(57)【要約】      （修正有）【課題】一般的な照明用途だけでなく、ＬＣＤおよび他の種類のディスプレイ装置における使用のための、光の効果的な取り出し、分配および方向変換も容易にする、堅牢かつ低コストのナノレイヤー導光板を提供する。【解決手段】少なくとも１つの光源からの光を受け取るための光入射面１２、受け取った光を取り出すための複数の離散した表面フィーチャを含む底面１６、並びに取り出された光を放射するための光出射面１４を含むナノレイヤー導光板１０であって、導光板１０が２以上の異なる交互層を複数含み、層が可視光の４分の１波長未満の厚さを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光源からの光を受け取るための光入射面、受け取った光を取り出すための複数の離散した表面フィーチャを含む底面、並びに取り出された光を放射するための光出射面を含むナノレイヤー導光板であって、前記導光板が２種類以上の異なる交互層を複数含み、前記層が可視光の４分の１波長未満の厚さを有する、ナノレイヤー導光板。
【請求項２】
前記交互層構造がＡ／Ｂ／Ａ／Ｂ／．．．繰り返し型のものであり、かつ前記ＡおよびＢ層が２種類の異なる光学ポリマーを含む、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項３】
前記多層構造がＡ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｂ／Ｃ／．．．繰り返し型のものであり、かつ前記Ａ、ＢおよびＣ層が３種類の異なる光学ポリマーを含む、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項４】
前記離散した表面フィーチャが前記底面上に配置されている、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項５】
前記離散した表面フィーチャが前記底面および前記光出射面の両方の上に配置されている、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項６】
前記離散した表面フィーチャが前記光出射面上に配置されている、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項７】
前記離散した表面フィーチャが配置されている前記表面に対向する表面上に、連続光方向変換フィーチャが配置されている、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項８】
前記多層構造における前記層が厚さ１５０ｎｍ未満であり、より好ましくは厚さ１００ｎｍ未満である、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項９】
前記多層構造がＡ／Ｃ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｃ／Ｂ／Ｃ／．．．繰り返し型のものであり、かつ前記Ａ、ＢおよびＣ層が３種類の異なる光学ポリマーを含む、請求項１のナノレイヤー導光板。
【請求項１０】
前記多層構造中の個々の層が、ポリ（メチルメタクリラート）、または他のアクリルポリマー、ポリカルボナート、ポリエステル、ポリシクロオレフィン、および他の非晶質オレフィンポリマー、ポリアミド、ポリイミド、スチレン系物質、ポリウレタン、ポリスルホン、並びにこれらのコポリマーもしくはブレンドをはじめとするが、これに限定されない異なる光透過性ポリマーを含む、請求項１のナノレイヤー導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも２種類の交互層を複数含むナノレイヤー（ｎａｎｏ−ｌａｙｅｒｅｄ）ポリマー導光板に関し、より具体的には、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数含む共押出されたナノレイヤーポリマー導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、多くのコンピュータ、器具およびエンターテイメント用途に好ましいディスプレイ技術になってきており、コストおよび性能面での改良が続けられている。典型的なＬＣＤ携帯電話、ノートブックおよびモニターは光源からの光を受け取り、その光をＬＣＤにわたってほぼ均一に再分配するための導光板を含む。既存の導光板は典型的には０．４ミリメートル（ｍｍ）〜２ｍｍの厚みである。導光板は、光源、典型的には、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と効果的に結合し、より多くの光を見る者の方に方向変換するために充分に厚くなければならない。また、従来の射出成形プロセスを用いて約０．８ｍｍより薄い厚みで約６０ｍｍを超える幅もしくは長さの導光板を製造するのは一般的に困難でかつコストがかかる。一方で、ＬＣＤの全体的な厚みおよび重量を低減するために、特に、ＬＥＤがより小さなサイズになるにつれて、導光板をスリムにすることが一般的に望まれている。よって、最適な光利用効率、低い製造コスト、薄さおよび明るさを達成するために、これら相反する要求間のバランスが取り決められなければならない。既存の導光板は厚くかつ邪魔であり、典型的にはＬＣＤパネル自体の厚さを超える厚さを有する。別の欠点は、既存の導光板を製造するのに使用される材料の選択における相対的な柔軟性のなさに関連する。ＬＣＤバックライトのための、または一般的な照明用途のための導光板を製造するために使用される２種類の非常に一般的なポリマー材料はポリ（メチルメタクリラート）（ＰＭＭＡ）およびポリカルボナート（ＰＣ）である。ＰＭＭＡから、または他のアクリル系材料から製造される場合には、導光板が薄すぎることとなる場合にはその導光板は脆くかつ容易に壊れる場合がある。ＰＣから製造される場合には、導光板は優れた機械的特性を有するが、その導光板は隣のフィルムによって容易にひっかき傷をつけられまたは破損させられる場合がある。ＬＣＤのための導光板の製造に関して言及される他の材料が存在するが、このような材料は高コストまたは何らかの能力不足のせいでめったに使用されない。
【０００３】
ほとんどの用途においては、導光板は、充分な光取りだしおよび方向変換能力を達成するために、一方の面にパターン形成されなければならない（片面導光板）。しかし、ある場合には、例えば、方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ  ｆｉｌｍ）システムにおいては、板の両面にマイクロパターン形成するのが望まれる（両面導光板）。ＬＣＤのバックライトユニットにおける方向変換膜の使用は、充分に高レベルの輝度を達成するのに必要とされる光マネジメント（ｌｉｇｈｔ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）膜の数を減らすことができる。残念なことに、板が比較的薄い（０．８ｍｍ未満）場合には、両面のパターンの良好な複製を達成することが方向変換膜の選択を許容することの主たる障害となっていた。実際に、薄型両面導光板を製造する方法の選択はコスト、生産性および品質を制御し、方向変換膜技術をより経済的に魅力的なものにするのにきわめて重要である。
【０００４】
