JP2003270408A - 可視光拡散用の表面形成された複合ポリマーレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡散光の透過率に優れた透明ポリマーフィル
ムを提供する。 【解決手段】 少なくとも一表面に複数の複合レンズを
含む上面および底面を有する透明ポリマーフィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上面および底面を
有し、その面上に正反射光を拡散させるための好適な複
数の複合レンズを含む少なくとも一表面を有する透明ポ
リマーフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光を散乱または拡散させる光学構造は、
一般に、二つの方法：（ａ）多くの方向に光を屈折また
は散乱させるために表面粗さを利用する表面拡散体とし
て、または、（ｂ）平坦な表面と埋め込まれた光散乱性
要素とを有する塊状拡散体として、の一方の方法で機能
する。

【０００３】前者の種類の拡散体は、普通、その粗面を
大気に曝して用いられ、拡散体材料と周囲の媒体との間
の屈折率に可能な最大の差を与え、結果として入射光に
対して最大の角拡散を与える。しかしながら、このタイ
プの先行技術のある光拡散体では、空気との接触が必要
であるという大きな障害を受ける。正確に操作するため
に粗面が空気と接触していなければならないという要件
によって、結果的に低効率となってしまう。仮に、拡散
体の入力および出力表面が両方とも他の材料、例えば接
着剤内に埋め込まれていると、その拡散体の光分散能
が、望ましくないレベルまで落ちてしまうことにもなり
かねない。

【０００４】第２のタイプの拡散体、塊状拡散体での一
つの変形では、第２の屈折率からなる小粒体または小球
体が、拡散体の第１の材料内に埋め込まれている。塊状
拡散体のその他の変形では、拡散体材料の屈折率が拡散
体の母体に沿って変化し、それによって、当該材料を通
過する光が、異なる地点で屈折または散乱する。また、
塊状拡散体には、いくつかの実際上の問題がある。仮
に、高角度の出力分布を得ようとすると、その拡散体
は、一般に、同じ散乱能を有する表面拡散体よりも厚く
なる。しかし、仮に、その塊状拡散体が薄くされるなら
ば、大部分の用途で、望ましい特性、当該拡散体の散乱
能が低くなり過ぎることになる。

【０００５】上記の困難性にも拘わらず、表面拡散体の
方が望ましく、塊状拡散体は適当でないという用途があ
る。例えば、表面拡散体は、現存するフィルムまたは基
体に貼り付けることができ、それによって個別のフィル
ムに係る要求を排除することが可能である。液晶表示装
置での光の操作の場合には、これは、（光の反射および
喪失を起す）干渉を取り除くことによって効率が増大す
る。

【０００６】米国特許第６,２７０,６９７号（Meyers
等）明細書には、曇りフィルムが、その山と谷形状の繰
返しパターンを用いて特定波長バンドの透過赤外エネル
ギーに使用されることが記載されている。これは可視光
を拡散させるが、そのパターンが表示装置を通して見え
るので、かかる形状の周期性は、バックライト型ＬＣ装
置には受入れられない。

【０００７】米国特許第６,２６６,４７６号（Shie
等）明細書には、光拡散用のポリマーシートの表面にお
ける微細構造について開示されている。この微細構造
は、基体表面にフレネルレンズを成形することによって
作られ、光源からの出力光の方向を、所望の分布、パタ
ーンまたはエンベロープに付形するようにコントロール
する。米国特許第６,２６６,４７６号明細書に開示され
る材料は、光を付形し、平行にするが、そのため、特に
液晶表示装置用の効果的な光の拡散体とはならない。

【０００８】一方の表面に表面テキスチャーを有する樹
脂で被覆された樹脂を有する透明ポリマーフィルムを作
製することは知られている。この種の透明ポリマーフィ
ルムでは、生の（未被覆の）透明ポリマーフィルムがポ
リエチレンのような湿潤樹脂で被覆される際に熱可塑的
に型押し処理することによって作製される。表面に湿潤
樹脂をもつ透明ポリマーフィルムが、表面模様を有する
冷却ローラと接触する。冷却水が、樹脂から熱を奪うよ
うにローラを通して供給され、それを固化、付着させて
透明ポリマーフィルムとする。この処理の間に、冷却ロ
ーラ表面の表面テキスチャーが、樹脂被覆された透明ポ
リマーフィルムに型押される。よって冷却ローラ上の表
面パターンは、被覆された透明ポリマーフィルム上の樹
脂に作られる表面にとって重要である。

【０００９】冷却ロールを作製する公知の先行方法の一
つには、機械式型彫り法を用いて主要な表面パターンを
作ることが含まれる。その型彫り法には、表面に工具の
縦筋を引き起こす心狂い、高価格、および非常に長い処
理といったことを含む多くの制約を有する。したがっ
て、冷却ロールを製造するには機械式型彫りを使用しな
いことが望ましい。

【００１０】米国特許第６,２８５,００１号（Fleming
等）明細書には、融触した基体上の繰返し微細構造の均
一性を改善し、あるいは融触した基体上に３次元微細構
造を作るため、基体の融触にエキシマレーザを用いる暴
露処理が述べられている。この方法では、複雑なランダ
ム３次元構造体を製造するためにマスター冷却ロールを
作ることは困難であり、また法外なコストもかかる。

【００１１】米国特許第６,１２４,９７４号（Burger）
明細書では、基体は、リトグラフ法によって作られる。
このリトグラフ法では、フォトマスクが連続して繰り返
されて、所望の小レンズに相当する３次元レリーフ構造
が作られる。プラスチックフィルム内に３次元形状を作
るためにマスターを形成するこの手順は、時間の浪費で
あり、コスト的にも法外なものである。

【００１２】

【特許文献１】米国特許第６,２６６,４７６号明細書

【特許文献２】米国特許第６,２７０,６９７号明細書

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明で
は、同時に正反射性の光源を拡散させながら、改善され
た拡散光透過率を与えるために、改良した光拡散性を有
する画像照射用光源を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも一表面に複数の複合レンズを含む上面および底面を
有する透明ポリマーフィルムが提供される。また、本発
明によれば、バックライト型画像形成媒体、液晶表示部
品および装置、並びにそれらの製造方法が提供される。

【００１５】本発明によれば、同時に正反射性の光源を
拡散させながら、改善された光透過率が与えられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、当該分野での先行技術
に優る多くの利点を有している。本発明では、液晶表示
装置のような背後投影型表示装置に通常使われる正反射
性の光源を拡散することが提供される。また、本発明で
は、光源に拡散を与えつつ、高い光透過率を有する。光
拡散体に係る高い透過率は、高い透過値が液晶表示をよ
り明るくし、またその明るさのレベルを維持することを
可能とし、バックライトの電力消費を低減し、それによ
ってノートブック型コンピュータに普通であるバッテリ
ー出力の液晶装置の寿命を延ばすことになるので、特に
液晶装置に重要である。本発明の表面小レンズ構造のポ
リマー層は、多くの液晶装置に求められる所望の拡散お
よび光透過要件を達成するために容易に変えることがで
き、それによって、液晶表示市場におけるめまぐるしく
変わる製品要求に対して本発明材料を対応させることが
可能となる。

【００１７】当該拡散体の弾性率および耐引掻き傷性
は、液晶装置の組立て操作時において、より強い拡散体
となした先行技術のキャストコーティングされたポリマ
ー拡散体に優る改善が施されている。これらおよび他の
利点は、以下の詳細な記載により明らかとなろう。

