(57)【要約】  光リダイレクトフィルムアセンブリと、光拡散フィルムアセンブリと、光学接着剤と、を含む一体型光学フィルム積層体であって、光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散フィルムアセンブリとが物理的に非連続的に結合され、光学的結合が最小化されている。
2019511003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光リダイレクトフィルムを含み、第１の構造化主面及び反対側の第２の主面を有する光リダイレクトフィルムアセンブリと、（ｂ）第１の主面及び反対側の第２の主面を有する光拡散フィルムアセンブリと、（ｃ）光学接着剤と、を含む光学フィルム積層体であって、
前記光リダイレクトフィルムアセンブリの前記第２の主面は、突出部の配列と、前記突出部をとり囲むランド部とを有し、
前記光リダイレクトフィルムアセンブリの前記第２の主面は、前記光拡散フィルムアセンブリの前記第１の主面に向けられており、
前記光学接着剤は、前記光拡散フィルムアセンブリの前記第１の主面上の層にあり、
前記光リダイレクトフィルムアセンブリの前記第２の主面の前記突出部は、前記光リダイレクトフィルムアセンブリと前記光拡散フィルムアセンブリとが物理的に非連続的に結合されるように、前記光学接着剤層内に延びて接着されている、光学フィルム積層体。
【請求項２】
前記光リダイレクトフィルムアセンブリは単層構造である、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項３】
前記光リダイレクトフィルムアセンブリは多層構造である、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項４】
前記光リダイレクトフィルムアセンブリは、約１．６４〜約１．７の屈折率を有するレンチキュラー要素の配列を備えるポリマーフィルムを含み、突出部は約１．４８〜約１．５１の屈折率を有するポリマー材料を含む、請求項３に記載の光学積層体。
【請求項５】
前記突出部は、約４〜約１５μｍの高さを有する、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項６】
前記突出部は、約８〜約１０μｍの高さを有する、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項７】
前記突出部は、基部の最長寸法が約４〜約７０μｍである、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項８】
前記突出部は、基部の最長寸法が少なくとも約１０μｍである、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項９】
前記突出部は、基部の最長寸法が約４０〜約６０μｍである、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１０】
前記突出部は、基部の最短寸法が約４〜約１２μｍである、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１１】
前記突出部は、基部の最長寸法が約４０〜約６０μｍであり、基部の最短寸法が約４〜約１２μｍである、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１２】
前記突出部は、表面に曲面部分を有する、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１３】
前記突出部は、表面に１つ以上の平坦なファセットを有する、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１４】
前記突出部の表面の少なくとも一部は、微細構造化されている、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１５】
前記突出部は、均一な配列に配置されている、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１６】
前記突出部は、ランダムな配列に配置されている、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１７】
前記光拡散フィルムは、微小ビーズ又は微細複製構造化表面要素のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項１８】
前記光拡散フィルムアセンブリは、前記微小ビーズ又は前記微細複製構造化表面要素の表面を覆う低屈折率コーティングを含む、請求項１７に記載の光学積層体。
【請求項１９】
前記接着剤は、約５〜約６μｍの厚さである、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項２０】
前記光リダイレクトフィルムアセンブリの前記第２の主面における、前記突出部と、前記ランド部に接触している接着剤との合計の断面積の割合は、総面積の約８〜約２５％である、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項２１】
