塩基酸の反応からのポリアミドの形成中の水の分離である。逃亡種にはまた、低分子量有機物質、例えばモノマー、可塑剤などを挙げることができる。
【００３５】
逃亡種は一般に、機能的製品又はフィルムの残りを構成する物質の大部分より低い分子量である。製品の使用条件は、例えば、製品又はフィルムの一面に、差別的により大きい熱応力を結果としてもたらす場合がある。これらの場合には、逃亡種はフィルムを介して移動する可能性があるか、又はフィルム若しくは製品の１つの表面から揮発して濃度勾配、全体の機械的変形、表面の変更、及び時には、望ましくないガス抜けを生じる可能性がある。ガス抜けは、製品、フィルム又はマトリックス中に空間又は泡、あるいは他のフィルムへの接着に関しての問題をもたらす可能性がある。逃亡種は、潜在的に、溶媒和する、食刻する、又は製品応用における他の構成成分に望ましくない影響を及ぼす可能性もまたある。
【００３６】
フィルム２００のポリマーマトリックスが複屈折であることがいくつかの実施形態において、望ましい。上記に名前を挙げたポリマーのいくつかは、方向づけられた場合、複屈折になってもよい。特に、ＰＥＴ、ＰＥＮ、及びこれらのコポリマー、並びに液晶ポリマーは、配向されたときに複屈折性の相対的に大きな値を表す。ポリマーは、押出成形及び延伸を包含する異なる方法を使用して配向されてもよい。延伸は、それが高度な配向を可能にし、並びにいくつかの容易に制御可能な外部パラメーター、例えば温度及び延伸比により制御されてもよいために、ポリマーを配向するために特に有用な方法である。
【００３７】
しかしながら、留意すべき大切なことは、構造化された表面複合物は、実質的に非複屈折になるように作られてもよい。これは、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような光学フィルムの堆積内の構造化された複合物の空間配置の可能性を広げるため、いくつかの実施形態においては望ましい。その一方で、いくつかの従来の面が構造化されたフィルムは、望ましくない複屈折を明示することがある。本明細書に述べられた面が構造化された複合物の実質的で光学的な等方性の特徴によって、ディスプレイの応用における光学フィルム堆積のデザインの柔軟性を提供することができる。
【００３８】
マトリックス２０４は、所望の特性をフィルム２００に提供するために、様々な添加剤を提供されてもよい。例えば、添加剤は次のものの内の１つ以上を包含してもよい：耐候剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、酸化防止剤、分散剤、潤滑剤、静電気防止剤、顔料又は染料、核剤、難燃剤、及び発泡剤。
【００３９】
いくつかの例示的実施形態は、経時的な黄ばみ及び曇りに耐性があるポリマーマトリックス物質を使用する場合がある。例えば、芳香族ウレタンのようないくつかの物質は、長期間紫外線に曝されるとき、不安定になり、及び時間と共に変色する。長期間同じ色を維持することが重要である場合、このような物質を避けることが望ましい。
【００４０】
その他の添加剤は、ポリマーの屈折率を変えるために、又は物質の強度を増加するために、マトリックス２０４に提供されてもよい。このような添加剤には、例えば、ポリマーのビーズ又は粒子、及びポリマーのナノ粒子のような有機添加剤を挙げてもよい。いくつかの実施形態において、マトリックス２０４は、２つ又はそれ以上の異なったモノマーの特定比率を使用して形成され、その場合、それぞれのモノマーは、重合された場合、異なる最終的な屈折率に関係している。異なったモノマーの比率は、マトリックス２０４の屈折率を決定する。
【００４１】
他の実施形態において、無機添加剤が、マトリックス２０４の屈折率を調整するために、あるいは物質の強度及び／又は剛性を増加するために、マトリックス２０４に加えられてもよい。例えば、無機物質は、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、又は金属酸化物であってもよい。無機繊維に関して下に論じられるガラス、セラミックはガラスセラミックのあらゆる好適な種類が使用されてもよい。金属酸化物の好適な種類には、例えばチタニア、アルミナ、酸化スズ、酸化アンチモン、ジルコニア、シリカ、これらの混合物又はこれらの混合酸化物が挙げられる。そのような無機物質は、例えば製粉された、粉末化された、ビーズ、フレーク、又は粒子状物質の形態が、ナノ粒子として提供され、マトリックス内に分配されてよい。ナノ粒子は、例えば、気相又は溶液系処理を使用して合成されてよい。粒子のサイズは、マトリックス２０４を介する光の散乱を低減するために、好ましくは約２００ｎｍより低く、及び１００ｎｍ未満、又はさらに５０ｎｍであってもよい。添加物は、分散性及び／又はレオロジー及び懸濁液の流動的な特性を最適化するため、あるいはポリマーマトリックスと反応するための面を有してもよい。他の型の粒子は、例えば中空ガラスシェルのような、中空シェルが含まれる。
【００４２】
あらゆる無機物質の好適な種類は、繊維２０２に使用されてもよい。繊維２０２は、フィルムを通過する光に対して実質的に透明であるガラスから形成されてもよい。好適なガラスの例には、ファイバーガラス複合物、例えばＥ、Ｃ、Ａ、Ｓ、Ｒ、及びＤガラスによく使用されるガラスが挙げられる。例えば、溶融シリカ及びＢＫ７ガラスの繊維を包含する、より高品質のガラス繊維もまた使用されてもよい。好適なより高品質のガラスは、ニューヨーク州エルムスフォード（Elmsford, New York）のショット・ノース・アメリカ社（Schott North America Inc.）のようないくつかの供給元から入手可能である。これらのより高品質のガラスから製造された繊維を使用することは、それらがより純粋でそのためより均一な屈折率を有し及びより少ない含有物を有し、より少ない散乱及び増加された透過をもたらすために、望ましい場合がある。また、繊維の機械的性質が均一になる可能性がより高い。より高品質のガラス繊維は、水分を吸収する可能性がより低く、ひいてはフィルムは、長期間の使用において、より安定する。さらに、ガラス中のアルカリ内容物は、水の吸収を増やすため、低アルカリガラスを使用することは望ましい場合がある。例えばセラミック又はガラスセラミックのような、他の無機物質は、１１／１２５，５８０で論じられるように、繊維強化のために使用されてもよい。
【００４３】
粒子又は短繊維のような、不連続な強化は、引き伸ばし、あるいは特定の他の形成処理を必要とするポリマーが望ましい。例えば、米国特許申請登録番号第１１／３２３，７２６号で述べられるように、短ガラスで満たされた押出熱可塑性樹脂は、繊維強化層として使用されてもよい。その他の応用にとって、ガラス長繊維強化（すなわち、織布、麻くず又は不織布）は、これらが、熱膨張率（ＣＴＥ）及び弾性率のより大幅な増加において、多大な減少を導くことができるため、使用される場合がある。これらの連続強化は、押出成形系方法よりも浸透／含浸及び硬化方法を使用することを組み込むことにより適している。
【００４４】
いくつかの例示的実施形態において、少なくともいくつかの光は繊維２０２により拡散されるため、マトリックス２０４及び繊維２０２との間の完全な屈折率の適合を有することが望ましくない場合がある。そのような実施形態において、マトリックス２０４及び繊維２０２のいずれか又は両方が複屈折性であってもよく、又はマトリックス及び繊維の両方が等方性であってもよい。繊維２０２のサイズによって、拡散は、散乱から又は単純な屈折から生じる。繊維による拡散は非等方性であり、光は繊維の軸に対して横方向に拡散されてもよいが、繊維に対して軸方向には拡散されない。それ故に、拡散の性質は、マトリックス内の繊維の配向に依存する。繊維が、例えばｘ軸に対して平行に配置される場合は、光はｙ及びｚ軸に対して平行な方向に拡散される。
【００４５】
