(57)【要約】  画像形成デバイスの素子を形成する方法は、第１層および第２層を提供することを含む。本方法は、また、第１層を第２層と一緒に押出成形することを含み、第１層の押出点での溶融粘度は第２層のその押出点での溶融粘度よりも大きい。さらに、本方法は、第２層の表面上に複数の光学素子を形成することを含む。
2008502941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層および第２層を用意し、
第１層を押出成形し、
第１層の上面上に複数の光学素子、および第１層の下面上に実質的に滑らかな表面を形成すること、
を含む画像形成デバイスを製造する方法であって、第２層が、その中に少なくとも一つのボイドを有するコンプライアント層を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ボイドがガスを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２層がポリエステルを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数の光学素子のそれぞれが、それぞれ周囲媒体に対して約４５°に配向した第１側面および第２側面を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
押出成形後に第２層を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
さらに、第１と第２層間に配置される実質的に滑らかである第３層を含み、該第３層が実質的にボイドを持たない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第３層が第２層に接着される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第２層が配向ポリエステル層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第２層が少なくとも部分的に結晶性の材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
押出成形が、第１ローラーおよび第２ローラーを用意し、第１層を押出し、ローラーにより少なくとも第２層を供給することをさらに含み、第１層が第１ローラーと接触し、第２層が第２ローラーと接触する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第１ローラーが複数の光学素子の３次元パターンを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の光学素子のそれぞれが、約０．２５μｍ〜約０．７５μｍの平均幅を有する頂部を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
第１層にわたっての頂部の幅の標準偏差が約±０．５μｍの範囲にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の光学素子のそれぞれが実質的に楔形である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
第１層が光方向変換層である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
画像形成デバイスが液晶ディスプレイ装置である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
第２層の表面が約４２．０ダイン／ｃｍ2未満の表面エネルギーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
表面が約３８．０ダイン／ｃｍ2未満の表面エネルギーを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第２層の表面が高分子量シロキサンまたはワックスを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
第２層が約１．２ＭＰａの荷重で約２５％の厚さの減少を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
第２層が、約１５０℃温度での約６０秒間にわたる約１．２ＭＰａの荷重の印加後、約９５％の復元率を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
第２層が約５０μｍ〜２００μｍの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
下面が約２００ｎｍ以下の平均粗さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
下面が約４０ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲内の平均粗さを有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
第２層が約１２０℃〜３００℃の範囲内のガラス転移温度（Ｔg）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
第２層が少なくとも約１５００ＭＰａの弾性率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
複数の光学素子が上に配置される上面および実質的に滑らかである下面を包含する第１層；およびその中に少なくとも一つのボイドを有するコンプライアント層を含む第１層の下面上の第２層、
を含む画像形成デバイスの構成要素。
【請求項２８】
複数の光学素子が光方向変換素子である、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項２９】