前記突出部と、前記ランド部に接触している接着剤との合計の断面積の割合は、総面積の約１０〜約１５％である、請求項２０に記載の光学積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着強度、外観、及び所望の光学特性の均一性が向上した一体型光学フィルム積層体（すなわち、光学フィルムの接合アセンブリ、特に、光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散フィルムアセンブリとを含むアセンブリ）の新規な構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライト付き液晶ディスプレイ（liquid crystal displays、ＬＣＤｓ）などの光学ディスプレイは、携帯電話、携帯情報端末（personal digital assistants、ＰＤＡｓ）、電子ゲーム、ラップトップコンピュータ、モニタ、及びテレビ画面を含む多種多様なデバイスアプリケーションにおいて使用されている。典型的には、電池寿命を犠牲にすることなく、輝度を高め、表示性能を向上させるために、光学ディスプレイ内に複数の光学フィルムが積層される。理想的には、光学性能を最適化するために、隣接するフィルム間に空気間隙が維持されるように光学フィルムが積層される。
【０００３】
現在、ディスプレイで使用されるフィルムは、個別のフィルムとしてディスプレイ製造業者に供給されることが多い。フィルムは、一般的に、フィルムの配向及び位置決めに有用なタブと、フィルムの表面を保護するためのカバーシートとを含んでいる。ディスプレイの組み立て中に、カバーシートが除去され、フィルムは、例えば、バックライトアセンブリとＬＣＤパネルとの間にはめ込まれるフレームに、１枚ずつ積層される。積層されたフィルムの上に両面塗布されたリムテープが貼付され、それによりフィルムの縁部がシールされる。次に、カバーシートがリムテープの上に置かれる。ディスプレイを完成させるために、カバーシートが除去され、ＬＣＤパネルがリムテープに接着される。結果として得られる個別の光学フィルムの積層体はかさばる。
【０００４】
このプロセスは時間と材料の観点で困難でありコストがかかる。フィルムにタブを設けることで、生成される廃棄物の量が増加し、タブをカバーするためにディスプレイの外周に広げなければならないベゼルすなわち縁部の幅が拡大する。タブがリムテープの縁部まで延びているため、破片がフィルムの間に進入して留まる可能性のある経路が生じる。個々のフィルムからのカバーシートの除去は、組立時間を長くし、フィルム損傷の可能性を高める。さらに、ますます薄くなる異種の光学フィルムが製造されるにつれ、個々の光学フィルムを手や機械で取り扱うことがますます困難になる。したがって、これらの問題を解決することにより、組立効率が高まり、損傷するフィルムの数が減少することで、製品の生産量を増加させることができる。
【０００５】
米国特許第７，３３９，６３５号（Ｆｒｅｋｉｎｇら）では、後続のデバイス製造作業における個々の層の取り扱いを減少させるために、光学フィルムを半組み立て品として積層し、用意する例示的アプローチが開示されている。
【０００６】
多くの用途において、２つ以上の光学フィルムを結合して１つの一体型フィルムを形成することができれば、製造、取り扱い、及びコストの点で有利である。しかしながら、多くの光学フィルムの性能にとって重要である空気／ポリマー境界面が除去されるような方法で２つ以上の光学フィルムを１つの一体型フィルムアセンブリに結合することは、フィルムを構成要素とする最終製品の所望の光学性能を損なう、フィルムの「光学的結合」をもたらす。多くの光学フィルムおよびアセンブリは、光が１つ以上の空気／ポリマー境界面を通過することに一部分依存して所望の光学的効果を達成している。
【０００７】
所望の空気／ポリマー境界面を実質的に維持（すなわち、「光学的結合」を最小化）しつつ、２つ以上の光学フィルムを、所望の組み合わせ性能を付与するための有効な形態で用意する、一体型（すなわち、「機械的に結合された」）光学フィルム積層体の代替的な構成が必要とされている。
【０００８】
光リダイレクトフィルムと光拡散フィルムとを含む一体型光学フィルム積層体の代替的な構成が必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、光学的結合の程度を最小限に抑えながら、機械的に強固な態様で物理的に結合された、光リダイレクトフィルムと光拡散フィルムとを含む一体型光学フィルム積層体の新規な構成を提供する。
【００１０】
理想的には、光学フィルムは、光学性能を最適化するために、隣接するフィルム間に間隙（典型的には、「空気間隙」とよばれる単なる空気空間）が維持されるように積層される。典型的な光学フィルム材料は、約１．５の屈折率を有している。隣接する光学フィルムの間に空気間隙がある場合、内部全反射角（total internal reflection angles、ＴＩＲ角）よりも大きな角度で進行する光は、各光学フィルム内にトラップされる。このような構成は、「光学的に分離された」と表現されることがあり、所望の光学性能を得ることができる。２つの光学フィルムの間の間隙が第３の光学材料、例えば光学透明接着剤で充填されると、光学フィルムの所望の内部全反射境界面が損なわれ、大きな角度の光が一方の光学フィルムから他方に進入し、そのために、結果として得られる光学性能が低下する。このような状況における２つの光学フィルムは、「光学的に結合された」と呼ばれることがある。
【００１１】