加えて、マトリックス２０４は、光を等方的に散乱する拡散粒子を装填されていてもよい。拡散粒子は、マトリックスとは異なる屈折率、多くの場合より高い屈折率の粒子であり、約１０μｍまでの直径を有する。これらは、構造的な強化を複合材料に提供することができる。拡散粒子は、例えば、マトリックスの屈折率を調整するためのナノ粒子として使用する上記のような金属酸化物であってもよい。拡散粒子の他の好適な種類には、ポリスチレン若しくはポリシロキサン粒子のようなポリマー粒子、又はこれらの組み合わせが挙げられる。拡散粒子は、またミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）３Ｍ社（3M Company）によって製造されたＳ６０ＨＳ型ガラスバブル（Glass Bubbles）のような、中空ガラス球であってもよい。拡散粒子は、光を拡散するように単独で使用されるか、指数が一致しない繊維に沿って使用されるか、又は光を拡散及び再度方向づけするように構造化された面との結合に使用されてもよい。
【００４６】
マトリックス２０４内の繊維２０２のいくつかの例示的配置には、ヤーン、繊維の麻くず、又はポリマーマトリックス内の１方向に配置されたヤーン、繊維織布、不織布、短繊維、短繊維マット（ランダム又は規則的な構造による）、又はこれらの構造の組み合わせが含まれる。短繊維マット又は不織布は、繊維のランダムな配置を有するのではなく、不織布又は短繊維マット内に繊維の何らかの配列を提供するように、延伸される、圧力をかけられる、又は配向されてもよい。さらに、マトリックス２０４は、繊維２０２の多層を含有してもよく、例えば、マトリックス２０４は、異なる麻くず、織布、又は同等のものにおいてより多くの繊維層を含んでもよい。図２に説明される具体的な実施形態において、繊維２０２は２層内に配置される。
【００４７】
表面構造化された強化フィルムの製造の１つの例示的な手法が、図３の参照をもってここに説明される。一般的に、この手法は、直接マトリックス樹脂を、あらかじめ用意された構造化された表面層へ適応することを含む。製造配置３００は、１本の繊維強化３０２を含み、マトリックス樹脂３０６を有する含浸溶液３０４を通過する。樹脂３０６は、例えば、一連のローラー３０８を介する繊維強化３０２を通過することによって、いかなる適した方法を使用する繊維強化へ含浸させる。
【００４８】
ひとたび含浸された強化３１０は、溶液３０４から抽出され、追加の樹脂３１２が、必要な場合に適応されてもよい。追加の樹脂３１２は、例えば塗工機３１４を使用して、強化層３１０に塗布されてもよい。塗工機３１４は、例えば、ナイフエッジ塗工機、コンマ塗工機（図示される）、バー塗工機、ダイ塗工機、スプレー塗工機、カーテン塗工機、高圧射出、又は同等のものなどあらゆる好適な種類の塗工機あってもよい。他の考察の中で、適用条件における樹脂の粘度が、適切なコーティング方法または複数の方法を決定する。コーティング方法及び樹脂の粘度はまた、強化がマトリックス樹脂に含浸される工程の間に、強化から気泡が除かれる速度及び程度に影響する。
【００４９】
完成フィルムが低い散乱を有することが望ましい場合、樹脂が繊維間の空間を完全に充填することを確実にすることがこの段階において重要であり、樹脂中に残された空間また泡は、散乱の中心として作用する場合がある。泡の発生を低減するために異なる手法が個々に又は組み合わせにより使用されてもよい。例えば、フィルムは、強化層３１０全体に樹脂３０６の浸透を促すために、機械的に振動されてもよい。機械的振動は、例えば超音波源を使用して適用されてもよい。加えて、フィルムは、樹脂３０６から泡を抽出する真空を受けてもよい。これは、コーティングと同時に、又はその後に、例えば任意の脱気装置ユニット３１６において行われてもよい。
【００５０】
その後、含浸されて強化された層は、成形ロール３１８に対して適用されてもよい。層３１０は、樹脂中の印象材を作り出すように、成形ロール３１８の構造化された面３２０に対して保持される。そのとき、樹脂は、成形ロール３１８と接触する一方で固められる。固化は、硬化、冷却、架橋、及びポリマーマトリックスが固体状態に達する結果となるいずれかの他のプロセスを包含する。図示される実施形態において、放射線源３２２は、放射を樹脂に適用するために使用される。他の実施形態において、異なる形態のエネルギーが、樹脂３０６を固めるために、熱及び圧力、電子ビーム放射及び同等のもの含むが、これらに限定されない、樹脂に適用されてもよい。その他の実施形態において、樹脂３０６は冷却すること、重合又は架橋によって固められてよい。冷却は、熱硬化性ポリマーの使用に特に適した技術である。例えば、成形ロール３１８は、樹脂を冷却するために使用されてよい。
【００５１】
いくつかの実施形態において、固化したフィルム３２４は、巻き取り式ロール３２６上に収集され、貯蔵されるために十分に柔軟である。その他の実施形態では、固化したフィルム３２４は巻き取るには堅過ぎる場合があり、その場合それは何らかの他の方法により貯蔵され、例えばフィルム３２４は貯蔵のためシートに切断されてもよい。
【００５２】
表面構造の異なるタイプが、強化フィルム上で使用されてもよい。図２は、輝度増強面２０６を有する強化フィルム２００を示し、軸２０８にさらに平行の方向へ通過する軸外の光２０７を方向づける。軸２０８は、フィルム２００に垂直に位置する。光線２０７は、主光線であると考えられてよい。いくつかの実施形態において、光線２０７は、軸２０８に対し３０°以上の角度のフィルム２００の入射であり、その軸に対し２５°未満の角度のフィルム２００から現れる。いくつかの実施形態において、フィルム２００を介して透過された後の主光線２０７の方向は、フィルム２００に入る前の主光線２０７の方向と５°以上異なり、言い換えれば、１０°以上のいくつかの実施形態及び２０°以上のいくつかの実施形態において、フィルム２００は、５°以上の角度を介する光線２０７を逸脱させている。輝度増強面は、平らな側のプリズムを含んでいることだけに対して制限されない。その他の例示的実施形態において、プリズムの側は、曲げられていてもよく、又はプリズムは、フィルムの幅全体に引き伸ばされてはならない。
【００５３】
構造化された表面強化フィルム４００の１つの実施形態においては、図４Ａに図式的に説明される。フィルム４００は、バックライトに使用される光導波路４０４を通り過ぎた光４０２の方向を回転するために使用される、旋回強化された旋回フィルムである。そのとき、旋回フィルムからの光は、ディスプレイパネル（図示せず）上に入射する前の１以上のさらなる光管理フィルムを通り過ぎてもよい。構造化された面４０６は、受入面４１０及び反射面４１２を有する多くの突出部４０８を含む。光４０２は受入面４１０を介して突出部に入り、反射面４１２に完全に内部的に反射される。図示するように、反射面４１２は平らであってもよく、又はカットあるいは湾曲されていてもよく、もしくはいくつかの他の形をとっていてもよい。
【００５４】
その他実施形態において構造化された表面強化フィルム４２０は、図４Ｂに図式的に説明される。構造化された面４２２は、光４２６を再帰する多くの角立方体反射体４２４を含む。
【００５５】
別の実施形態において構造化された表面強化フィルム４３０は、図４Ｃに図式的に説明される。この実施形態において、構造化された面４３２は、１以上のレンズ４３４を含む。レンズ４３４は、正の屈折力又は負の屈折力を有してもよい。
【００５６】
図４Ｄは、別の構造化された表面強化フィルム４４０を図式的に説明する。フィルム４４０は、フレズネルレンズの形態の構造化された面４４２を有する。
【００５７】
図４Ｅは、別の構造化された表面強化フィルム４５０を図式的に説明する。フィルム４５０は、回折構造化された面４５２を含む。回折面４５２は、フィルム４５０を通過する光４５４に対して、いかなる望ましい回折機能を提供する回折光学素子として形成されてもよい。例えば、回折面は、光の焦点を合わせる又は焦点をぼかすため、１以上の特定の方向中の光を方向づけるため、異なった色の構成要素の中へ光を分けるため、又は成形した拡散器として働くために、使用されてもよい。