【００１８】用語「ＬＣＤ」は、画像形成に液晶を用い
るいかなる背後投影型表示装置をも意味する。用語「拡
散体」は、正反射性の光（一次方向の光）を拡散光（ラ
ンダム方向の光）に拡散できる材料の全てを意味する。
用語「光」は、可視光を意味する。用語「拡散光透過
率」は、５００ｎｍの光源での全体の光量と比較したと
きの５００ｎｍでの拡散して透過した光の割合を意味す
る。用語「全体の光透過率」は、５００ｎｍの光源での
全体の光量と比較したときの５００ｎｍでのサンプルを
通って透過した光の割合を意味する。これには、光の分
光および拡散透過率の両者が含まれる。用語「拡散光透
過効率」は、５００ｎｍでの全体の透過光の％に対する
拡散透過光の％に１００の係数を掛けた比率を意味す
る。用語「ポリマーフィルム」は、ポリマーを含むフィ
ルムを意味する。用語「ポリマー」は、単独重合体およ
び共重合体を意味する。用語「平均」は、レンズの大き
さおよび度数に関しては、全体のフィルム表面積にわた
る算術平均を意味する。

【００１９】「透明」とは、５００ｎｍで５０％以上の
全体の光透過率をもつフィルムを意味する。「いずれか
の方向」とは、フィルム上の小レンズの配置に関して
は、フィルム平面におけるｘおよびｙ方向におけるいず
れかの方向を意味する。用語「パターン」は、規則的ま
たはランダムのいずれでも、所定のレンズ配置を意味す
る。

【００２０】バックライトのより良いコントロールと管
理とは、液晶表示（ＬＣＤ）に係る影響力のある技術的
進歩である。ＬＣＤスクリーンと他の電子的ソフト表示
媒体は、主として正反射性の（高度の方向性の）蛍光灯
で背後から照らされている。拡散フィルムは、全体の表
示域にわたって光を均等に分配し、そして当該光を正反
射性から拡散性に変えるために使われている。表示スタ
ックの液晶部分を励起する光は、狭い円柱として放散
し、再分散されなければならない。拡散体は、選択的
に、高められた視角に向けて水平に光を放散させるため
に表示のこの部分に使われる。

【００２１】拡散は、それが屈折率を変えて材料を通過
する際に光を散乱させることによって達成される。この
散乱によって、光エネルギー用の散乱媒体が生ずる。光
の透過率と拡散との間には相反関係があり、これら二つ
のパラメーターの最適組み合わせは、それぞれの用途で
見出されなければならない。

【００２２】その背後の拡散体は、光源の直ぐ前に配置
されて、正反射性の光を拡散光に変えることによって表
示の全体にわたって光を一様にするために用いられる。
拡散フィルムは、ウェッブ材料上の複数の小レンズから
作られて、入射光を広げ、拡散させる。ＬＣＤの背後の
光を拡散させる先行方法には、異なる屈折率をもつポリ
マーフィルム、微孔質ポリマーフィルムを層状に重ねる
こと、または艶消樹脂もしくは艶消ビーズをもつフィル
ムを被覆することが含まれる。前方の拡散体の役割は、
方向選択性をもつ液晶（ＬＣＤ）から来る光を放散させ
ることである。光は、密に集光されたビームとなって最
高効率でＬＣに入り、そしてそれが出るときは狭い円柱
光として現れる。拡散体では、光を選択的に広げるため
に光学的構造が用いられる。多くの会社では、一つの軸
に沿って光を選択的に伸ばすために、楕円形の微細レン
ズを形成している。また、この方向性は、化学的または
物理的手段によって形成されるポリマーマトリクスおよ
び表面の微細レンズにおける楕円形状のポリマーによっ
ても達成される。本発明の拡散フィルムは、慣用のフィ
ルム製造設備を用いて高い生産性をもって得ることがで
きる。

【００２３】このポリマー拡散フィルムは、少なくとも
一方の面に、多数のランダムな微小レンズ、即ち小レン
ズの形態で模様付けされた表面を有する。用語「小レン
ズ」は、小さいレンズを意味するが、本議論の目的に関
しては、用語のレンズおよび小レンズは同じものである
とされている。小レンズは、複合レンズを形成するよう
に重なり合っている。「複合レンズ」は、その表面に多
数の小さい方のレンズを有する大きい方のレンズを意味
する。「大きい方のレンズ」は、小さい方のレンズがそ
の表面にランダムに形成されている大きい方の小レンズ
を意味する。「小さい方のレンズ」は、大きい方のレン
ズ上に形成されている大きい方のレンズより小さいレン
ズを意味する。カリフラワーに類似する複合レンズの形
状を作るために、全てが異なる大きさと形からなる複数
のレンズが互いの上部に形成される。小レンズによって
形成される小レンズまたは複合レンズは、透明ポリマー
フィルムの内方に凹状としてもよいし、あるいは透明ポ
リマーフィルムの外方に凸状にしてもよい。用語「凹」
は、フィルム表面に最も近い球体の外面をもつ球体表面
のように湾曲していることを意味する。用語「凸」は、
フィルム表面に最も近い球体の内面をもつ球体表面のよ
うに湾曲していることを意味する。用語「上面」は、光
源から離れた方のフィルム表面を意味する。用語「底
面」は、光源に近い方のフィルム表面を意味する。

【００２４】本発明の一つの実施態様では、月のクレー
ター表面に喩えることができる。月を叩く小惑星が、他
のクレーターから離れてクレーターを形成し、それが他
のクレーターの一つと重なり、それをその他のクレータ
ー内に形成するか、あるいはその他のクレーターを飲み
込んでしまう。更に多くのクレーターが刻まれるに連れ
て、月の表面は、透明なポリマーフィルムに形成された
複雑なレンズのような複雑な陥没となる。

【００２５】各小レンズの表面は、レンズを通過するエ
ネルギーの光線路を変える小型のレンズとして働く局部
的な球体断片である。各小レンズの形態は、各小レンズ
の表面が球体の扇形であるが、必ずしも半球体ではない
ことを意味する「半球形」である。その曲面は、透明ポ
リマーフィルムに並行な第１の軸（ｘ）に関して測定さ
れる曲率半径、透明ポリマーフィルムに並行で、かつ第
１の軸と直行する第２の軸（ｙ）に関して測定される曲
率半径を有する。一連のフィルム内のレンズは、ｘおよ
びｙ方向で同じ寸法を有する必要はない。レンズの寸
法、例えば、ｘまたはｙ方向の長さは、一般にフィルム
の長さおよび幅よりもかなり小さい。「高さ／直径比」
は、複合レンズの直径に対する複合レンズの高さの比を
意味する。「直径」は、ｘおよびｙ平面における複合レ
ンズの最大の寸法である。その高さ／直径比の値は、光
の拡散量、または各複合レンズが作る拡散の主たる原因
の一つである。小さな高さ／直径比は、その直径が、よ
り平らで、より幅広の複合レンズを作るレンズの高さよ
りもはるかに大きいことを示している。大きい高さ／直
径値は、より高くて、より薄い膜の複合レンズであるこ
とを示している。複合レンズは、大きさ、形態、光学軸
からの偏り、および焦点距離が異なってもよい。

【００２６】曲率、深さ、大きさ、間隔、構成材料（こ
れらは、ポリマーフィルムおよび基体の基本的屈折率を
決める）、および小レンズの位置決めは、拡散の程度を
決定し、そしてこれらのパラメーターは、本発明による
製造時に確定される。