要約すると、本発明の光学フィルム積層体は、（ａ）光リダイレクトフィルムアセンブリと、（ｂ）光拡散フィルムアセンブリと、（ｃ）光学接着剤とを含む。光リダイレクトフィルムアセンブリは、光リダイレクトフィルムを含み、構造化された第１の主面と、反対側の第２の主面とを有する。光拡散フィルムアセンブリは、第１の主面と、反対側の第２の主面とを有する。光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面は、突出部の配列と、突出部をとり囲むランド部とを有する。光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面は、光拡散フィルムアセンブリの第１の主面に向けられている。光学接着剤は、光拡散フィルムアセンブリの第１の主面上の層にある。光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面の突出部は、光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散フィルムアセンブリとが物理的に非連続的に結合されるように、光学接着剤層内に延びて接着される。
【００１２】
本発明は、いくつかの驚くべき利点を有する新規な構成又はフィルムアセンブリを提供する。本発明によれば、光学フィルム積層体を含む光学積層体及びデバイスの多数の形態を、必要に応じてより薄い構成の光学フィルムを使用して、より効率的に製造することができる。結果として得られる光学積層体は、高い光学利得と強固な機械的耐久性との組み合わせのように、従来得られなかった性能の組み合わせを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明について、図面を参照して更に説明する。
【図１】本発明の例示的な光学フィルム積層体の一部の概略断面図である。
【図２】図１の光リダイレクトフィルムアセンブリにおける第２の主面の概略平面図である。
【図３】本発明の光学フィルム積層体の例示的な実施形態における光リダイレクトフィルムアセンブリの一部の概略断面図である。
【図４】本発明の光学フィルム積層体の例示的な実施形態における光拡散フィルムアセンブリの一部の概略断面図である。
【図５】本発明の光学フィルム積層体の例示的な実施形態における光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面の一部の概略斜視図である。
【図６】本発明の光学フィルム積層体の例示的な実施形態における光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面の一部の概略斜視図である。
【図７】本発明の光学フィルム積層体の例示的な実施形態における光リダイレクトフィルムアセンブリ上の２つの例示的な突出部の概略斜視図である。  これらの図は正確な縮尺では描かれておらず、単に例示となることを意図しており、限定することは意図していない。この説明の理解を容易にするために、共通のｘ−ｙ−ｚ方位システムにおける各図の向きが示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の例示的な光学フィルム積層体を示している。光学フィルム積層体１０は、光リダイレクトフィルムアセンブリ１２、光拡散フィルムアセンブリ１４、及び光学接着剤１６を含んでいる。光リダイレクトフィルムアセンブリ１２と光拡散フィルムアセンブリ１４とは物理的に結合され、全体で一体型光学フィルム積層体１０である。
【００１５】
光リダイレクトフィルムアセンブリ１２は、光リダイレクトフィルム１８を含み、構造化された第１の主面２０と、反対側の第２の主面２２とを有する。第２の主面２２は、突出部２４の配列と、突出部２４をとり囲むランド部２６とを有する。光拡散フィルムアセンブリ１４は、第１の主面２８と、反対側の第２の主面３０とを有する。
【００１６】
光リダイレクトフィルムアセンブリ１２の第２の主面２２は、光拡散フィルムアセンブリ１４の第１の主面２８に向けられている。光学接着剤１６は、第１の主面２８上の層にある。光リダイレクトフィルムアセンブリ１２の突出部２４は、光リダイレクトフィルムアセンブリ１２と光拡散フィルムアセンブリ１４とが物理的に結合されて一体型光学フィルム積層体１０となるように、光学接着剤層内に延びて接着される。
【００１７】
図１に示すように、光リダイレクトフィルムアセンブリ１２と光拡散フィルムアセンブリ１４とは、光学接着剤１６に接着された突出部２４を介し、ランド部２６に対応して、開口部３２に結合される。開口部３２では、本発明に従って、物理的に結合された光リダイレクトフィルムアセンブリ１２と光拡散フィルムアセンブリ１４との間の光学的結合の程度を最小化するため、空気界面が維持されている。
【００１８】
結果として得られる光学フィルム積層体の機能は、それを構成する光リダイレクトフィルムアセンブリ１２、光拡散フィルムアセンブリ１４、及び光学接着剤１６の選択によって大部分が決定される。
【００１９】
光リダイレクトフィルム積層体
本発明の光学積層体で使用される光リダイレクトフィルムは、典型的には、光学フィルム積層体に所望の光管理特性を付与するための複数の微細構造を有する。多くの代表的な実施形態において、微細構造は、リニアマイクロプリズムの配列（例えば、しばしば「プリズムフィルム」と呼ばれるようなフィルム）又は他のレンチキュラー要素である。微細構造は、光学フィルム積層体に所望の光管理特性を付与するために選択された形状である。当業者であれば、適切な構成のもとで所望の光学性能を提供するための好適な光リダイレクトフィルムを容易に選択することができるであろう。
【００２０】
構造化された要素は、プリズム及び／又はレンチキュラーを含む、内部全反射（total−internal−reflection、ＴＩＲ）を促進する任意の複製された表面構造であってよい。理解されるように、表面構造は連続的であってもよいし、区分ごとに連続的であってもよい。理解されるように、要素の寸法は均一であってもよいし、不規則（例えば、カオス変動を有する）であってもよい。典型的には、主として直線的な構造が用いられるが、面内のＳ字状の変化、及び／又は、直線的な構造におけるピーク（複数）に沿った若しくはピーク間での高さの変化が付与されてもよい。