片面または両面（ｔｗｏ−ｓｉｄｅｄ）ＬＧＰを製造するために従来選択されていた方法は、射出成形プロセスおよびその何らかの変法であった。このプロセスにおいては、マイクロマシン加工された（ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ）パターンを有する表面を有する型の空洞に高い速度および圧力で高温のポリマー溶融物が射出され、型への充填および冷却段階中に固化した成形された板の表面上にそのパターンが転写される。射出成形技術は板の厚みが比較的厚く（０．８ｍｍ以上）かつその横寸法（幅および／または長さ）が比較的短い（３００ｍｍ以下）場合には非常に有効である。しかし、両方の主面上にマイクロパターンを有する比較的薄い板（０．８ｍｍ未満）については、射出成形プロセスはかなりの水準の射出圧力を必要とし、この射出圧力は典型的には成形された板における劣った複製並びに高い残留応力および複屈折をもたらし、劣った寸法安定性および低い生産収率を引き起こす。
【０００５】
片面導光板を製造するのに使用される別のアプローチは、インクジェット、スクリーン印刷または他の種類の印刷方法を用いて、平らな押出キャストシートの一方の面上に離散した丸いドットのマイクロパターンを印刷することである。この方法は、押出キャスティング工程が追加のコストのかかる印刷工程を必要とし、並びに離散したマイクロ取り出し部分の形状および寸法があらかじめ決定され、かつ充分に制御されないという点で不利である。パターンが頻繁に変更される場合にはこのアプローチは有用であるが、両面がパターン形成されかつ生産量が比較的高い場合には、このアプローチはほとんど魅力的でなくなる。
【０００６】
低プロファイル導光板の製造における利点は照明技術分野の当業者に充分に認識されている。照明のための薄くかつ可撓性の導光構造体の本来的な利点の確認において、多くの解決策が提案されてきた。例えば、リンコ（Ｒｉｎｋｏ）による「超薄型照明構成要素」のタイトルの米国特許第７，５６５，０５４号は、光取り出しのための離散した回折構造のパターンを使用し、かつ導波路として形成された可撓性発光体を記載する。全ての場合において、この導光板は均一であり、１種類の材料を含みかつ１つの導光層を含む。
【０００７】
ＬＣＤバックライトのための導光板に使用するためのポリマー材料の選択は導波路およびＬＣＤの厳しい光学的および物理的性能要求によって決定づけられる。一般的には、この材料は、いくつかある要件のなかでも、非常に高い光透過率、非常に低い色度、良好な環境および寸法安定性、並びに高い耐摩耗性を有していなければならない。さらに、この生成物種のコスト要求を満たすために、この材料は溶融加工可能でありかつ比較的安価でなければならない。これら厳格な要件は、ポリマー樹脂の選択を非常にわずかな材料選択肢に制限する。示されるように、ＬＣＤ導光板において目下使用されている２種類の主要な樹脂の種類はＰＭＭＡとＰＣである。これら材料のそれぞれは特別な長所を有するが、それぞれはまた多くの重大な欠点に悩まされている。例えば、ＰＭＭＡは優れた光学特性および非常に高い耐摩耗性を有するが、それは非常に脆くかつぎりぎりの環境安定性しか有しない。比較すると、ＰＣは優れた機械的特性および良好な環境安定性を有するが、その光学特性、特に光透過率はＰＭＭＡのものに対して幾分劣っており、かつその耐摩耗性は貧弱である。また、全てのプラスチック材料が脆性およびクラッキングのリスクなしに薄い寸法に確実に製造されうるわけではない。例えば、ＰＭＭＡは’０５４号リンコ特許で言及されているが、０．３ｍｍ未満の厚さで製造するのが困難であることを証明している。既存の技術および従来の材料を使用するこの解決策のための製造方法も興味の持たれるところであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，５６５，０５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、不利な特性となる影響を最小限にしつつ、両方の樹脂の種類の望ましい特徴を組み合わせた堅牢かつ低コストの導光板についての必要性が存在している。この新たな材料組成物は、一般的な照明用途だけでなく、ＬＣＤおよび他の種類のディスプレイ装置における使用のための、光の効果的な取り出し（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）、分配および方向変換も容易にしなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも１つの光源からの光を受け取るための光入射面、受け取った光を取り出すための複数の離散した表面フィーチャを含む底面、並びに取り出された光を放射するための光出射面を含むナノレイヤー導光板であって、前記導光板が２種類以上の異なる交互層（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）を複数含み、前記層が可視光の４分の１波長未満の厚さを有する、ナノレイヤー導光板を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明のナノレイヤー導光板を使用したディスプレイ装置の典型的な実施形態の概略斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは導光板の底面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは導光板の側面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは幅方向に平行な方向に見たバックライトユニットにおける導光板の拡大側面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは長さ方向に平行な方向に見た導光板の拡大側面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは導光板上の線状プリズムの上面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは導光板上の曲がった波状プリズムの上面図である。
【図４Ａ−１】図４Ａ−１は第１の種類の離散した構成要素の斜視図を示す。
【図４Ａ−２】図４Ａ−２は第１の種類の離散した構成要素の上面図を示す。
【図４Ａ−３】図４Ａ−３は第１の種類の離散した構成要素の側面図を示す。
【図４Ｂ−１】図４Ｂ−１は第２の種類の離散した構成要素の斜視図を示す。
【図４Ｂ−２】図４Ｂ−２は第２の種類の離散した構成要素の上面図を示す。
【図４Ｂ−３】図４Ｂ−３は第２の種類の離散した構成要素の側面図を示す。
【図４Ｃ−１】図４Ｃ−１は第３の種類の離散した構成要素の斜視図を示す。
【図４Ｃ−２】図４Ｃ−２は第３の種類の離散した構成要素の上面図を示す。
【図４Ｃ−３】図４Ｃ−３は第３の種類の離散した構成要素の側面図を示す。
【図５】図５は本発明のナノレイヤー導光板を製造するために使用される多層溶融シートを製造するための装置の略図である。