複数の光学素子が液晶ディスプレイ装置において少なくとも１．３のゲインを有する、請求項２８に記載の構成要素。
【請求項３０】
それぞれの前記光学素子の第１および第２側面がそれぞれ周囲媒体に対して約４５°に配向された、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項３１】
それぞれの前記光学素子の第１側面と第２側面の間の内角が約９０°である、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項３２】
前記光学素子の平均頂部が約０．２５μｍ〜約０．７５μｍの範囲にある幅を有する、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項３３】
光学構成要素の層にわたる頂部の幅の標準偏差が約±０．５μｍの範囲にある、請求項３２に記載の光学素子を有する構成要素。
【請求項３４】
複数の光学素子のそれぞれが実質的に楔形である、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項３５】
各光学素子の少なくとも一つの側面が曲率を有する、請求項３４に記載の構成要素。
【請求項３６】
第１層が熱可塑性物質を含む、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項３７】
下面が約２００ｎｍ以下の平均平滑度を有する、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項３８】
下面が約４０ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲にある平均平滑度を有する、請求項３７に記載の構成要素。
【請求項３９】
前記構成要素がさらに第２層と第１層の間に平滑化層を含む、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項４０】
第２層が約１２０℃〜３００℃の範囲にあるガラス転移温度（Ｔg）を有する、請求項２７に記載の構成要素。
【請求項４１】
第２層が少なくとも約１５００ＭＰａの弾性率を有する、請求項２７に記載の構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施形態は、概して、画像形成システムの素子、さらに詳細には光弁画像形成デバイスにおける光効率を改善する構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
光弁は多様なディスプレイ技術において導入されている。例えば、表示パネルは、若干の用途を挙げただけでもテレビジョン、コンピュータ・モニター、販売時点管理表示、携帯情報端末および電子シネマなどの多くの用途において普及しつつある。
【０００３】
多くの光弁は、液晶（ＬＣ）技術に基づいている。一部のＬＣ技術はＬＣ装置（パネル）を通して光が通過すると端緒を開き、一方で、他は離れたパネル表面で反射された後パネルを２度光が横切ると端緒を開く。
【０００４】
ＬＣ材料は液晶分子の軸を選択的に回転させるために用いられる。周知のように、ＬＣパネルにわたる電圧の印加により、ＬＣ分子の方向は制御することができ、反射光の偏光状態は選択的に変えることができる。従って、アレー中のトランジスタの選択的なスイッチングにより、ＬＣ媒体は画像情報により光を変調するために用いることができる。この変調は、偏光状態が光状態を支配する場で、ある種の画像素子（画素）で暗色光を、他で高輝度光を提供するために用いることが可能である。それによって、ＬＣパネルによる選択的な偏光変換と、画像または「映像」を形成する光学部品とによって、画像がスクリーン上に生じる。
【０００５】
多くのＬＣＤシステムにおいて、光源からの光は、ＬＣ層上に入射する前に特定方向に選択的に偏光される。ＬＣ層は、一定のやり方で材料分子を配向するために選択的に印加される電圧を有することが可能である。ＬＣ層上に入射する光の偏向は、次に、ＬＣ層を横切る際に選択的に変更される。一つの直線偏向状態における光は、高輝度状態光として偏光子（多くの場合、検光子と呼ばれる）により透過され、一方で、直交偏光状態の光は、暗い状態の光として検光子により反射されるかまたは吸収される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＣＤ装置は、表示および超小型表示用途において広く至る所で存在するようになっているが、一方で、公知の装置、それらの構成要素および製造方法に関連するある種の欠点が存在する。例えば、公知の構造において、最終的な画像形性面に対する光透過効率はかなり不十分であり、不十分な画像品質をもたらす。
【０００７】
従って、必要とされるものは、少なくとも上述の公知の装置の欠点を克服する方法および装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの実施形態により、画像形成デバイスの素子を製造する方法は、第１層および第２層を提供し；第１層を押出成形し；第１層の上面上に複数の光学素子、および第１層の下面上に実質的に滑らかな表面を形成することを含む。第２層は少なくとも一つのボイドを有するコンプライアント（compliant）層を含む。
【０００９】
別の実施例実施形態により、画像形成デバイスの構成要素は、複数の光学素子が上に配置される上面、および実質的に滑らかである下面を有する第１層を含む。構成要素は、また、第１層の下面上に配置される第２層を含む。この第２層は少なくとも一つのボイドを有するコンプライアント層を含む。
【００１０】
本発明は、添付図面と併せて読む場合に以下の詳細な説明から最もよく理解される。種々の特徴は必ずしも一定の比率に拡大して描かれていないことを強調しておく。実際、相対的な寸法は、議論を簡単にするために、任意に拡大または縮小することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