【００２１】
光リダイレクトフィルムアセンブリは、光リダイレクトフィルムを含み、いくつかの実施形態では、実質的に光リダイレクトフィルムからなっていてもよい。光リダイレクトフィルムアセンブリは、第１の構造化主面と、反対側の第２の構造化主面とを有する。図１に示す実施形態では、光リダイレクトフィルムアセンブリ１２は、光リダイレクトフィルム１８からなる。アセンブリ１２の第１の主面２０は、複数の微細構造３４（例えば、ピーク３６を有するリニアプリズム）からなる。アセンブリ１２の第２の主面２２は突出部２４を有している。
【００２２】
光リダイレクトフィルムアセンブリは、単層又は多層構造であってよい。例示的な多層の実施形態が図３に示され、そこにおいて、光リダイレクトフィルムアセンブリ３１２は、第１の主面３２０と、反対側の第２の主面３２２とを有している。アセンブリ３１２は、光学的に有効な微細構造３３４を備えた光学構造化層３３３と、本体層３３５と、突出部３２４を備えた結合突出部層３３７とを含んでいる。多層の実施形態の利点は、異なる層を別々に最適化することができることである。例えば、多くの用途において、高い光学性能を得るため、光学構造化層には、「高利得」樹脂と呼ばれることがある比較的高い屈折率（例えば、約１．６４〜約１．７の範囲）の材料を使用することが好ましい。一方、より一般的な屈折率（例えば、約１．４８〜約１．５１）のポリマー材料は、結合突出部層での使用に適している。
【００２３】
光リダイレクトフィルムアセンブリは、好適な光学的に有効な材料から製造される。典型的には、アクリル、ポリカーボネート、ＵＶ硬化アクリレート等のポリマー材料が使用される。多層のアセンブリの場合、構成層はこのような材料で作製され、アセンブリ内の異なる構成層は、同一の又は異なる材料で作製される。例えば、図３に示す多層の実施形態の例示的な実施形態では、構造化層３３３は、基材としてのポリエステル本体層３３５（例えば、ポリエステルテレフタレート（polyester terephthalate、ＰＥＴ））の上に形成された成形硬化材料（例えば、紫外線硬化アクリル）で作製されてもよい。２軸配向ＰＥＴは、多くの場合、その機械的及び光学的特性のために好ましい。
【００２４】
本発明の光学積層体の光リダイレクトフィルムアセンブリにおいて使用することができる光リダイレクトフィルムの例は、米国特許第９，１１６，２８５号（Ｅｄｍｏｎｄｓら）に開示されている。他の選択肢は当業者には容易に理解できるであろう。
【００２５】
本発明の一体型光学積層体を形成するための、光リダイレクトフィルムアセンブリの光拡散アセンブリへの物理的結合は、光リダイレクトアセンブリの第２の主面から突出し、光拡散フィルムの第１の主面の上の接着剤に突入し接着されている突出部において具現化される。
【００２６】
図１を参照すると、突出部２４は、光リダイレクトアセンブリ１２の第２の主面２２から突出している。突出部２４は、光拡散フィルム１４の第１の主面２８の上の接着剤１６に突入し接着されている。いくつかの実施形態では、突出部２４は、接着剤１６に実質的に完全に突入し、光拡散フィルムアセンブリ１４の第１の主面２８に接触していてもよい。いくつかの実施形態では、突出部は、接着剤に部分的にのみ突入していてもよい。
【００２７】
多くの実施形態では、突出部は、接着剤層の厚さよりも高い。これにより、構成する光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散アセンブリとを、結果として得られる光学フィルム積層体の所望の光学性能のために不可欠な空気間隙を維持することを含む、互いに対して所望の位置となるように操作することが容易になる。
【００２８】
多くの実施形態では、突出部は約４〜約１５μｍの高さであり、典型的には約８〜約１０μｍの高さであることが好ましい。突出部が低すぎると、光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面のランド部に所望の空気間隙を得ることがより困難になる場合があり、結果として得られる光学フィルム積層体の機械的安定性が低下する可能性がある。突出部が高すぎると、結果として得られる一体型光学フィルム積層体の全体の厚さがより大きくなりやすい。いくつかの例示的実施形態では、突出部は約８〜約１０μｍの高さであり、接着剤層は約５〜約６μｍの厚さである。接着剤層が薄すぎると、結果として得られる光学フィルム積層体の機械的安定性が低下しやすい。接着剤層が厚すぎると、結果として得られる一体型光学フィルム積層体の全体の厚さがより大きくなりやすく、特に突出部が低すぎると、光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面のランド部に所望の空気間隙を得ることがより困難になり得る。
【００２９】
本発明の光学フィルム積層体における突出部は、典型的には、実質的に均一なサイズ及び形状を有している。しかし、所望の場合には、サイズ、形状、又は必要であればその両方において変化を持たせるように作製してもよい。
【００３０】
突出部は、任意の所望の形状であってもよい。それらは、好ましくは、図１の突出部２４のように、基部すなわち根元３８（それらが光リダイレクトフィルムアセンブリから突出している部分）から先端４０にかけてテーパ状に形成されている。先端（すなわち、突出部の基部とは反対側の端部）は、典型的には、接着剤層への突入を容易にするために幾分丸みを帯びていることが好ましい（例えば、図１の突出部２４のように）が、（例えば、図５の突出部５２４のように）平坦であってもよい。
【００３１】