【００２７】レンズを通る光の発散は、「非対称」と呼
んでもよいが、それは、水平方向の発散が垂直方向の発
散と相違していることを意味している。その発散曲線
は、非対称、即ち、ピークの光透過の方向がθ＝０°の
方向に沿ってなく、表面に対して非法線方向にあること
である。小レンズの拡散フィルムから光を非対称的に拡
散させることを可能にするには、少なくとも三つのアプ
ローチ、即ち、直交方向に関する一方向のレンズの寸法
を変化させること、レンズの中心からレンズの光学軸を
偏らせることおよび乱視レンズを用いること、がある。

【００２８】光学軸がそれぞれのレンズの中心から偏っ
ているレンズを有する拡散フィルムを用いることの成果
は、非対称な方法でフィルムから光を拡散させる結果と
なる。しかしながら、レンズ表面は、その光学軸がｘお
よびｙの両方向におけるレンズの中心から偏るように形
成されてもよいことが理解されよう。

【００２９】小レンズの構造は、基体の反対側に作られ
てもよい。支持体のどちら側の小レンズ構造も、曲率、
深さ、大きさ、間隙、および小レンズの位置決めが変え
られてよい。

【００３０】透明なポリマーフィルムの表面に複数の凸
または凹の複合レンズを含む上面および底面を有する透
明ポリマーフィルムが、好ましい。湾曲した凹および凸
のポリマーレンズは、非常に効率のよい光の拡散を与え
ることが分っている。また、本発明のポリマーレンズ
は、透明で、高い光の透過率によってＬＣ表示を明るく
してより多くの光を発生させる。

【００３１】当該ポリマーフィルム表面の凹レンズ、即
ち複合レンズは、ランダムに配置されることが好まし
い。レンズをランダムに配置すると、本発明材料の拡散
率を増大させる。更に、秩序のある凹または凸レンズの
配置を避けることによって、望ましくない光学干渉パタ
ーンが回避される。

【００３２】本発明の実施態様では、凹または凸レンズ
は、透明ポリマーシートの両側に配置される。透明シー
トの両側にレンズを配置すると、片側にある本発明のレ
ンズに比して、より効率のよい光拡散が得られる。ま
た、透明シートの両側にレンズを配置すると、ＬＣ表示
装置における明るさ強化フィルムから最も離れたレンズ
の焦点距離が増大する。

【００３３】本発明の一実施態様では、凸レンズが透明
ポリマーフィルムの上面にあり、そして凸レンズが透明
ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィルムの両
側に凸レンズを配置すると、レンズによる効率のよい拡
散のために要求される必要な空隙を与える他の隣接フィ
ルムから離れた表面が形成される。

【００３４】本発明のその他の実施態様では、凸レンズ
が透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凹レンズ
が透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィル
ムの上面に凸レンズを配置すると、レンズによる効率の
よい拡散のために要求される必要な空隙を与える他の隣
接フィルムから離れた表面が形成される。ポリマーフィ
ルムの底面に凹レンズを配置すると、隣接フィルムと光
学的に接触させることができ、そして依然として効率よ
く光を拡散する表面が形成される。

【００３５】本発明のその他の実施態様では、凹レンズ
が透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凹レンズ
が透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィル
ムの両側に凹レンズを配置すると、いずれの側にも隣接
フィルムと光学的に接するることができ、そして依然と
して効率よく光を拡散する表面が形成される。

【００３６】本発明のその他の実施態様では、凹レンズ
が透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凸レンズ
が透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィル
ムの上面に凹レンズを配置すると、隣接フィルムと光学
的に接することができ、かつ依然として光を効率的に拡
散する表面が形成される。ポリマーフィルムの底面に凸
レンズを配置すると、レンズによる効率のよい拡散のた
めに要求される必要な空隙を与える他の隣接フィルムか
ら離れた表面が形成される。

【００３７】凹または凸レンズは、いずれの方向にも４
〜２５０個の複合レンズ／ｍｍの平均度数を有している
ことが好ましい。フィルムが２８５個の複合レンズ／ｍ
ｍの平均度数を有するときは、レンズの幅は光の波長に
接近する。当該レンズは、レンズを通過する光に色を与
え、表示の色温度を変化させる。４個未満の複合レンズ
／ｍｍでは大きすぎて、光を効果的に拡散しないレンズ
となる。いずれの方向にも２２〜６６個の複合レンズ／
ｍｍの平均度数をもつ凹または凸レンズは、最も好まし
い。２２〜６個の平均度数の複合レンズでは、効率的な
拡散を与え、しかも、ランダムにパターン化されたロー
ルに対するキャスト塗布ポリマーを用いて効率よく製造
できることが分っている。

【００３８】好ましい透明ポリマーフィルムでは、ｘお
よびｙ方行に３〜６０μｍの平均幅で凹または凸レンズ
を有する。レンズが１μｍ未満のサイズを有するとき
は、当該レンズは、そのレンズの寸法が光の波長に類似
するため、通過する光に色ずれを与える。当該レンズが
ｘおよびｙ方向に６８μｍを超える平均幅を有するとき
は、そのレンズは、光を効率よく拡散するには大き過ぎ
る。より好ましくは、凹または凸レンズは、ｘおよびｙ
方向に１５〜４０μｍの平均幅を有する。この寸法のレ
ンズは、最も効率のよい拡散を生ずることが分ってい
る。

【００３９】小さい方のレンズを含む凹または凸レンズ
では、その小さい方のレンズが大きい方のレンズ直径の
平均して８０％未満であることが好ましい。小さい方の
レンズの直径が大きい方のレンズの８０％を超えるとき
は、その拡散効率は、レンズの複合率が下がるので減少
する。

【００４０】小さい方のレンズを含む凹または凸の複合
レンズでは、その小さい方のレンズのｘおよびｙ方向の
幅は２〜２０μｍであることが好ましい。小さい方のレ
ンズが１μｍ未満の大きさを有するときは、当該レンズ
は、そのレンズ寸法が光の波長に類似するので通過する
光に色ずれを与える。小さい方のレンズが２５μｍを超
える大きさを有するときは、その拡散効率は、レンズの
複合率が下がるので減少する。

【００４１】凹または凸の複合レンズには、オレフィン
の繰返し単位が含まれることが好ましい。ポリオレフィ
ンは、コスト的に低くて、光の透過率が高い。また、ポ
リオレフィンポリマーは、効率よく溶融押出され、それ
故、ロール形態で光拡散体を作るのに用いられる。

【００４２】本発明のその他の実施態様では、凹または
凸の複合レンズには、カーボネートの繰返し単位が含ま
れることが好ましい。ポリカーボネートは、高い光学透
過値を有し、そのため、高い光の透過と拡散が可能とな
る。高い光透過率のため、低い光透過値を有する拡散材
料よりも一層明るいＬＣ装置が提供される。

【００４３】本発明のその他の実施態様では、凹または
凸の複合レンズには、エステルの繰返し単位が含まれる
ことが好ましい。ポリエステルは、コスト的に低くて、
良好な強度と表面特性を有する。また、ポリエステルポ
リマーは、８０〜２００℃の温度で寸法的に安定であ
り、それ故、表示の光源で発生する熱に耐えることがで
きる。

【００４４】透明なポリマーフィルムは、そのポリマー
フィルムにエステルの繰返し単位が含まれることが好ま
しい。ポリエステルは、コスト的に低くて、良好な強度
と表面特性を有する。また、ポリエステルのポリマーフ
ィルムは、密封された表示装置が遭遇する電流範囲の温
度を超えても寸法的に安定である。ポリエステルポリマ
ーは容易に破砕され、それによって表示装置内に組み込
まれる拡散体シートの打抜きが可能となる。

