(57)【要約】本明細書において、端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有する透明基体と、透明基体の第１の主要な面および第２の主要な面のうちの少なくとも一方の上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の微細構造および／または複数の光抽出特徴部を含むポリマーフィルムとを含む導光板が開示される。透明基体の端面に少なくとも１つの光源が結合され得る。そのような導光板を含むディスプレイ装置および照明装置、並びに、そのような導光板を製造する方法も更に開示される。
2020504424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有する透明基体と、
前記透明基体の前記第２の主要な面上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を含むポリマーフィルムと
を含むことを特徴とする導光板。
【請求項２】
約０．０５未満の色ずれΔｙを含む、請求１項記載の導光板。
【請求項３】
前記透明基体がガラス基体である、請求項１〜２のいずれか一項記載の導光板。
【請求項４】
前記ポリマーフィルムの厚さｄ２が約５μｍ〜約５００μｍの範囲内である、請求項１〜３のいずれか一項記載の導光板。
【請求項５】
前記ポリマーフィルムが、ＵＶ硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーを含む、請求項１〜４のいずれか一項記載の導光板。
【請求項６】
前記透明基体の前記第１の主要な面上に設けられた第２のポリマーフィルムであって、複数の微細構造、複数の光抽出特徴部、またはそれらの両方を含む第２のポリマーフィルムを更に含む、請求項１〜５のいずれか一項記載の導光板。
【請求項７】
前記複数の微細構造が、プリズム、丸みのあるプリズム、またはレンチキュラーレンズの周期的または非周期的なアレイを含む、請求項１〜６のいずれか一項記載の導光板。
【請求項８】
前記複数の微細構造のうちの少なくとも１つの微細構造が、約０．１〜約３の範囲内のアスペクト比を有する、請求項１〜７のいずれか一項記載の導光板。
【請求項９】
前記複数の光抽出特徴部のうちの少なくとも１つの光抽出特徴部が三角形、台形、または放物線状の断面プロファイルを有する、請求項１〜８のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１０】
前記複数の光抽出特徴部のうちの少なくとも１つの光抽出特徴部が約１００μｍ未満の寸法を有する、請求項１〜９のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項記載の導光板に光学的に結合された少なくとも１つの光源を含むことを特徴とする導光板アセンブリ。
【請求項１２】
（ａ）端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有するガラス基体と、
（ｂ）前記ガラス基体の前記第１の主要な面および前記第２の主要な面のうちの少なくとも一方の上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部を含むポリマーフィルムと
を含むことを特徴とする導光板。
【請求項１３】
約０．０５未満の色ずれΔｙを含む、請求項１２記載の導光板。
【請求項１４】
前記ポリマーフィルムの厚さが約５μｍ〜約５００μｍの範囲内である、請求項１２〜１３のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１５】
前記ポリマーフィルムが、ＵＶ硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーを含む、請求項１２〜１４のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１６】
前記ポリマーフィルムが、介在する接着剤層を用いて前記ガラス基体に積層された、請求項１２〜１５のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１７】
前記ポリマーフィルムが複数の微細構造を更に含み、該複数の微細構造が、プリズム、丸みのあるプリズム、またはレンチキュラーレンズの周期的または非周期的なアレイを含む、請求項１２〜１６のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１８】
前記ポリマーフィルムのノミナル屈折率が前記ガラス基体のノミナル屈折率と略等しい、請求項１２〜１７のいずれか一項記載の導光板。
【請求項１９】
前記複数の光抽出特徴部が、前記少なくとも１つの光源からの距離に対して相対的に密度を増加させてパターニングされた、請求項１８記載の導光板アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１６年１２月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／４４０，０２９号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般的に、導光板、および、そのような導光板を含むディスプレイ装置または照明装置に関し、より具体的には、複数の微細構造および／または光抽出特徴部がパターニングされたポリマーフィルムを含むガラス導光板に関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、例えば、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、およびコンピュータモニター等の様々な電子機器においてよく用いられている。しかし、ＬＣＤは、他のディスプレイ装置と比較して、輝度、コントラスト比、効率、および視野角に関して制限があり得る。例えば、他のディスプレイ技術と競合するために、従来のＬＣＤでは、電力要件および装置サイズ（例えば、厚さ）とのバランスもとりつつ、より高いコントラスト比、カラーガマット、および輝度に対する継続的な要求がある。
【０００４】
ＬＣＤは、光を生じるためのバックライトユニット（ＢＬＵ）を含み得る。この光は、次に、所望の画像を生じるために変換、フィルタリング、および／または偏光される。ＢＬＵは、例えば、導光板（ＬＧＰ）の縁部に結合された光源を含むエッジライト式、または、例えば、ＬＣＤパネルの背後に配置された光源の二次元アレイを含むバックライト式であり得る。直接式ＢＬＵは、エッジライト式ＢＬＵと比較して、ダイナミックコントラストが向上するという長所を有し得る。例えば、直接式ＢＬＵを有するディスプレイは、画像にわたる輝度のダイナミックレンジを最適化するために、各ＬＥＤの輝度を独立して調節することができる。これは、一般的に、局所調光として知られている。しかし、直接式ＢＬＵでは、所望の光の均一性を達成するために、および／または、ホットスポットを回避するために、光源は、ＬＧＰから距離をおいて配置され得るので、それにより、ディスプレイ全体の厚さがエッジライト式ＢＬＵより大きくなる。従来のエッジライト式ＢＬＵでは、各ＬＥＤからの光はＬＧＰの大きい領域にわたって広がることができるので、個々のＬＥＤまたはＬＥＤ群をオフにすることは、ダイナミックコントラスト比に対して最小限の影響のみを有し得る。
【０００５】
ＬＧＰの局所調光効率は、例えば、ＬＧＰ表面上に１以上の微細構造を設けることによって高めることができる。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ＬＧＰまたはメチルメタクリレートスチレン（ＭＳ）ＬＧＰ等のプラスチックＬＧＰには、各ＬＥＤからの光を狭い帯内に閉じ込め得る表面微細構造（例えば、マイクロレンズ）が設けられ得る。このようにして、ディスプレイのダイナミックコントラストを高めるために、ＬＧＰの縁部に沿った光源の輝度を調節することが可能になり得る。ＬＥＤが、ＬＧＰの両側に取付けられる場合には、対になったＬＥＤの輝度は、照明の帯に沿った輝度勾配を生じることによって調節することができ、これにより、ダイナミックコントラストが更に改善され得る。
【０００６】
ＬＧＰから抽出された光の色および／または強度の均一性を改善するために、ＬＧＰを修正することが有利であり得る。例えば、ＬＧＰの少なくとも１つの表面は、ＬＧＰ内における全反射（ＴＩＲ）を壊す光抽出特徴部を含むよう修正され得る。幾つかの例では、光抽出特徴部の密度は、光源からの距離と共に増加し得る。微細構造および／または光抽出特徴部を形成するためにＬＧＰの表面を修正するための技術としては、例えば、スクリーンプリント法、インクジェットプリント法、熱インプリント加工、およびレーザインプリント加工が挙げられる。レーザインプリント加工は、例えば、ソフトウェアを用いたパターニングのパターン制御、処理時間の低減、再現性、および製造の柔軟性に関して、特定の長所を有し得る。熱インプリント加工も、特徴部の形状に対する制御の改善、再現性、および大量処理能力に関して、長所を有し得る。
【０００７】
ガラスＬＧＰは、例えば、それらの低い光の減衰、低い熱膨張係数、および高い機械的強度に関して、プラスチックＬＧＰを凌駕する様々な改善を提供し得る。従って、プラスチックと関連付けられる様々な短所を克服するために、ＬＧＰを構築するための代替材料としてガラスを用いるのが望ましい場合がある。例えば、現在の消費者の要求を満たすための十分に大きく且つ薄いプラスチックＬＧＰを製造するのは、それらの比較的弱い機械的強度および／または低い剛性に起因して、困難であり得る。また、プラスチックＬＧＰは、高い熱膨張係数に起因して、光源とＬＧＰとの間に、より大きい間隙を必要とし得るものであり、これにより、光結合効率が低下し、および／または、より大きいディスプレイベゼルが必要となり得る。それに加えて、プラスチックＬＧＰは、ガラスＬＧＰと比較して、水分を吸収して膨張しやすい傾向を有し得る。
【０００８】
上述の長所により、多くのディスプレイ製造業者は、例えば、より薄いディスプレイを製造するために、プラスチックＬＧＰをガラスＬＧＰに置き換えている。しかし、プラスチックＬＧＰを処理するために用いられているのと同じ方法および／または設備を用いてガラスＬＧＰを処理するのは困難であり得る。例えば、射出成型、押出し成形、および／またはエンボス加工等の熱インプリント加工技術は、プラスチックＬＧＰでは良好に作用し得るが、ガラスＬＧＰには、ガラスのより高いガラス転移温度および／またはより高い粘度に起因して、適合しない場合がある。それに加えて、レーザを用いてガラス基体を修正することも可能であり得るが、ガラスの安定性により、レーザインプリント加工処理は、プラスチックＬＧＰ用に用いられる処理と比較して、より困難になり得ると共に、異なる設備が必要となり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、改善された局所調光効率を有するガラスＬＧＰ、例えば、少なくとも１つの表面上に微細構造を有するガラスＬＧＰを提供することが有利である。それに加えて、光の均一性が改善されたガラスＬＧＰ（例えば、少なくとも１つの表面上に光抽出特徴部がパターニングされたガラスＬＧＰ）を提供することが有利である。また、微細構造および／または光抽出特徴部を有するＬＧＰ表面を設けるための簡単なおよび／またはコスト効率の高い方法を提供することが有利である。更に、バックライト式ＢＬＵと同様の局所調光能力を提供しつつ、エッジライト式ＢＬＵと同様の薄さを有する、バックライトを提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、様々な実施形態において、端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有する透明基体と、透明基体の第２の主要な面上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を含むポリマーフィルムとを含む導光板に関する。本明細書において、端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有するガラス基体と、ガラス基体の第１の主要な面および第２の主要な面のうちの少なくとも一方の上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部を含むポリマーフィルムとを含む導光板も開示される。更に、本明細書において、少なくとも１つの光源に光学的に結合された本明細書において開示されている導光板を含む導光板アセンブリ、並びに、そのような導光板およびアセンブリを含むディスプレイ装置、電子装置、および照明装置が開示される。