突出部の基部の寸法は、所望のアスペクト比（すなわち、ｘ−ｙ平面内における相対寸法）であってもよい。突出部の基部の寸法が比較的小さいと、光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散アセンブリとの間の光学的結合が比較的小さい光学フィルム積層体が得られる傾向があるが、物理的な一体性が比較的弱くなる傾向もある。逆に、突出部の基部の寸法が比較的大きいと、光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散アセンブリとの間の光学的結合が比較的大きい光学フィルム積層体が得られる傾向があるが、物理的な一体性が比較的強くなる傾向もある。多くの実施形態では、実質的にＶ字形であり、側面（複数）が約３０°の夾角に方向付けられ、先端が約２〜約３μｍの半径に丸められた突出部が、良好な物理的結合強度（及び光学フィルム積層体の強固な物理的特性を伴い）と、許容可能な光学的結合の程度とを効果的に兼ね備えており、多くの用途に適している。当業者であれば、本発明に従って、特定の用途のためにこれらのパラメーターを最適化することができるであろう。
【００３２】
いくつかの実施形態では、突出部の基部の最長寸法は、約４〜約７０μｍである。典型的には、基部の最長寸法は、少なくとも約１０μｍであり、典型的には約４０〜約６０μｍであることが好ましい。いくつかの実施形態では、突出部の基部の最短寸法は、約４〜約１２μｍである。いくつかの実施形態では、突出部の基部の最長寸法は約４０〜約６０μｍであり、基部の最短寸法は約４〜約１２μｍである。いくつかの実施形態では、突出部の基部の最長寸法は約４０〜約６０μｍ、基部の最短寸法は約４〜約１２μｍであり、高さは約４〜約１５μｍである。
【００３３】
いくつかの実施形態では、突出部の基部は、光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面の面積の約１０〜約１５％から構成され、残りの部分は主に突出部をとり囲むランド部である。本発明に従って、この範囲から外れた比率の実施形態を作製することもできる。理解されるように、突出部の面積比率が比較的小さい実施形態は、比較的小さい光学的結合を示す傾向があるが、比較的弱い結合及び、したがってより弱い物理的な一体性を示す傾向がある。逆に、面積比率が比較的大きい実施形態は、比較的強い結合、したがってより強い物理的な一体性を示す傾向があるが、比較的大きい光学的結合を示す傾向がある。
【００３４】
突出部は、所望に応じて、均一な配列（例えば、ｘ及びｙ方向に均一な周期性を有する）、又はランダムな配列に配置することができる。例えば、図５に示す実施形態では、突出部５２４は、均一な形状及び大きさであるが、光リダイレクトフィルムアセンブリ５１２の第２の主面５２２の上にランダムに配置されている。それに対して、図６に示す実施形態では、突出部６２４は、均一な形状及び大きさであり、光リダイレクトフィルムアセンブリ６１２の第２の主面６２２の上に均一に配置されている。
【００３５】
突出部は、例えば、図５の突出部５２４が備えるような複数の平坦なファセット（facet：切子面）、又は、図６の突出部が備えるような単一の若しくは複数の曲面を有する任意の所望の形状とすることができる。突出部が曲面を有する場合は、突出部が平面を有する場合よりも、表面積がより大きく結合がより強い結果として、より強い物理的な一体性を示す光学フィルム積層体が得られる傾向が認められる。突出部の先端が比較的小さい場合は、突出部の先端がより広い場合よりも、より低い程度の光学的結合を示す光学フィルム積層体が得られる傾向がある。
【００３６】
突出部に適した形状の例には、正方形、円形及び楕円形のピン、砂丘状、直線状及び交差状の形状の構造等が含まれる。突出部のｘ及びｙ軸に沿った断面寸法は、所望に応じて、相対的に対称であっても非対称であってもよい。典型的には、突出部は、ｘ又はｙ方向の一方の寸法が、ｘ又はｙ方向の他方の寸法よりも長い断面プロファイルを有することが好ましい。このような比較的細長いプロファイルにより、結果として得られる光学フィルム積層体は、光学的結合の程度を最小化しながら、より強い物理的結合の一体性を付与される傾向がある。
【００３７】
いくつかの実施形態では、突出部の表面は、供給される接着剤への結合強度を向上させるため、微細構造化又は粗面化されていてもよい。例えば、図７に示すように、突出部７２４ａは平坦な側方ファセット７２３ａ及び先端ファセット７２５ａを有し、一方、突出部７２４ｂは微細構造化された側方ファセット７２３ｂ及び先端ファセット７２５ｂを有している。他の点では同様の光学フィルム積層体において、同様のサイズ、他の点では同様の形状及び光リダイレクトフィルムアセンブリ上における配置の突出部を使用すると、突出部７２４ｂを含む光学フィルム積層体は、平滑な表面を備えた突出部７２４ａを含む光学フィルム積層体よりも、より強い物理的一体性とより小さい光学的結合とを示す傾向がある。突出部のファセットは、平坦な平面又は曲面であってもよい。金型又はエンボス面の製造、及びこれらからの離型を容易にするため、典型的には、突出部はテーパ状（すなわち、基部のほうが先端よりも断面寸法が大きい）であって、一般的に凸形状で先端が丸くなっていることが好ましい。
【００３８】
図１に示すように、光リダイレクトフィルムアセンブリは、光学的に有効な微細構造を備える第１の構造化主面と、反対側の、突出部が突出する第２の構造化主面とを有する一体構造であってもよい。他の実施形態では、アセンブリは、２つ以上の構成要素層で構成されている。例えば、図３で示す実施形態では、アセンブリは、互いに積層された若しくは自己接着された、又は光学接着剤（図示せず）を使用して接着されてもよい３つの構成要素層で構成されている。