【００４５】本発明のその他の実施態様では、透明なポ
リマーフィルムは、そのポリマーフィルムにカーボネー
トの繰返し単位が含まれる。ポリカーボネートは、ポリ
オレフィンポリマーに比して高い光学透過値を有し、そ
れ故、表示装置の明るさを改善できる。

【００４６】本発明のその他の実施態様では、透明なポ
リマーフィルムは、そのポリマーフィルムにオレフィン
の繰返し単位が含まれる。ポリオレフィンは、コスト的
に低くて、良好な強度と表面特性を有する。

【００４７】本発明のその他の実施態様では、透明なポ
リマーフィルムは、そのポリマーフィルムにトリアセチ
ルセルロースが含まれる。トリアセチルセルロースは、
高い光学透過率と低い光学複屈折性の両特性を有し、そ
れによって本発明の拡散体が光を拡散し、かつ不要な光
学パターンを減じることを可能とする。

【００４８】本発明の拡散体材料の好ましい拡散光透過
率は、５０％より大きいことである。拡散体が４５％未
満の光透過率であると、拡散体を通過する光量が充分で
なく、そのため拡散体を非効率にしてしまう。小レンズ
フィルムのより好ましい拡散光透過率は、８０〜９５％
より大きい。８０％の拡散透過率では、ＬＣ装置の蓄電
池の寿命を改善し、スクリーンの明るさを増すことが可
能となる。透明ポリマーフィルムの最も好ましい拡散透
過率は、９２％よりも大きい。９２％の拡散透過率で
は、バックライト光源の拡散を可能とし、かつＬＣ装置
の明るさを最大なものとし、それによって、ＬＣスクリ
ーンが自然の太陽光と競争せざるを得ない戸外で使用さ
れるＬＣ装置での画質が改善される。

【００４９】凹または凸レンズは、その各小レンズの表
面が球体のセクターであるが、必ずしも半球体である必
要はないという意味で、半球形であることが好ましい。
これによれば、ｘｙ平面にわたって優れた平坦な拡散が
与えられる。半球形状のレンズは、入射光を均一に散乱
し、表示領域が均一に照らされることが必要なバックラ
イト表示の適用に理想的である。

【００５０】本発明のその他の実施態様では、凹または
凸レンズは、レンズの幅がｘおよびｙ方向で異なるとい
う意味で非球面である。これによれば、ｘｙ表面にわた
って選択的に光を散乱させる。例えば、特定のｘｙアス
ペクト比であれば、楕円形の散乱パターンが生じる可能
性がある。このことは、拡大された視角に向けて垂直方
向よりも水平方向により多くの光を拡散する、ＬＣ表示
の前面において有用となる。

【００５１】凸または凹レンズは、０.０３〜１.０の高
さ／直径比を有することが好ましい。０．０１未満の高
さ／直径比（非常に広角で浅いレンズ）であると、その
レンズが光を効率的に拡散するための充分な曲率を有し
ないレンズであるため、拡散性に制限がある。２.５を
超える高さ／直径比であると、レンズの側面と基体との
間の角度が大きいレンズが形成される。これによると、
レンズの拡散能力を制限する内部反射が発生する。０.
２５〜０.４８の高さ／直径比の凸または凹レンズが、
最も好ましい。最も効率の良い拡散は、この範囲で起こ
ることが分っている。

【００５２】大きい方のレンズ当たりの小さい方のレン
ズの数は、２〜６０個であることが好ましい。大きい方
のレンズが１個または０個の小さい方のレンズを有する
ときは、その複合率は減少して、それ故、効率的に拡散
しない。大きい方のレンズがその上に７０個を超える小
さい方のレンズを有するときは、数個の小さい方のレン
ズの幅が、光の波長に接近して透過光に対して色を与え
る。大きい方のレンズ当たり５〜１８個の小さい方のレ
ンズであることが、最も好ましい。この範囲は、最も効
率的な拡散を生じることが分っている。

【００５３】透明ポリマーフィルムの厚さは、２５０μ
ｍ未満であることが好ましく、１２.５〜５０μｍであ
ることがより好ましい。現在のＬＣ装置に係るデザイン
傾向は、より軽く、より薄い装置に向かっている。２５
０μｍ未満まで光拡散体の厚さを減らすことによって、
そのＬＣ装置を、より軽くてより薄くすることができ
る。また、光拡散体の厚さを減らすことによって、ＬＣ
装置の明るさを、光の透過率を減少させて改善すること
ができる。光拡散体のより好ましい厚さは、１２.５〜
５０μｍであるが、それは、また、当該光拡散体をＬＣ
装置における他の光学材料、例えば明るさ強化フィルム
と適宜組み合わせることも可能である。更に、光拡散体
の厚さを減らすことによって、当該拡散体の材料含量が
軽減する。

【００５４】本発明の熱可塑性光拡散体は、典型的に他
の光学ウェブ材料と組み合わせて用いられるから、５０
０Ｐaより大きい弾性率をもつ光拡散体であることが好
ましい。５００Ｐaより大きい弾性率であれば、光拡散
体が、他の光学ウェブ装置との組み合わせのために感圧
接着剤で積層されることが可能となる。また、当該光拡
散体は機械的に強靭であるため、繊細で組立てが難しい
先行技術のキャスト拡散フィルムと比較して、その光拡
散体は、組立て処理の厳しさによりよく耐えることが可
能である。

【００５５】図１には、液晶表示装置における使用に好
適な、透明基体材料上に形成された複合レンズの断面が
示されている。光拡散フィルム１２には、その上に凸状
の大きい方のレンズ２２が透明なポリマー基材の表面２
６に存在している透明ポリマー基材２０が含まれる。本
発明では、大きい方のレンズ２２の表面上に複数の小さ
い方のレンズ２４が含まれ、それによって複合レンズが
形成されている。本発明の光拡散フィルムには、大きい
方のレンズ２２と小さい方のレンズ２４の両者から多く
の拡散表面が含まれる。

【００５６】図２には、光拡散体をもつ液晶表示装置が
示されている。可視光源１８が照らされて、光が、光ガ
イド２に導入される。ランプ反射体４は、光エネルギー
をアクリルボックスによって表わされる光ガイド２中に
導くために使用される。反射テープ６、反射テープ１０
および反射フィルム８は、光エネルギーが不必要な方向
に光ガイド２を出ることから保護するために使われてい
る。透明なポリマーフィルムの形態の光拡散フィルム１
２は、光拡散体に対して垂直方向に光ガイドを出る光エ
ネルギーを拡散させるために使用されている。明るさ強
化フィルム１４は、光エネルギーを偏光フィルム１６に
焦点を合わせるために使用される。光拡散フィルム１２
は、明るさ強化フィルム１４と接触している。

【００５７】表面に複数の凸および／または凹の複合レ
ンズを含む透明ポリマーフィルム用のポリマーシート
は、一般に、寸法的に安定であり、光学的に透明であっ
て滑らかな表面を含む。二軸延伸されたポリマーシート
は、キャスト塗布されたポリマーシートに比して、それ
が薄くて、弾性率が高いので好ましい。二軸延伸された
シートは、普通、シートを共押出することによって製造
されるが、それには数層の層が含まれてよく、引き続い
て二軸延伸される。かかる二軸延伸シートは、例えば、
米国特許第４,７６４,４２５号明細書に開示されてい
る。

【００５８】透明ポリマーフィルム用に好適な種類の熱
可塑性ポリマーには、ポリオレフィン、ポリエステル、
ポリアミド、ポリカーボネート、セルロースエステル、
ポリスチレン、ポリビニル樹脂、ポリスルホンアミド、
ポリエーテル、ポリイミド、ポリビニリデンフロリド、
ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリアセタール、ポリスルホネー
ト、ポリエステルイオノマー、およびポリオレフィンイ
オノマーが含まれる。これらポリマーのコポリマーおよ
び／または混合物も使用することができる。