【図６】図６は押出ロール成形プロセスを使用した本発明のナノレイヤー導光板を形成するための製造装置の典型的な一実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ポリマー材料ＡおよびＢの少なくとも２種類の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．）含む多層導光板であって、ここでこの交互層は導光板の主面に対して平行に並べられ、一方または両方の主面上には、光源からの光の取り出しおよび光を外側方向で液晶パネルの方に方向変換するのを可能にするためのマイクロパターンが配置される、多層導光板を提供することにより、その必要性を満足させる。（ポリマーＡおよびＢに対応する）交互層ＡおよびＢの厚さは、この交互層のどの厚さも可視光の４分の１波長未満または約１００ナノメートル（ｎｍ）未満である限りは、変動しうる。多層導光板は２種類より多い交互ポリマー層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｂ／Ｃ．．．．）含むことができるが、全ての層は厚さが可視光の４分の１波長未満、または〜１００ｎｍ未満でなければならない。本明細書において使用される場合、この多層導光板はナノレイヤー導光板と称されるものとする。
【００１３】
このナノレイヤー導光板は有効な媒体複合体であり、その物理的特性はその構成要素材料（Ａ、Ｂ、Ｃなど）の特性のある程度線形的な組み合わせである。よって、ナノレイヤー導光板の光沢的、機械的および熱的特性は、この交互層の相対的な厚さに応じたその構成要素材料（Ａ、Ｂ、Ｃなど）の特性のほぼ中間であろう。ナノレイヤー導光板のこれら有効な特性は、構成要素材料の選択によって、および交互層の相対的な厚さを調節することによって、具体的な機能のために変化させられかつ最適化されうる。
【００１４】
ある実施形態においては、本発明のナノレイヤー導光板は、共押出方法によって、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．．、ここで、ポリマーＡおよびＢは好ましくは、これに限られないが、ＰＣおよびＰＭＭＡである）含む多層溶融シートを形成する工程；前記多層溶融シートをキャリア膜基体上であって、かつ加圧ローラーとパターンローラーとの間のニップにキャストする工程であって、前記パターンローラーはキャストされた多層シートの表面に転写される適切なマイクロパターンを有している工程で製造される。加圧ローラーおよびパターンローラーは、共押出されたシートの表面にこのパターンローラーから転写されるフィーチャの良好な複製を達成するために必要とされる特定の表面温度に維持される。次いで、共押出されたシートはパターンローラーから剥ぎ取られ、キャリア膜基体から剥がされ、そして共押出パターン化シートのナノレイヤー導光板の最終寸法への最終的な切断および仕上げのための仕上げステーションに運ばれる。
【００１５】
別の実施形態においては、本発明のナノレイヤー導光板は、共押出方法によって、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．．、ここで、ポリマーＡおよびＢは好ましくは、これに限られないが、ＰＣおよびＰＭＭＡである）含む多層溶融シートを形成する工程；前記多層溶融シートをマイクロパターン形成されたキャリア膜基体上であって、かつ加圧ローラーとパターンローラーとの間のニップにキャストする工程であって、前記パターンローラーおよび前記キャリア膜はキャストされた多層シートの両表面に転写される適切なマイクロパターンを有している工程で製造される。この加圧ローラーおよびパターンローラーは、共押出されたシートの主面にこのパターンローラーおよびキャリア膜から転写されるフィーチャの良好な複製を達成するために必要とされる特定の表面温度に維持され；次いで、マイクロパターンを両表面上に有する共押出されたシートはパターンローラーから剥ぎ取られ、キャリア膜基体から剥がされ、そして共押出されたパターン形成されたシートのナノレイヤー導光板の特定の寸法への最終的な切断および仕上げのための仕上げステーションに運ばれる。
【００１６】
別の実施形態においては、本発明のナノレイヤー導光板は、共押出方法によって、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．．、ここで、ポリマーＡおよびＢは好ましくは、これに限られないが、ＰＣおよびＰＭＭＡである）含む多層溶融シートを形成する工程；前記多層溶融シートを平坦面上にキャストして固体ブランクナノレイヤーシートを作成する工程；インクジェット、スクリーン印刷または他の既知の印刷方法を用いて、効果的な光取り出しに適したドットパターンを前記固体ブランクナノレイヤーシートの片面上に印刷する工程；必要な場合には、前記印刷されたインクをＵＶ硬化させる工程；前記印刷されたナノレイヤーシートを、ナノレイヤー導光板の特定の寸法に切断しおよび仕上げる工程で製造される。
【００１７】
さらに別の実施形態においては、本発明のナノレイヤー導光板は、共押出方法によって、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．．、ここで、ポリマーＡおよびＢは好ましくは、これに限られないが、ＰＣおよびＰＭＭＡである）含む多層溶融シートを形成する工程；前記多層溶融シートを平坦面上にキャストして固体ブランクナノレイヤーシートを作成する工程；光取り出しマイクロパターンのネガレプリカを有する型を用いた適切な加熱プレスの手段によって、前記キャストシートの主面の一方の上に光取り出しマイクロパターンを加熱エンボス加工する工程；前記印刷されたナノレイヤーシートを、ナノレイヤー導光板の特定の寸法に切断しおよび仕上げる工程で製造される。
【００１８】
ここで、図１を参照すると、バックライトアセンブリ３２の一部分として導光板１０を使用するディスプレイ装置１００が示される。光源アセンブリ２０からの光は入射面１２を通って導光板１０に結合される。ＬＣＤパネルのようなディスプレイパネル３０はバックライトアセンブリ３２における導光板１０の光出射面１４から放射される光を調節する。導光板１０から放射される光の方向、均一性または他の特性を向上させるために、またはＬＣＤパネル３０を通過する光に偏光を提供するために、図１において膜２２および２４として示される１以上の追加の膜もバックライトアセンブリ３２の一部分として提供されてもよい。ディスプレイパネルを通過する光の経路は破線矢印Ｒとして示される。導光板１０による光取り出しおよび方向変換は、典型的であるがこれに限定されないが、その底面１６に配置された離散した微細フィーチャのアレイによって容易にされる。光反射体も、導光板１０の下でフィーチャ形成された表面１６の隣に一般的に配置されて、光源からの光取り出し効率を向上させる。出射面１４および底面またはフィーチャ形成された面１６は導光板の主面と称されることとする。
【００１９】
ＬＣＤバックライトおよび一般的な照明装置における導光板または膜は、点状光源、複数の点状光源、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または線光源、例えば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）から放射される光を、平坦または曲がった光放射面に変換する一般的な機能を有する。光は光源（単一または複数）から効率的に取り出され、そしてできるだけ均一に出射面から放射されることが望まれる。
【００２０】
図２Ａおよび２Ｂに示されるように、導光板１０は光源２０ａから放射される光と結合するための光入射面１２、導光板から光を放射するための出射面１４、入射面１２に対向する末端面１３、出射面１４に対向する底面１６、並びに２つの側面１５ａおよび１５ｂを有する。光源２０ａはＣＣＦＬのような１つの線状光源、ＬＥＤのような点状光源、または複数のＬＥＤのような複数の点状光源であることができる。