説明のためであり限定を目的としない以下の詳細な説明において、特定の詳細を開示する実施形態例は、本発明の十分な理解を提供するために示される。しかし、本発明が、本明細書において開示される特定の詳細から逸脱する他の実施形態において実行することが可能であることは、本開示の利点を享受する当業者には明白である。さらに、周知の装置および方法の説明は、本発明の説明を曖昧にしないように省略することが可能である。こうした方法および装置および方法は、明らかに、実施形態例を行うことにおいて発明者の熟慮内にある。可能な限り、類似の数字は全体を通して類似の形体を指す。
【００１２】
簡単に、且つ本明細書における実施形態例に関連して記載されるように、光方向変換層は第１層および第２層を有する。第１層は、滑らかであり、それによって光を拡散することによりリサイクルを有意には妨げない下面を含む。第１層は、また、複数の光学素子がそれから形成される上面を有する。第１層の下面上に第２層が配置される。第２層は、製造後第１層から分離することが可能であるコンプライアント層を含む。本説明が進むにつれてより明確になるように、他の利点の中でも、第２層は、光方向変換層の表面にわたって実質的に均一なやり方で組み立てられ、且つある種の有利な光学的性質も有する光学素子を可能とする。さらに、第２層は、第１層上の滑らかな下面の形成を助成する材料からなる。
【００１３】
例証的実施形態の光方向変換層は、一般的に、フィルムを出る光の分配がフィルム表面に対してさらに垂直に方向付けられるようにフィルムを通過する光を再分配する、実質的に透明な光学フィルムまたは基板である。一般的に、光偏向フィルムは、フィルムの光出口表面上にプリズム溝、レンズ溝、またはピラミッドを提供される。これらの溝またはピラミッドは、フィルムを出る光線に対するフィルム／空気界面の角度を変え、溝の屈折性表面に対して直角の面内を動く入射光分配の成分が、フィルムに入ってくる光に較べてフィルム表面に対してさらに垂直な方向に再分配されることを引き起こす。こうした光方向変換層は、例えば、液晶ディスプレイにより、ラップトップコンピュータ、ワープロ、アビオニックディスプレイ、携帯電話、およびＰＤＡｓなどに用いられて画像をより高輝度、且つより高いコントラストとすることが可能である。最後に、これらの例証的実施形態は光方向変換層の形体および製造を説明するが、一方で、これは単に説明用であることが強調されることは留意される。実際、多くの他のタイプの光学素子は、例証的方法により、および記載される材料から製造することができるであろう。これらには、集束性および拡散性素子が挙げられるがそれらに限定されない。
【００１４】
図１は一例証的実施形態による画像形成デバイス１００を示す。画像形成デバイスは、本明細書において記載される実施形態例の方法により製造される押出成形された光方向変換ポリマー層１０５を含む。本実施形態において、光源１０１は、示されるように少なくとも一面上に配置される拡散的反射層１０３を含む光導体１０２に光を連結する。光源１０１は、一般的に、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＢ）、超高圧（ＵＨＰ）ガス灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレー、または有機ＬＥＤアレーである。これは単に説明用であり、ディスプレイ装置に光を提供するために適する他の光源は用いることが可能であることは留意される。
【００１５】
光導体１０２からの光は、光を拡散しディスプレイ（示されていない）にわたってさらに均一な照明を有利に提供し、時に光導体上に印刷されるかまたはその中に浮き彫りされるあらゆる形体を隠し、且つモアレ干渉を減じるために役立つ任意の散光器１０４に伝わる。本明細書においてさらに詳細に記載されるように、光が光方向変換フィルム１０５を通過後、それはフィルムに入る光に較べてより狭い錐体として現れる。光方向変換層１０５は、説明のように方向付けられるので、個々の光学素子はＬＣパネル１０６により近い側上にある。
【００１６】
光方向変換層１０５とＬＣパネル１０６間に、別の散光器または反射型偏光子（示されていない）などの他のデバイスを配置することは可能である。さらに、別の偏光子（多くの場合検光子と呼ばれる）は、ＬＣディスプレイ１００の構造中に含むことが可能である。ディスプレイ１００の多くのデバイスはＬＣディスプレイの当業者には周知であるので、多くの詳細内容は実施形態例の説明を曖昧にしないように省略される。
【００１７】
図２は、一実施形態例による光方向変換層（例えば、層１０５）の上面に配置されるであろう光学素子２０１の透視図である。勿論、これは光方向変換層の複数の類似の素子の一つにすぎない。この実施形態例において、素子２０１は曲面２０２および平面２０３を有する曲がった楔形である。曲面２０２は、１、２または３軸に曲率を有することができると共に、本明細書においてさらに詳しく記載されるように１以上の方向に光を偏向することに役立つ。二つの表面２０２および２０３はリッジ２０４で交わる。例えば、リッジ２０４は、素子２０１の表面２０２および２０３が交わる場で形成される線状の頂部である。
【００１８】
素子２０１の形状は例示のためのものであり、曲がった楔形以外の他の形状の素子を用いることができることは留意される。有利には、図２のそれらと異なる形状を有する素子は、偏向光、およびさもなければ一部の例証的実施形態に関連して記載されるように失われるであろうリサイクル光に対する頂部および側面２０２、２０３の有用な態様を含む。勿論、低減ランド面積および実質的な均一性を有する構造を実現するために、本明細書において記載される表面薄層を提供することは有用である。
【００１９】