【００１１】
一部の実施形態では、導光板は、約０．０５未満の色ずれΔｙを含み得る。様々な実施形態によれば、透明基体はガラス基体であり得、ガラス基体は、例えば、５０〜９０モル％のＳｉＯ２、０〜２０モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜２０モル％のＢ２Ｏ３、０〜２０モル％のＰ２Ｏ５、および０〜２５モル％のＲｘＯを含み、ここで、ｘは１または２であり、且つ、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびそれらの組合せである。更なる実施形態では、透明基体は、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＣｒの各々を１ｐｐｍ未満含み得る。透明基体の厚さは約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内であり得、一方、ポリマーフィルムの厚さは約５μｍ〜約５００μｍの範囲内であり得る。
【００１２】
特定の実施形態では、ポリマーフィルムはＵＶ硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーを含み得るものであり、これはガラス基体の発光面上にモールド成型され得る。他の実施形態では、ポリマーフィルムは、介在する接着剤層によって透明基体に積層され得る。ポリマーフィルムは、例えば、プリズム、丸みのあるプリズム、またはレンチキュラーレンズを含む周期的または非周期的な微細構造アレイを含み得る。微細構造のアスペクト比は、例えば、約０．１〜約３の範囲内であり得る。限定するものではない実施形態によれば、複数の光抽出特徴部は、三角形、台形、または放物線状の断面プロファイルを有し得る。光抽出特徴部は、少なくとも１つの約１００μｍ未満の寸法を有し得る。
【００１３】
更に、本明細書において、導光板を形成する方法が開示され、本方法は、透明基体の主要な面にポリマー材料の層を施す工程と、複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を生成するためにポリマー材料を成形する工程とを含む。様々な実施形態によれば、本方法は、透明基体の発光面とは反対側の主要な面にポリマー材料の層を施すことを含み得る。特定の実施形態では、ポリマー材料の層は、スクリーンプリント法によって施され得る。ポリマー材料を成形する工程は、例えば、微細複製、ＵＶエンボス加工、熱エンボス加工、または高温エンボス加工によって行われ得る。本明細書において開示される方法は、成型用モールドを形成するための１以上の工程を更に含み得る。ポリマー材料を成形する工程は、成型用モールドをポリマー材料の層に適用することを含み得る。
【００１４】
更に、本明細書において、導光板を形成する方法が開示され、本方法は、ガラス基体の少なくとも１つの主要な面にポリマー材料の層を施す工程と、複数の光抽出特徴部を生成するためにポリマー材料を修正する工程とを含む。限定するものではない実施形態において、ポリマー材料を修正する工程は、ポリマー材料を熱インプリント加工および／またはレーザインプリント加工することを含み得る。
【００１５】
本開示の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されているように方法を実施することによって認識される。
【００１６】
上記の概要説明および以下の詳細説明は、本開示の様々な実施形態を示すものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は、本開示の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理および作用を説明する役割をするものである。
【００１７】
以下の詳細な説明は、以下の図面と共に読めば、更に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本開示の様々な実施形態による、微細構造および／または光抽出特徴部がパターニングされた表面を有する例示的なＬＧＰを示す
【図１Ｂ】本開示の様々な実施形態による、微細構造および／または光抽出特徴部がパターニングされた表面を有する例示的なＬＧＰを示す
【図１Ｃ】本開示の様々な実施形態による、微細構造および／または光抽出特徴部がパターニングされた表面を有する例示的なＬＧＰを示す
【図２】本開示の特定の実施形態による導光板アセンブリを示す
【図３Ａ】例示的な微細構造のプロファイルを示す
【図３Ｂ】例示的な微細構造のプロファイルを示す
【図３Ｃ】例示的な微細構造のプロファイルを示す
【図３Ｄ】例示的な微細構造のプロファイルを示す
【図４】導光板についての青色／赤色透過比率の関数としての色ずれΔｙのグラフ
【図５】様々なＬＧＰについての透過曲線のグラフ
【図６】ガラスおよびポリマー材料についての屈折率分散のグラフ
【図７】それぞれ異なるポリマー層を有するガラス基体についてのフレネル反射率のグラフ
【図８Ａ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図８Ｂ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図８Ｃ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図８Ｄ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ａ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｂ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｃ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｄ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｅ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｆ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｇ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図９Ｈ】本開示の限定するものではない実施形態による、微細構造を有するフィルムを形成し、微細構造を有するフィルムをパターンニングするための方法を示す
【図１０】光抽出特徴部がパターニングされた例示的なガラス−ポリマー積層体ＬＧＰを示す
【図１１Ａ】本開示の一部の実施形態に従って形成された光抽出特徴部のトポグラフィ画像
【図１１Ｂ】本開示の一部の実施形態に従って形成された光抽出特徴部のトポグラフィ画像
【図１１Ｃ】本開示の一部の実施形態に従って形成された光抽出特徴部のトポグラフィ画像
【図１２Ａ】本開示の特定の実施形態に従って形成された光抽出特徴部の断面図を示す
【図１２Ｂ】本開示の特定の実施形態に従って形成された光抽出特徴部の断面図を示す
【図１２Ｃ】本開示の特定の実施形態に従って形成された光抽出特徴部の断面図を示す
【図１３Ａ】微細構造を有する表面およびプリントされた表面を含む例示的なＬＧＰを示す
【図１３Ｂ】本開示の実施形態による、複数の光抽出特徴部がパターニングされた微細構造を有する表面を含む導光板を示す
【図１３Ｃ】本開示の実施形態による、複数の光抽出特徴部がパターニングされた微細構造を有する表面を含む導光板を示す
【図１４Ａ】様々なＬＧＰについての光ビーム幅を示す
【図１４Ｂ】様々なＬＧＰについての光ビーム幅を示す
【図１４Ｃ】様々なＬＧＰについての光ビーム幅を示す
【図１４Ｄ】様々なＬＧＰについての光ビーム幅を示す
【図１４Ｅ】様々なＬＧＰについての光ビーム幅を示す
【図１５】図１４Ａ〜図１４Ｅの構成についての、光源の中心からの距離の関数としての、正規化された光束のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１９】
導光板
本明細書において、端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有する透明基体と、透明基体の第２の主要な面上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を含むポリマーフィルムとを含む、導光板が開示される。本明細書において、端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有するガラス基体と、ガラス基体の第１の主要な面および第２の主要な面のうちの少なくとも一方の上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部を含むポリマーフィルムとを含む、導光板も開示される。更に、本明細書において、少なくとも１つの光源に光学的に結合された、本明細書において開示されている導光板を含む、導光板アセンブリが開示される。本明細書において、そのような導光板を含む様々な装置（例えば、ディスプレイ装置、照明装置、電子装置（例えば、テレビ、コンピュータ、電話、タブレット、および他のディスプレイパネル）、照明器具、ソリッドステート照明、電光掲示板、並びに、他の建築要素等）も開示される。
【００２０】
以下、導光板、並びに、それらの製造方法および動作方法の例示的な実施形態を示している図１〜図１５を参照し、本開示の様々な実施形態について述べる。以下の概要説明は、特許請求される装置の概観を提供することを意図したものであり、本開示を通して、図示されている限定するものではない実施形態を参照して、様々な態様をより具体的に述べる。これらの実施形態は、本開示の文脈内において互いに交換可能である。
【００２１】
図１Ａ〜図１Ｃは、透明基体１１０とポリマーフィルム１２０とを含む例示的な導光板（ＬＧＰ）１００、１００’、１００”を示す。図１Ａ〜図１Ｂに示されているように、ポリマーフィルムは、複数の微細構造１３０を含み得る。図１Ａ〜図１Ｃに示されているように、ポリマーフィルム１２０には、光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”もパターニングされ得る。ポリマーフィルム１２０は、透明基体の主要な面のうちの一方または両方の上に存在し得るものであり、同一であってもよく、または異なっていてもよい。特定の実施形態では、図１Ａに示されている光抽出パターンは、図８Ａ〜図８Ｄに関して後述する例示的な方法を用いて生成され得る。様々な実施形態において、図１Ｂに示されている光抽出パターンは、図９Ａ〜図９Ｈに関して後述する例示的な方法を用いて生成され得る。様々な実施形態において、図１Ｃに示されている光抽出パターンは、例えば、図１０に関して述べるようなレーザインプリント加工技術および／または熱インプリント加工技術を用いて生成され得る。当然ながら、図示されている光抽出パターンは単に例示的なものであり、任意の所望の光抽出を生じるために適宜修正されてよい。
【００２２】
図２に示されているように、少なくとも１つの光源１４０が、透明基体１１０の端面１５０に光学的に結合され得る（例えば、端面１５０に隣接して配置される）。本明細書において用いられる「光学的に結合される」という用語は、ＬＧＰに光を導入するために、ＬＧＰの縁部に光源が配置されることを示すことが意図される。光源は、たとえＬＧＰと物理的に接触していなくても、ＬＧＰに光学的に結合され得る。ＬＧＰの他の端面（例えば、隣接するまたは反対側の端面等）にも、更なる光源（図示せず）が光学的に結合され得る。図２は、微細構造を有するポリマーフィルムを有するＬＧＰを示しているが、任意の構成（例えば、図１Ａ〜図１Ｃに示されている構成、およびそれらの任意の変形等）を有するＬＧＰが光源１４０に結合され得ることを理解されたい。
【００２３】
図２には、光源１４０からの発光の概ねの方向が実線の矢印によって示されている。ＬＧＰに注入された光は、臨界角度より小さい入射角で界面に当たるまで、全反射（ＴＩＲ）に起因して、ＬＧＰの長さＬに沿って伝搬し得る。全反射（ＴＩＲ）は、第１の屈折率を有する第１の材料（例えば、ガラス、プラスチック等）内を伝搬する光が、第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する第２の材料（例えば、空気等）との界面において完全に反射され得る現象である。ＴＩＲは、スネルの法則を用いて表すことができる。
【００２４】
【数１】
2020504424.tif 000003
【００２５】