【００２１】
本発明の導光板は、離散した構成要素として形作られかつ導光板上の一方の主面上に配置された光取り出しマイクロ構造を使用し、および場合によっては、連続プリズムとして概して形作られ、かつ導光板の反対の面上に配置された光方向変換マイクロ構造を使用する。真のプリズムは少なくとも２つの平坦面を有する。しかし、全ての実施形態において、光方向変換構造の１以上の面が平坦であることを必要としておらず、曲がっていてよいしまたは複数のセクションを有していてもよいので、より一般的な用語「光方向変換構造（ｌｉｇｈｔ  ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」が本明細書において使用される。典型的であるが、これに限定されないが、光取り出しマイクロパターン２１７が底面１６上に配置され、一方で、光方向変換構造が導光板の出射面１４上に配置される。
【００２２】
導光板１０はその底面１６上に、ドットで表される離散した構成要素のマイクロパターン２１７を有する。パターン２１７は長さＬ０および幅Ｗ０を有し、これらは光源２０ａのラインに対してそれぞれ平行および直交である。概して、パターン２１７は、長さ方向で、幅方向で、または長さと幅の両方向で、導光板１０よりも小さな寸法を有する。すなわち、Ｌ０≦ＬおよびＷ０≦Ｗである。離散した構成要素のサイズおよび数は長さ方向および幅方向に沿って変化しうる。あるいは、パターン２１７は導光板１０の出射面１４上にあってよい。
【００２３】
一般的に、離散した構成要素の密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は位置（ｘ，ｙ）に応じて変化する。実際には、密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は幅方向に沿って弱く変動し、一方でそれは長さ方向に沿って強く変動する。簡単にするために、離散した構成要素のパターンを特徴付けるために一次元密度関数Ｄ（ｘ）が通常は使用されて、そして、例えば、
【数１】
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として計算されうる。他の形態の一次元（１Ｄ）密度関数も２Ｄ密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）から容易に得られうる。以下、独立変数ｘは一次元密度関数Ｄ（ｘ）を計算するために使用されうるいずれか１つとして解釈されるべきである。例えば、光源が点状であってかつ導光板の角付近に配置される場合には、ｘは起点Ｏからの半径でありうる。
【００２４】
図３Ａは、幅方向と平行な方向に見た場合の、導光板１０、方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ  ｆｉｌｍ）２２のようなプリズム膜または拡散体、および反射膜１４２の拡大側面図を示す。場合によっては、導光板１０の出射面１４上には複数のプリズム２１６があり、底面１６上には複数の離散した構成要素２２７がある。図３Ｂは、長さ方向に沿って見た場合の導光板１０の拡大側面図を示す。出射面１４上の各プリズム２１６は概して頂角α０を有する。プリズムは丸められた先端を有していてもよく、かつレンズ状パターンで置き換えられていてもよい。図３Ｃはプリズム２１６の上面図である。この例においては、プリズムは互いに平行である。図３Ｄに示される別の例においては、プリズム２１６は曲がった、すなわち波状である。何らかの既知の変更を伴うプリズムまたはレンズ状（丸みを帯びた）構成要素が本発明において使用されうる。例としては、これに限定されないが、可変の高さ、可変の頂角、および可変のピッチを伴うプリズムが挙げられる。しかし、最も一般的には、導光板の出射面は平坦であってかつフィーチャがない。
【００２５】
図４Ａ−１、４Ａ−２および４Ａ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第１の種類の離散した構成要素２２７ａの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した構成要素は、本質的に三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第２の種類の離散した構成要素２２７ｂの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した構成要素は、本質的に、平坦な頂部を有する三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｃ−１、４Ｃ−２および４Ｃ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第３の種類の離散した構成要素２２７ｃの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した構成要素は、本質的に丸みを帯びたセグメント化されたプリズムである。円柱、半球および球状部分のような他の既知の形状の離散した構成要素も使用されうる。これらは対称形であってよく、または対称形でなくてもよい。
【００２６】
ＬＣＤバックライトのためのおよび一般的な照明装置のための導光板において使用するためのポリマー材料の選択は、導波路およびディスプレイの厳しい光学的および物理的性能要求によって決定される。全ての導光板は比較的長い距離にわたって光を伝達させることを必要としているので、可視スペクトル内での光吸収および色度効果は、出射面から放射される光の色を変えることなくかつ最小限の吸収損失で導光板が光を効率的に取り出すための能力に対して特に重要である。さらに、比較的薄い導光板は、導光板の表面の隣の光マネジメント膜の相対的な動きによって引き起こされうるクラッキングおよび摩耗型欠陥を最小限にするのに充分に頑丈で、強靱でかつ耐摩耗性でなければならない。最終的に、導光板は環境的に安定でかつ低コストでなければならず、比較的安価でかつ環境的に安定な材料の使用を必要とする。すべてのこれら重要な要件が、導光板の製造に使用するための材料の選択を、非常にわずかな実際に有用な材料の選択肢に制限する。示されるように、ＬＣＤバックライトにおけるおよび一般的な照明装置における導光板において目下のところ使用されている２種類の主要な樹脂の種類はポリ（メチルメタクリラート）（ＰＭＭＡ）およびビス−フェノールＡポリカルボナート（ＰＣ）である。これら材料のそれぞれは特別な強度を有するが、それぞれは多くの深刻な欠点に悩まされている。例えば、ＰＭＭＡは優れた光学特性および非常に高い耐摩耗性を有する一方で、それは非常に脆くかつぎりぎりの環境安定性しか有しない。比較すると、ＰＣは優れた機械的特性および良好な環境安定性を有するが、その光学特性はＰＭＭＡのものに対して幾分劣っており、かつその耐摩耗性は貧弱である。また、全てのプラスチック材料が脆性およびクラッキングのリスクなしに薄い寸法に確実に製造されうるわけではない。例えば、ＰＭＭＡは’０５４号リンコ特許に言及されているが、０．３ｍｍ未満の厚さで製造するのが困難であることを証明している。既存の加工技術および従来の材料を使用するこの解決策のための製造方法も興味の持たれるところであろう。
【００２７】