図３は、例証的実施形態による光−光方向変換要素３００の断面図である。光方向変換要素３００は複数の光学素子２０１を含む。本説明が進むにつれてより明確になるように、光学素子は、第２層３０２上に形成される第１層３０１から形成される。第１層３０１は要素３００に対して有利である光学的性質を有し；第２層３０２は製造中の緩衝作用または追従性（compliance）を提供する。この緩衝作用は減圧による光学素子２０１の種々の形体の成形加工を助成し、これにより第１層３０１の実質的に滑らかな下面３０３をもたらす。これらの成形加工技術は、本明細書において記載される実施形態例と併せて説明する。最終的に、第２層３０２が画像形成デバイスにおける第１層３０１の導入の前に除去することが可能であることは留意される。
【００２０】
表面２０２および２０３は、周囲の媒体との約４５°界面を有利に提供する。勿論、これは本質的ではなく、界面が４５°以外であることが可能であることは留意される。さらに、素子の形体が形体の最高点（頂部）で９０°の角度を示す断面を有することは有利である。頂部が最高点で幅またはランド３０４を有するという起こりそうな場合において、この角度は側面の投影の交点で測定されることは留意される。
【００２１】
一例証的実施形態において、９０°ピーク角度は、それが光方向変換フィルムに対して最高の軸上輝度を作り出すので有利である。約８８°〜９２°の角度は類似の結果を作り出し、軸上の輝度の損失がほとんどないかまたは全くなく用いることができることは留意される。さらに、頂部の角度が約８５°未満かまたは約９５°を超える場合に、光方向変換フィルムに対する軸上輝度は低下する。
【００２２】
先に触れたように、素子２０１構造の一つの利点は、中心軸または視軸（フィルム面に直角）に対して相対的に高い角度を有する光を実質的に偏向するため；および軸に対して相対的に低い角度を有する光をリサイクルするためのそれらの能力である。この目的に対して、相対的に低い角度で表面２０２に入射する光３０５は、側面２０２で視軸に向けて屈折され、フィルムの垂線により近い方向においてＬＣパネル１０６に提供される。しかし、相対的に高い角度で表面２０２に入射する光３０６は反射され、最終的に光導体１０３に向けて戻ってくる。結局、この光３０６の一部は、再度、素子１０１またはその拡散反射体１０３上に入射し、次に、効率を改善し、従って画像形成デバイス１００の性能を改善する散光としてリサイクルすることが可能である。
【００２３】
容易に分かるように、素子２０１がなければ、光３０５はＬＣディスプレイを軸上で見ることに利することなく視軸を全く外れてしまうであろう。すなわち、光３０５は、示されるように反射しない場合、ＬＣパネル１０６、または画像表示の他の要素の許容範囲を遥かに外れてしまうであろう。この光損失は、光源１０１から画像形成面（示されていない）への光効率に悪影響を与える。結局、これは、特にほぼ軸上で見られる場合に、画像品質に悪影響を与える。
【００２４】
素子２０１の側面２０２および２０３の幾何学的関係の有利な特性に加えて、頂部の幅またはランド３０４は、また、光源１０１からＬＣパネル１０６に伝達される光の効率に影響を与える、従って、画像形成システムにより提供される画像品質に影響を及ぼす。この目的に対して、頂部の幅３０４は理想的には無である：二つの側面２０２および２０３の収斂により形成される点である。この場合に、参照される入射範囲内の入射光は屈折され、素子２０１上の正確な入射点には無関係にフィルムに対してさらに実質的に垂直な方向に出現する。
【００２５】
しかし、公知の方法により、多くの場合真の点を妨げる製造上の制約がある。むしろ、平らなまたは丸まったランド３０４は結果として生じることが可能である。こうしたランドは、その上への入射光には実質的に何の光学的影響をも及ぼさない。例えば、光３０７はランド３０４での屈折不足のせいで失われる。従って、幅３０４をできるだけ最小化することは有利である。少し言い方を変えると、素子２０１の表面積に対する頂部の寄与を最小化することは有利である。頂部からの表面積の部分が大きくなればなるほど、素子２０１は光偏向で有効でなくなる。
【００２６】
さらに、複数の素子からなる層３０１にわたっての幅３０４の大きさの均一性を一定の偏差未満に保持することは有用である。この均一性は、約０．７５μｍを超える差を検出する例外的なヒトの目の能力のせいで、画像品質に対して有益である。例証的実施形態により、幅またはランド３０４は約０．２５μｍ〜約０．７５μｍの大きさ、および複数の素子からなる層にわたって約±０．５μｍの偏差を有する。ここに示すこれらの寸法は、単に例示のためのものである。例えば、幅３０４はより小さくなければ約０．２０μｍであることが可能である。さらに、幅３０４は０．７５μｍよりも大きくあることが可能である；しかし、幅が３．０μｍに近づくにつれて、素子２０１の偏光特性の有効性は実質的に失われる。最終的に、本説明が進むにつれてより明確になるように、寸法、角度方向および許容範囲は、実施形態例の製造方法により達成される。
【００２７】
層３０２は、例えば、コンプライアント層３１０および平滑化層３０９からなる。層３１０は、少なくとも部分的には層３０２に印加される力に対して流体様の反応を提供するボイド３０８の存在のせいで実質的に対応性である。
【００２８】
一実施形態例において、コンプライアント層は約２５００ＭＰａの弾性率を有すると共に、高品質形体を有し相対的に低く均一な形成圧力での光学素子２０１の形成に対して有利である。平滑化層３０９はコンプライアント層３１０よりも硬く、層３０１の下面３０３に滑らかさを提供する。望ましく滑らかな表面３０３を達成するためのこれらのボイド３０８の詳細内容、層３１０の追従性および平滑化層３０９の使用は、本明細書においてさらに詳しく記載される。
【００２９】
図４は、一実施形態例による光方向変換要素３００の一部の透視図である。光方向変換要素３００は、図２および３の実施形態例に関連して記載される複数の素子２０１を含む。素子２０１の方向付けは規則的かまたはランダムであることが可能であることは留意される。これらおよび他の詳細内容は上述のブリッキー（Ｂｒｉｃｋｅｙ）らに対する参考文献中に見出すことが可能である。