【００５８】
いくつかの例示的実施形態において、構造化された表面強化フィルムは、対向する面の上の２つの構造化された面を含む。そのような二重の構造化された表面フィルム４６０の例示的実施形態を、図４Ｆに図式的に説明する。フィルム４６０は、第１の構造化された面４６２及び第２の構造化された面４６４を有する。多くの異なる型の構造は、輝度増強構造、レンズ構造、拡散構造、回折構造、回転構造、及び再帰性反射構造を含む、２つの面４６２、４６４上で組み合わせて提供されることが可能である。図示される実施形態において、上位の構造化された面４６２は、輝度増強構造で構造される一方、下位の構造化された面４６４は、水晶体レンズの面であってもよいレンズの面で構造されてもよい。二重の構造された表面フィルムのそれぞれの側にある構造は、線状、集中的、乱雑、又はいくつかのその他の種類の形態であってもよい。それぞれの側にある形態の型は、同じである必要はない。
【００５９】
いくつかの実施形態において、１つの構造化された面は、もう一方の構造化された面に対応させられる。例えば、１つの側のプリズム型輝度増強構造を繰り返すピッチが、Ｐの場合、もう一方の側のレンズのピッチは、同じであってよく、１つのレンズからの光が１つの輝度増強面へ方向づけられるように設定されてもよい。そのような配置は図４Ｆで説明される。しかしながら、２つの面の構造は、対応させられる必要がない。二重の面で構造されたフィルムは、２つの成形ロールの間のフィルムを同時に押しつけることによって、又は第１の成形ツールに対して１つの側を成形し、次に第２の成形ツールに対して第２の側を成形することによって、製造されることができる。
【００６０】
いくつかの例示的実施形態において、繊維強化された構造化された面の層は、その他の層に取り付けられてもよい。図５は、第２の光学層５０６に取り付けられた、構造化された表面強化された層５０２を図式的に説明する。この実施形態において、第２の光学層５０６は構造化された面５０４の反対側の側５０８に取り付けられている。第２の光学層５０６は、偏光子層、回転層及び同様のもののような、いかなる適した型の層であってもよい。偏光子層は、反射偏光子及び吸収偏光子を含む、いかなる型の偏光子層であってもよい。第２の光学層５０６は、感圧性接着剤又はラミネート接着剤のような、接着剤を使用する構造化された面層５０２に取り付けられていてもよい。
【００６１】
その他の実施形態において、第２の光学層は、構造化された面に取り付けられていてもよい。強化された輝度増強層６０２が第２の層６０６に取り付けられている、例示的な一実施形態を、図６に図式的に説明する。構造化された面６０４の部分は、強化された層６０２に面する第２の層６０６の面に配置された薄い接着剤層６０８内に組み込まれる。その他の光学フィルムへの構造化された面の接着は、米国特許番号６，８４６，０８９により詳細に論じられる。一般的に、接着剤層６０８は表面構造の高さに比べ、比較的薄い。構造化された面６０４は、空気と接触した構造化された面６０８の大部分を残すような深さになるように、接着剤層６０８の中へ押し付けられる。これは空気と層６０２の間の比較的大きな屈折率の違いを保ち、従って、構造化された面６０４の屈折効果を保全する。表面が構造化されたフィルムの他の型の構造化された面が、強化された層へも取り付けられるということが理解される。
【００６２】
他の光管理層は、輝度増強以外の目的で含められてもよい。これらの利用は、光の空間の混合又は光の色の混合、光源隠蔽、及び均一性改善を含む。これらの目的に使用されるフィルムは、拡散フィルム、拡散プレート、部分的反射層、色混合光導波路又はフィルム、及び拡散された光の頂点輝度光線が、入力光の頂点輝度光線の方向に対して平行ではない方向へ伝搬する場合の拡散システムを含む場合がある。
【００６３】
表面強化された構造化された層は、１以上のその他層へ取り付けられてもよい。例えば、光学層は、構造化された面及びその他の構造化された面層の両方へ取り付けられてもよい。その他の実施形態において、１以上のその他層は、強化された構造化された面層の面の１つに取り付けられてもよい。特定の一例は、第２の光学層７０４が、強化された構造化された面層７０２の側面のような非構造化、例えば平たい側へ取り付けられている場合について、図７に図式的に説明される。第３光学層は第２の光学層へ取り付けられる。第２及び第３光学層である７０４、７０６は、偏光子層及び同様のものを含む、光学層のいかなる所望の型であってもよい。加えて、第２及び第３である７０４、７０６のどちらか一方は、強化された層であってもよい。下記に論じられる一実施例は、第２の光学層７０４は、反射偏光子層、及び第３光学層７０６は、平面強化層である。
【実施例】
【００６４】
本発明の選択された実施形態が以下に記載される。これらの実施例は、制限することを意図せず、本発明の態様のいくつかを例示するのみである。
【００６５】
次の実施例の全ての無機繊維強化織布繊維ガラスとして使用される複合フィルムは、サウスカロライナ、アンダーソンのヘクセル強化社（Hexcel Reinforcement Corp.）によって生産された。ヘクセル１０６（Ｈ−１０６）繊維は、繊維と樹脂マトリックスの間の連結剤として働くように、繊維に仕上げを適用された後、供給メーカーから受け取られた。実施例において、使用されたすべてのＨ−１０６ガラス布地は、ＣＳ７６７シラン仕上げを有した。その他システムにおいては、ガラス繊維に塗布される仕上げ又は連結剤を有しない未染色状態で、ガラス強化を追加、使用することが望ましい場合もある。
【００６６】
表Ｉに記載された繊維サンプルの屈折率（ＲＩ）は、２０ｘ／０．５０対物レンズによる透過単一偏光（Transmitted Single Polarized Light）（ＴＳＰ）、及び２０ｘ／０．５０対物レンズを有する透過位相差ゼルニケ（Transmitted Phase Contrast Zernike）（ＰＣＺ）を用いて測定された。繊維サンプルは、かみそりの刃を使用して繊維の部分を切断することにより、屈折率測定のために調整された。繊維は、スライドガラス上で様々なＲＩ油の中に設置され、及びガラスカバースリップで覆われた。サンプルは、ツァイス・アクシオプラン（Zeiss Axioplan）（カール・ツァイス（Carl Zeiss）、ドイツ）を使用して分析された。ＲＩ油の較正が、ニューヨーク州ロチェスター（Rochester, New York）のミルトン・ロイ社（Milton Roy Inc.）製造のＡＢＢＥ−３Ｌ屈折計上で行われ、及び値はそれにしたがって調整された。位相差を伴うベッケ・ライン法（Becke Line Method）が、サンプルのＲＩを決定するために使用された。５８９ｎｍのナトリウムＤ線の波長での屈折率、ｎＤの値についての公称ＲＩの結果は、各サンプルについて±０．００２の精度を有した。
【００６７】
実施例１〜４に使用された様々な樹脂についての概要の情報は表Ｉに提供される。
【００６８】
【表１】
2009532717.tif 000003
【００６９】
ダロクア１１７３及びダロクア４２６５は、ＴＨＦＡ（アクリル酸テトラヒドロフルフリル）が１官能性アクリレート単量体である一方、光開始剤である。表Ｉの残りの構成要素は、架橋リンク可能な樹脂である。エベクリル６００（Ebecryl 600）は、ビスフェノール−Ａエポキシジアクリレートオリゴマーである。
【００７０】
（実施例１）−モノリシック輝度増強複合物層
実施例内のポリマー樹脂に使用される未加工の物質は以下のようであった：
【００７１】
【表２】
2009532717.tif 000004
【００７２】