【００３９】
突出部は、例えば、光学的に有効な微細構造を形成するために使用されるような、多くの技術によって形成することができる。突出部は、成形及び硬化、エンボス加工、スクリーン印刷、成膜、フレキソ印刷、３Ｄプリンティング又は付加製造、などを例に含む、光学的に有効な平滑なランド部及び所望の結合構造を有する部材を生成する多くの技術によって製造することができる。突出部においては、アセンブリの第１の主面上の光学的に有効な微細構造において要求されるような複製の正確性は必要とされない。
【００４０】
光拡散フィルムアセンブリ
光拡散フィルムアセンブリは、光拡散フィルムを含む。図４に示すように、典型的な実施形態では、光拡散フィルムアセンブリ４１４は、拡散面４１５を備えた光拡散フィルム４１３を有している。
【００４１】
いくつかの実施例では、拡散フィルムはビーズ構造である。例えば、アセンブリは、フィルムの一方の面に接着された微小ビーズの層を有するフィルムを有していてもよく、ビーズ表面における光の屈折が、フィルムの光拡散特性を提供するように作用することができる。
【００４２】
他の拡散フィルムは、光拡散を提供するためにビーズ層以外の構造化表面を使用する。構造化表面は、構造化型からの微細複製によって作製される。このような拡散フィルムの例には、米国特許出願公開第２０１２／０１１３６２２号（Ａｒｏｎｓｏｎら）、米国特許出願公開第２０１２／０１４７５９３号（Ｙａｐｅｌら）、国際公開第２０１１／０５６４７５号（Ｂａｒｂｉｅ）、及び、国際公開第２０１２／０１４１２６１号（Ａｒｏｎｓｏｎら）に開示されている、カッターで型から材料を除去することによって作製された対応する構造を有する型から微細複製された、丸い又は曲面の構造を有するフィルム（本明細書では「タイプＩの微細複製」拡散フィルムと呼ぶ）と、米国特許出願公開第２０１０／０３０２４７９号（Ａｒｏｎｓｏｎら）に開示されている、電気メッキプロセスによって作製された対応する構造を有する型から微細複製された、平坦なファセットの構造を有するフィルム（本明細書では「タイプＩＩの微細複製」拡散フィルムと呼ぶ）とが含まれる。米国特許出願公開第２０１５／０２９３２７２号（Ｐｈａｍら）には、本発明の光学フィルム積層体の光拡散フィルムに使用することができる、微細複製によって作製された光拡散フィルムが開示されている。
【００４３】
更に他の微細複製された拡散フィルムは、サンドブラスト処理によって型表面が構造化され、そして、その構造化された表面が微細複製によって型からフィルムに付与されたフィルムを含む。例えば、米国特許第７，４８０，０９７（Ｎａｇａｈａｍａら）を参照されたい。
【００４４】
光拡散フィルムが表面屈折効果を利用して拡散を実現する場合（例えば、構造化表面タイプ及び多数のビーズタイプの拡散フィルムなど）、所望の屈折率差を維持するため、光拡散表面要素は低屈折率材料によって被覆される。多くの光学接着材料の屈折率は、多くの表面屈折拡散フィルムの屈折率に比較的近いため、表面に直接接着剤を塗布すると、所望の屈折率差が大幅に減少又は無くなってしまう（そのため、所望の拡散が減少又は無くなってしまう）。接着剤と光拡散表面要素との間に、積層する接着剤と比較して屈折率が相対的に低い材料を供給することにより、光拡散フィルム４１３による、屈折に起因する所望の拡散が達成される。このような実施形態が図４に示されており、そこでは、表面屈折機能性の拡散表面４１５の上に低屈折率層４４４が設けられている。
【００４５】
既知の低屈折率層材料の多くは、多孔質構造中のポリマー材料と添加剤の組み合わせを利用して、所望の比較的低い屈折率を提供する。このような場合、及び、接着剤（図４には示されていないが図１に示されている）との間での劣化又は望ましくない相溶性にさらされ得る非多孔性の低屈折率材料の場合には、屈折維持層４４２は、低屈折率層４４４の拡散表面４１５と反対側の表面にスキン層又はシール層４４６を更に備える。このような実施形態では、シール層４４６は、光拡散フィルムアセンブリ４１４の第１の主面４２８を構成する。このようなシール層が存在しないと、接着剤組成物が多孔性の低屈折率層に浸透し、又は、非相溶性の低屈折率層を劣化させ、光拡散アセンブリの所望の性能を低下させる場合がある。
【００４６】
このような層は、光拡散フィルムアセンブリの所望の屈折性能を維持することに加えて、第１の主面４２８をより平坦にするために使用され、それにより、光拡散フィルムアセンブリの第１の主面に光学接着剤を効果的に接着することが容易になる。
【００４７】
屈折維持層４４２に適した材料は容易に選択することができる。本発明の光学フィルム積層体における低屈折率層４４４としての使用に適した材料の例には、米国特許出願公開第２０１２／００３８９９０号（Ｈｏら）、米国特許出願公開第２０１２／０２８７６７７号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）、及び米国特許出願公開第２０１６／０３６８０１９号（Ｗｏｌｋら）などに開示されている低屈折率光学フィルムが含まれる。米国特許出願公開第２０１５／０１４０３１６号（Ｓｔｅｉｎｅｒら）には、本発明において、図４を参照して、シール層４４６を備えた低屈折率層４４４（それぞれ、Ｓｔｅｉｎｅｒらにおける「保護層」及び「第１の層」に対応する）を含む屈折維持層４４２を形成するために使用することができる、保護被覆を備えた低屈折率材料を形成する方法が開示されている。
【００４８】
接着剤