【００３０】
図２〜４の実施形態例において、素子２０１は曲がった楔形素子であり、ランダムに置かれて互いに平行である。これは、リッジ２０４が一般に同じ方向に整列することを引き起こす。この目的に対して、リッジを、一般に、層が光を実質的に一つの方向（例えば、画像面の軸）に偏向し、それによって例証的実施形態の液晶バックライト構造におけるより高い軸上ゲインを作り出すように、整列させることは有利である。あるいは、表面２０２、２０３は一定の曲率を有する。この曲率は、要素３００の面内にあるか、要素３００の面に直角であるか、または両方であることができる。従って、素子が１を超える方向に光を方向変換することができるように、フィルムの面内に曲率を有する素子２０１を有することは有用であることが可能である。
【００３１】
容易に理解することができるように、リッジ２０４の曲がりは、円または楕円の一部などの滑らかな弓状曲線である。曲率半径は、例えば、円のセグメントである。曲率半径は、どれだけの光が各方向に偏向されるか、およびフィルムがどれだけのモアレおよび軸上輝度を有するかを決定する。加えて、光方向変換要素３００上の楔形素子２０１は、モアレ干渉縞がＬＣＤパネルを通して視られないように、画素または他の反復素子の次元、ピッチまたは角度方向に対して変えられるピッチまたは角度方向を有する。
【００３２】
一例証的実施形態において、光学素子２０１は、互いに対してランダムに方向付けられて液晶ディスプレイの画素間隔へのあらゆる干渉を減じるかまたは有意に排除する。この「ランダム化」には、光学素子のサイズ、形状、位置、深さ、角度または密度を挙げることができる。これは、散光層に対する必要性を排除してモアレおよび類似の影響を打ち負かすことが可能である。また、個々の光学素子の少なくとも一部は、フィルムの出口表面にわたってグループ分けして並べることが可能であり、各グループ中の光学素子の少なくとも一部は、フィルムにわたって変わる各グループに対する平均サイズまたは形状特性を集合的に作り出して、いかなる単一光学素子に対する加工許容範囲をも超える平均固有値を得ると共に液晶ディスプレイの画素間隔へのモアレおよび干渉効果を打ち負かす、異なるサイズまたは形状特性を有する。加えて、個々の光学素子の少なくとも一部は、二つの異なる軸に沿って光を再配向／偏向するためのフィルムの能力を特別あつらえするために互いに対して異なる角度に方向付けることが可能である。形体をランダム化する場合に、平面的で小平面を刻まない表面積を避けることは、フィルムのゲイン性能に対して重要である。
【００３３】
図５は、実施形態例により光方向変換層を形成するために用いられる製造装置５００の断面概略図である。装置および方法は、上述の有利な形体を有する図２〜４の実施形態例の光方向変換層および光学素子を製造するために用いることが可能である。
【００３４】
装置５００は第１材料５０２がそこを通して押出される押出機５０１を含む。第２材料５０３はローラー５０４を介して提供される。第１材料５０２（溶融物とも呼ばれる）および第２材料５０３（担体ウェブとも呼ばれる）は、第１ローラー５０５と第２ローラー５０６の間に導入される。本説明が進むにつれてより明確になるように、第１材料５０２は第１ローラー５０５に接触する上面を有し、第２材料５０３は第２ローラー５０６に接触する下面を有する。ローラーは本明細書において記載されるように材料５０２および５０３上に圧力をかける。
【００３５】
実施形態例により、第１材料５０２がローラー５０５、５０６を通して圧力を加えられるにつれて、光学層は少なくとも一つの表面上に配置される複数の光学素子を有して形成される。例えば、図５に関連して記載される実施形態例の方法は、層３０１を形成する第１材料５０２、および例証的に層３０９および３１０からなる層３０２を形成する第２材料５０３を有する光方向変換要素３００を製造するために用いることが可能である。
【００３６】
第１ローラー５０５は第１材料５０２に接触し、例証的実施形態の複数の素子２０１のパターンを形成するパターン化表面（図５には示されていない）を形成する。第２ローラー５０６は、コンプライアント層（例えば、コンプライアント層３１０）を含む第２材料５０３に接触する。コンプライアント層上のローラーの加圧作用は、コンプライアント層から第１材料への均一な圧力配置を達成し、望ましい構造を有する素子の均一なパターン化をもたらす。さらに、第２材料５０３の伸展性のせいで、パターンは公知の方法に較べて減圧で形成される。従って、パターンの均一性および品質は、公知の方法に較べてより低い製造圧力で効果を挙げられる。最終的に、第２材料５０３は、また、形成層の下面（例えば、表面３０３）に対する滑らかさを有利に提供する平滑化層（例えば、層３０９）を含むことが可能である。この滑らかさは、前に参照したように、層の多くの光学用途において有用である。
【００３７】
ローラー５０５、５０６を通過後、層５０７が形成される。この層５０７は、例証的実施形態の要素３００の形体を含み、光方向変換層として用いることが可能である。第２材料５０３は画像形成デバイス中への導入前に層５０７から取り外すことが可能であることは留意される。
【００３８】
第１材料５０２は、例えば、製造および光学性能の両方の観点から多様な望ましい特性を有する材料である。例えば、第１層３０１は実質的に透明であり、ＵＶ安定性を提供し、ディスプレイ用途用の許容可能な硬度を有し、相対的に高い機械的係数を有し、押出成形された単層または多層であることができる。
【００３９】
一例証的実施形態において、第１材料５０２は高い光透過（すなわち、高い透明性）を有すると共に丈夫であるポリカーボネート材料である。ポリカーボネートは各種用途用の各種グレードのものを入手でき、一部は高温耐性、優れた寸法安定性、高い環境安定性、およびより低い溶融粘度に応じて配合される。
【００４０】