繊維強化は、ＣＳ７６７仕上げのヘクセルスタイル１０６織布繊維布地であった。その繊維の屈折率は、１．５５１±０．００２である。本明細で使用された硬化された複合樹脂混合の屈折率、及び次のすべての実施例（６９．３／２９．７／１．０エベクリル６００／ＴＭＰＴＡ／ダロクア１１７３）の屈折率は１．５５１７である。それゆえに、ポリマーマトリックスと繊維の間の屈折率の違いは、約０．０００７である。
【００７３】
モノリシック構造複合物の生成は、３０．５ｃｍ×５０．８ｃｍ×０．６ｃｍ（１２”×２０”×１／４”）シートのアルミニウムの最前線に、３０ｃｍ×６０ｃｍ（１２”×２４”）ＰＥＴのシートをテープで貼ることから開始した。プリズム型輝度増強構造を作るための成形ツールは、ＰＥＴの上部に配置され、繊維ガラス布地は成形ツールの上部に配置された。成形ツールは、５０μｍのプリズムピッチ及び９０°の頂点角度を有するビキュイティ（商標）ＢＥＦ−ＩＩＩフィルムに使用するもののような起状するプリズム型輝度強化面を作製するように設計された。
【００７４】
繊維ガラス布地は、３０ｃｍ×６０ｃｍ（１２”×２４”）ＰＥＴその他のシートによって覆われ、その最前線はアルミニウムプレートの最前線に対してテープが張られた。アルミニウムプレートの最前線は、手動のラミネーター中へ配置された。ＰＥＴのトップシート及び繊維ガラスは、成形ツールへアクセスできるように後方へ向けて剥がされた。玉状の樹脂（８〜１０ｍＬ）は、ラミネートロールに対して一番近い縁部の近くの成形ツールへ塗布された。サンドイッチ構造は、繊維全体をコーティングする繊維ガラス布地を介して、樹脂を押し上げる安定した速度においてのラミネーターを介して、供給された。
【００７５】
アルミニウムプレートにまだ取り付けられたラミネートは、真空オーブン内に配置され、６０℃及び６５℃の間の温度に温められる。前記オーブンは、大気圧よりも下の６８．６ｃｍ（２７”）の水銀に空にされ、ラミネートは四分間脱気された。真空は、窒素をオーブンへ取り込むことによって解除された。ラミネートは、再度ラミネーターを通り抜けた。
【００７６】
樹脂は、１５ｃｍ／ｓ（３０ｆｐｍ）のスピードにおいて、２３６Ｗ／ｃｍ（６００Ｗ／ｉｎ）で作動する溶解「Ｄ」殺菌灯の下位でラミネートを通過させることによって硬化された。複合物は、全体のシートが成形ツールから解放されるまで、遊離縁部を後方へ剥がすことによって、ツールから取り除かれた。また下塗りされていないＰＥＴ裏材も、「単一層」モノリシック構造のプリズム型複合フィルムに残して複合物から取り除かれた。
【００７７】
（実施例２）−反射偏光子上のモノリシック構造輝度増強複合フィルム
実施例１に説明されるような、モノリシック構造の複合物は、３Ｍビキュイティ（Vicuity）（商標）ＤＢＥＦ−Ｐ２と似た下塗りされた多層反射偏光子（ＲＰ）の面に形成された。平らな側を有する第２の複合物層は、機械的サポートのために偏光子層のもう一方の側に配置された。本実施例において、偏光子層と複合物層をつなぐためにラミネート接着剤を使用した。従って、最後の構造は、上から下の順で次の層を有した：プラズマ型面を有する透明な複合物／ラミネート接着剤／ＲＰ／ラミネート接着剤／透明な複合物。この構造は図７に示されるものと類似していた。
【００７８】
ラミネート樹脂は、次のように形成された：
【００７９】
【表３】
2009532717.tif 000005
【００８０】
プライマーは、ＲＰ層の両側へのアクリレート樹脂の接着を改善するために使用された。プライマーは、ヘキサンジオールジアクリレート９７％（ｗ／ｗ）及びベンゾフェノン３％（ｗ／ｗ）の混合物であった。フィルムの下塗りシートのために、３滴の溶液が、フィルムの必要とする側に塗布され、ティッシュを使用して拭き取ることによってコーティングした。過剰のプライマー溶液は、きれいなティッシュで拭き取ることによって取り除かれてもよい。そのコーティングは、空気雰囲気中、１５ｃｍ／ｓ（３０ｆｐｍ）の回線速度において、２３６Ｗ／ｃｍ（６００Ｗ／ｉｎ）で作動する溶解「Ｄ」殺菌灯を使用しながら硬化される。ＲＰの下塗りされたシートは、ＲＰ及び複合物の間のラミネート接着剤をコーティング及び硬化することによって、あらかじめ作られた透明な複合物へ続いて取り付けられた。
【００８１】
構造化された表面複合物の生成手順は、実施例１と同様であった。加えて、平らな透明な複合物は、次の方法で形成された。３０ｃｍ×６０ｃｍ（１２”×２４”）シートのＰＥＴは、３０．５ｃｍ×５０．８ｃｍ×０．６ｃｍ（１２”×２０”×１／４”）のアルミニウムシートの最前線に、テープが張られた。ヘクセル１０６繊維ガラス布地のシートは、ＰＥＴの上部に置かれた。繊維ガラス布地は、３０ｃｍ×６０ｃｍ（１２”×２４”）ＰＥＴその他のシートによって覆われ、その最前線はアルミニウムプレートの最前線にテープが張られた。アルミニウムプレートの最前線は、手動のラミネーターの中へ配置された。ＰＥＴの上部シート及び繊維ガラス布地は、ＰＥＴ下部のシートへアクセスができるように後方へ向けて剥がされた。玉状の樹脂（６〜８ｍＬ）は、ラミネートロールに対して一番近い縁部の近くのＰＥＴの下部シートへ塗布された。サンドイッチ構造は、繊維ガラス布地を介して、樹脂を押し上げる安定した速度で、ラミネーターを介して、供給された。
【００８２】
アルミニウムプレートにまだ取り付けられたラミネートは、真空オーブン内に配置され、６０℃及び６５℃の間の温度に温められる。前記オーブンは、大気圧よりも下の６８．６ｃｍ（２７”）の水銀に空にされ、ラミネートは、４分間脱気した。真空は、窒素をオーブンへ取り込むことによって解除された。ラミネートは、再度ラミネーターを通り抜けた。樹脂は、１５ｃｍ／ｓ（３０ｆｐｍ）の速度で、２３６Ｗ／ｃｍ（６００Ｗ／ｉｎ）で作動する溶解「Ｄ」又は溶解「Ｈ」殺菌灯の下位でラミネートを通過させることによって硬化された。
【００８３】
下塗りされたＲＰ層への透明な複合物の接着は、３０．５ｃｍ×５０．８ｃｍ×０．６ｃｍ（１２”×２０”×１／４”）のアルミニウムシートの最前線に、３０ｃｍ×６０ｃｍ（１２”×２４”）ＰＥＴのシートをテープで貼ることから開始した。ＲＰの下塗りされたシートは、ＰＥＴの上に置かれた。ＰＥＴの下部のシートは、あらかじめ作られた透明な複合物から慎重にはがされた。あらかじめ作られた透明な複合物は、ＲＰ層の上に、複合物側を下向きに置かれた。複合物の上部ＰＥＴ層は、アルミニウムプレートの最前線にテープで張られた。アルミニウムプレートの最前線は、手動のラミネーターの中へ配置された。複合物／ＰＥＴの上部シートは、ＲＰシートへアクセスができるように後方へ向けて引かれた。玉状のラミネート接着剤樹脂（〜５ｍＬ）は、張り合わせロールに対して一番近いＲＰの縁部のへ塗布された。サンドイッチ構造は、繊維全体をコーティングする繊維ガラス布地を介して、ＲＰ及びラミネート樹脂を有するあらかじめ作られた複合物層の両方をコーティングするラミネーターを介して、安定した速度で供給された。
【００８４】
アルミニウムプレートにまだ取り付けられたラミネートは、１５ｃｍ／ｓ（３０ｆｐｍ）の速度で、２３６Ｗ／ｃｍ（６００Ｗ／ｉｎ）で作動する溶解「Ｄ」殺菌灯の下位でラミネートを通過させることによって硬化された。
【００８５】
モノリシック構造の輝度増強複合フィルムは、平らで透明な複合物にＲＰを取り付けるために使用されたものと同様の手順を使用して、ＲＰ／透明な複合物へ取り付けられた。
【００８６】
（実施例３）−回折面を有するモノリシック構造の複合物
透明な繊維ガラス複合物は、ポリイミド成形ツール上の回折ミクロ構造化された面を有して形成された。従って、製品は、回折構造化面を有する単一複合物層から構成される。成形ツールがその層に回折構造を提供するということを除き、上記で実施例１について説明された同一の方法で、サンプルを調製した。また、剥離剤塗布は、硬化された複合物の成形ツールからの除去を助けるために、初めの使用の前に成形ツールに塗布された。
【００８７】