この式は、異なる屈折率の２つの材料間の界面における光の屈折を記述している。スネルの法則によれば、ｎ１は第１の材料の屈折率であり、ｎ２は第２の材料の屈折率であり、θｉは、界面に対する垂線に対する、界面における入射光の角度（入射角）であり、θｒは、垂線に対する反射光の屈折角である。屈折角（θｒ）が９０度（例えば、ｓｉｎ（θｒ）＝１）である場合、スネルの法則は以下のように表すことができる。
【００２６】
【数２】
2020504424.tif 000004
【００２７】
これらの条件下における入射角θｉは、臨界角度θｃとしても参照され得る。臨界角度より大きい（θｉ＞θｃ）入射角を有する光は、第１の材料内で全反射され、一方、臨界角度以下（θｉ≦θｃ）の入射角を有する光は、第１の材料を透過する。
【００２８】
空気（ｎ１＝１）とガラス（ｎ２＝１．５）との間の例示的な界面の場合には、臨界角度（θｃ）は４２度と算出され得る。従って、ガラス内を伝搬する光が４２度より大きい入射角で空気−ガラス界面に当たった場合には、全ての入射光が入射角と等しい角度で界面から反射される。反射光が、第１の界面と同一の屈折率関係を有する第２の界面と遭遇した場合には、第２の界面に入射した光は、やはり入射角と等しい角度反射される。
【００２９】
ポリマーフィルム１２０は、透明基体１１０の主要な面、例えば、発光（第１の）面１６０、発光面１６０とは反対側の（第２の）主要な面１７０、またはそれらの両方の上に設けられ得る。一部の実施形態では、ポリマーフィルム１２０は、第２の主要な面１７０の上に設けられ得る。本明細書において用いられる「上に設けられる」という用語およびその変形は、構成要素または層が、挙げられた構成要素の特定の表面上に位置するが、その表面と直に物理的に接触している必要はないことを示すことが意図される。例えば、図２に示されているポリマーフィルム１２０は、透明基体１１０の発光面１６０と直に物理的に接触しているが、一部の実施形態では、これらの２つの構成要素間に他の層または膜（例えば、接着剤）が存在してもよい。従って、構成要素Ｂの表面上に設けられた構成要素Ａは、構成要素Ｂと直に物理的に接触していてもよく、または、接触していなくてもよい。
【００３０】
微細構造のアレイ１３０は、光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”、および／またはＬＧＰの他の光学構成要素と共に、破線の矢印によって示されているように、光の透過を順方向に（例えば、ユーザに向かう方向に）向け得る。一部の実施形態では、光源１４０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等のランバート光源であり得る。ＬＥＤからの光はＬＧＰ内に直ちに広がり得るので、このことは、（例えば、１以上のＬＥＤをオフにすることによって）局所調光を行うことを困難にし得る。しかし、ＬＧＰの表面上に、（図２において実線の矢印によって示されているように）光の伝搬方向に細長い１以上の微細構造を設けることにより、各ＬＥＤ源がＬＧＰの狭い帯のみを効果的に照明するように、光の広がりを制限することが可能になり得る。照明された帯は、例えば、ＬＥＤにおける原点から、反対側の縁部の類似の端点まで延び得る。従って、様々な微細構造構成を用いて、比較的効率的な方法で、ＬＧＰの少なくとも一部分の１Ｄ局所調光を行うことが可能になり得る。
【００３１】
特定の実施形態では、導光板アセンブリは、２Ｄ局所調光を達成することが可能であるように構成され得る。例えば、１以上の更なる光源が、隣接する（例えば、直交する）端面に光学的に結合され得る。伝搬方向に延びる微細構造を有する第１のポリマーフィルムが、発光面１６０上に配置され得ると共に、伝搬方向に対して直交する方向に延びる微細構造を有する第２のポリマーフィルムが、反対側の主要な面１７０上に配置され得る。従って、各端面に沿った光源のうちの１以上を選択的に遮断することによって、２Ｄ局所調光が達成され得る。
【００３２】
図２には示されていないが、透明基体１１０の発光面１６０には、複数の光抽出特徴部がパターニングされてもよく、および／または、微細構造面が設けられてもよい。例えば、光抽出特徴部は、発光面１６０にわたって分布してもよく（例えば、粗面化されたもしくは隆起した表面を構成するテクスチャ特徴部）、または、基体内にくまなく、もしくは基体の一部分に分布してもよい（例えば、レーザ損傷による特徴部）。そのような光抽出特徴部を生成するための適切な方法としては、プリント法（例えば、インクジェットプリント法、スクリーンプリント法、マイクロプリント法等）、テクスチャ付与、機械的粗面化、エッチング、射出成型、コーティング、レーザ損傷、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。そのような方法の限定するものではない例としては、例えば、表面の酸エッチング、ＴｉＯ２を用いた表面コーティング、および、表面上または基体マトリクス内にレーザを集光することによる基体のレーザ損傷が挙げられる。更なる実施形態では、発光面１６０は、本明細書において開示されている任意の方法に従って微細構造および／または光抽出特徴部が設けられ得る第２のポリマーフィルム１２０を含み得る。
【００３３】
様々な実施形態において、光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”は、光散乱部位を含み得る。様々な実施形態によれば、抽出特徴部は、透明基体の発光面にわたって略均一な光出力強度を生じるための適切な密度でパターニングされ得る。特定の実施形態では、ＬＧＰにわたって所望の光出力分布を生じるために適宜、光源に近い光抽出特徴部の密度は、光源から更に離れた地点の光抽出特徴部の密度より低くてもよく、またはその逆であってもよい（例えば、一方の端部から他方の端部への勾配等）。
【００３４】
光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”は、より詳細に後述する図１２Ａ〜図１２Ｃに示されている限定するものではないプロファイルを含む、任意の断面プロファイルを有し得る。様々な実施形態において、光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”は、約１００マイクロメートル（μｍ）未満である（例えば、約７５μｍ未満、約５０μｍ未満、約２５μｍ未満、約１０μｍ未満、またはさらに小さく、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含み、例えば、約１μｍ〜約１００μｍの範囲内の）少なくとも１つの寸法（例えば、幅、高さ、長さ等）を含み得る。
【００３５】
ポリマーフィルム１２０は、図８〜図９に関して後述する例示的な方法に従って、微細構造および光抽出特徴部を生成するために、同時に処理され得る。或いは、ポリマーフィルムは、まず、微細構造を生成するために、例えばエンボス加工によって処理され、次に、光抽出特徴部を生成するために、例えば、レーザインプリント加工によって処理され得る。更なる実施形態では、ポリマーフィルムは、微細構造を含まなくてもよく、光抽出特徴部を生成するために、例えば、レーザインプリント加工および／または熱インプリント加工によって処理され得る。
【００３６】
透明基体１１０のいずれかの主要な面上に、当該技術分野で知られている任意の方法（例えば、本願と同時継続であり所有者が同じである国際出願ＰＣＴ／ＵＳ第２０１３／０６３６２２号明細書および同第２０１４／０７０７７１号明細書（各々の全体を参照して本明細書に組み込む）に開示されている方法）を用いて、更なる光抽出特徴部(図示せず)が形成され得る。例えば、発光面１６０および／または主要な面１７０は、所望の厚さおよび／または表面品質を達成するために研削および／または研磨され得る。次に、表面は、必要に応じてクリーニングされてもよく、および／または、エッチングされる表面は、汚れを除去するための処理（例えば、表面をオゾンに晒す等）を受けてもよい。限定するものではない実施形態として、エッチングされる表面は、酸溶液槽（例えば、氷酢酸（ＧＡＡ）とフッ化アンモニア（ＮＨ４Ｆ）との、例えば約１：１〜約９：１の範囲内の割合の混合液）に晒され得る。エッチング時間は、例えば、約３０秒間〜約１５分間の範囲であり得、エッチングは室温または高温で行われ得る。処理パラメータ（例えば、酸濃度／比率、温度、および／または時間等）は、得られる抽出特徴部のサイズ、形状、および分布に影響し得る。所望の表面抽出特徴部を達成するためにこれらのパラメータを変えることは、当業者の能力の範囲内である。
【００３７】
透明基体１１０は、所望の光の分布を生じるのに適した任意の所望のサイズおよび／または形状を有し得る。特定の実施形態では、基体１１０の主要な面１６０、１７０は平面状もしくは略平面状および／または平行であり得る。また、様々な実施形態において、第１の主要な面と第２の主要な面とは、少なくとも１つの軸に沿った曲率半径を有し得る。図２に示されているように、透明基体１１０は４つの縁部を含んでもよく、または、４つを超える縁部を含んでもよい（例えば、多辺ポリゴン）。他の実施形態では、透明基体１１０は４つ未満の縁部を含んでもよい（例えば、三角形）。限定するものではない例として、導光板は、４つの縁部を有する長方形、正方形、または菱形のシートを含み得るが、１以上の曲線を成す部分または縁部を有するものを含む他の形状および構成も、本開示の範囲に含まれることが意図される。
【００３８】
特定の実施形態では、透明基体１１０は、約３ｍｍ以下（例えば、約０．１ｍｍ〜約２．５ｍｍ、約０．３ｍｍ〜約２ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍ、または約０．７ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）の厚さｄ１を有し得る。透明基体１１０は、当該技術分野において知られているディスプレイ装置に用いられる任意の材料を含み得る。例示的なプラスチック材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはメチルメタクリレートスチレン（ＭＳ）が挙げられるが、それらに限定されない。例えば、ガラス材料は、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、アルカリアルミノボロシリケートガラス、ソーダライムガラス、または他の適切なガラスを含み得る。ガラス導光板として用いるのに適した市販のガラスの限定するものではない例としては、例えば、コーニング社のＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）ガラス、Ｌｏｔｕｓ（商標）ガラス、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラス、Ｉｒｉｓ（商標）ガラス、およびＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスが挙げられる。
【００３９】