当業者であれば、本発明に使用するのに適した光学接着剤を選択することができるであろう。接着剤は、突出部に接触したときに、接着剤が突出部の間の結合部材のランド部を実質的に濡らすことなく、突出部の少なくとも一部に沿って吸い上げられて突出部の表面を封止しやすいように、「作業段階」の間は比較的低い弾性率と高い流動性とを示すことが好ましい。これによって、所望の空気間隙の境界面が残される。接着剤は、突出部の一部のみに沿って広がってもよいし、突出部と、突出部の基部に隣接するランド部との上に完全に広がって、それによって比較的強い結合が形成されてもよい。しかし、接着剤が突出部を完全に取り囲み、周囲のランド部と接する場合には、光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散アセンブリとの間の光学的結合の程度が大きくなりやすく、そのために、結果として得られる光学フィルム積層体の所望の潜在的な光学性能が低下しやすくなる。
【００４９】
多くの実施形態では、突出部と、もしあれば封止接着剤との断面積の合計は、光リダイレクトフィルムアセンブリの第２の主面における光学フィルム積層体の全断面積（すなわち、ｘ−ｙ平面内での）の約８〜約２５％、通常、好適には約１０〜約１５％を構成することとなり、全面積の約９２〜約７５％、典型的には約９０〜８５％が、本発明に従って空気間隙が設けられた、露出したランド部として残されている。理解されるように、割合が比較的低い場合は、光学フィルム積層体内におけるアセンブリの物理的結合が減少して、結果として得られる積層体はより分断及び破損しやすくなり、一方、割合が比較的高い場合は、物理的結合はより強いが、光学的結合もより大きくなる傾向にある。
【００５０】
接着剤が所望の流れ及び突出部との係合を達成した後、接着剤は硬化され（例えば、照射などによって）、光学フィルム積層体内における光リダイレクトフィルムアセンブリと光拡散フィルムアセンブリとの、最終的で確実な接着及び物理的結合が達成される。典型的には、接着剤を硬化させた後、接着剤は高い架橋密度を達成し、それにより強固な結合を提供する構造接着剤として有効に機能する。
【００５１】
したがって、本発明は、結果として生じる光学的結合を最小化しながら、光学アセンブリを機械的に結合する方法を提供する。結果として、本発明によれば、取り扱いがより容易で、物理的堅牢性がより高く、アセンブリを組み込んだデバイスの複雑さ及びコストが低減され、そして光学性能が高いという多くの驚くべき利点を提供するコンポーネント光学アセンブリを製造することができる。
【００５２】
参照キー
図中の参照番号は、以下の要素を示している。
【表１】
2019511003.tif 000003
【実施例】
【００５３】
【表２】
2019511003.tif 000004
【００５４】
ＰＥＴフィルム上へのＢＤＦの調製
本発明の組成物を、準備されたサイズの３ｍｉｌのポリエチレンテレフタラートフィルム上にスライドコーティング（本明細書に記載の選択材料を使用することを除いて、米国特許第６，２１４，１１１号及び第６，５７６，２９６号に、概ね記載されている）によって塗布し、７０℃で１．５分間、加熱及び乾燥させ、そして、ＵＶ光を１〜２秒間照射して、光拡散フィルムを得た。
【００５５】
ＢＤＦ上への屈折維持層の塗布
集合的に屈折維持層を構成する低屈折率層及びシール層を、多層スライドコーティングダイを用いてＢＤＦの表面上に同時に成膜した。底部の、すなわち第１層（低屈折率層を形成する）は、１．２５重量％のＰｏｖａｌ  ＰＶＡ  ２３５、３７．５重量％のＣａｂ−Ｏ−Ｓｐｅｒｓｅ（商標）ＰＧ−０２２、０．０７重量％のクエン酸、０．１８重量％のホウ酸、０．０２５重量％のＴｅｒｇｉｔｏｌ  Ｍｉｎｆｏａｍ、１６重量％のイソプロピルアルコール、及び４４．９７５重量％の水を混合することによって調製された、固形分９重量％（２％ＰＶＡ溶液）の低屈折率コーティング溶液であった。第２層（シール層を形成する）は、４．１４重量％Ｐｏｖａｌ  ＰＶＡ  ２３５、０．０４重量％クエン酸、０．０２５重量％ＢＹＫ  ３４５、２５重量％のイソプロピルアルコール、及び７０．７９５重量％の水を混合して調製された、固形分４．２重量％（４．２％ＰＶＡ溶液）の保護層であった。第２層は、スライドコーター上の第１層を自由に濡らすように調製した。スライドコーターは、１００ｆｔ／分（３０．４８ｍ／分）で移動するＢＧＤコーティングウェブから、０．００８インチの間隔に配置した。第１層は、厚さ０．００８インチ（０．２０３ｍｍ）の第１スロット、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）のステップ高さ、及び１３インチ（３３ｃｍ）の幅を有するスライドコーターに４００ｇ／分で供給され、第２層は、厚さ０．０２９インチ（０．７３７ｍｍ）の第２スロット、０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）のステップ高さ、及び１３インチ（３３ｃｍ）の幅を有するスライドコーターに１８０ｇ／分で供給された。次いで、コーティングされた層を、２ゾーンオーブン中で乾燥させた。第１ゾーンは７０フィート（２１．３ｍ）の長さで、７５℃で保持し、第２ゾーンはまた７０フィート（２１．３ｍ）の長さで、９０℃で保持して、屈折維持層を備えた光拡散フィルムアセンブリを得た。低屈折率層の屈折率を１．１８とし、封止層の厚さを約０．７５μｍとした。
【表３】
2019511003.tif 000005
【００５６】
接着剤コーティング配合物の調製
貯蔵液Ｉを以下のように調製した。１ガロンの容器に、４６３．２ｇのＣＮ９８３、１９３ｇのＣＮ３１００、３８６ｇのＥＢＥＣＲＹＬ（登録商標）２３０、４６３ｇのメチルエチルケトン、５７９ｇの１−メトキシ−２−プロパノールを加えた。この混合物をローラミキサーに６時間置いて、５０重量％の均質な貯蔵液を形成した。
【００５７】