回折パターンは、１ｃｍの焦点距離を有する６３２ｎｍに働くように構成された、１ｍｍの正方形、１７の領域及び１６段階を有する、正方形の領域プレートであった。光重合「陽画像」の一部の断面図は、図８に図式的に表される。その数字は、３つの１７領域、中央領域８０２及び２つの側領域８０４を示す。それぞれの領域の高さ最高値、ｈ、は６３２ｎｍに及んだ。回折構造は、正レンズとして機能する。
【００８８】
（実施例４）−小型レンズ面を有するモノリシック構造の複合物
透明な繊維ガラス複合物は、ミクロ構造化された表面小型レンズで形成された。実施例４のサンプル調製手順は、成形ツールが、小型レンズの配置を作製するために構成されたものということを除いて、実施例１と同一であった。該手順には、小型レンズのミクロ構造化された表面ツール上のファイバーグラスのコーティング及び硬化する作業が含まれた。また、剥離剤塗布は、硬化された複合物のツールからの除去を助けるために、初めの使用の前に成形ツールに塗布された。
【００８９】
小型レンズ構造は、３０μ沈下を有する、直径７５μの正レンズの配置を含む。
【００９０】
光学測定
実施例１及び２の、ＢＥＦのような複合物の例の相対利得性能は、カリフォルニア州チャッツワース（Chatsworth, CA）のフォトリサーチ社（Photo Research, Inc.）から入手できるＭＳ−７５レンズを有するスペクトラスキャン（SpectraScan）（商標）ＰＲ−６５０スペクトラコロリメーターを使用して計測された。これらの値は、比較実施例として使用される既存製品と比較された。比較実施例は、ミネソタ州セントポール（St. Paul Minnesota）の３Ｍカンパニー（3M Company）市販の、ビキュイティ（商標）Ｔｈｉｎ−ＢＥＦ−ＩＩ、ＢＥＦ−ＩＩＩ−１０−Ｔ、ＢＥＦ−ＲＰ、及びＤＢＥＦ−ＤＴＶを含んだ。Ｔｈｉｎ−ＢＥＦ−ＩＩは、９０°の頂点角度及び５０μｍ（２ｍｉｌ）ＰＥＴ基質上の２４μｍの高さを有するプリズムのパターンを有する。このパターンは、９０／２４パターンとして参照される。ＢＥＦ−ＩＩＩ−１０−Ｔは、９０°の頂点角度、及び１０ｍｉｌのＰＥＴ基質上の５０μｍの高さを有するプリズムのパターンを有する。ＢＥＦ−ＲＰは、ＤＢＥＦ−Ｑ、反射偏光子基質上の９０／２４プリズムパターンを有する。ＤＢＥＦ−ＤＴＶは、ヘーズを有するポリカーボネート裏材を有するＤＢＥＦ−Ｑに対してラミネートされた（ＰＣ２５４μｍ（１０ｍｉｌ）のポリカーボネート（ＰＣ）基質上の半径７μｍを有する丸い頂点のプリズムを有する。硬化されたプリズム樹脂は、これらのフィルムが〜１．５８、ＰＥＴ平均指数が〜１．６６、及びＰＣ平均指数が〜１．５８である、すべてのフィルムを含む。
【００９１】
本発明の光学フィルムの光学性能を定量化するために使用される一般的相対利得試験方法が、ここに開示される。特定な詳細が完全性のために与えられるが、似た結果が、次の取り組みの修正を使用して得られることは、容易に理解されるべきである。カリフォルニア州チャッツワースのフォトリサーチ社（Photo Research, Inc）から入手可能なＭＳ−７５レンズ付きスペクトラスキャン（SpectraScan）（商標）ＰＲ−６５０スペクトラカラリメーター（SpectraColorimeter）を用いて、フィルムの光学的性能を測定した。拡散透過性中空ライトボックス上にフィルムを配置した。ライトボックスの拡散透過及び拡散反射は、ランベルト型として説明することができる。ライトボックスは、約６ｍｍの厚さの拡散ＰＴＦＥ板から作製された約１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍ×１１．５ｃｍ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）の大きさの六面中空キューブであった。ボックスの１つの面は、サンプル表面として選択されている。中空ライトボックスの拡散反射率は、サンプル面で測定したき、約０．８３であった（例えば、下でさらに記載されるボックス反射率測定法により４００〜７００ｎｍの波長範囲全体にわたり平均した場合、約８３％）。利得試験中、ボックスの底面内の約１ｃｍの円孔を介して内部からボックスを照光した（光が内部から試料面に向けて方向づけされたサンプル面の反対側）。この照明は、光を方向づけるために使用される光繊維の束に取り付けられた、安定した広領域の白色光源を利用することによって提供される。（約１ｃｍの直径を有するフォステックＤＣＲ−ＩＩ、マサチューセッツ州マールバラ（Marlborough MA）及びニューヨーク州オーバーン（Auburn, NY）のスコット−フォステック社（Schott-Fostec LLC）からの繊維束延伸部）標準的な直線吸収偏光子（例えばメレスグリオ０３ＦＰＧ００７（Melles Griot 03FPG007））をサンプルボックスとカメラとの間に配置する。約３４ｃｍ離間したライトボックスのサンプル面にカメラの焦点を合わせ、カメラレンズから約２．５ｃｍの位置に吸収偏光子を配置する。照射したライトボックスの輝度は、所定の位置に偏光子を配置すると共にサンプルフィルムのない状態で測定したところ、＞１５０ｃｄ／ｍ２であった。サンプルフィルムをボックスに概ね接触した状態にしてサンプルフィルムをボックスのサンプル面に平行に配置した時に、ボックスのサンプル面の平面に対して法線入射方向で、サンプル輝度をＰＲ−６５０によって測定する。ライトボックスのみで同じように測定した輝度と、このサンプル輝度を比較することによって、相対利得を計算する。迷光源を排除するために、全測定を黒色包囲体中で行った。反射偏光子を備えているフィルムアセンブリの相対利得を試験した場合、反射偏光子の通過軸を試験システムの吸収偏光子の通過軸に整列させた。
【００９２】
ライトボックスの拡散反射率は、直径１５．２５ｃｍ（６インチ）のスペクトラロン（Spectralon）被覆積分球と、安定化広帯域ハロゲン光源と、光源用の電源を用いて測定した。これらはすべて、ニューハンプシャー州サットンのラブスフェア（Labsphere）から供給されている。積分球は、３つの開口ポートを有していた。１つのポート（直径２．５ｃｍ）は、入力光用であり、９０度で第２の軸に沿った１つのポート（直径２．５ｃｍ）は、検出ポートとして用いられ、９０度で第３の軸に沿った（すなわち最初の２つの軸に直交する）第３のポート（直径５ｃｍ）は、サンプルポートとして用いられた。約３８ｃｍ離間した検出ポートにＰＲ−６５０スペクトラカラリメーター（PR-650 Spectracolorimeter）（上記のものと同一）の焦点を合わせた。拡散反射率が約９９％であるラボスフェア（Labspher）製の較正反射標準（ＳＲＴ−９９−０５０）を用いて、積分球の反射効率を計算した。標準は、ラブスファー（Labspher）により較正されたものであり、ＮＩＳＴ標準（ＳＲＳ−９９−０２０−ＲＥＦＬ−５１）が基になっている。積分球の反射効率を次のように計算した。
【００９３】
球輝度比＝１／（１−Ｒ球体＊Ｒ基準）
この場合の球輝度比は、参照サンプルでサンプルポートを覆って検出器ポートで測定した輝度を、サンプルでサンプルポートを覆わずに検出ポートで測定した輝度で除すことによって得られる比である。この輝度比及び目盛り付き基準の反射率を求めることにより、（Ｒ基準）、積分球の反射効果、Ｒ球体、を測定することができる。次に、この値を未満の類似の式中で再び用いてサンプルの反射率（この場合、ＰＴＦＥライトボックス）を求める。
【００９４】
球輝度比＝１／（１−Ｒ球体＊Ｒサンプル）
この場合には、球輝度比は、サンプルをサンプルポートに置いた時の検出器における輝度を、サンプルを用いずに測定した輝度で除すことによって得られる比として求められる。Ｒ球体が上で求められているので、Ｒサンプルを測定することは容易である。これらの反射率を４ｎｍの波長間隔で計算し、４００〜７００ｎｍの波長範囲にわたる平均として報告した。
【００９５】