幾つかの限定するものではないガラス組成物は、約５０モル％〜約９０モル％のＳｉＯ２、０モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約２０モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２０モル％のＰ２Ｏ５、および０モル％〜約２５モル％のＲｘＯを含み得るものであり、ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの任意の１以上であり、且つ、ｘは２であるか、または、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、もしくはＢａであり、且つ、ｘは１である。一部の実施形態では、ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３＞０であるか、０＜ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１５であるか、ｘ＝２であり、且つ、Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３＜１５であるか、Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３＜２であるか、ｘ＝２であり、且つ、Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ＞−１５であるか、０＜（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）＜２５であり、且つ、−１１＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）＜１１であり、且つ、−１５＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）＜１１であるか、および／または、−１＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）＜２であり、且つ、−６＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）＜１である。一部の実施形態では、ガラスは、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＣｒの各々を１ｐｐｍ未満含む。一部の実施形態では、Ｆｅの濃度は＜約５０ｐｐｍ、＜約２０ｐｐｍ、または＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態では、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約４０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約２０ｐｐｍ、またはＦｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態では、ガラスは、約６０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約０．１モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１５モル％のＲ２Ｏ、および約０．１モル％〜約１５モル％のＲＯを含み、ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの任意の１以上であり、且つ、ｘは２であるか、または、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、もしくはＢａであり、且つ、ｘは１である。
【００４０】
他の実施形態では、ガラス組成物は、約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、および約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２を含み得る。
【００４１】
更なる実施形態では、透明基体１１０は、０．９５〜３．２３のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３比を有するガラスを含み得るものであり、ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの任意の１以上であり、且つ、ｘは２である。更なる実施形態では、ガラスは、１．１８〜５．６８のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３比を有し得るものであり、ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの任意の１以上であり、且つ、ｘは２であるか、または、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、もしくはＢａであり、且つ、ｘは１である。更なる実施形態では、ガラスのＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯの値は−４．２５〜４．０であり、ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの任意の１以上であり、且つ、ｘは２である。更なる実施形態では、ガラスは、約６６モル％〜約７８モル％のＳｉＯ２、約４モル％〜約１１モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約４モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約５モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約５モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約２モル％のＢａＯ、および約０モル％〜約２モル％のＳｎＯ２を含み得る。
【００４２】
更なる実施形態では、透明基体１１０は、約７２モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約３モル％〜約７モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約６モル％〜約１５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約２モル％〜約１０モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約２モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約２モル％のＢａＯ、および約０モル％〜約２モル％のＳｎＯ２を含むガラス材料を含み得る。特定の実施形態では、ガラスは、約６０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１５モル％のＢ２Ｏ３、および約２モル％〜約５０モル％のＲｘＯを含み得るものであり、ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの任意の１以上であり、且つ、ｘは２であるか、または、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、もしくはＢａであり、且つ、ｘは１であり、ここで、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍである。
【００４３】
一部の実施形態では、透明基体１１０は、０．０５未満、例えば、約−０．００５〜約０．０５の範囲内、または約０．００５〜約０．０１５の範囲内（例えば、約−０．００５、−０．００４、−０．００３、−０．００２、−０．００１、０、０．００１、０．００２、０．００３、０．００４、０．００５、０．００６、０．００７、０．００８、０．００９、０．０１０、０．０１１、０．０１２、０．０１３、０．０１４、０．０１５、０．０２、０．０３、０．０４、または０．０５等）の色ずれΔｙを含み得る。他の実施形態では、透明基体は、０．００８未満の色ずれを含み得る。特定の実施形態によれば、透明基体は、約４２０〜７５０ｎｍの範囲内の波長について、（例えば、吸収および／または散乱損失に起因して）約４ｄＢ／ｍ未満（例えば、約３ｄＢ／ｍ未満、約２ｄＢ／ｍ未満、約１ｄＢ／ｍ未満、約０．５ｄＢ／ｍ未満、約０．２ｄＢ／ｍ未満、または更に小さく、例えば、約０．２ｄＢ／ｍ〜約４ｄＢ／ｍの範囲内等）の光の減衰α１を有し得る。
【００４４】
減衰は、長さＬの透明基体を通した入力光源の光透過率ＴＬ（λ）を測定し、この透過率を光源スペクトルＴ０（λ）によって正規化することによって特徴付けられ得る。減衰は、ｄＢ／ｍの単位で、α（λ）＝−１０／Ｌ＊ｌｏｇ１０（ＴＬ（λ）／ＴＬ（λ））によって与えられ、式中、Ｌはメートル単位の長さであり、ＴＬ（λ）およびＴＬ（λ）は放射測定単位で測定される。
【００４５】
一部の実施形態では、透明基体１１０は、例えばイオン交換によって、化学的に強度されたガラスを含み得る。イオン交換処理中、ガラスシートの表面にあるまたは表面付近にあるガラスシート中のイオンは、例えば、溶融塩槽からのより大きい金属イオンと交換され得る。ガラス中により大きいイオンを組み込むことで、表面に近い領域内に圧縮応力を生じることにより、シートを強化できる。ガラスシートの中心領域内には、圧縮応力とバランスをとるための対応する引張応力が生じ得る。
【００４６】
イオン交換は、例えば、所定の時間にわたって溶融塩槽中にガラスを浸漬することによって行われ得る。例示的な溶融塩槽としては、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＲｂＮＯ３、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。溶融塩槽の温度および処理時間は様々であり得る。所望の用途に従って時間および温度を決定することは当業者の能力の範囲内である。限定するものではない例として、溶融塩槽の温度は約４００℃〜約８００℃の範囲内（例えば、約４００℃〜約５００℃等）であり得、所定の時間は約４〜約２４時間の範囲内（例えば、約４時間〜約１０時間等）であり得るが、他の温度と時間との組合せも想定される。限定するものではない例として、ガラスは、例えば、表面圧縮応力を付与するＫが豊富な層を得るために、約６時間にわたって約４５０℃のＫＮＯ３槽中に浸漬され得る。
【００４７】
ポリマーフィルム１２０は、ＵＶ硬化または熱硬化可能な任意のポリマー材料を含み得る。例示的なポリマー材料としては、例えば、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリスルホン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ＰＥＴ（ＰＥＴＧ）等のポリマーが挙げられる。ポリマー材料は、更に、以下により詳細に説明するように、青色光波長（例えば、約４５０〜５００ｎｍ）の低い色ずれおよび／または低い吸収を有する組成物から選択され得る。特定の実施形態では、ポリマーフィルム１２０は、基体の主要な面１７０に付着されて、微細構造１３０および／または光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”を生成するためにモールド成型または別様で処理され得る。一部の実施形態では、ポリマーフィルムを付着させることは、介在する接着剤層を用いて、または、液体樹脂もしくは低粘度樹脂を基体に塗布してから硬化させることにより、基体にポリマーフィルムを積層することを含み得る。ポリマーフィルム１２０は、連続的であってもよく、または、非連続的であってもよい。
【００４８】
接着剤層が存在する場合には、接着剤層は、当該技術分野において知られている任意の接着剤、例えば、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）（例えば、３Ｍ社によって販売されているもの等）およびイオノマーポリマー（例えば、デュポン社によって販売されているもの等）を含み得る。接着剤層の例示的な厚さは、例えば、約１０μｍ〜約５００μｍ、約２５μｍ〜約４００μｍ、約５０μｍ〜約３００μｍ、または約１００μｍ〜約２００μｍの範囲内（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）の厚さを含み得る。
【００４９】
図１〜図２は、レンチキュラープロファイルを有する微細構造１３０を示しているが、ポリマーフィルム１２０は、光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”が同様にパターニングされ得る他の任意の適切な微細構造１３０を含んでもよい。例えば、図３Ａ〜図３Ｂは、プリズム１３２および丸みのあるプリズム１３４をそれぞれ含む微細構造１３０を示している。図３Ｃに示されているように、微細構造１３０は、レンチキュラーレンズ１３６（図１〜図２も参照）を含んでもよい。当然ながら、図示されている微細構造は単に例示的なものであり、添付の特許請求の範囲を限定することは意図しない。他の微細構造形状も可能であり、本開示の範囲内に含まれることが意図される。更に、図３Ａ〜図３Ｃは規則的な（または周期的な）アレイを示しているが、不規則的な（または非周期的な）アレイを用いることも可能である。例えば、図３Ｄは、非周期的なプリズムのアレイを含む微細構造面のＳＥＭ画像である。
【００５０】
本明細書において用いられる「微細構造」、「微細構造を有する」という用語、およびそれらの変形は、所与の（例えば、光の伝搬方向に対して平行または直交する）方向に延び、少なくとも１つの寸法（例えば、高さ、幅、長さ等）が約５００μｍ未満（例えば、約４００μｍ未満、約３００μｍ未満、約２００μｍ未満、約１００μｍ未満、約５０μｍ未満、または更に小さく、例えば、約１０μｍ〜約５００μｍの範囲内であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であるポリマーフィルムの表面レリーフ特徴部を指すことが意図される。特定の実施形態では、微細構造は、所与のアレイ内において同一のまたは異なる規則的形状または不規則形状を有し得る。図３Ａ〜図３Ｄは、一般的に、略同じピッチで均等に離間された同じサイズおよび形状の微細構造１３０を示しているが、所与のアレイ内の全ての微細構造が同じサイズおよび／または形状および／または間隔を有しなければならないわけではないことを理解されたい。複数の組合せの微細構造形状および／またはサイズが用いられてよく、そのような組合せは、周期的または非周期的に配置され得る。