【００５９】ポリオレフィン、特にポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリメチルペンテン、およびこれらの混合
物が好ましい。また、ポリオレフィンコポリマーも、プ
ロピレンとヘキサン、ブテンおよびオクテンのようなエ
チレンとのコポリマーを含め、好ましい。ポリプロピレ
ンは、それがコスト的に低く、そして良好な強度と表面
特性を有するため、最も好ましい。

【００６０】本発明の透明ポリマーフィルム用の好まし
いポリエステルは、４〜２０個の炭素原子の芳香族、脂
肪族または脂環式のジカルボン酸と２〜２４個の炭素原
子を有する脂肪族もしくは脂環式グリコールとから得ら
れるものが含まれる。好適なジカルボン酸の具体例に
は、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレ
ンジカルボン酸、酒石酸、グルタル酸、アジピン酸、ア
ゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタ
コン酸、１,４−シクロヘキサンジカルボン酸、ナトリ
ウムスルホイソフタル酸およびそれらの混合物が含まれ
る。好適なグリコールの具体例には、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタン
ジオール、ヘキサンジオール、１,４−シクロヘキサン
ジメタノール、ジエチレングリコール、他のポリエチレ
ングリコールおよびそれらの混合物が含まれる。かかる
ポリマーは、当該分野で周知であり、そして周知な技
術、例えば、米国特許第２,４６５,３１９号および同第
２,９０１,４６６号明細書に記載されるものによって作
られてよい。好ましい連続マトリクスのポリエステル
は、テレフタル酸またはナフタレンジカルボン酸と、エ
チレングリコール、１,４−ブタンジオールおよび１,４
−シクロヘキサンジメタノールから選ばれる少なくとも
１個のグリコールとの繰返し単位を有するものである。
ポリ(エチレンテレフタレート)が、これは少量の他のモ
ノマーで変性されてもよいが、特に好ましい。他の好適
なポリエステルには、スチルベンジカルボン酸のような
協力酸成分の好適な量を含めることによって形成される
液晶コポリエステルが含まれる。かかる液晶コポリエス
テルの具体例は、米国特許第４,４２０,６０７号、同第
４,４５９,４０２号および同第４,４６８,５１０号明細
書に開示されるものである。

【００６１】透明なポリマーフィルム用の有用なポリア
ミドには、ナイロン６、ナイロン６６、およびこれらの
混合物が含まれる。また。ポリアミドのコポリマーも好
適な連続相のポリマーである。有用なポリカーボネート
の具体例は、ビスフェノール−Ａポリカーボネートであ
る。複合シートの連続相ポリマーとして用いられる好適
なセルロースエステルには、硝酸セルロース、三酢酸セ
ルロース、二酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロ
ース、酢酸酪酸セルロース、およびこれらの混合物また
はコポリマーが含まれる。有用なポリビニル樹脂には、
ポリ塩化ビニル、ポリ(ビニルアセタール)、およびこれ
らの混合物が含まれる。また、ビニル樹脂のコポリマー
も、使用できる。

【００６２】本発明の複合レンズには、好ましくはポリ
マーが含まれる。ポリマーは、それが先行技術のガラス
レンズと比較して、一般にコストが低く、優れた光学特
性を有していて、かつ溶融押出、真空成形および射出成
型のような公知の方法を用いて効率的にレンズに成形で
きるので、好ましい。複合レンズの形成に好適なポリマ
ーには、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、
ポリカーボネート、セルロースエステル、ポリスチレ
ン、ポリビニル樹脂、ポリスルホンアミド、ポリエーテ
ル、ポリイミド、ポリビニリデンフロリド、ポリウレタ
ン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリアセタール、ポリスルホネート、ポリエス
テルイオノマー、およびポリオレフィンイオノマーが含
まれる。これらポリマーのコポリマーおよび／または混
合物は、機械的または光学的特性を改善するために用い
ることができる。透明な複合レンズ用の好ましいポリア
ミドには、ナイロン６、ナイロン６６、およびこれらの
混合物が含まれる。また、ポリアミドのコポリマーも、
好適な連続相のポリマーである。有用なポリカーボネー
トの具体例は、ビスフェノール−Ａポリカーボネートで
ある。複合レンズの連続相ポリマーとしての使用に好適
なセルロースエステルには、硝酸セルロース、三酢酸セ
ルロース、二酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロ
ース、酢酸酪酸セルロース、およびこれらの混合物また
はコポリマーが含まれる。好適なポリビニル樹脂には、
ポリ塩化ビニル、ポリ(ビニルアセタール)、およびこれ
らの混合物が含まれる。また、ビニル樹脂のコポリマー
も、使用できる。本発明の複合レンズ用に好ましいポリ
エステルには、４〜２０個の炭素原子の芳香族、脂肪族
または脂環式ジカルボン酸と２〜２４個の炭素原子を有
する脂肪族または脂環式グリコールとから得られるもの
が含まれる。好適なジカルボン酸の具体例には、テレフ
タル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸、酒石酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン
酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、
１,４−シクロヘキサンジカルボン酸、ナトリウムスル
ホイソフタル酸およびこれらの混合物が含まれる。好適
なグリコールの例には、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘ
キサンジオール１,４−シクロヘキサンジメタノール、
ジエチレングリコール、これらの他のポリエチレングリ
コールおよび混合物が含まれる。

【００６３】画像形成要素の色を変えるために、ポリエ
ステルスキン層に添加剤を加えることが好ましい。添加
できる本発明の添化剤は、蛍光増白剤である。蛍光増白
剤は、実質的に、無色で、蛍光性の、有機化合物であ
り、それは、紫外光を吸収して可視青色光としてそれを
放射する。具体例には、４,４´−ジアミノスチルベン
−２,２´−ジスルホン酸の誘導体、４−メチル−７‐
ジエチルアミノクマリンのようなクマリン誘導体、１‐
４−ビス(o−シアノスチリル)ベンゾールおよび２‐ア
ミノ−４−メチルフェノールが含まれるが、これらに限
定されない。この効率のよい蛍光増白剤の使用について
の望ましい特徴は、期待していない。透過表示材料用の
紫外線源は画像の反対側にあるので、その紫外線の光強
度は、画像形成層に普通の紫外線フィルターによっては
減少しない。その結果、所望の背景色を達成するために
は、より少ない蛍光増白剤が必要となるだけである。

【００６４】拡散体シートは、熱可塑性小レンズのキャ
スティングの前または後に、印刷適正を含むシートの特
性を改良するため、蒸気のバリアを与えるため、それを
熱シール性とするため、あるいは接着性を改良するため
に使用されてよいある数の塗膜で被覆され、処理されて
よい。これの具体例には、印刷適正用のアクリル塗膜、
熱シール特性用のポリ塩化ビニリデン塗膜がある。更
に、具体例には、印刷適正または接着性を改良するため
の火炎、プラズマまたはコロナ放電処理が含まれる。

【００６５】本発明の拡散体シートは、光学補償フィル
ム、偏光フィルムおよび基体構造の液晶層から選ばれる
一以上の層と組み合わせて用いられてよい。本発明の拡
散体フィルムは、好ましくは、拡散フィルム／偏光フィ
ルム／光学補償フィルムをこの順に組み合わせることに
よって用いられる。液晶表示装置に上記フィルムの組み
合わせを用いる場合には、そのフィルム同士は、例え
ば、反応の損失などを最小限にするため粘着性の接着剤
によって相互に結合されてよい。その粘着性の接着剤
は、界面での光の反射損失を抑制するため、遠心フィル
ムのそれに近い屈折率を有するものであることが好まし
い。