サンプル／ライトボックス組立体のＣＩＥ（１９３１）色度座標は、ＰＲ−６５０によって同時に記録された。これらの色度座標は、サンプル間の色の違いの定量的測定を与える。相対利得は、ライトボックスのみからの同じ方法で測定される輝度と、サンプル輝度を比べることによって測定される。すなわち、相対利得は、フィルムなしで測定された輝度上のフィルムで測定された輝度の比と等しく、つまり、利得、ｇは次式によって与えられる：
ｇ＝Ｌｆ／Ｌｏ、
Ｌｆは、配置されたフィルムで測定された輝度であり、Ｌｏは、フィルムなしで測定された輝度である。
【００９６】
測定は、迷光源を排除するために、黒色包囲体中で行われた。反射偏光子を備えているフィルムアセンブリの相対利得を試験した場合、反射偏光子の通過軸を試験システムの吸収偏光子の通過軸に整列させた。適所に配置された試験システムの吸収偏光子を有し、ライトボックス上にサンプルがない、ライトボックスのみから測定された「半加工品」輝度は、約２７５キャンデラ／ｍ２であった。
【００９７】
利得測定そのものの変動性は、かなり低い（約１％）。しかしながら、ヘーズレベル、及び比較例においてのプリズムの配列の変動、並びに本発明のサンプルの部分において気泡が存在する可能性を含むいくつかのサンプル変動性の可能な源がある。実施例２を疎開する場合に考慮されるべき追加要因は、実施例２のプリズムが、実施例２のＲＰ層の軸線通路に対して垂直に整列されているということである。これは、実施例２が単独で使用された場合、好ましい配向であるが、いくつかのフィルム組立体においては好ましくない場合がある（組立体による）。比較実施例であるＢＥＦ−ＲＰ及びＤＢＥＦ−ＤＴＶは、反対のプリズムの配向を有するが、光学的に好ましいからではなく、生産効率にとって好ましいからである。本発明のいくつかの実施形態において、輝度利得は、１０％より大きく、その他実施形態においては５０％より大きく、及びその他実施形態においては１００％より大きい。
【００９８】
表ＩＩは、実施例１〜４、比較実施例、及びいかなるフィルムも備えないライトボックスのみ、の結果を示す。一般的に、複合物の例の相対利得は、対応する比較例と同程度であり、明確な大きな色の変化はなかった。例えば、実施例１、Ｔｈｉｎ  ＢＥＦ−ＩＩ−Ｔ、及びＢＥＦ−ＩＩＩ−１０−Ｔ、との間の利得において非常に小さな違いは、注目に値する。これは、実施例１の構造化された複合物が、非常に低い光吸収及び光散乱を有することを示すが、これは、これらのような光学フィルム用途をリサイクルするためには重要である。また、実施例１のプリズム屈折率が相対的な実施例よりも低いという事実にかかわらず、実施例１は、同程度の利得をＴｈｉｎ  ＢＥＦ−ＩＩ−Ｔ及びＢＥＦ−ＩＩＩ−１０−Ｔに対し有するという留意は非常に興味深い、なぜなら実施例１の樹脂はガラス繊維強化の（低い）屈折率に一致するように考案されているからである。
【００９９】
【表４】
2009532717.tif 000006
【０１００】
構造化された複合物の実施例の角度に関する出力は、下記に説明される、光があてられたライトボックス上にサンプルフィルムを配置することによって測定された。輝度対出力角度は、ドイツ、カルルスルーエのａｕｔｒｏｎｉｃ−ＭＥＬＣＨＥＲＳ  ＧｍｂＨ社（autronic-MELCHERS GmbH）によって作られたＡｕｔｒｏｎｉｃコノスコープ（Autronic conoscope）を使用して測定された。それぞれの複合フィルムの測定された結果は、図９及び図１０に示される。図９は、ライトボックスのみと比較して、４つの実施例に対する水平の角度の関数として輝度を示す。曲面９０１は実施例１と、曲面９０２は実施例２と、曲面９０３は実施例３と、曲面９０４は実施例４と及び曲面９０５はライトボックスのみと一致する。図１０は、ライトボックスのみと比較して、４つの実施例に対する垂直の角度の関数として輝度を示す。曲面１００１は実施例１と、曲面１００２は実施例２と、曲面１００３は実施例３と、曲面１００４は実施例４と及び曲面１００５はライトボックスのみと一致する。ライトボックスのみの出力は、均等拡散に近い。光を方向づけるフィルムは、例えばゼロ度出力へ向かう、又はボックスの面に対して垂直な光度を再度方向づける大量の部分の、出力強度に対する角度を修正する。軸上輝度の内のこの増加は、利得として参照される。
【０１０１】
最初の平行になった角度に関する出力を分析など、その他測定は、例えば回折面の機能をさらに特徴づける。回折及び小型レンズの構造化された面の一般的機能は、当該技術分野において周知であり、ここに説明される複合物の例は、それに応じて機能するべきである。
【０１０２】
光学フィルムの機能を特徴づけるために一般的に使用される試験は、単一パス透過率である。この型の透過率測定は、光を再循環させるキャビティ中のフィルムの効果を考慮しない。この試験で検出器に当たる光は、一度だけフィルムを通過している。さらに、入力光は、フィルムの平面に対して実質的に垂直である角度に典型的に方向づけされ、すべての透過された光は、透過角度にかかわらず積分球中に集められる。最も一般的に入手できるヘーズメーター及びＵＶ−Ｖｉｓスペクトロメーターを含む、多くの共通の機器は、この型の単一パス透過率を試験する。
【０１０３】
多くの効率的な輝度を増強するフィルム及び光を再度方向づけるフィルムは、高い単一パス透過率を有しない。特に、輝度増強構造は、光源から離れて方向づけされた場合、大抵の輝度増強フィルムは、低い単一パス透過率を有する。これは、輝度増強フィルムが、単一パス透過率内で測定される軸上の光である再帰性反射を介して、再循環する一方で、垂直へ向かう軸外の光を再度方向づけることによって、再循環するパックライト中の輝度増強を効果的に作り出すように設計されているからである。全体の効果は、ディスプレイシステム内の効率的輝度増強である。従って、相対利得試験のようなその他の特徴づける試験を組み合わせたとき、単一パス透過率は、プリズム型輝度増強フィルムの光を再循環する効果を測るために使用されることができる。それゆえに、輝度増強フィルムは、それらが再帰性反射の高い効果を示しているため、その他の測定と共に解釈されたとき、単一パス透過率値の低い値を示すということが望まれる。特定の輝度増強フィルムの高い単一パス透過率は、完全なディスプレイシステムにおいての低効率輝度増強につながる、不規則性及び光の散乱を示すため、望ましくない。いくつかの実施形態において、４０％未満の単一パス透過率、及びその他の実施形態において、１０％未満の単一パス透過率を有することは望ましい。
【０１０４】
本発明の例示的光学フィルムを、パーキンエルマーラムダ（Perkin Elmer Lambda）９００、ＵＶ−Ｖｉｓスペクトロメーターを使用して（約平均４５０〜６５０ｎｍを使用して）、単一パス透過率（％Ｔ）に関し試験した。輝度増強構造は、光源から離れて方向づけされたフィルムの側に位置づけられた。結果を下表ＩＩＩに示す。
【０１０５】
【表５】
2009532717.tif 000007
【０１０６】
図に示すように、複合輝度増強フィルムは、ディスプレイシステムにおいて高い効率の輝度増強を示す、非常に低い単一パス透過率を示した。
【０１０７】