【００５１】
更に、微細構造１３０のサイズおよび／または形状は、ＬＧＰの所望の光出力および／または光学的機能に応じて変えられ得る。例えば、異なる微細構造形状は、異なる局所調光効率（局所調光指数（ＬＤＩ）としても参照される）を生じ得る。局所調光指数は、例えば、Jung et al., “Local dimming design and optimization for edge-type LED backlight unit,” SID Symp. Dig. Tech. Papers, 42(1), pp. 1430-1432 (June 2011)に述べられている方法を用いて決定され得る。限定するものではない例として、周期的なプリズム微細構造のアレイは、高々約７０％のＬＤＩ値を生じ得るものであり、一方、周期的なレンチキュラーレンズのアレイは、高々約８３％までのＬＤＩを生じ得る。当然ながら、微細構造のサイズおよび／または形状および／または間隔は、異なるＬＤＩ値を達成するために変えられてよい。また、異なる微細構造形状は、更なる光学的機能を提供し得る。例えば、９０度のプリズム角度を有するプリズムアレイは、より効率的な局所調光を生じるのみならず、光を部分的に、プリズムの畝に対して垂直な方向に集光し得る（光線のリサイクルおよび方向変更に起因して）。
【００５２】
図３Ａを参照すると、プリズム微細構造１３２は、約６０度〜約１２０度の範囲内（例えば、約７０度〜約１１０度、約８０度〜約１００度、または約９０度等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）のプリズム角度Θを有し得る。図３Ｃを参照すると、レンチキュラー微細構造１３６は、（破線によって示されているように）半円形状、半楕円形状、放物線形状、または他の類似の丸みのある形状の範囲内の任意の所与の断面形状を有し得る。なお、図示を簡単にする目的で、図３Ａ〜図３Ｃには光抽出特徴部は示されていないが、限定するものではない実施形態では、そのような特徴部が存在し得る。
【００５３】
ポリマーフィルム１２０は、全体の厚さｄ２および「陸部」厚さｔを有し得る。微細構造１３０はピークｐおよびバレーｖを含み得るものであり、全体の厚さはピークｐの高さに対応し、陸部厚さはバレーｖの高さに対応し得る。様々な実施形態によれば、陸部厚さｔが０になるように、または可能な限り０に近くなるようにポリマーフィルム１２０を付着させるのが有利であり得る。ｔが０である場合には、ポリマーフィルム１２０は非連続的であり得る。例えば、陸部厚さｔは、０〜約２５０μｍの範囲内（例えば、約１０μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約１５０μｍ、または約５０μｍ〜約１００μｍ等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。更なる実施形態では、全体の厚さｄ２は約５μｍ〜約５００μｍの範囲内（例えば、約１０μｍ〜約４００μｍ、約２０μｍ〜約３００μｍ、約３０μｍ〜約２００μｍ、約４０μｍ〜約１５０μｍ、または約５０μｍ〜約１００μｍ等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。
【００５４】
引き続き図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、微細構造１３０は幅ｗも有し得るものであり、幅ｗは、所望のアスペクト比を達成するために適宜変えられてよい。光出力を修正するために、陸部厚さｔおよび全体の厚さｄ２の変化も用いられ得る。限定するものではない実施形態において、微細構造１３０のアスペクト比（ｗ／［ｄ２−ｔ］）は、約０．１〜約３の範囲内（例えば、約０．５〜約２．５、約１〜約２．２、または約１．５〜約２等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。一部の実施形態によれば、アスペクト比は、約２〜約３の範囲内（例えば、約２、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、または３であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。また、微細構造の幅ｗは、例えば、約１μｍ〜約２５０μｍの範囲内（例えば、約１０μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約１５０μｍ、または約５０μｍ〜約１００μｍ等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。また、微細構造１３０は、光の伝搬方向（図２の実線の矢印を参照）に延びる長さ（符号は付さない）を有し得るものであり、これは、所望に応じて（例えば、透明基体１１０の長さＬに応じて）様々であり得る。様々な実施形態によれば、微細構造は、この長さに沿った１以上の非連続部を有し得る。
【００５５】
特定の実施形態では、ポリマーフィルム１２０は、可視波長にわたって顕著な色ずれを示さない材料を含み得る。幾つかのプラスチックおよび樹脂は、経時的に、青色波長（例えば、約４５０〜５００ｎｍ）の光吸収に起因して、黄色味を生じる傾向を有し得る。この変色は、例えば、通常のＢＬＵ動作温度内の高温では悪化し得る。更に、ＬＥＤ光源が組み込まれたＢＬＵは、顕著な青色波長の発光に起因して、色ずれを更に悪化させ得る。特に、ＬＥＤは、白色光をもたらすために、青色を発するＬＥＤに、青色光の一部を赤色波長および緑色波長に変換する色変換材料（例えば、蛍光体等）をコーティングすることによって、全体として白色光の知覚を生じるように、用いられ得る。しかし、この色変換にかかわらず、ＬＥＤの発光スペクトルは、依然として、青色領域に強い発光ピークを有し得る。ポリマーフィルムが青色光を吸収する場合には、これは熱に変換され得るものであり、それにより、ポリマーの劣化を更に加速させ、経時的に、青色光の吸収を更に増加させる。
【００５６】
光がフィルムに対して垂直に伝搬する場合には、ポリマーフィルムによる青色光の吸収は無視できるものであり得るが、（エッジライト式ＬＧＰの場合のように）光がフィルムの長さに沿って伝搬する場合には、より長い伝搬長に起因して、より顕著になり得る。ＬＧＰの長さに沿った青色光の吸収は、伝搬方向に沿って、青色光の強度の顕著な損失を生じ得るものであり、従って、顕著な色の変化（例えば、黄色の色ずれ）を生じ得る。従って、ディスプレイの一方の縁部から他方の縁部への色ずれが、人間の目によって知覚され得る。従って、可視範囲内（例えば、約４２０〜７５０ｎｍ）における複数の異なる波長に対して、同等の吸収値を有するポリマーフィルム材料を選択するのが有利であり得る。例えば、青色波長における吸収は、赤色波長等における吸収と実質的に同様であり得る。
【００５７】
図４は、例示的なＬＧＰについての、色ずれに対する青色／赤色透過比率の影響を示している。このプロットによって示されているように、赤色（６３０ｎｍ）の透過に対して相対的に青色（４５０ｎｍ）の透過が減少するにつれ、色ずれΔｙはほぼ線形で増加する。青色の透過の値が赤色の透過と同様の値に近づくにつれ（例えば、比率が１に近づくにつれ）、色ずれΔｙは同様に０に近づく。図５は、図４に示されている相関を生成するために用いられた透過スペクトルを示す。下の表Ｉは、透過曲線Ａ〜Ｊに関連する詳細を提供するものである。
【００５８】
【表１】
2020504424.tif 000005
【００５９】
ポリマーフィルムは、ＬＧＰの全体の厚さのうちの小さい部分のみを含み得るので、青色／赤色透過比率は、（フィルムが相対的により薄いことに起因して）ＬＧＰ全体の色ずれ性能に劇的に影響せずに、図４に示されているものよりも幾分低くなり得る。しかし、依然として、青色光の吸収を低減すること、および／または、可視波長スペクトルにわたってより均質な吸収プロファイルを設けることが望ましい場合がある。一部の実施形態では、ポリマーフィルムは、４００ｎｍより大きい（例えば、４３０ｎｍより大きい、または４５０ｎｍより大きい）波長において吸収する発色団を回避するよう選択され得る。特定の実施形態では、ポリマーフィルムは、青色光を吸収する発色団の濃度が約５ｐｐｍ未満（例えば、約１ｐｐｍ未満、約０．５ｐｐｍ未満、または約０．１ｐｐｍ未満等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）となるよう選択され得る。或いは、ポリマーフィルムは、生じ得る色ずれを中和するために、例えば、黄色波長（例えば、約５７０〜５９０ｎｍ）を吸収する１以上の染料、顔料、および／または、光学的増白剤によって、青色光吸収を補償するよう修正され得る。しかし、青色波長および黄色波長の両方を吸収するようにポリマー材料を修正すると、フィルムの全体的な透過率、および、それに従ってＬＧＰの全体的な透過率が低下し得る。従って、特定の実施形態では、むしろ、青色光吸収を低減し、それによってフィルムの全体的な透過率を高めるように、ポリマー材料を選択および／または修正することが有利であり得る。一部の実施形態では、透明基体およびポリマーフィルムの材料は、ＬＧＰ全体がいかなる色ずれも示さないように、相補的な光学吸収プロファイルを有する（例えば、所与の波長（例えば、青色波長）において、ガラス基体の光学吸収がポリマーフィルムの光学吸収をバランスさせ得るまたはオフセットし得る）よう選択され得る。
【００６０】
様々な実施形態によれば、ポリマーフィルム１２０は、更に、ＬＧＰの長さに沿った色ずれを最小化するために、青色スペクトル領域および赤色スペクトル領域における界面フレネル反射のバランスをとる屈折率分散を有するように選択され得る。図６に示されているように、ガラス基体（Ｇ）は、ポリマー材料（Ｐ１〜Ｐ４）と比較して、かなり異なる屈折率分散を有し得る。所与の材料についての屈折率分散ｎ（λ）は、以下の式を用いてモデリングされ得る。
【００６１】
【数３】
2020504424.tif 000006
【００６２】
式中、λは所与の波長であり、Ａはコーシー定数であり、ＢおよびＣは、所与の材料について、この式を既知の波長において測定された屈折率にフィッティングすることによって決定される係数である。
【００６３】
所与の波長における屈折率間のミスマッチは、ＬＧＰのガラス-ポリマー界面においてフレネル反射を生じ得る。特定の実施形態では、屈折率ミスマッチは、個々の層の波長依存フレネル反射係数が、ＬＧＰの長さに沿って伝搬する光の青色/赤色比率の正味の変化を最小化するように調整され得る。例えば、青色反射係数が赤色反射係数よりかなり高い場合には、青色光は、ガラス基体により強く閉じ込められ、光抽出特徴部によって抽出されにくくなり得る。
【００６４】
図７は、それぞれ異なるコーシー定数（Ａ）および屈折率範囲を有するポリマー層を有するガラス基体についての簡略化されたフレネル解析を示す。図７は、対象の波長範囲に亘ってガラス−ポリマー界面におけるフレネル反射率をバランスさせることにより、全体的な色ずれを最小化できることを示している。青色と赤色との間で反射率をバランスさせた場合には、光がＬＧＰの長さに沿って繰り返し跳ね返る際に、ＬＧＰの色が保たれる。しかし、青色光が赤色光よりも効率的にインクバインダー中に結合される場合には、ＬＧＰにおいて最終的に青色光が欠乏し、黄色の色ずれを生じる。一部の実施形態では、ＬＧＰは、４５０ｎｍ（青色）および６５０ｎｍ（赤色）においてバランスのとれた界面フレネル反射を有し得る。例えば、約４５０〜６３０ｎｍの波長についての、４５度における、基体−ポリマーフィルム界面におけるフレネル反射の差は、約０．０４％未満（例えば、０．０３５％未満、０．０３％未満、０．０２５％未満、０．０２％未満、０．０１５％未満、０．００５％未満、または０．００１％未満等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。他の関連する分散特性は、本願と同時係属の２０１６年６月１０日に出願された「Glass articles comprising light extraction features」という名称の米国特許仮出願第６２／３４８４６５号明細書に記載されており、その全体を参照して本明細書に組み込む。
【００６５】