【００６６】また、小レンズ拡散体フィルムは、その他
の拡散体、例えば、バルク拡散体、微小凸レンズで型押
しされた層、ビーズ層、表面拡散体、ホログラフ拡散
体、微細構造拡散体、その他のレンズ配列、またはそれ
らの種々の組み合わせと関連させて用いてもよい。この
小レンズ拡散体フィルムは、光を分散、または拡散し
て、それによって、整列された周期的レンズ配列から起
こる回折パターンを破壊してしまう。小レンズ拡散体フ
ィルムは、いかなる拡散体またはレンズ配列の前または
後に配置してもよい。

【００６７】本発明の拡散シートは、透明ポリマーから
作られたフィルムまたはシートと組み合わせて用いられ
てよい。かかるポリマーの具体例には、ポリカーボネー
ト、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレートおよびポリエチレンナフタレートのようなポリ
エステル、ポリメチルメタクリレートのようなアクリル
ポリマー、およびポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
スチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポ
リスルホン、ポリアクリレートおよび三酢酸セルロース
がある。バルク拡散体の層は、支持体用のガラスシート
に固定されてよい。

【００６８】また、本発明の透明ポリマーフィルムに
は、他の側面で、１個以上の小レンズ通路を通る光学透
過率を改善するために、一層以上の光学塗膜が含まれて
もよい。それには、屡、当該拡散体の効率を上げるため
に、反射防止（ＡＲ）膜の層で拡散体を塗付することが
望ましい。

【００６９】本発明の拡散体シートは、例えば、フィル
ムの表面滑性を改善するために、入射角で光の散乱特性
を変える光学特性を悪化させない範囲で添化剤、即ちシ
リカのような滑剤が含まれてもよい。かかる添化剤の具
体例は、キシレン、アルコールまたはケトンのような有
機溶媒、アクリル樹脂の微細粒子、シリコーン樹脂また
は金属酸化物またはフィラーである。

【００７０】本発明の小レンズ拡散体フィルムは、通
常、光学異性体を有している。ウェブ材料およびキャス
トされた熱可塑性樹脂は、一般に、引張方向に光軸を有
する光学異方性を示す光学的に異方性の材料である。光
学異方性は、フィルム厚ｄおよび複屈折Δｎの積、即
ち、Δｎ×ｄ（減速度）で表わされる。ここで、Δｎ
は、フィルム平面における遅い光軸方向における屈折率
と速い光軸方向における屈折率との差である。延伸方向
は、本発明フィルムにおける引張軸と一致している。引
張軸は、正の固有複屈折を有する熱可塑性ポリマーの場
合には遅い光軸方向であり、負の固有複屈折を有する熱
可塑性ポリマーの場合には速い光軸方向である。Δｎ×
ｄ値の必要なレベルに関しては、そのレベルがフィルム
の用途に依存しているので、その確定的な要件は全くな
い。

【００７１】本発明に係る製造方法では、好ましいレン
ズポリマーは、スリットダイから溶融押出される。一般
に、Ｔダイまたはコートハンガーダイが好ましく用いら
れる。当該方法には、ポリマーまたはポリマーブレンド
をスリットダイに通して押出し、その押出されたウェブ
を、透明シートのレンズポリマー成分がそのガラス凝固
温度以下に冷却されて拡散レンズの形状が保持されるよ
うに、好ましいレンズの幾何学模様をもつ冷却されたキ
ャスティングドラム上で、急冷することが含まれる。

【００７２】拡散フィルム集成体の製造法は発展した。
その好ましいアプローチには、複数の複合体レンズを有
する凸状のマスター冷却ロールを提供する工程が含まれ
る。当該拡散フィルムは、溶融ポリマー材料を冷却ロー
ル表面にキャスティングすることによってそのマスター
冷却ローラから型取され、次いでその小レンズ構造体を
もつポリマー材料が透明ポリマーフィルム上に移され
る。

【００７３】冷却ロールは、ローラ表面に銅の層を電気
メッキし、次いでガラスまたは二酸化ケイ素のようなビ
ーズでその銅層の表面を研磨して噴射仕上げし、半球形
の形状をもつ表面テキスチャーを形成する工程を含む方
法によって製作される。その得られた噴射仕上げ表面
は、底まで光沢ニッケルメッキされるかあるいはクロム
メッキされ、結果としてロール内方に凹形状かあるいは
ロール外方に凸形状のいずれかをもつ表面テキスチャー
となる。冷却ロール表面の剥離特性のため、樹脂が、ロ
ール表面に付着することはない。

【００７４】ビーズ噴射仕上げ操作が、噴射仕上げ操作
時におけるノズルの供給速度、ローラ表面からのノズル
距離、ローラの回転速度および粒子の速度が正確にコン
トロールされる自動直圧方式を用いて実施されて、所望
の小レンズ構造が形成される。

【００７５】面積あたりの冷却ロールにおける形状部の
数は、ビーズの大きさおよびパターンの深さによって決
まる。より大きなビーズ直径とより深いパターンである
と、結果として、所定面積における形状部の数はより少
なくなる。それ故、形状部の数は、ビーズの大きさとパ
ターンの深さによって必然的に決まる。

【００７６】また、本発明の複合レンズは、パターン周
辺を真空成形すること、レンズを射出成型することおよ
びレンズをポリマーウェブに型押しすることによって製
造されてもよい。これらの製造技術では、効率的に光を
拡散できる満足のいくレンズが得られるが、パターン化
されたロール上にポリマーを溶融キャスト塗布し、引き
続いて透明ポリマーウェブ上に移動させると、本発明の
レンズをロール内に形成することが可能となり、それに
よって拡散レンズの製造コストが下がる。更に、キャス
ト塗布ポリマーでは、型押しおよび真空成形に比較し
て、より効率よく所望の複合レンズの幾何学模様を複製
できることが分っている。

【００７７】本発明は、いかなる液晶表示装置に関して
用いられてもよく、その典型的な集成装置は以下に記載
されている。液晶（ＬＣ）は、広く電子表示用に使われ
ている。これらの表示方式では、ＬＣ層は偏光子層と検
光子層の間に配置され、そして法線軸に対して層を旋回
して進む方位角を示す配向ベクトルを有している。検光
子は、その吸収軸が偏光子のそれと垂直であるように配
置される。液晶セルを通過する偏光子によって偏光され
た入射光は、液晶内の分子配向に影響されるが、それは
セルを横切る電圧を印加することによって変えることが
できる。この原理を用いることによって、周囲の光を含
む外部光源からの光の透過率をコントロールすることが
できる。このコントロールの達成に必要なエネルギー
は、一般に、陰極線管のような他の表示タイプに使われ
る蛍光材料に必要なそれよりもはるかに少ない。したが
って、ＬＣ技術は、軽量化、低電力消費および長期の操
作寿命を重要な特徴としている、ディジタル時計、計算
機、ポータブルコンピュータ、電子ゲーム機を含むがそ
れらに限定されない多くの用途に使われている。