実施例１の遅延特性は、スペクトル走査源を有するＡｘｏｍｅｔｒｉｃｓ偏光計（Axometrics Polarimeter）を使用して測定された。遅延特性は、さらなる相対的実施例（ＰＣ−ＢＥＦ、２５０μｍまでの厚さのポリカーボネート基質上の、ＢＥＦ−ＩＩＩ９０／５０型中の７μｍの半径のプリズム）と同様に、いくつかの前の比較実施例と比べられた。それらの結果は下記の表ＩＶに示される。この装置を使用してプリズム方構造を正確に測定するために、２つの技術が使用された。第１の技術は、光が、フィルムから検出器へ通過できるように、プリズム型構造を「水に浸す」ために屈折率整合流体を採用した。第２の技術は、フィルム間中に水を配置することによって光学的に２つのフィルムが連結している、それぞれに面しているプリズムを有する積み重ね体中の２つのプリズムフィルムを配置するということであった。許容される再現性は、２つの技術の間に見出された。測定された値の約２０％〜３０％の可変は、このテストにおいて期待されてもよい（低い遅延特性段階でのいくつかの可変は、下の半加工品測定に示される）。複合物のサンプルは、低い遅延特性及び複屈折を有することが明らかとなった。遅延特性（ｎｍ中）は、ｄ×（|ｎｏ−ｎｅ|）の場合、ｄはサンプルの厚さであり、分量（|ｎｏ−ｎｅ|）は、サンプルの法線軸及び非法線軸の間の複屈折又は指数の格差と等しい。ここに作られたそれらと一致する複合物層は、０．０００１未満の複屈折値と一致する、２ｎｍ未満（６００ｎｍの波長において）の遅延特性値を有することが見出された。
【０１０８】
【表６】
2009532717.tif 000008
【０１０９】
特に輝度増強フィルムである、特定の面構造化フィルムについては、フィルム内で起こるバルク拡散を制限するため、しばしば望ましいとされる。バルク拡散は、（本体の面において起こる光散乱とは対照的に）光学体内部で起こる光散乱として定義される。構造化された表面物質のバルク拡散は、屈折率整合オイルを使用した構造化された面を水に浸すことによって、及び標準のヘーズメーターを使用してヘーズを測定することによって、測定されることができる。ヘーズは、多くの市販で入手できるヘーズメーターによって測定することができ、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３によって定義される。バルク拡散を制限することは、典型的に構造化された面が、再度方向づけをする光、輝度増強などの中で最も効果的に作動できるようにする。本発明のいくつかの実施形態については、バルク拡散が低いということは好ましい。特に、いくつかの実施形態において、ヘーズは、３０％未満、その他の実施形態においては、１０％未満、及びその他の実施形態においては、１％未満であってもよい。
【０１１０】
実施例１及び特定のその他のフィルムサンプルに対するバルク拡散は、カーギル（Cargille）社製の認定された屈折率整合オイル（ＲＦシリーズ、カタログ番号１８００５）を使用し、構造化された面を濡らすことによって、及びガラスプレートに対しフィルムを濡らすことによって測定された。その後、濡らしたフィルム及びガラスプレートを、ＢＹＫガードナーヘーズガードプラス（BYK Gardner Haze-Gard Plus）（カタログ番号４７２５）の光通路中に配置し、そのヘーズを記録した。この場合、ヘーズは、光透過率の全総量によって分けられた８°の錐体の外側へ散乱された透過された光の一部として定義される。光は垂直にフィルムへ入射される。
【０１１１】
ヘーズ量の測定された値、すなわちフィルムの面において起こるいかなる拡散からよりもむしろ、ポリマーマトリックスのバルク内の伝搬から生じるヘーズは、下の表Ｖに示される。実施例１のフィルムは、１．５５の屈折率を有するオイルを使用して濡らされた。すべてのその他のプリズムサンプルは、１．５８率のオイルを使用して濡らした。
【０１１２】
【表７】
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【０１１３】
機械的試験
フィルムサンプルのガラス転移温度は、ＴＡ機器Ｑ８００シリーズのダイナミック・メカニカル・アナライザー（ＤＭＡ）（TA Instruments Q800 series Dynamic Mechanical Analyzer（DMA））を使用し、フィルム伸張形状により測定された。温度掃引実験が、活動的ひずみモードにおいて、２℃／分において−４０℃から２００℃までの範囲にわたって実行された。貯蔵弾性率及びタンデルタ（損失係数）は、温度の関数として報告された。タンデルタ曲線のピークは、フィルムについてのガラス転移温度、Ｔｇを同一するために使用された。Ｔｇは実施例１で使用されたものと非常によく似た複合物面で測定され、７１℃の値を作り出した。同一樹脂（無強化）の対応するサンプル上の測定されたＴｇは、９０℃であった。可変は、測定要素が原因である。複合物層に使用された樹脂物質は、ここへ説明するすべての実施例に対して、ほぼ同じＴｇを実質的に有した。いくつかの実施形態において、Ｔｇの値については、１２０℃未満であることが望ましい場合もある。
【０１１４】
貯蔵弾性率及びは剛性（伸張中）は、ＴＡ機器、型番号Ｑ８００ＤＭＡ（TA instruments model# Q800 DMA）を使用するのダイナミック・メカニカル・アナライザー（Dynamic Mechanical Analyzer）（ＤＭＡ）を使用して、フィルム伸張形状が測定された。ＤＭＡ試験に関する専門用語は、ＡＳＴＭ  Ｄ−４０６５及びＡＳＴＭ  Ｄ−４０９２によって定義されることができる。報告された値は、室温（２４℃）である。剛性結果は、表ＶＩに要約される。測定は２４℃〜２８℃の範囲の温度で行われた。前記表は、複合物質を使用して取得され得る貯蔵弾性率の著しい増加を示す。貯蔵弾性率は、厚さが独立したある程度のフィルムの特徴を提供するため、非常に大切である。これらデータ中のいくつかの変動性は、試験方法及び複合サンプルの実験室規模のプロトタイプの両方から予想される。
【０１１５】
引っ張り係数及び剛性のこれら高い値は、最後の製品構造及び形状に依存して、潜在的曲げ剛性に一致すると考えることもできる：すなわち、高い弾性率層の適切な配置は、高い曲げ剛性を有する製品に結果となる。より高い剛性は、取り扱いの容易さ、より薄く軽いディスプレイ、及び（より少ないディスプレイの光学要素のゆがみ、曲りにより）優れたディスプレイ均一性を容易にすることが可能である。最終製品の実際の機能は、繊維の配置及び製品の最終形状によって決まる。物質が、硬化又は加熱において与えられた方向に曲がる又は丸くなるという傾向を有しないように、例えば、単一の中央化した複合物層又は２つの対称的に反した複合物層のいずれかがある場合、「均等化された」製品を構造することが、多くの場合望ましい。ここで試験された複合サンプルは、それらの構造においてほぼ均等化されている。
【０１１６】
表ＶＩは、サンプルの簡単な説明とともに、サンプル番号を一覧にしたものである。また、その表は、偏光子の通路軸又はブロック軸に関して、又は機械上に作られるようなウェブに関する方向に関しての測定の配向も一覧表にしている。「機械」方向は、下方ウェブの方向と一致し、「横断」方向がウェブをわたった方向と一致する。また、前記表は、平均貯蔵弾性率、平均剛性、及び厚さＴも一覧表にしている。厚さは、小野測器（日本、横浜市）によって作られたＥＧ−２３３デジタル線状計測器（EG-233 digital linear gauge）を使用して測定された。
【０１１７】
【表８】
2009532717.tif 000010
【０１１８】
熱膨張率（ＣＴＥ）は、パーキン・エルマーＴＭＡ７の熱機械的分析基準を使用して測定された。ＴＭＡ試験基準に関する専門用語は、ＡＳＴＭ  Ｅ−４７３及びＡＳＴＭ  Ｅ−１１３５９−１によって定義されることができる。温度掃引実験が、膨張モードにおいて、３０℃から１１０℃までの範囲にわたって１０℃／分で実行された。ＣＴＥの測定された値は、表ＶＩＩに要約される。
【０１１９】
複合サンプルは、一般的に、比較の市販の例に類似、又はそれよりも低いＣＴＥを呈する。いくつかの市販の偏光子サンプルについては、ＣＴＥ機能は、偏光子の通路軸及びブロック軸に沿って測定されたとき、（プロセス及び偏光子分子の配向により）大きく異なる。これらの場合、たとえＣＴＥがその他軸に沿って比較的影響をされなくても、偏光子の高いＣＴＥ軸に沿ったＣＴＥを低くすることは非常に大切で有用である（例えば、平均ＣＴＥを低くし及び／又は均等する通路状態及びブロック状態の方向に動くことが望ましい）。この有用な効果は、複合サンプルに例証される。これらの低いＣＴＥは、いくつかのディスプレイの適用において、削減されたゆがみ、及び改善された光学均一性に貢献する。