熱可塑性物質は、それらが安価であり容易に加工できるので有用である。ＵＶ硬化材料は、時に、より低い環境安定性に苦しむと共に、成形基板上に被覆することが必要である。製造の複雑さに加えて、ＵＶ皮膜はカールおよび他の有害な態様に対して敏感である。
【００４１】
第２材料５０３用のポリマーの例としては、ポリエステル（ＰＥＴおよびＰＥＮなど）、延伸ＰＥＴまたはＰＥＮ、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの延伸ポリオレフィン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの成形ポリオレフィン、ポリスチレン、アセテート、ポリカーボネートおよびビニルが挙げられる。
【００４２】
延伸ＰＥＴなどの材料５０３用の延伸材料の使用は、多くの理由により押出成形法に対して有利である。すなわち、材料５０３は対応性であり、従って、均一圧力の有利な印加を支援する。さらに、第２材料５０３は優れて滑らかである層を含むことが可能である。例えば、第２材料５０３はコンプライアント層３１０および平滑化層３０９を含む。平滑化層３０９は、およそ２００ｎｍ程度の表面平滑度（粗さ平均すなわちＲａ）を有する実質的に滑らかな表面３０３の形成に有利である。とりわけ、粗さ平均は約４０ｎｍ〜約１５ｎｍであることが可能である。さらに、材料５０３は、より高い温度用途におけるその使用を可能とする相対的に高い遷移温度を有する。例証的に、少なくともコンプライアント層３１０に対応する材料５０３の一部は、約１２０℃〜３００℃の範囲にあるガラス転移温度（Ｔg）を有する。
【００４３】
実施形態例において、平滑化層３０９を含む第２材料５０３は、ローラー５０５および５０６を通して引き出され、高度に滑らかな表面３０３をもたらす。この望ましい結果に影響を及ぼすために、平滑化層３０９は、コンプライアント層３１０よりも対応性があり、第１層３０１の滑らかな表面に望ましいものよりもより低い表面粗さ（Ｒａ）を有する。さらに、例証的実施形態により、２００ｎｍ未満の表面粗さを有する配向された少なくとも部分的に結晶性のポリマーは、第１層３０１の下面３０３上に滑らかな表面を提供するために用いられる。
【００４４】
他の材料、多くの場合、追従性、滑らかさ、および耐熱性の望ましい特性を有する配向ポリエステルなどの結晶配向を有する材料は、材料５０３として用いることが可能であることは留意される。これら材料の一部を特に言及するが、一方で、他は、本開示の恩恵を有する当業者の範囲内で、この立場において用いることが可能である。
【００４５】
上述のように、第２材料５０３は層３０２の第２層を形成し、第２材料５０３はロール処理の間のその追従性のために選択される。この目的に対して、第１材料５０２がローラー５０５および５０６を通して押し出される場合に、その表面にわたって均一な圧力を提供することは有利である。均一な圧力が印加されない場合、圧力プロフィールが生じ、層５０７の全体構造に悪影響を及ぼすことができる。例えば、これは、素子２０１およびそれらの形体の望ましくないパターン化、および層３０１の下面３０３の滑らかさの低下をもたらすことができる。さらに、多くの公知の方法においては、素子２０１の形体をパターン化する試みにおいて、過度の圧力が多くの場合印加され、これは層を製造するために用いられる装置の寿命に影響を及ぼすと共に、縞模様をもまた作り出す。
【００４６】
対照的に、材料５０３により提供される緩衝作用または追従性は、ローラー５０５および５０６から材料５０２への実質的に均等な圧力分配を提供する。すなわち、且つ本説明が進むにつれてより明確になるように、材料５０３はその中に空隙を有する。空隙は、力が垂線上で材料５０３に印加される場合に、力が材料５０３にわたって且つ材料５０３と材料５０２間の界面で、および第１材料５０２とローラー５０５間の界面でさらに均等に配分されるように、材料５０３に流体様反応特性を与えるスプリング部材にやや似た作用を及ぼすことができる。前者は圧力プロフィールを減少させ、表面３０３の滑らかさを改善し；後者は頂部の許容可能ランドまたは幅３０４に限定されないがそれらを含む形体形成の改善を達成する。実施形態例により、公知の方法に較べて有意に減じた圧力が実現される。すなわち、ローラー５０５および５０６圧力間の挟みは、有利には、１．４ｘ１０8ダイン・ｃｍ〜２．６ｘ１０8ダイン・ｃｍである。
【００４７】
さらに、材料５０３により提供される減圧の改善に加えて、材料５０３は、有利には、押出処理のより高い温度に耐える。この目的に対して、第２材料５０３として有用な材料は、例えば、ほぼ１２０℃以上程度の比較的高くあるガラス転移温度を有する。
【００４８】
ボイド含有層（voided layer）３１０であることが可能である第２材料５０３は、空気ボイド含有ポリマー層を含むことが可能である。ポリマーボイド含有層は、それらが一貫した圧縮、優れた復元率を提供することが示されてきたし低コストであるので有利である。（本明細書において用いられる「ボイド」は、添加固形物および液体物質が欠けているが、ガス状物質を含むことがあることを意味する）。仕上げ第２層３１０中に残るボイド誘導粒子（void-initiating particles）は、例えば、約０．１μｍ〜約１０μｍ径、円形状であると共に、有機または無機であって望ましい形状およびサイズのボイドを生み出すことができる。ボイド３０８（図３に示されるような）のサイズは、また、流れ方向（搬送フィルムの方向）および横軸（フィルムの幅に沿っての）方向における延伸の程度（押出後のフィルムが延伸された量）に応じて決まる。理想的には、ボイドは二つの向き合った縁に接触する凹形ディスクにより規定される形状を想定するであろう。裏を返せば、ボイド３０８はレンズ様または実質的に両凸面形状を有する傾向がある。ボイドは、二つの主要次元がシートの流れ方向および横軸方向に並ぶように延伸される。Ｚ方向軸は微小次元であり、ほぼボイド化用粒子の幅径のサイズである。ボイドは、一般に、独立気泡である傾向にあり、従って、それを通してガスまたは液体が横断することができる、ボイド化されたコアの一方側から他方側に開放されている通路は事実上全くない。