【００７８】能動マトリクス液晶表示（ＬＣＤ）は、各
液晶画素の駆動用スイッチ装置として薄膜トランジスタ
ー（ＴＦＴ）を用いている。これらのＬＣＤは、そのそ
れぞれの液晶画素が選択的に駆動されるため、混信無し
に高精細度の画像を表示することができる。光学モード
干渉（ＯＭＩ）表示は、液晶表示であり、それは、「通
常は白色」、つまり、光がオフ状態の表示層を透過す
る。ねじれネマティック液晶を用いるＬＣＤの動作モー
ドは、大雑把に、複屈折モードと旋光モードに分かれ
る。「フィルム補償型超ねじれネマティック」（ＦＳＴ
Ｎ）ＬＣＤは、通常は黒色、つまり、電圧が印加されな
いときはオフ状態で光の透過を禁止する。ＯＭＩ表示
は、報告によれば、より速い応答時間とより広い動作温
度範囲を有している。

【００７９】白熱電球または太陽からの通常光は、ラン
ダムに偏光されている、つまり、それには、可能なあら
ゆる方向に向かう波が含まれている。偏光子は、ランダ
ムに偏光された（「偏光されていない」）光ビームを、
入射光ビームから二つの垂直平面に偏光された成分の一
方を選択的に除去することによって偏光されたものに変
換するように機能する二色材料である。線形偏光子は、
液晶表示（ＬＣＤ）装置の基本的な成分である。

【００８０】ＬＣＤ装置に使用するために充分な光学的
性能をもつ高二色性比率の偏光子には、いくつかのタイ
プがある。これらの偏光子は、一方の偏光成分を透過
し、他方の互に直交する成分を吸収する（この効果は、
二色性として知られている）薄いシート状材料から作ら
れる。最も普通に用いられるプラスチックシート偏光子
は、薄い、一軸延伸された（ＰＶＡポリマー鎖が、多少
並行状態で一列に並んでいる）ポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）フィルムからなる。この一列に並んだＰＶＡ
は、次いで、沃素または着色二色性色素の組み合わせで
ドープされて（例えば、住友化学社の欧州特許第０１８
２６３２号明細書を参照のこと）、これらは、中性のグ
レー着色された高異方性のマトリクスを得るように吸収
され、そして一軸延伸されたＰＶＡとなる。

【００８１】コントラスト、カラー再現性、および安定
なグレースケール強度は、電子表示に係る重要な品質特
性であり、これらは液晶技術に採用されている。液晶表
示のコントラストを制約する主要な因子は、光が、液晶
要素またはセルを通る際に「漏れる」傾向であり、そう
なると、暗黒、即ち「黒色」画素状態となる。更に、漏
洩およびそれによる液晶表示のコントラストは、表示ス
クリーンが見られる角度にも左右される。典型的に、最
適なコントラストは、表示に対する凡その法線入射を中
心として狭い視角内でのみ観察され、視角が大きくなる
と急速に落ちる。カラー表示では、この漏洩の問題は、
コントラストを悪化するばかりでなく、カラー再現の減
退と関連して色ずれまたは色相ずれの原因となる。黒色
状態の光の漏洩に加えて、典型的なねじれネマティック
液晶表示における狭い視角の問題は、液晶材料の光学的
異方性のために、視角関数としての明るさ−電圧曲線に
おけるシフトによって悪化する。

【００８２】本発明の透明ポリマーフィルムは、当該フ
ィルムがバックライト方式における光散乱フィルムとし
て用いられるときは、輝度を平準化できる。ポータブル
コンピュータに使われるような、バックライトＬＣＤ表
示スクリーンでは、光源に相当する個々の「ホットスポ
ット」が検出されるように、ＬＣＤスクリーンに比較的
近くに配置された比較的集中した光源（例えば、蛍光）
または比較的集中した一連の光源を有していてよい。拡
散体フィルムは、表示装置に亘る照度を平準化するのに
役立つ。液晶表示装置には、例えば、能動マトリクス駆
動および単純マトリクス駆動から選択される駆動法と、
例えば、ねじれネマティック液晶モード、超ねじれネマ
ティック液晶モード、強誘電性液晶モードおよび反強誘
電性液晶モードから選択される液晶モードとの組み合わ
せを有する表示装置が含まれるが、しかし、本発明で
は、上記組み合わせによって限定されない。液晶表示装
置では、本発明の延伸フィルムは、バックライトの前面
に配置されることが必要である。本発明の小レンズ拡散
体フィルムでは、当該フィルムがあらゆる方向に優れた
可視性を与えるように光を拡散するという優れた光散乱
性を有しているので、液晶表示装置の明るさを表示全体
に亘って平準化することができる。上記の効果は、この
ような小レンズ拡散体フィルムを単一使用しても達成で
きるが、複数枚のフィルムが組み合わされて用いられて
もよい。この均質化する小レンズ拡散体フィルムは、透
過モードでＬＣＤ材料の前に置いて、光を分配し、それ
を更によく均質化させるようにしてもよい。本発明に
は、光源を有意破壊する装置としての重要な用途も有し
ている。多くの用途では、試料全体に分散した光が変化
するが、これは望ましくないので、ある用途に問題があ
るフィラメント構造それ自体を光源の出力から除いてし
まうことが望ましい。また、光源が置換された後に光源
のフィラメントやアークの位置に変動があると、誤っ
た、誤解を招きかねない読みが生じる。光源と検出器と
の間に置かれた本発明の均質化する小レンズ拡散体フィ
ルムでは、光源の出力からどんな痕跡量のフィラメント
構造をも除くことができるので、したがって、光源から
光源へと全く同一の均質化した出力が生じる。

【００８３】小レンズ拡散体フィルムは、所望の場所に
向けた快い均質化した光を与えることによって舞台用の
照明をコントロールするために用いられてもよい。舞台
およびテレビの製作では、広範な種類の舞台光を、適当
な照明に必要なあらゆる異なる効果を達成するために使
用することが必要である。これには、不便で高価な多く
の異なるランプを用いることが要求される。ランプを覆
って配置される本発明のフィルムは、それに必要な殆ど
制限のない柔軟性のある分散光を与えることができる。
その結果として、殆どあらゆる対象、動くものであれ動
かないものであれ、いかなる形態からなるものであって
も、正確に照明することができる。

【００８４】本発明の小レンズ拡散体フィルムに金属フ
ィルムなどからなる反射層を塗付して形成される反射フ
ィルムは、例えば、交通信号用の逆反射性部材として使
用できる。それは、自動車、二輪車、人などに貼り付け
た状態で使用できる。

【００８５】また、本発明の小レンズ拡散体フィルム
は、法の施行と安全システムの分野において、赤外（Ｉ
Ｒ）検出器に一層高いコントラストを与えるために、全
体の安全確保地域にわたるレーザダイオード（ＬＤ）ま
たは発光ダイオード（ＬＥＤ）からの出力光を均質化す
るために用いられてもよい。また、本発明の当該フィル
ムは、紙幣読取機または皮膚治療装置のようなＬＥＤま
たはＬＤ源を用いる装置から構成物を取り除くために使
用されてもよい。これにより、より正確さが増すことに
なる。

【００８６】外科医の頭部に取り付けられる光ファイバ
ー集成体により、仮に手術時に光ファイバー要素の一部
が破壊しても、手術部位に散漫性の光度変化を放つこと
ができる。ファイバー束の末端に配置された本発明の小
レンズ拡散体フィルムは、残りのファイバーから来る光
を均質化して、患者に放つ光から破壊したファイバーの
痕跡を排除してしまう。標準の擦りガラス製の拡散体で
は、著しい背後散乱によって処理量に損失が生じるた
め、この用途には効果的でない。

【００８７】また、本発明の小レンズ拡散体フィルム
は、光源のフィラメントまたはアークを有意破壊するこ
とによって顕微鏡下の試料を均質に照らして、均質的に
照らされた視野を得ることができる。また、当該フィル
ムは、ファイバーを伝わる種々のモード、例えば、螺旋
状ファイバーから来る光の出力を均質化するために使用
することができる。