特定の実施形態では、基体１１０、ポリマーフィルム１２０、ＬＧＰ１００、１００’、１００”、および／または接着剤層（存在する場合）は、透明または略透明であり得る。本明細書において用いられる「透明」という用語は、基体、フィルム、ＬＧＰ、または接着剤が、１ｍｍ以下の透過長について、可視スペクトル領域内（約４２０〜７５０ｎｍ）において、約８０％より大きい光透過率を有することを示すことが意図される。例えば、例示的な透明材料は、可視光範囲内において、約８５％より大きい透過率（例えば、約９０％より大きい、約９５％より大きい、または約９９％より大きい透過率等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）を有し得る。特定の実施形態では、例示的な透明材料は、紫外線（ＵＶ）領域内（約１００〜４００ｎｍ）において、約５０％より大きい光透過率（例えば、約５５％より大きい、約６０％より大きい、約６５％より大きい、約７０％より大きい、約７５％より大きい、約８０％より大きい、約８５％より大きい、約９０％より大きい、約９５％より大きい、または約９９％より大きい透過率等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）を有し得る。
【００６６】
一部の実施形態では、例示的な透明ガラスまたはポリマー材料は、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＣｒの各々を約１ｐｐｍ未満含み得る。一部の実施形態では、Ｆｅの濃度は約５０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満であり得る。他の実施形態では、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約４０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約２０ｐｐｍ、またはＦｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約１０ｐｐｍである。更なる実施形態によれば、例示的な透明ガラスまたはポリマー材料は、０．０１５未満の色ずれΔｙ、一部の実施形態では、０．００８未満の色ずれを含み得る。
【００６７】
色ずれは、色の測定のためのＣＩＥ１９３１標準を用いて、標準的な白色ＬＥＤ（例えば、Ｎｉｃｈｉａ ＮＦＳＷ１５７Ｄ−Ｅ等）によって照明されたＬＧＰの長さＬに沿って抽出された光のｘおよびｙ色度座標の変化を測定することによって特徴付けられ得る。ＬＥＤのノミナルの色座標点は、ｙ＝０．２８およびｘ＝０．２９となるように選択される。ガラス導光板については、色ずれΔｙは、Δｙ＝ｙ（Ｌ２）−ｙ（Ｌ１）として報告することができ、式中、Ｌ２およびＬ１は、光源（source launch）から離れる方向のパネルまたは基体方向に沿ったＺ位置であり、Ｌ２−Ｌ１＝０．５メートルである。例示的な導光板では、Δｙ＜０．０５、Δｙ＜０．０１、Δｙ＜０．００５、Δｙ＜０．００３、またはΔｙ＜０．００１である。ＬＧＰが光抽出特徴部を有しない場合には、各測定点Ｌ１およびＬ２に小さい領域の複数の光抽出特徴部を加えることによって特徴付けられ得る。
【００６８】
ＬＧＰの光散乱特性は、基体およびポリマー材料、並びに接着剤（存在する場合）のノミナル屈折率によっても影響され得る。様々な実施形態によれば、透明基体は、約１．３〜約１．８の範囲内（例えば、約１．３５〜約１．７、約１．４〜約１．６５、約１．４５〜約１．６、または約１．５〜約１．５５等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）のノミナル屈折率を有し得る。一部の実施形態では、ポリマー材料は、基体のノミナル屈折率より大きいノミナル屈折率を有し得る。他の実施形態では、ポリマー材料は、基体のノミナル屈折率と実質的に同様のノミナル屈折率を有し得る。同様に、接着剤層（存在する場合）は、基体および／またはポリマーフィルムのノミナル屈折率と実質的に同様のノミナル屈折率を有し得る。本明細書において用いられる「ノミナル」屈折率という用語は、人間の目の反応のピーク付近（例えば、約５５０ｎｍ）における屈折率を指す。本明細書において用いられる「実質的に同様の」という用語は、２つの値がほぼ等しい（例えば、互いに約１０％以内、互いに約５％以内、または、一部の場合には互いに約２％以内等である）ことを示すことが意図される。例えば、１．５の屈折率の場合には、実質的に同様の屈折率は、約１．３５〜約１．６５の範囲内であり得る。
【００６９】
様々な限定するものではない実施形態によれば、ＬＧＰ（ガラス＋ポリマー）は、（例えば、吸収および／または散乱に起因する）比較的低いレベルの光の減衰を有し得る。例えば、ＬＧＰの合成減衰α’は、α’＝（ｄ１／Ｄ）＊α１＋（ｄ２／Ｄ）＊α２として表され得るものであり、式中、ｄ１は透明基体の全体の厚さを表し、ｄ２はポリマーフィルムの全体の厚さを表し、ＤはＬＧＰの全体の厚さを表し（Ｄ＝ｄ１＋ｄ２）、α１は透明基体の減衰値を表し、α２はポリマーフィルムの減衰値を表す。特定の実施形態では、約４２０〜７５０ｎｍの範囲内の波長について、合成減衰α’は約５ｄＢ／ｍ未満であり得る。例えば、α’は、約４ｄＢ／ｍ未満、約３ｄＢ／ｍ未満、約２ｄＢ／ｍ未満、約１ｄＢ／ｍ未満、約０．５ｄＢ／ｍ未満、約０．２ｄＢ／ｍ未満、またはそれより小さいものであり得（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）、例えば、約０．２ｄＢ／ｍ〜約５ｄＢ／ｍであり得る。
【００７０】
ＬＧＰの合成減衰は、例えば、ポリマーフィルムの厚さ、および／または、ＬＧＰの全体の厚さに対するポリマーフィルムの厚さの比率（ｄ２／Ｄ）に応じて様々であり得る。従って、ポリマーフィルムの厚さおよび／または透明基体の厚さは、所望の減衰値を達成するために変えられてよい。例えば、（ｄ２／Ｄ）は、約１／２〜約１／５０の範囲内（例えば、約１／３〜約１／４０、約１／５〜約１／３０、または約１／１０〜約１／２０等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。
【００７１】
本明細書において開示されるＬＧＰは、ＬＣＤを含むがそれに限定されない様々なディスプレイ装置において用いられ得る。本開示の様々な態様によれば、ディスプレイ装置は、青色光、紫外光、または近紫外光（例えば、約１００〜５００ｎｍ）を発光し得る少なくとも１つの光源に結合された本開示のＬＧＰのうちの少なくとも１つを含み得る。一部の実施形態では、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得る。例示的なＬＣＤの光学構成要は、リフレクタ、拡散器、１以上のプリズムフィルム、１以上の直線偏光器または反射偏光器、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、液晶層、および１以上のカラーフィルタ等を更に含み得る。本明細書において開示されているＬＧＰは、例えば、照明器具またはソリッドステート照明装置等の様々な照明装置においても用いられ得る。
【００７２】
方法
本明細書において、導光板を形成する方法も開示され、本方法は、透明基体の主要な面にポリマー材料の層を施す工程と、複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を生成するためにポリマー材料を成形する工程とを含む。様々な実施形態によれば、本方法は、透明基体の発光面とは反対側の主要な面にポリマー材料の層を施す工程を含み得る。特定の実施形態では、ポリマー材料の層は、スクリーンプリント法によって施され得る。ポリマー材料を成形する肯定は、例えば、微細複製、ＵＶエンボス加工、熱エンボス加工、または高温エンボス加工によって行われ得る。本明細書において開示される方法は、成型用モールドを形成するための１以上の工程を更に含み得る。ポリマー材料を成形する工程は、成型用モールドをポリマー材料の層に適用することを含み得る。
【００７３】
再び図２を参照すると、様々な実施形態において、ポリマーフィルム１２０は、例えば、モールド成型、プリント法、および／または積層技術等の様々な方法を用いて、透明基体１１０の主要な面１７０に施され得る。例えば、ポリマー材料の層は、透明基体上にプリントされてもよく（例えば、スクリーンプリント法、インクジェットプリント法、スロットコーティング法、マイクロプリント法等）、押出し成形されてもよく、または別様でコーティングされてもよく、次に、所望の表面パターンがインプリントまたはエンボス加工され得る。或いは、透明基体にポリマー材料をコーティングしている間に、ポリマー材料に所望のパターンがインプリントまたはエンボス加工され得る。これらのモールド成型処理は「微細複製」と称され得るものであり、まず、所望のパターンが型として製造され、次に、ポリマー材料に押し付けられて、型の形状の逆の形状のレプリカを生じる。ポリマー材料は、インプリント中またはインプリント後に、ＵＶ硬化または熱硬化されてもよく、これは、それぞれ「ＵＶエンボス加工」および「熱エンボス加工」と称され得る。或いは、ポリマーフィルムは、高温エンボス加工技術を用いて施されてもよく、まず、ポリマー材料はガラス転移点より高い温度まで加熱され、次に、インプリントおよび冷却が行われる。限定するものではない更なる実施形態では、ポリマー材料はフィルムとして、介在する接着剤層を用いて透明基体１１０に施されても（例えば、積層されても）よい。
【００７４】
図８Ａ〜図８Ｄは、導光板を形成するための例示的な方法を示しており、成型用モールドを形成する工程と、このモールドを用いてポリマー材料をインプリント加工する工程とを含む。図８Ａにおいて、第１の鋳型１８０に微細構造パターン１８１が成形または別様で設けられ得る。図８Ｂに示されているように、第１の鋳型１８０は損傷（例えば、レーザ損傷）されて、光抽出パターン１８３を含む修正された鋳型１８２が製造され得る。図８Ｃに示されているように、次に、修正された鋳型１８２を用いて第２の鋳型がインプリント加工されて、成型用モールド１８４が製造され得る。次に、成型用モールド１８４を、透明基体１１０上にコーティングされたポリマー材料の層と接触させて、複数の光抽出特徴部１３５がパターニングされた複数の微細構造１３０を含むポリマーフィルム１２０を含む図８Ｄの導光板１００を製造する。
【００７５】
図９Ａ〜図９Ｈは、導光板を形成するための別の例示的な方法を示しており、成型用モールドを形成する工程と、このモールドを用いてポリマー材料をインプリント加工する工程とを含む。図９Ａにおいて、第１の鋳型１８０に微細構造パターン１８１が成形または別様で設けられ得る。図９Ｂに示されているように、第１の鋳型１８０を用いてモールド成型鋳型がインプリントされて、反転された微細構造パターン１８６を含むネガの鋳型１８５が形成され得る。図９Ｃを参照すると、次に、ネガの鋳型１８５に第１の材料１８７が施され得る（例えば、反転された微細構造パターン１８６内に付着される）。次に、図示されているように、第１の材料１８７の少なくとも一部分が除去されて、反転された微細構造パターン１８６および一時的な反転された光抽出パターン１８９を有する反転された鋳型１８８が形成され得る。例えば、第１の材料１８７は、フォトレジスト材料を含み得るものであり、これは、図９Ｄに示されているように、マスク１９１を通してＵＶ放射１９０に選択的に露光されて、照射された部分１９２および照射されていない部分１９３を生じる。次に、リソグラフィ技術および／またはエッチング技術を用いて、図９Ｅに示されているように、照射されていない部分１９３が除去され得る。図９Ｆを参照すると、反転された鋳型１８８を用いて、微細構造パターン１８１および光抽出パターン１８３を有する中間鋳型１９４がインプリント加工され得る。次に、中間鋳型１９４を用いて、最終的な鋳型がインプリント加工されて、図９Ｇの成型用モールド１８４’が製造され得る。次に、成型用モールド１８４’が、透明基体１１０上にコーティングされたポリマー材料の層と接触させられて、図９Ｈの複数の光抽出特徴部１３５’がパターニングされた複数の微細構造１３０を含むポリマーフィルム１２０を含む導光板１００’が製造され得る。
【００７６】
また、本明細書において、導光板を形成する方法が開示され、本方法は、ガラス基体の少なくとも１つの主要な面にポリマー材料の層を施す工程と、複数の光抽出特徴部を生成するためにポリマー材料を修正する工程とを含む。一部の実施形態では、ポリマー材料の層を施す工程は、基体表面に液状樹脂を加えることと、次に、ポリマーフィルムを形成するために樹脂をＵＶ硬化または熱硬化させることとを含み得る。他の実施形態では、ポリマー材料の層を施す工程は、介在する接着剤層を用いて、基体にポリマーフィルムを積層することを含み得る。ポリマー層が施されたら、複数の光抽出特徴部を生成するために、例えば、熱インプリント加工および／またはレーザインプリント加工によって、ポリマー材料が修正され得る。また、ポリマー材料は、必要に応じて、複数の微細構造を生成するために、例えば、微細複製、ＵＶエンボス加工、熱エンボス加工、または高温エンボス加工によって成形され得る。