【０１２０】
【表９】
2009532717.tif 000011
【０１２１】
フィルムの組み合わせ／アセンブリ
ある特定の空間的頻度及び角度関係においてのその他定期的パターンで組み合わされたとき、空間的で定期的なパターンは時々望ましくないモアレ（Moire）効果を作り得る。従って、いくつかの場合において、複数の複合物層間、複合物層及び（同じ又は近接したフィルムの）いかなる構造化されたフィルム面の間、又は複合物層及びピクセル、光ガイドドットパターン又はＬＥＤ源のようなディスプレイシステム要素の間に作られるモアレパターンを最小限にするために、空隙部、配列、又は強化する繊維の角度の偏りを調整することが望ましい場合がある。また、強化する繊維の屈折率整合がほぼ完全であり、複合物層がほぼ完璧に滑らかである場合、大部分のモアレパターンは発生しない。
【０１２２】
従来の光学フィルムがアセンブリに組み合わされるのほほぼ同じ方法において、上に論じられた複合物光学製品が、アセンブリに有利に組み合わせられてもよいということが理解されるであろう。組立体の実施例は、２つのＢＥＦフィルムが、プリズムの溝がほぼ直交したようにそれぞれ隣接して配置された場合、その他の非プリズム型面に近接した１つのフィルムのプリズム型面を有する「交差したＢＥＦ」である。それゆえに、利益的光学効果を得るために複合フィルムと様々なその他光学フィルムを組み合わせることが有利である。ここに一覧されたフィルム実施例は、米国特許登録申請番号第１１／３２３，７２６号に説明されるような、フィルム見本と組み合わせられることもできる。これらフィルムアセンブリのいくつかの見本は：
１．複合物ＢＥＦ−ＲＰ（例えば実施例２）と交差した、複合物ＢＥＦ（実施例１）、
２．複合物ＢＥＦ−ＲＰ（実施例２）と交差した、強化されていないＢＥＦ、
３．複合物ＢＥＦ（実施例１）と交差した、複合物ＢＥＦ（実施例１）、
４．複合物ＢＥＦ（実施例１）と交差した、強化されていないＢＥＦ、
５．複合物ＢＥＦ（実施例１）と交差し、強化されていない、又は米国特許登録申請番号第１１／３２３，７２６号に説明される、いずれかの反射偏光子と組み合わせられた複合物ＢＥＦ（実施例１）、
６．複合物ＢＥＦ（実施例１）と交差し、強化されていない、又は米国特許登録申請番号第１１／３２３，７２６号に記載される、いずれかの反射偏光子と組み合わせられた強化されていないＢＥＦ、
７．強化されていない、又は米国特許登録申請番号第１１／３２３，７２６号に記載される、いずれかの反射偏光子と組み合わせられた複合物ＢＥＦ（実施例１）、を含むがこれらに限定されない。
【０１２３】
これらフィルムの組み合わせ／アセンブリのいくつかは、上に説明される同じ相対利得試験方法を使用して測定された。結果は、下の表ＶＩＩＩに示される。一般的に、複合物の例の相対利得は、対応する比較例と同程度であり、小さい色の変化のみが明確である。例えば、実施例１フィルム及び交差されたＴｈｉｎ  ＢＥＦ−ＩＩ−Ｔフィルム間の利得の少差は、注目に値する。これは、実施例１の複合物基質が、非常に低い光吸収及び散乱を有しているということを示し、所望される可視的状態の中のできるだけ多くの光を抽出するために、光が反射キャビティ内で再循環する、これらのような光学フィルム応用にとっては重要である。また、実施例１のプリズム屈折率が比較実施例よりも低いという事実にかかわらず、実施例１は、同程度の利得を有するという留意は非常に興味深い、なぜなら実施例１の樹脂はガラス繊維強化の（低い）屈折率に一致するように設計されているからである。加えて、ＢＥＦ−ＲＰ上部にＴｈｉｎ−ＢＥＦを配置することからの利得降下が、より大きい一方、実施例１の低い複屈折は、それが全体の利得においてほんの少しの変化を有する反射偏光子（この場合ＢＥＦ−ＲＰ）の上部又は下部へ配置されることができる。
【０１２４】
【表１０】
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【０１２５】
本発明は、上に記載した特定の実施例に限られるとみなすべきではなく、添付の請求項で明確に提示されているとおり、本発明のあらゆる態様を網羅していると理解すべきである。本明細書を検討すれば、本発明を適用可能な様々な変更例、同等のプロセス、多数の構造は本発明に関連する当業者には容易に明らかになろう。特許請求の範囲はこのような修正及び装置を網羅しようとするものである。
【０１２６】
添付の図面と共に本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
【０１２７】
本発明は様々な変更及び代替形状に修正可能であるが、その具体例を一例として図面に示すと共に詳細に説明する。しかしながら、本発明を、記載される特定の実施形態に限定することを意図しないことが理解されるべきである。逆に添付の特許請求の範囲により規定されるように本発明の精神及び範囲内にあるすべての変更例、等価物及び代替物を網羅しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の原理に従って、構造化された表面フィルムを使用したディスプレイシステムを図式的に説明。
【図２】本発明の原理に従って、繊維強化された構造化された表面フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図３】本発明の原理に従って、光学フィルムを製造するのに使用されてもよい生産方式の例示的な実施形態を図式的に説明。
【図４Ａ】本発明の原理に従って、一体化して強化された、構造化された表面光学フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図４Ｂ】本発明の原理に従って、一体化して強化された、構造化された表面光学フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図４Ｃ】本発明の原理に従って、一体化して強化された、構造化された表面光学フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図４Ｄ】本発明の原理に従って、一体化して強化された、構造化された表面光学フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図４Ｅ】本発明の原理に従って、一体化して強化された、構造化された表面光学フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図４Ｆ】本発明の原理に従って、一体化して強化された、構造化された表面光学フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図５】本発明の原理に従って、第２の層へ取り付けられた繊維で強化された、構造化された表面フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図６】本発明の原理に従って、第２の層へ取り付けられた繊維で強化された、構造化された表面フィルムの別の例示的な実施形態を図式的に説明。
【図７】本発明の根源による、２つの別の層に取り付けられた繊維で強化された、構造化された表面フィルムの例示的な実施形態を図式的に説明。
【図８】繊維で強化された回折層の部分的な断面図を図式的に説明。
【図９】強化された構造化された表面フィルムの様々な実施例に対する水平の角度に応じた輝度を示すグラフを提示。
【図１０】強化された、構造化された表面フィルムの様々な実施例に対する垂直の角度に応じた輝度を示すグラフを提示。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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