本発明は、少なくとも２種類の異なる光学材料の交互層から造られた（例えば、ポリマーＡおよびＢを用いた、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．の層構造）多層ポリマー導光板でを提供し、ここで全ての層は厚さが光の４分の１波長未満であって、かつ導光板の主面に対して概して平行であり；並びに、導光板の１つまたは複数の端部に配置された光源または複数の光源からの光の、導光板による取り出しおよび方向変換を可能にするためのパターンを、一方または両方の主面（図１における面１６および／または１４）が含む。この複数の交互層は約１００〜数千の異なる層を含むことができる。多層構造内での望ましくない散乱損失および導波を最小限にするために、交互層の厚さが変動しうるが、層は厚さが可視光の４分の１波長より大きくなくてよく、典型的には１００ｎｍ未満である。ある特別な用途のためには、厚さの範囲は１５０ｎｍ未満まで広げられうる。交互層のいずれかが可視光の４分の１波長よりも厚い場合には、光はこの多層膜内に捕捉され、これにより導光板の光取り出し効率に悪影響を及ぼすであろう。少なくとも２種類の異なるポリマーの交互層を有し、かつこの層の厚さが可視光の４分の１波長未満、または〜１００ｎｍ未満である本発明の多層導光板は、ナノレイヤー導光板と称される。
【００２８】
ナノレイヤー導光板は有効な媒体複合体膜またはシートであり、その有効な物理的特性はその構成要素材料（Ａ、Ｂ、Ｃなど）の特性のある程度線形的な組み合わせである。よって、ナノレイヤー導光板の光沢的、機械的および熱的特性は、この交互層の相対的な厚さに応じたその構成要素材料（Ａ、Ｂ、Ｃなど）の特性のほぼ中間であろう。有効媒体理論（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｍｅｄｉｕｍ  ｔｈｅｏｒｙ）を用いて、２種類の交互層ＡおよびＢを有するナノレイヤー膜の光学的および他の物理的特性（ｐ）が以下のように表されうる：
ｐ＝ｐＡｘ＋ｐＢ（１−ｘ）
ここで、ｘは層Ａの厚さ分率である。同様の表現が２種類より多い交互層を有するおよび様々な構造を有するナノレイヤー膜、例えば、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ．．．．．、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ａ／．．．．などに適用されうる。後者においては、構造層Ｃは層Ａと層Ｂとの間の層間接着を向上させるための結合層として使用されうる。よって、ナノレイヤー導光板のこれら効果的な特性は、いずれかおよび全ての層の厚さを、１層あたり１５０ｎｍ未満、より好ましくは１００ｎｍ未満に維持しつつ、交互材料の賢明な選択によって、および交互層の相対的な厚さを調節することによって、具体的な機能または用途のために変化させられかつ最適化されうる。例えば、ナノレイヤー導光板における２つの交互材料がポリカルボナート（ＰＣ）およびポリ（メチルメタクリラート）（ＰＭＭＡ）である場合には、導光板の物理的特性はＰＣおよびＰＭＭＡの特性のある程度線形的組み合わせであろう。その結果として、このナノレイヤー構造のひっかき傷およびマー感受性はＰＣのものと比べて向上させられるであろう。同様にこの複合体構造の光学特性、特に光透過率および色度は、多層構造における光学的に優れたＰＭＭＡ層の存在のせいでＰＣのものよりも向上させられることも期待される。よって、ＰＣの交互層の追加によって、その高いガラス転移温度、より高い靭性およびより低い水分感受性のせいで、ＰＭＭＡの脆性および環境的欠点が向上させられることが期待されることとなる。
【００２９】
材料
ＰＭＭＡおよびＰＣは本発明のナノレイヤー導光板における使用に特に適するが、多くの他の光学的透明材料、および一般的に２種より多い交互用材料が、このナノレイヤー構造において使用されうる。本発明のナノレイヤー導光板は、溶融加工可能な様々な種類の透明ポリマーの任意の組み合わせから形成されうる。これらの材料には、これに限定されないが、ホモポリマー、コポリマー、およびオリゴマー（以下のファミリーからのポリマーにさらに加工されうる）：ポリエステル；ポリアリーラート；ポリカルボナート（例えば、ビスフェノールＡの以外の部分を含むポリカルボナート）；ポリアミド；ポリエーテル−アミド；ポリアミド−イミド；ポリイミド（例えば、熱可塑性ポリイミドおよびポリアクリルイミド）；ポリエーテルイミド；環式オレフィンポリマー；耐衝撃性改良ポリメタクリラート、ポリアクリラート、ポリ（アクリロニトリル）およびポリスチレン；スチレン系物質のコポリマーおよびブレンド（例えば、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、およびアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー）；ポリエーテル（例えば、ポリフェニレンオキシド、ポリ（ジメチルフェニレンオキシド）；セルロース系物質（例えば、エチルセルロース、セルロースアセタート、セルロースプロピオナート、セルロースアセタートブチラート、およびセルロースナイトラート）；並びに硫黄含有ポリマー（例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアリールスルホン、およびポリエーテルスルホン）が挙げられうる。場合によっては、２種以上のポリマーまたはコポリマーの透過性混和性ブレンドまたはアロイが使用されてもよい。
【００３０】
適切には、ある実施形態下では、ナノレイヤー導光板は溶融加工可能な可撓性ポリマーを含むことができる。本発明の目的のためには、可撓性ポリマーは、典型的な使用温度範囲において直径５ｃｍの円柱の周りに破損なく巻かれうる膜またはシートの形態のポリマーである。望ましくは、導光板は、少なくとも８５パーセント、より望ましくは少なくとも９０パーセントの合計有効（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）光透過率（ＡＳＴＭ  Ｄ−１００３）、および２パーセント以下、より望ましくは１パーセント以下のヘイズ（ＡＳＴＭ  Ｄ−１００３）を有するポリマー材料を含むことができる。一般的には、適するポリマーは本来は結晶質、反結晶質、または非晶質でありうるが、非晶質ポリマーが、最小限の水準のヘイズで光学的に均質な構造体を形成するその能力のせいで、最も適している。ディスプレイおよび一般的照明用途のための熱寸法安定性要件を最も良く満たすために、ナノレイヤー導光板におけるポリマーは、少なくとも８５℃の合計有効ガラス転移温度（Ｔｇ）（ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８）および周囲温度で１．０×１０−４ｍｍ／ｍｍ／℃以下の熱膨張係数（ＡＳＴＭ  Ｄ−６９６）を有するべきである。これらの特性は、ナノレイヤー導光板における交互層として使用するためのポリマーの正しい組み合わせを選択することによって有意に向上されうる。
【００３１】