【００７７】
図１０は、光学的に透明な接着剤（２５μｍ）を用いてＰＥＴフィルム（２５μｍ）に積層されたガラス基体を含む例示的なＬＧＰを示す。ＰＥＴフィルムをレーザインプリント加工して、光抽出特徴部のアレイを生成した。この例示的な光抽出特徴部は周期的なアレイとして示されているが、例えば、勾配パターン等の非周期的なアレイもあり得ることを理解されたい。例えば、光抽出特徴部は、例えば図１Ｃに示されているように、光源からの距離に対して相対的に密度を増加させてパターニングされてもよい。
【００７８】
本明細書において開示される方法は、様々な形状およびサイズの光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”を生成してよい。例えば、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照すると、図４に示されている方法は、例えば、図示されているトポグラフィープロファイルを有する光抽出特徴部を生成するように、第１の鋳型をレーザ損傷加工することによって行われ得る。個々の光抽出特徴部のアレイは、ＬＧＰに対して相対的にレーザをラスターパターンで走査させることによって、または、より複雑な形状についてはビーム偏向系を用いることによって、生成され得る。例示的なレーザとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ等が挙げられるが、これらに限定されない。レーザの動作パラメータ（例えば、レーザパワー、パルス持続時間、パルスエネルギー等）および他の変数は、所望の光抽出特徴部プロファイルに応じて様々であり得る。一部の実施形態では、パルス持続時間は、約１〜約１０００マイクロ秒（μｓ）の範囲内（例えば、約５〜約５００μｓ、約１０μｓ〜約２００μｓ、約２０μｓ〜約１００μｓ、または約３０μｓ〜約５０μｓ等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。レーザパワーは、約１〜約１００ワット（Ｗ）の範囲内（例えば、約５〜約５０Ｗ、または約１０〜約３５Ｗ等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。レーザエネルギーは、例えば、約０．０１〜約１００ミリジュール（ｍＪ）の範囲内（例えば、約０．１〜約１０ｍＪ、約０．５〜約５ｍＪ、または約１ｍＪ〜約２ｍＪ等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。
【００７９】
図１１Ａに示されているように、レーザを用いて、図１２Ａに示されているような（破線を参照）略放物線状の断面を有し得るクレーター状の光抽出特徴部が生成され得る。或いは、図１１Ｂ〜図１１Ｃに示されているように、レーザを用いて、図１２Ｂに示されているような（破線を参照）略三角形の断面を有し得る円錐形状の光抽出特徴部が生成され得る。或いは、図９に示されている方法は、例えば、リソグラフィ技術を用いて、図１２Ｃに示されているような（破線を参照）略台形の断面を有し得る円錐台状の光抽出特徴部が生成されるように行われ得る。当然ながら、光抽出特徴部１３５、１３５’、１３５”は、他の任意の形状、断面、またはそれらの組合せを有し得るものであり、それらの全てが本開示の範囲に含まれることが意図される。例えば、限定するものではない実施形態では、レーザインプリント加工を用いて、ポリマーフィルムに、ＬＧＰ内を伝搬する光を１以上のチャネルに閉じ込めることを促進できる複数のスロットまたは格子の形状の光抽出特徴部が生成され得る。微細構造の代わりに、またはそれに加えて、そのようなチャネルを用いることで、光源のうちの１つ（または１以上）のみが所与のチャネル内における光の輝度に寄与するように、１Ｄまたは２Ｄ調光機能を強化できる。
【００８０】
様々な実施形態によれば、透明基体は、ポリマーフィルムの第２のガラス転移温度Ｔｇ２より高い第１のガラス転移温度Ｔｇ１を有する組成物を含み得る。例えば、これらのガラス転移温度間の差（Ｔｇ１−Ｔｇ２）は、少なくとも約１００℃（例えば、約１００℃〜約８００℃、約２００℃〜約７００℃、約３００℃〜約６００℃、または約４００℃〜約５００℃の範囲内等であり、全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。この温度差は、モールド成型処理中に透明基体を溶融させることなく、または、別様で悪影響を及ぼすことなく、透明基体にポリマー材料をモールド成型することを可能にし得る。他の実施形態では、透明基体は、ポリマーフィルムの第２の溶融温度Ｔｍ２より高い第１の溶融温度Ｔｍ１、および／または、所与の処理温度におけるポリマーフィルムの第２の粘度ｖ２より高い第１の粘度ｖ１を有し得る。
【００８１】
なお、様々な開示された実施形態は、その特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程を含み得る。また、或る特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程は、示されていない様々な組合せまたは順列で、別の実施形態と交換されてもよく、または組み合わされてもよい。
【００８２】
また、本明細書において用いられる「the」、「a」、または「an」という用語は「少なくとも１つ」を意味し、特に明記しない限り、「１つのみ」に限定されるべきではないことを理解されたい。従って、例えば、「a light source」と言った場合には、特に明記しない限り、２つ以上のそのような光源を有する例を含む。同様に、「複数」または「アレイ」は「２つ以上」を示すことが意図される。従って、「複数の光拡散特徴部」は２つ以上のそのような特徴部（例えば３つ以上のそのような特徴部等）を含み、「微細構造のアレイ」は２つ以上のそのような微細構造（例えば３つ以上のそのような微細構造）を含む。
【００８３】
本明細書において、範囲は、「約」或る特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現され得る。そのような範囲が表現された場合には、例は、その或る特定の値から、および／または、別の特定の値までを含む。同様に、値が「約」という語を用いて概算として表現された場合には、その特定の値が、別の態様を構成することを理解されたい。更に、各範囲の終点は、他方の終点との関係において、および他方の終点から独立して、有意であることを理解されたい。
【００８４】
本明細書において用いられる「略」、「実質的に」、およびそれらの変形の用語は、記載された特徴が、或る値または記載に等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。例えば、「略平面状」の表面とは、平面状またはほぼ平面状の表面を示すことが意図される。更に、上記に定義したように、「実質的に類似」とは、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。一部の実施形態では、「実質的に類似」とは、互いの１０％以内（例えば、互いの約５％以内、または互いの約２％以内等）である値を示し得る。
【００８５】
特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要することは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していない場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。
【００８６】
特定の実施形態の様々な特徴、要素、または工程は、「〜を含む／有する」という移行句を用いて開示され得るが、それらの特徴、要素、または工程を含む、「〜からなる」または「〜から実質的になる」という移行句を用いて記載され得る別の実施形態も暗示されることを理解されたい。従って、例えばＡ＋Ｂ＋Ｃを含む装置に対して暗示される別の実施形態は、装置がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、および装置がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施形態を含む。
【００８７】
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本開示の精神および本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更を想到し得るものであるから、本開示は、添付の特許請求の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。
【００８８】
以下の実施例は、限定ではなく単に説明を意図したものであり、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定義される。
【実施例】
【００８９】
メチルメタクリレートスチレン（ＭＳ）またはコーニング社のＩｒｉｓ（商標）ガラスを透明基体として用いて、様々な構成を有する導光板（６９２．２×１２１２．４×２ｍｍ）を調製した。下の表Ｉに示されているように、基体の表面のうちの一方または両方に微細構造および／または光抽出特徴部を設けた。ポリマーフィルム（存在する場合）は、透明基体の屈折率に一致させた。ＬＥＤ光源（１２０ｍｍ）をＬＧＰの端面に結合した。実施例１の構成は図１３Ａに示されており、実施例４および５の構成は図１３Ｂ〜図１３Ｃに示されている。各サンプルについて、平均表面輝度、輝度均一性、および色ずれ（Δｘ、Δｙ）を測定した。これらの測定結果が下の表Ｉに示されている。各構成によって生じた光ビームの画像が図１４Ａ〜図１４Ｅに示されている。最後に、ＬＧＰから発せられた光の正規化された光束を、ＬＥＤの中心線からの距離の関数として測定し、これは図１５にプロットされている。
【００９０】
【表２】
2020504424.tif 000007
【００９１】
上の表Ｉによって示されているように、実施例４〜５のＬＧＰ（発光面とは反対側の主要な面上にパターニングされた微細構造を含む）は、発光面上に微細構造を有し反対側の主要な面上に抽出特徴部を有するＭＳおよびガラスのＬＧＰ（実施例１および３）と比較して、同程度の光学性能を示している。図１４Ａ〜図１４Ｅに示されている画像も、これらの例について同程度の局所調光効率を反映しており、実施例１および３〜５の各々は２３０ｍｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）値（図１５の曲線Ａ）を示し、これは、例えば微細構造面を有しない実施例２についての３００ｍｍのＦＷＨＭ値（図１５の曲線Ｂ）よりもかなり狭い。
【００９２】
本明細書において開示されている方法を用いて、単一の予め製造された型を用いて、ＬＧＰ表面に微細構造および光抽出特徴部を同時に設けることができ、これは、微細構造の形成と抽出特徴部のプリントとを別々の工程で行う場合と比較して、より簡単に、および／または、よりコスト効率が高くなり得る。更に、微細構造および抽出特徴部をＬＧＰの単一の面上に形成でき、それにより、ＬＧＰの反対側の面上に更なる構成を設けることが可能になる。最後に、そのようなパターニングされた微細構造面を含むＬＧＰは、一方の面上に微細構造を有すると共に反対側の面上に抽出特徴部を有するＬＧＰと同程度の光学性能および／または局所調光効率を有し得る。
【００９３】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９４】
実施形態１
端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有する透明基体と、
前記透明基体の前記第２の主要な面上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を含むポリマーフィルムと
を含むことを特徴とする導光板。
【００９５】
実施形態２
約０．０５未満の色ずれΔｙを含む、実施形態１記載の導光板。
【００９６】
実施形態３
前記透明基体がガラス基体である、実施形態１〜２のいずれか１つに記載の導光板。
【００９７】
実施形態４
前記ガラス基体が、酸化物のモル％ベースで、
５０〜９０モル％のＳｉＯ２、
０〜２０モル％のＡｌ２Ｏ３、
０〜２０モル％のＢ２Ｏ３、
０〜２０モル％のＰ２Ｏ５、および