【００４９】
一部の例証的実施形態によると、ボイド誘導材料は多様な材料から選択することが可能であり、コアマトリクスポリマーの重量に対して約５％〜約５０重量％の量で存在することが好ましい。例えば、ボイド誘導材料は高分子材料を含む。高分子材料が用いられる場合に、それは、それからコアマトリクスが作製されるポリマーと共に混合溶融することができると共に、懸濁液が冷却されるにつれて分散球状粒子を形成することができるポリマーであることが可能である。この例には、ポリプロピレン中に分散されたナイロン、ポリプロピレン中のポリブチレンテレフタレート樹脂、またはポリエチレンテレフタレート中に分散されたポリプロピレンが挙げられるであろう。ポリマーが成形されマトリクスポリマー中に混合される場合、重要な特徴は粒子のサイズおよび形状である。球体は有用であり、それらは中空または固形物であることができる。これらの球体は、式中Ａｒが芳香族炭化水素基、またはベンゼン系の芳香族ハロ炭化水素基を表し、Ｒが水素またはメチル基である一般式Ａｒ−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ2を有するアルケニル芳香族化合物；式中Ｒが水素および約１〜１２個の炭素原子を含有するアルキル基からなる群から選択され、Ｒ’が水素およびメチル基からなる群から選択される式ＣＨ2＝Ｃ（Ｒ’）−Ｃ（Ｏ）（ＯＲ）で表されるモノマーを含むアクリレート型モノマー；塩化ビニルおよび塩化ビニリデン、アクリロニトリルおよび塩化ビニル、臭化ビニル、式中Ｒが２〜１８個の炭素原子を含有するアルキル基である式ＣＨ2＝ＣＨ（Ｏ）ＣＯＲを有するビニルエステルのコポリマー；アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、オレイン酸、ビニル安息香酸；テレフタル酸およびジアルキルテレフタル酸類またはそれらのエステル形成性誘導体を、式中ｎが２〜１０の範囲内の整数でありポリマー分子内に反応性オレフィン結合を有する式ＨＯ（ＣＨ2）nＯＨ系のグリコールと反応させることにより調製される合成ポリエステル樹脂（これらのポリエステルは、それらの中に共重合した２０重量％までの、反応性オレフィン不飽和物およびそれらの混合物を有するそれらの第２酸またはエステル、およびジビニルベンゼン、ジエチレングリコールジメタクリレート、フマル酸ジアリル、フタル酸ジアリルおよびそれらの混合物からなる群から選択される架橋剤を含む）からなる群から選択されるメンバーである架橋ポリマーから作製することが可能である。
【００５０】
ボイド誘導架橋ポリマーを作製するための一般的なモノマーの例としては、スチレン、アクリル酸ブチル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、エチレングリコールジメタクリレート、ビニルピリジン、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、塩化ビニルベンジル、塩化ビニリデン、アクリル酸、ジビニルベンゼン、アクリルアミドメチル−プロパンスルホン酸、ビニルトルエンなどが挙げられる。具体的には、架橋ポリマーはポリスチレンまたはポリ（メタクリル酸メチル）であるか、またはポリスチレンであり、架橋剤はジビニルベンゼンである。
【００５１】
技術上周知の方法は、広い粒径分布に特徴付けられる均一でないサイズの粒子を生成する。得られるビーズは、元の粒径分布の範囲にかかるビーズを選別することにより分類化することができる。懸濁重合、限定凝集などの他の方法は、直接的に極めて均一なサイズの粒子を生成する。
【００５２】
ボイド誘導材料は、ボイド化を促進する作用物質により被覆することが可能である。適する作用物質または潤滑剤としては、コロイドシリカ、コロイドアルミナ、および酸化スズおよび酸化アルミニウムなどの金属酸化物が挙げられる。好ましい作用物質は、コロイドシリカおよびアルミナ、またはシリカである。作用物質の皮膜を有する架橋ポリマーは、技術上周知の手順により調製することが可能である。例えば、作用物質が懸濁液に添加される従来型の懸濁重合法は好ましい。作用物質として、コロイドシリカが好ましい。
【００５３】
ボイド誘導粒子は、また、固形物または中空ガラス球体、金属またはセラミックビーズまたはクレー、タルク、硫酸バリウム、および炭酸カルシウムなどの無機粒子を含む無機球体であることができる。重要なことは、材料がコアマトリクスポリマーと化学的に反応せずに１以上の以下の問題を引き起こすことである：（ａ）配向を難しくするマトリクスポリマーの結晶動力学の変更、（ｂ）コアマトリクスポリマーの破壊、（ｃ）ボイド誘導粒子の破壊、（ｄ）ボイド誘導粒子のマトリクスポリマーへの付着、または（ｅ）毒性または高着色部分などの望ましくない反応生成物の発生。
【００５４】
ポリマービーズボイド化ポリマーシートに加えて、緩衝層３１０は主剤内への固形物粒子または非相溶性ポリマーの組み込みにより形成され、次に、少なくとも一つの方向に延伸することが可能である。非相溶性ポリマーまたは固形無機粒子の組み込みは、コンプライアント層３１０中にボイドを提供することが判っている。緩衝層は、また、化学的または物理的発泡剤により形成することが可能である。一般的な材料は、アゾジカーボンアミド、ゼオライトまたはモレキュラーシーブ、窒素、二酸化炭素などのガス、または大気圧でガスに変わる液体の一覧からの一つ以上を含む。微小発泡性ポリマーは、窒素、二酸化炭素または他のガスなどのガスによるポリマーの飽和により作り出されて約０．０５ビリオン／ｃｍ3〜５ビリオン／ｃｍ3の範囲にある気泡密度を達成することが可能である。
【００５５】