本発明のナノレイヤー導光板に特に適する溶融加工可能なポリマーは、非晶質ポリエステル（すなわち、ナノレイヤー導光板を製造するために使用される押出プロセスの際に使用される時間および温度の下で結晶形態を自発的に形成しないポリエステル）、ポリカルボナート（すなわち、ビスフェノールＡのような二価フェノールをベースにしたポリカルボナート）、エステルおよびカルボナート部分を両方とも含むポリマー材料、並びに環式オレフィンポリマーを含む。さらに、通常は脆性で溶融加工可能なポリマー、例えば、ポリ（メチルメタクリラート）、ポリエステル、およびポリ（アクリロニトリル）は、耐衝撃性改良剤ポリマー粒子（例えば、軟質コア／硬質シェルラテックス粒子を含む耐衝撃性改良ＰＭＭＡ）の組み込みによって可撓性にされた後で、本発明における使用に適する材料であるが、ただし、この耐衝撃性改良剤は、導光板の光学要件を満たさない点までこのナノレイヤー複合体の光学特性を悪化させない。ポリマー層の可撓性は望ましいが、本発明を実施するのに必須ではない。共押出された層の厚さよりもかなり小さい寸法であるナノ粒子とブレンドされたマトリックスポリマーを含む様々な種類のナノ複合体も、ナノレイヤー構造における１以上の交互層において使用されうるが、ただしその物から製造されたナノレイヤー導光板の光学特性はナノ粒子の添加によって悪影響を受けない。
【００３２】
ポリエステルにおいて使用するのに適するモノマーおよびコモノマーはジオールまたはジカルボン酸またはエステル型のものであり得る。ジカルボン酸コモノマーには、これに限定されないが、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、全ての異性体ナフタレンジカルボン酸、ジ安息香酸、例えば、４，４’−ビフェニルジカルボン酸およびその異性体、トランス−４，４’−スチルベンジカルボン酸およびその異性体、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸およびその異性体、４，４’−ジフェニルスルホンジカルボン酸およびその異性体、４，４’−ベンゾフェノンジカルボン酸およびその異性体、ハロゲン化芳香族ジカルボン酸、例えば、２−クロロテレフタル酸、および２，５−ジクロロテレフタル酸、他の置換芳香族ジカルボン酸、例えば、ターシャリーブチルイソフタル酸、およびナトリウムスルホン化イソフタル酸、シクロアルカンジカルボン酸、例えば、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸およびその異性体、および２，６−デカヒドロナフタレンジカルボン酸およびその異性体、２環式または多環式ジカルボン酸（例えば、様々な異性体ノルボルネンおよびノルボルネンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸、およびビシクロオクタンジカルボン酸）、アルカンジカルボン酸（例えば、セバシン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸、およびドデカンジカルボン酸）、並びに任意の縮合環芳香族炭化水素（例えば、インデン、アントラセン、フェナントレン、ベンゾナフテン、フルオレンなど）の異性体ジカルボン酸が挙げられる。他の脂肪族、芳香族、シクロアルカンまたはシクロアルケンジカルボン酸が使用されうる。あるいは、これらジカルボン酸モノマーのいずれかのエステル、例えば、ジメチルテレフタラートがジカルボン酸自体と一緒にまたはジカルボン酸自体の代わりに使用されてもよい。
【００３３】
適するジオールコモノマーには、これに限定されないが、線状もしくは分岐アルカンジオールまたはグリコール（例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、例えば、トリメチレングリコール、ブタンジオール、例えば、テトラメチレングリコール、ペンタンジオール、例えば、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールおよびより高次のジオール）、エーテルグリコール（例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびポリエチレングリコール）、チェインエステル（ｃｈａｉｎ−ｅｓｔｅｒ）ジオール、例えば、３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル−３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル−３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロパノアート、シクロアルカングリコール、例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノール、およびその異性体、および１，４−シクロヘキサンジオールおよびその異性体、２環式または多環式ジオール（例えば、様々な異性体トリシクロデカンジメタノール、ノルボマンジメタノール、ノルボメンジメタノール、およびビシクロオクタンジメタノール）、芳香族グリコール（例えば、１，４−ベンゼンジメタノールおよびその異性体、１，４−ベンゼンジオールおよびその異性体、ビスフェノール、例えば、ビスフェノールＡ、２，２’−ジヒドロキシビフェニルおよびその異性体、４，４’−ジヒドロキシメチルビフェニルおよびその異性体、および１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼンおよびその異性体）、並びにこれらジオールの低級アルキルエーテルまたはジエーテル、例えば、ジメチルまたはジエチルジオールが挙げられる。他の脂肪族、芳香族、シクロアルキルおよびシクロアルケニルジオールが使用されうる。
【００３４】
エステル部分およびカルボナート部分を両方とも含むポリマー材料は、少なくとも１種の成分がポリエステルをベースにしたポリマー（ホモポリマーまたはコポリマー）であり、かつ他方の成分がポリカルボナート（ホモポリマーまたはコポリマー）である（混和性）ブレンドであり得る。このブレンドは、例えば、ポリエステルのペレットがポリカルボナートのペレットと混合され、その後に一軸または二軸押出機において溶融ブレンドされて均質な混合物を形成するという、従来の溶融加工技術によって製造されうる。溶融温度において、何らかの転移反応（エステル交換）がポリエステルとポリカルボナートとの間で起こることができ、その程度は、１種以上の安定化剤、例えば、ホスフィット化合物の添加によって制御されうる。あるいは、エステル部分およびカルボナート部分を両方とも含むポリマー材料は、二価フェノールと、カルボナート前駆体（例えば、ホスゲン）と、ジカルボン酸、ジカルボン酸エステル、またはハロゲン化ジカルボン酸とを反応させることにより製造されるコポリエステルカルボナートでありうる。
【００３５】
環式オレフィンポリマーは、高いガラス転移温度、高い光透過率および低い光学複屈折を提供する、かなり新たな種類のポリマー材料である。本発明の実施において有用な非晶質環式オレフィンポリマーには、ホモポリマーおよびコポリマーが挙げられる。環式オレフィン（コ）ポリマーには、例えば、環式オレフィンと非環式オレフィン、例えば、α−オレフィンとの環式オレフィン付加コポリマー；エチレン、環式オレフィンおよびα−オレフィンの環式オレフィン付加コポリマー；並びに、環式モノマーの開環重合と、その後の水素化によって製造されるホモポリマーおよびコポリマーが挙げられる。好ましい環式オレフィンポリマーはノルボルネンまたはテトラシクロドデセン構造を有する環式オレフィンから構成されるものである。好ましい環式オレフィンポリマーおよびコポリマーの典型的な例には、ノルボルネン／エチレンコポリマー、ノルボルネン／プロピレンコポリマー、テトラシクロドドセン／エチレンコポリマー、およびテトラシクロドドセン／プロピレンコポリマーが挙げられる。現在市販の環式オレフィンポリマーには、アペル（ＡＰＥＬ（商標））（三井化学株式会社）、アートン（ＡＲＴＯＮ（登録商標））（ＪＳＲ株式会社）、トパス（ＴＯＰＡＳ（登録商標））（チコナ（Ｔｉｃｏｎａ）ＧｍｂＨ）、およびゼオネックス（Ｚｅｏｎｅｘ（登録商標））およびゼオノア（Ｚｅｏｎｏｒ（登録商標））（ゼオンケミカルコーポレーション）が挙げられる。この種のポリマーの光学特性は、概して、導光板における使用に非常に適しているが、それらは比較的コストが高くかつ多くの場合非常に脆性である。よって、これら材料をより安価なポリマー、例えば、ＰＭＭＡまたはＰＣと一緒にすることによって、この種の光学材料の欠点のいくつかを軽減し、かつ良好なバランスの光学的特性および物理的特性を有するナノレイヤー導光板を生じさせることを可能にしうる。