貯蔵液ＩＩを以下のように調製した。１ガロンの容器に、７１３ｇのアクリレートコポリマー（ＭＥＫ中で固形分６０％）、及び１５２４ｇのＭＥＫを加えた。この混合物をローラ上に６時間置いて、固形分１９．１２％の均質な貯蔵液を形成した。
【００５８】
接着剤コーティング組成物を以下のように調製した。ガラス容器内で、５５９．５ｇの貯蔵液ＩＩ、１６５ｇの貯蔵液Ｉ、２４７．５ｇの１−メトキシ−２−プロパノール、及び３．０６ｇのＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８４を一緒に混合して、固形物２０％の最終含有量の透明接着剤コーティング配合物を形成した。
【００５９】
接着剤コーティングプロセス
接着剤コーティング配合物を、シリンジポンプによって、様々な流量で、２０．８ｃｍ（８インチ）幅のスロット型コーティングダイに塗布した。スロットコーティングダイによって、約５フィート／分（１５２ｃｍ／分）のフィルム速度で、２０．８ｃｍ幅のコーティングを、光拡散フィルムアセンブリの第１の主面上に均一に供給した。このアセンブリを２００°Ｆで動作する乾燥炉に、５フィート／分のウェブ速度で２分間搬送して、溶媒を除去した。乾燥後、プリズムとは反対側の面に結合構造を備えた薄い輝度向上フィルムを、オンラインラミネータを介して接着剤コーティングの上に積層して、結合突出部を接着剤コーティングに挿入させた。次に、Ｈバルブ（Ｆｕｓｉｏｎ  ＵＶ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ  ＭＤ製）を備えて構成されたＦｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍｏｄｅｌ  Ｉ３００Ｐを使用し、フルパワーで動作させて、積層フィルムを後硬化させた。ＵＶ  Ｆｕｓｉｏｎチャンバーに窒素流を供給し、その結果、チャンバー内の酸素濃度を約５０ｐｐｍとした。
【００６０】
接着剤のコーティング厚さは、流量を調整することによって制御した。３つの流量に対応するドライコーティング厚さは、流量５．７ｃｃ／分、６．２９ｃｃ／分、及び６．８６ｃｃ／分に対して、それぞれ、５．０μｍ、５．５μｍ、及び６．０μｍであった。
【００６１】
本明細書に引用される全ての特許、特許書類、及び刊行物の全ての開示内容が、参照により組み込まれる。上記の詳細な説明及び実施例は、理解しやすいように示したものにすぎない。これによって不必要な限定がなされるものではない。本発明は図示及び記載された細部そのものに限定されず、当業者に明白な変形形態は、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれる。
【００６２】
輝度ゲイン測定
幾つかの例示的な光学フィルム積層体を作成し、輝度ゲインを測定した。その結果を表１に示す。比較例Ｃ１は、従来の２フィルム法の例であり、薄い輝度向上フィルム（Ｔｈｉｎ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）、すなわち「ＴＢＥＦ」（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓｔ．Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）を、上記で調製した光拡散フィルムアセンブリの一片の上に、接着剤を一切用いずに単に配置し（すなわち、シャーシ又はフレームの縁部で互いに支持されている）、２つの光学フィルムの間に自然な空気間隙を残したものである。比較例Ｃ２は、光学フィルムアセンブリのそれぞれに実質的に連続した接着を形成する接着剤を用いて２つの光学フィルムアセンブリを接着して一体型の積層体を得るために、光学的に透明な接着剤を使用した例である。
【００６３】
結果に示すように、比較例Ｃ２では、光学的に有益な空気界面が除去されていることから、例Ｃ１と比較して輝度ゲインが有意に低下している。実施例１の結果は、光リダイレクトフィルムと光拡散フィルムアセンブリとの間に十分な空気間隙を維持するための突出部構造を使用した、本発明の一体型フィルム積層体を示している。輝度ゲインの測定値は１．７７６であり、比較例Ｃ２から得られた結果よりも有意に高かった。
【表４】
2019511003.tif 000006
【００６４】
一体型光学積層体の剥離強度
実施例１の光学積層体のサンプルを、１インチのストリップに切断した。１インチのストリップサンプルを、光拡散フィルムアセンブリの裏面をテープに向けてキャリアテープ上に積層した。次いで、光リダイレクトフィルムアセンブリを、１２インチ／分の剥離速度で光学フィルム積層体から分離した。測定された剥離力は、１７０〜２３０ｇ／インチの範囲であった。
【００６５】
本明細書に引用される全ての特許、特許書類、及び刊行物の全ての開示内容が、参照により組み込まれる。上記の詳細な説明及び実施例は、理解しやすいように示したものにすぎない。これによって不必要な限定がなされるものではない。本発明は図示及び記載された細部そのものに限定されず、当業者に明白な変形形態は、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
2019511003.tif 000007
【図２】
2019511003.tif 000008
【図３】
2019511003.tif 000009
【図４】
2019511003.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
2019511003.tif 000013
【国際調査報告】
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