固相ポリマーに対する泡の密度をバランスさせることは望ましい。過度の気泡密度は、ポリマーシートの機械的性質を変える。引張降伏強度、弾性率、圧縮率、機械的応力亀裂および他などの性質に影響を及ぼす。シートを焼きなましすることは、機械的性質へのいくつかの有利な影響および加熱の結果としての収縮を提供する。それが他の固形物または充填層と同時押出成形される場合の微小気泡発泡シートまたは層に対する利点は、構造体の不透明度、鮮明さ、および緩衝作用を高める。
【００５６】
微小気泡発泡体層は、透明か、または顔料、着色剤および蛍光増白剤が充填されるかのいずれかである他の固形物層と共に同時押出成形して、最終的な光学的性質を達成することが可能である。好ましい実施形態はポリオレフィンなどの固形ポリマーの上面を含むであろう。前記層の厚さは、また、望ましい光学的性質を達成するために変えることが可能である。この層の直下が微小気泡発泡ポリマーの層である。こうした層は、それが最適な温度に加熱される際にその微小気泡発泡体がそのポリマー層内に生成されるようにガスにより過飽和されたポリオレフィンおよびそれらのコポリマー、ポリエステル、ポリスチレンおよび他などのあらゆる適するポリマーを含むことが可能である。この構造体は直接支持基板上に同時押出成形することが可能であるか、または別個のポリマーシートとして形成し、延伸し、焼きなましすることが可能であり、これは、次に、接着剤を利用して支持体に積層される。こうした構造体は、良好な機械的性質、優れた光学的性質を生み出すことが可能であると共に、優れた緩衝作用および圧縮特性を有する。
【００５７】
実施形態例において、空隙化層３１０は化学的発泡剤を用いて達成される。発泡剤は、押出成形用条件下でポリマーマトリクス中に不溶性ガスを生じるあらゆる材料である。二つの好ましい発泡剤は、アゾジカーボンアミドおよび重炭酸ナトリウムである。アゾジカーボンアミドは、発熱的に窒素および二酸化炭素を形成する。微小気泡発泡体構造は化学的発泡剤の分解により生成される。ガスは押出機中の高圧力のせいで溶融ポリマー中に溶解する。ダイ出口時点で泡の核生成を最適化することは重要である。圧力低下はガスが過飽和となることを引き起こす。ポリマーが急速に冷却されるとすぐに、その粘度が増大するので気泡はポリマー中に凍結する。
【００５８】
この例示の技術は、押出機内の処理条件ならびにポリマーのレオロジー特性に対して敏感である。最も好ましい手段は、他の層の同時押出成形と組み合わせてポリマー内で化学的発泡剤を混合して、最上部ポリマー層に対して改善された機械的性質、ポリマー剥離特性および耐熱性を提供することである。加工助剤を添加して、発泡プロセスを促進したり、押出中に他のポリマー層の適合性を高めることが必要であることもある。抗酸化剤、スリップ剤、充填剤、紫外線遮蔽剤および他などの材料は、必要であることが可能である。
【００５９】
実施形態例において、第２層３０２は少なくとも一つのボイド化層を有するポリエステルポリマーを含む。ポリエステルポリマーは、それがポリオレフィンポリマーシートに較べて、機械的係数、耐温性および引っかき抵抗性などの優れた機械的性質を提供するので好ましい。さらに、延伸ポリエステルポリマーは、溶融した熱可塑性物質の成形の間の望ましくない収縮を低減するためにヒートセットすることができることが示されてきた。
【００６０】
有利には、且つ前にほのめかしたように、第２層は、熱可塑性成形ポリマーの厚さの違いに寄与するプロセス相互作用を実質的に防止する。ポリマー成形プロセス相互作用には、ローラー偏り、ダイギャッププロファイル、ポリマーメルトフロー差、メルトカーテンにわたってのメルトカーテン温度差などがある。コンプライアント担体ウェブは、滑らかな成形ポリマー表面を提供して望ましくないプロセス相互作用に適応することができるバネ様表面を提供する。  
【００６１】
定量的に、圧縮荷重復元率は、柔軟な材料が相対湿度（ＲＨ）５０％、温度２３℃である間で、６０秒の持続時間にわたり柔軟な材料の表面に１．２ＭＰａ荷重を印加することにより測定される。１．２ＭＰａ荷重は、０．５０ｃｍ2の面積を有する円形プローブを利用して印加される。柔軟な材料の厚さは、レーザーマイクロメータを利用して測定され、柔軟な材料の表面から１．２ＭＰａ荷重を除去後すぐに測定される。復元率％は、荷重が２３℃、５０％ＲＨの測定条件で印加される前の柔軟な材料の厚さによって割った、荷重が除去された後の柔軟な材料の厚さである。
【００６２】
これらなどの測定を通して、実施例コンプライアント担体シートの特性は、１．２ＭＰａ荷重で２５％の厚さ損失、およびこの荷重が６０秒間にわたり印加された後９５％のシート復元率を含む。
【００６３】
例証的実施形態との調和をとると、コンプライアント担体層３１０は約１５００ＭＰａ以上の引張係数を有する。
【００６４】
最終的に、担体シートが、一部の実施形態において、４２ダイン／ｃｍ2未満、さらに３８ダイン／ｃｍ2未満の表面エネルギーを有効に有することは留意される。これは、押出処理後第１層からのコンプライアント層の剥離を提供する。表面エネルギーは接触角により測定されると共に、押出しポリマーと担体シート間の接着力に対する重要な決定因子である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一例証的実施形態によるバックライト組立品を含むＬＣＤの断面図である。
【図２】一実施形態例による光方向変換素子の透視図である。
【図３】一実施形態例による光方向変換層の断面図である。
【図４】一実施形態例による光方向変換層の透視図である。
【図５】一実施形態例による視準層（collimation layer）を形成するための装置の断面概略図である。
【図１】
2008502941.tif 000003
【図２】
2008502941.tif 000004
【図３】
2008502941.tif 000005
【図４】
2008502941.tif 000006
【図５】
2008502941.tif 000007
【国際調査報告】
2008502941.tif 000008
2008502941.tif 000009