【００３６】
製造
本発明のナノレイヤー導光板はいくつかの溶融押出キャスティング方法を用いて製造されうる。全ての場合において、このプロセスにおける第１の工程は、望まれる層組成物の共押出された多層溶融シートの製造を伴う。以下に示されるように、溶融物流れに沿って層多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ）要素を複数組み込むことにより、層の数を増加させ、そして対応して、層の厚さを望ましい水準まで低下させることが可能である。共押出された多層溶融シートのキャスティングの際に予想されるドローダウンのせいで、この工程での層厚さは、最終的なナノレイヤー導光板における〜１００ｎｍの要求上限を超える場合がある。本発明の多層物品の製造のための押出装置３００は図５に概略的に説明され、図５においては、適切な溶融物ポンプ３１５および３２５を場合によって通った後で、フィードブロック共押出ダイ３３０に供給されるそれぞれ異なるポリマーについて別々の溶融物流れを生じさせるために、第１の、第２の、および場合によっては第３またはそれより多い押出機（２つの交互層および２つの押出機の場合に、それぞれ、３１０、３２０）が使用される。２種類より多い交互層、例えば、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ａ／Ｂ／Ｃ／．．．、またはＡ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／．．．などを有する導光板を生じさせることが望まれる場合には、任意の第３の押出機が使用されうる。この第３のポリマーはその光学的および物理的特性が第１のおよび第２のポリマーと異なっていてよい。ある実施形態においては、第３のポリマーは第１のポリマーと第２のポリマーとのコポリマーを含むことができ、そして第１の層と第２の層との間の層間接着を増強させる有効結合層として機能しうる。３つより多い押出機および３つより多い交互層を使用することは任意である。共押出フィードブロックダイ３３０が示されるが、多層フィルムを押出すために、他の種類の共押出ダイが使用されうることを当業者は認識するであろう。
【００３７】
共押出フィードブロックダイ３３０を出た層状共押出物は層の数を増加させかつ同時に層の厚さを低減させる様に設計された一連の層多重化要素（ｌａｙｅｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）３５０を通される。３つの多重化要素（３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ）が図５に概略的に示されるが、多層構造において生じさせられる必要な層の総数に応じて、多重化要素の数は適宜変えられうる。２つの交互層、ＡおよびＢを有する多層構造の場合には、層の数ｍは式：
ｍ＝２ｎ
によって与えられ、式中、ｎは多重化要素の数である。よって、層多重化要素の充分な数によって、層の数を増加させ、対応して層の厚さを所望の範囲内、すなわち、＜１５０ｎｍ、より好ましくは＜１００ｎｍまで低減させることが可能である。層多重化要素を通った後で、溶融物流れは適切なシート形成ダイ３６０を通り、そこで多層溶融共押出物４５０の最終的な形状が調節され、その後キャスティングされる。
【００３８】
共押出された多層溶融物シートの製造後に、本発明のナノレイヤー導光板の製造に必要とされる場合には、多くの様々なプロセス実施形態の後で、このシートの主面の一方または両方のパターン形成が行われうる。いくつかの代表的な実施形態が以下に記載される。ある実施形態においては、多層共押出プロセスによって製造された多層シートの主面の一方または両方のパターン形成は、図６に概略的に示されるいわゆる押出ロール成形プロセスの後に行われる。本明細書において以下に記載されるこのプロセスはウェブ製造およびロールツーロール操作に特に適しており、かつ本発明のナノレイヤー導光板の製造に容易に順応可能である。その実施形態の１つにおいて、このプロセスは以下の工程を含む：
【００３９】
（１）押出装置４００から出た多層ポリマーシートが、張りがあるが可とう性のポリマーキャリア膜４７４上にキャストされ、このポリマーキャリア膜はサプライローラー４７２から、互いに反対に回転する２つのローラー４８０および４７８の間のニップに供給されている。パターンローラーであるローラー４８０はその表面上がマイクロパターンでフィーチャ形成されており、このパターンは導光板に転写されて、そして光源（単一または複数）からの光を取り出すために使用されるように設計されている。ローラー４８０の表面温度ＴＰａＲ，１は、ＴＰａＲ，１＞Ｔｇ１−５０℃となるように維持され、式中、Ｔｇ１は、有効媒体（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｍｅｄｉｕｍ）理論に基づいた、押し出されたナノレイヤーポリマーシート４５０の有効ガラス転移温度である。加圧ローラーであるローラー４７８は軟質エラストマー性表面および表面温度ＴＰ，１を有し、ここでＴＰ，１＜ＴＰａＲ，１である。２つのローラー間のニップ圧力ＰはＰ＞８ニュートン／ローラー幅のミリメートルであるように維持される。多くの種類のキャリア膜が本発明の実施において使用されることができるが、キャリアの一般的な例はポリ（エチレンテレフタラート）（ＰＥＴ）膜であり、これは可撓性、剛性、耐久性および低コストの適切な組み合わせを有する。
【００４０】
（２）ニップ領域から出るキャリア膜４７４およびキャストされた多層ポリマーシート４５０は優先的にパターンローラー４８０に付着して、ニップから下流のある距離で固化するまでに、所望の厚みを有する多層ポリマーシートを形成する。
【００４１】
（３）固化した多層シート４１０は剥離点４８１においてパターンローラー４８０から剥がされ、キャリア膜から剥がされ；固化した多層シートから分離させられた後のキャリア膜４７４は巻き取りローラー４８２上に巻き取られる。パターンローラー４８０から剥がされ、かつキャリア膜４７４から分離させられた後の固化した多層シート４１０は制御された張力で巻き取りステーションに巻き取られ、この巻き取りステーションではこのシートは、インラインで仕上げられる（シート形成される）か、または後の時点での仕上げのためにローラー４８４上に巻き取られて、本発明のナノレイヤー導光板を生じさせる。このパターン形成されたナノレイヤー導光板は厚さｄを有し、この厚さは典型的には０．２０〜５．０ｍｍで変動するが、押出ロール成形プロセスについては、ｄは好ましくは約０．２０〜０．８ｍｍの範囲であり、より好ましくは約０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である。多層ポリマー物品の製造におけるキャリア膜４７４の使用はある場合には任意であるが、キャリア膜を使用することなく、製造された導光板の品質を制御することは概してより困難であろう。