０〜２５モル％のＲｘＯ
を含み、
ここで、ｘが２であり、且つ、ＲがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびそれらの組合せから選択されるか、または、ｘが１であり、且つ、ＲがＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびそれらの組合せから選択される、
実施形態３記載の導光板。
【００９８】
実施形態５
前記透明基体が、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＣｒの各々を１ｐｐｍ未満含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の導光板。
【００９９】
実施形態６
前記ポリマーフィルムの厚さｄ２が約５μｍ〜約５００μｍの範囲内である、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の導光板。
【０１００】
実施形態７
前記ポリマーフィルムが、ＵＶ硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーを含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の導光板。
【０１０１】
実施形態８
前記透明基体の前記第１の主要な面上に設けられた第２のポリマーフィルムであって、複数の微細構造、複数の光抽出特徴部、またはそれらの両方を含む第２のポリマーフィルムを更に含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の導光板。
【０１０２】
実施形態９
前記複数の微細構造が、プリズム、丸みのあるプリズム、またはレンチキュラーレンズの周期的または非周期的なアレイを含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の導光板。
【０１０３】
実施形態１０
前記複数の微細構造のうちの少なくとも１つの微細構造が、約０．１〜約３の範囲内のアスペクト比を有する、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の導光板。
【０１０４】
実施形態１１
前記複数の光抽出特徴部のうちの少なくとも１つの光抽出特徴部が三角形、台形、または放物線状の断面プロファイルを有する、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の導光板。
【０１０５】
実施形態１２
前記複数の光抽出特徴部のうちの少なくとも１つの光抽出特徴部が約１００μｍ未満の寸法を有する、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の導光板。
【０１０６】
実施形態１３
実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の導光板に光学的に結合された少なくとも１つの光源を含むことを特徴とする導光板アセンブリ。
【０１０７】
実施形態１４
実施形態１記載の導光板または実施形態１３記載の導光板アセンブリ含むことを特徴とするディスプレイ装置、照明装置、または電子装置。
【０１０８】
実施形態１５
導光板を形成する方法であって、
（ａ）透明基体の主要な面にポリマー材料の層を施す工程と、
（ｂ）複数の光抽出特徴部がパターニングされた複数の微細構造を生成するために前記ポリマー材料を成形する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【０１０９】
実施形態１６
前記面が、前記透明基体の発光面とは反対側の主要な面である、実施形態１５記載の方法。
【０１１０】
実施形態１７
前記ポリマー材料の層を施す前記工程がスクリーンプリント法を含む、実施形態１５記載の方法。
【０１１１】
実施形態１８
前記ポリマー材料を成形する前記工程が微細複製、ＵＶエンボス加工、熱エンボス加工、または高温エンボス加工を含む、実施形態１５記載の方法。
【０１１２】
実施形態１９
（ａ）光抽出パターンを含む修正された鋳型を生成するために、微細構造パターンを含む第１の鋳型をレーザ損傷加工することと、
（ｂ）成型用モールドを形成するために、前記修正された鋳型を用いて第２の鋳型をインプリント加工することと
によって、成型用モールドを製造する工程を更に含む、実施形態１５記載の方法。
【０１１３】
実施形態２０
前記ポリマー材料を成形する前記工程が、前記成型用モールドを前記ポリマー材料の層に適用することを含む、実施形態１９記載の方法。
【０１１４】
実施形態２１
（ａ）反転された微細構造パターンを含むネガの鋳型を形成するために、モールド成型鋳型に微細構造パターンをインプリント加工することと、
（ｂ）第１の材料を前記ネガの鋳型に適用することと、
（ｃ）反転された微細構造パターンおよび一時的な反転された光抽出パターンを有する反転された鋳型を形成するために、前記第１の材料の少なくとも一部分を除去することと、
（ｄ）中間鋳型を形成するために、前記反転された鋳型を用いて第２の鋳型をインプリント加工することと、
（ｅ）成型用モールドを形成するために、前記中間鋳型を用いて第３の鋳型をインプリント加工することと
によって、成型用モールドを作る工程を更に含む、実施形態１５記載の方法。
【０１１５】
実施形態２２
前記第１の材料がフォトレジスト材料であり、該フォトレジスト材料の一部分がリソグラフィ技術によって選択的に除去される、実施形態２１記載の方法。
【０１１６】
実施形態２３
前記ポリマー材料を成形する前記工程が、前記成型用モールドを前記ポリマー材料の層に適用することを含む、実施形態２１記載の方法。
【０１１７】
実施形態２４
（ａ）端面、発光面である第１の主要な面、およびその反対側の第２の主要な面を有するガラス基体と、
（ｂ）前記ガラス基体の前記第１の主要な面および前記第２の主要な面のうちの少なくとも一方の上に設けられたポリマーフィルムであって、複数の光抽出特徴部を含むポリマーフィルムと
を含むことを特徴とする導光板。
【０１１８】
実施形態２５
約０．０５未満の色ずれΔｙを含む、実施形態２４記載の導光板。
【０１１９】
実施形態２６
前記ポリマーフィルムの厚さが約５μｍ〜約５００μｍの範囲内である、実施形態２４〜２５のいずれか１つに記載の導光板。
【０１２０】
実施形態２７
前記ポリマーフィルムが、ＵＶ硬化性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーを含む、実施形態２４〜２６のいずれか１つに記載の導光板。
【０１２１】
実施形態２８
前記ポリマーフィルムが、介在する接着剤層を用いて前記ガラス基体に積層された、実施形態２４〜２７のいずれか１つに記載の導光板。
【０１２２】
実施形態２９
前記ポリマーフィルムが複数の微細構造を更に含む、実施形態２４〜２８のいずれか１つに記載の導光板。
【０１２３】
実施形態３０
前記複数の微細構造が、プリズム、丸みのあるプリズム、またはレンチキュラーレンズの周期的または非周期的なアレイを含む、実施形態２９記載の導光板。
【０１２４】
実施形態３１
前記ポリマーフィルムのノミナル屈折率が前記ガラス基体のノミナル屈折率と略等しい、実施形態２４〜３０のいずれか１つに記載の導光板。
【０１２５】
実施形態３２
実施形態２４〜３１のいずれか１つに記載の導光板に光学的に結合された少なくとも１つの光源を含むことを特徴とする導光板アセンブリ。
【０１２６】
実施形態３３
前記複数の光抽出特徴部が、前記少なくとも１つの光源からの距離に対して相対的に密度を増加させてパターニングされた、実施形態３２記載の導光板アセンブリ。
【０１２７】
実施形態３４
実施形態２４記載の導光板または実施形態３３記載の導光板アセンブリ含むことを特徴とするディスプレイ装置、照明装置、または電子装置。
【０１２８】
実施形態３５
導光板を形成する方法であって、
（ａ）ガラス基体の少なくとも１つの主要な面にポリマー材料の層を施す工程と、
（ｂ）複数の光抽出特徴部を生成するために前記ポリマー材料を修正する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【０１２９】
実施形態３６
前記ポリマー材料の層を施す前記工程が、前記少なくとも１つの主要な面に液状樹脂を施して、該液状樹脂をＵＶ硬化または熱硬化させることを含む、実施形態３５記載の方法。
【０１３０】
実施形態３７
前記ポリマー材料の層を施す前記工程が、介在する接着剤層を用いて、前記少なくとも１つの主要な面にポリマーフィルムを積層することを含む、実施形態３５記載の方法。
【０１３１】
実施形態３８
前記ポリマー材料を修正する前記工程が、レーザインプリント加工、熱インプリント加工、またはそれらの両方によって、光抽出特徴部のパターンを形成することを含む、実施形態３５記載の方法。
【０１３２】
実施形態３９
複数の微細構造を生成するために、微細複製、ＵＶエンボス加工、熱エンボス加工、または高温エンボス加工を用いて前記ポリマー材料を成形する工程を更に含む、実施形態３５記載の方法。
【０１３３】
実施形態４０
前記複数の微細構造が、プリズム、丸みのあるプリズム、またはレンチキュラーレンズの周期的または非周期的なアレイを含む、実施形態３９記載の方法。
【符号の説明】
【０１３４】
１００、１００’、１００”  導光板（ＬＧＰ）
１１０  透明基体
１２０  ポリマーフィルム
１３０  微細構造のアレイ
１３２  プリズム微細構造
１３５、１３５’、１３５”  光抽出特徴部
１４０  光源
１６０  発光面（第１の面）
１７０  反対側の（第２の）主要な面
１８０  第１の鋳型
１８１  微細構造パターン
１８２  修正された鋳型
１８３  光抽出パターン
１８４、１８４’  成型用モールド
１８５  ネガの鋳型
１８６  反転された微細構造パターン
１８７  第１の材料
１８８  反転された鋳型
１８９  反転された光抽出パターン
１９４  中間鋳型
【図１Ａ】
2020504424.tif 000008
【図１Ｂ】
2020504424.tif 000009
【図１Ｃ】
2020504424.tif 000010
【図２】
2020504424.tif 000011
【図３Ａ】
2020504424.tif 000012
【図３Ｂ】
2020504424.tif 000013
【図３Ｃ】
2020504424.tif 000014
【図３Ｄ】
2020504424.tif 000015
【図４】
2020504424.tif 000016
【図５】
2020504424.tif 000017
【図６】
2020504424.tif 000018
【図７】
2020504424.tif 000019
【図８Ａ】
2020504424.tif 000020
【図８Ｂ】
2020504424.tif 000021
【図８Ｃ】
2020504424.tif 000022
【図８Ｄ】
2020504424.tif 000023
【図９Ａ】
2020504424.tif 000024
【図９Ｂ】
2020504424.tif 000025
【図９Ｃ】
2020504424.tif 000026
【図９Ｄ】
2020504424.tif 000027
【図９Ｅ】
2020504424.tif 000028
【図９Ｆ】
2020504424.tif 000029
【図９Ｇ】
2020504424.tif 000030
【図９Ｈ】
2020504424.tif 000031
【図１０】
2020504424.tif 000032
【図１１Ａ】
2020504424.tif 000033
【図１１Ｂ】
2020504424.tif 000034
【図１１Ｃ】
2020504424.tif 000035
【図１２Ａ】
2020504424.tif 000036
【図１２Ｂ】
2020504424.tif 000037
【図１２Ｃ】
2020504424.tif 000038
【図１３Ａ】
2020504424.tif 000039
【図１３Ｂ】
2020504424.tif 000040
【図１３Ｃ】
2020504424.tif 000041
【図１４Ａ】
2020504424.tif 000042
【図１４Ｂ】
2020504424.tif 000043
【図１４Ｃ】
2020504424.tif 000044
【図１４Ｄ】
2020504424.tif 000045
【図１４Ｅ】
2020504424.tif 000046
【図１５】
2020504424.tif 000047
【国際調査報告】
2020504424.tif 000048
2020504424.tif 000049
2020504424.tif 000050