【００４２】
本発明のナノレイヤー導光板は、キャリア膜を使用することなく、パターンローラー４８０および加圧ローラー４７８の両方の上にパターンを配置することによる両面上のパターンを用いて、１回のパターン形成工程で製造されうる。ニップ領域における樹脂とパターン形成された加圧ローラー４７８との短い滞留時間および接触時間のせいで、パターン形成されるシートの両面上での許容可能な複製忠実度を達成するために、加圧ローラー４７８から転写されるパターンは複製しやすいもの（例えば、非常に浅いフィーチャ）であることが好ましい。さらに、より容易な複製および形成特性を有する樹脂の層を加圧ローラーの面上に配置するように交互樹脂を操作することにより、より良好な複製をより短い接触時間で達成することが可能である。この形態に有用であり得る樹脂の例は、ナノレイヤー導光板に使用されるバルクポリマーに組成が類似するが、より小さな分子量を有するポリマーであるか、または好適な可塑剤と配合された樹脂である。ナノレイヤー導光板の第２の表面をパターン形成する別の方法は、ニップ領域において多層キャストシートの他方の主面に転写されることが必要なパターンを有するパターン形成されたキャリア膜４７４を使用することであり、このキャリア膜は剥離点４８１の下流で、形成されたナノレイヤー導光板から容易に剥離されうる。
【００４３】
表面パターン形成工程の別の実施形態においては、本発明のナノレイヤー導光板は以下の工程で製造される：
（１）共押出方法によって、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．．、ここで、ポリマーＡおよびＢは好ましくは、これに限られないが、ＰＣおよびＰＭＭＡである）含む多層溶融シートを形成する工程；
（２）前記多層溶融シートを平坦面上にキャストし、そして前記シートを冷却して、固体ブランクナノレイヤーシートまたはスラブを作成する工程；
（３）インクジェット、スクリーン印刷または他の既知の印刷方法の手段によって、効果的な光取り出しに適したドットパターンを前記固体ブランクナノレイヤーシートの片面上に印刷する工程（好ましい実施形態においては、ＵＶ硬化性インクが使用されるが、他の種類のインクがこの工程において使用されてよい）；
（４）必要な場合には、前記印刷されたインクをＵＶ硬化させる工程；
（５）前記印刷されたナノレイヤーシートを、本発明の導光板の最終寸法に切断しおよび仕上げる工程。
【００４４】
さらに別の実施形態においては、本発明のナノレイヤー導光板は以下の工程で製造される：
（１）共押出方法によって、少なくとも２種類の異なる材料の交互層を複数（例えば、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ．．．．、ここで、ポリマーＡおよびＢは好ましくは、これに限られないが、ＰＣおよびＰＭＭＡである）含む多層溶融シートを形成する工程；
（２）前記多層溶融シートを平坦面上にキャストして、ブランクナノレイヤーシートまたはスラブを作成する工程；
（３）光取り出しマイクロパターンのネガレプリカを有する型を用いた適切な加熱プレスの手段によって、前記キャストシートの主面の一方の上に光取り出しマイクロパターンを加熱エンボス加工する工程（この型パターンの良好な複製を達成するために、エンボス加工される面の温度はこのナノレイヤーシートの有効ガラス転移温度を超えるまで上げられなければならない）；
（４）前記パターン形成された面をナノレイヤーシートの有効ガラス転移温度未満に冷却する工程；
（５）前記パターン形成されたナノレイヤーシートを、本発明の導光板の最終寸法に切断しおよび仕上げる工程。
【００４５】
この押出ロール成形プロセスは概して比較的薄い導光板（ｄ＜０．８ｍｍ）に限定されるが、その一方で、上記の典型的な印刷および過熱エンボス加工プロセスは比較的厚い導光板（ｄ≧０．８ｍｍ）を製造するのにより適していることに留意されたい。
【００４６】
よって、本発明において提供されるのは、共押出されたポリマー系熱可塑性材料の交互層を複数含むナノレイヤー導光板であり、ここでこの交互層は厚さが可視光の４分の１波長未満であり、かつこの交互層は導光板の主面に対して概して平行であり；並びに、一方または両方の主面が、導光板の１つまたは複数の端部における光源または複数の光源からの光の導光板による取り出しおよび方向変換を可能にするパターンを含んでいる。この導光板はＬＣＤバックライトにおいて、および一般的な照明用途において使用されることができ、よって導光板によって取り出される光はＬＣＤパネルに、または一般的な照明装置の場合には照明領域に向かうように方向付けられうる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  導光板
１２  入射面
１３  末端面
１４  光出射面
１５ａ、１５ｂ  側面
１６  底面
２０  光源アセンブリ
２０ａ  光源
２２、２４  膜
３０  ディスプレイパネル
３２  バックライトアセンブリ
１４２  反射膜
２１６  プリズム
２１７  光取り出しマイクロパターン
２２７、２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ  離散した構成要素
３００  押出装置
３１０、３２０  押出機
３１５、３２５  溶融物ポンプ
３３０  フィードブロック共押出ダイ
３５０、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ  層多重化要素
３６０  シート形成ダイ
４００  押出装置
４１０  多層シート
４５０  多層溶融共押出物
４７２  サプライローラー
４７４  ポリマーキャリア膜
４７８  加圧ローラー
４８０  パターンローラー
４８１  剥離点
４８２  巻き取りローラー
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ−１】
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【図４Ａ−２】
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【図４Ａ−３】
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【図４Ｂ−１】
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【図４Ｂ−２】
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【図４Ｂ−３】
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【図４Ｃ−１】
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【図４Ｃ−２】
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【図４Ｃ−３】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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