【００８８】また、本発明の小レンズ拡散体フィルム
は、仕事および生活空間に好適な光を与えるような重要
な建築的な用途も有している。典型的な商業上の用途で
は、高価でない透明ポリマー拡散体フィルムが、部屋全
体に光を拡散させることを助けるために用いられる。こ
れら慣用の拡散体の一つと置き換わる本発明のホモジナ
イザーでは、光が部屋全体にわたって一様でかつ全くホ
ットスポットが無く、あらゆる角度に拡散されるよう
に、より均一な光出力が与えられる。

【００８９】また、本発明の小レンズ拡散体フィルム
は、芸術品を照らす光を拡散するために用いられてもよ
い。この透明なポリマーフィルム拡散体は、最も望まし
い様式で芸術品を描写するため、適宜な大きさと方向性
をもつ好適な絞りを与える。

【００９０】更に、本発明の小レンズ拡散体フィルム
は、表示装置のような光学装置の一部として広く使うこ
とができる。例えば、それは、液晶表示装置のバックラ
イト方式について先に記載した光散乱板に加えて、反射
型液晶表示装置における金属フィルムのような反射フィ
ルムで積層された光反射板として、あるいは当該装置の
裏面側（観察者と反対側）に金属フィルムを置く場合に
当該フィルムを前面側（観察者側）に向ける前面散乱性
フィルムとして用いることができる。本発明の小レンズ
拡散体フィルムは、ＩＴＯフィルムによって示される酸
化イリジウムからなる透明導電層を積層させることによ
って電極として用いられてもよい。

【００９１】透明ポリマー拡散体フィルムのその他の用
途には、後部投影スクリーンがあるが、それは、大画面
のスクリーン上に光源から画像を投影することが望まし
い。テレビ用の視角は、典型的に、水平方向よりも縦方
向に小さい。当該拡散体は、視角を増大させるように光
を拡散させるために役立つ。

【００９２】拡散フィルムのサンプルは、積分球を備え
た日立Ｕ４００１ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ分光光度計を用
いて測定された。全体の透過スペクトルは、複合レンズ
の前面を積分球に向けたビームポートにサンプルを置い
て測定された。検量された９９％拡散反射性の標準（Ｎ
ＩＳＴ−痕跡量）は、標準のサンプルポートに置かれ
た。拡散透過スペクトルは、同様に測定されたが、９９
％タイルを取り去った。拡散反射スペクトルは、塗布側
を積分球に向けたサンプルポートにサンプルを置いて測
定された。サンプルの裏張り材からの反射を排除するた
めに、サンプルの背後には何も置かれなかった。得られ
たスペクトルの全ては、３５０〜８００ｎｍであった。
拡散反射率の結果は、９９％タイルについて引用される
ので、その値は絶対ではなく、９９％タイルの検量報告
によって修正されることが必要となる。

【００９３】全透過光のパーセンテージは、全ての角度
でサンプルを透過する光のパーセントを指している。拡
散透過は、入射光から２.５°の角度を除くサンプルの
透過光パーセントとして定義される。拡散光の透過は、
拡散透過によってサンプルを透過した光のパーセントで
ある。拡散反射は、サンプルによって反射される光のパ
ーセントとして定義される。実施例に引用したパーセン
テージは、５００ｎｍで測定された。これらの値は、サ
ンプルの吸収性または測定されたサンプルの僅かな変化
のため、合計で１００％にはならない。

【００９４】本発明の実施態様によれば、改善された光
の拡散性および透過性のみならず、薄くされた拡散フィ
ルムも提供され、しかもこの拡散フィルムは、光の散乱
性を低減している。

【００９５】

【実施例】実施例 この実施例では、本発明の複合光拡散レンズを、複合レ
ンズの幾何学形状を含むパターン化された冷却ロールに
対して、押出級のポリオレフィンポリマーを押出注型す
ることによって作製した。次いで、この複合レンズの形
状でパターン化されたポリオレフィンポリマーを、ポリ
エステルウェブ材料に移動して、それにより複合表面レ
ンズをもつ光拡散体を形成した。この実施例では、透明
ポリマーのウェブ材料上に形成した複合表面レンズが、
ポリマーウェブの表面に形成されたランダムな単一のポ
リマーレンズおよびアクリルマトリクス中へ球状ビーズ
を分散させることを利用する先行技術の光拡散体に比し
て、非常に優れた光拡散性を与えることを示す。更に、
この光拡散体は、コストが低く、ＬＣ装置に組み込める
機械的特性を有していることが明らかである。

【００９６】２本のパターン化された冷却ロール（複合
レンズと単一レンズの幾何学形状）を、ローラの表面に
銅層を電気メッキし、次いでその銅層の表面をガラスビ
ーズで研磨噴射仕上げして、半球形の形状をもつ表面テ
キスチャーを作製する工程を含む方法によって製作し
た。その得られた噴射仕上げした表面に、光沢ニッケル
メッキを底まで施して、結果としてロール内に凹形状か
あるいはロール外に凸形状のいずれかをもつ表面テキス
チャーとした。ビーズ噴射仕上げ操作は、自動直圧方式
を用いて行なったが、そこでは、噴射操作時のノズル供
給速度、ロール表面からのノズル距離、ロールの回転速
度および粒子速度を正確にコントロールして、所望の複
合レンズ構造を作製した。表面積当たりの冷却ロールに
おける形状の数はビーズの大きさおよびパターンの深さ
によって決まる。ビーズの直径が大きく、そしてパター
ンが深い程、所定面積における形状の数は少なくなる。

【００９７】複合レンズをパターン化したロールは、ス
チールのロール形板から始まって、４４７ＭＰaの圧力
下で、サイズ１４のグリットでグリットブラスト仕上げ
することによって製作した。次いで、このロールにクロ
ムメッキした。ロール表面に得られた複合レンズは、凸
であった。単一のレンズをパターン化したロール（対
照）は、銅のロール形板から始まって、３１０ＭＰaの
圧力下で、サイズ１４の球形グリットでグリットブラス
ト仕上げすることによって製作した。ロール表面に得ら
れた単一レンズは、凹であった。

【００９８】二つのパターン化した冷却ロールを使用し
て、コートハンガースロットダイから、９７.２％の光
透過率をもつ１００μｍ厚の延伸されたウェブの透明な
ポリエステルウェブの上に、実質的に９６.５％のＬＤ
ＰＥ（Eastman Chemical 級のD4002P）、３％の酸化亜
鉛および０.５％のステアリン酸カルシウムを含むポリ
オレフィンポリマーを押出塗布することによって光拡散
シートを作製した。このポリオレフィンキャスト塗膜の
付着量は、２５.８８ｇ／ｍ²であった。

【００９９】複合レンズを含む本発明の材料は、２７.
１μｍの平均直径をもつ大きい方のレンズとその大きい
方のレンズの表面に６.７μｍの平均直径をもつ小さい
方のレンズとがランダムに分布して含まれるレンズを有
していた。小さい方のレンズ対大きい方のレンズの平均
比率は、１７.２：１であった。対照の拡散シートは、
２５.４μｍの平均直径をもつ単一レンズがランダムに
分布して含まれていた。キャスト塗布された拡散シート
の構造は、以下のとおりであった。

【０１００】

【０１０１】上記（本発明および対照）から形成された
ポリマーレンズを含む二枚の拡散シートおよびポリエス
テルウェブ材料上に塗付されたアクリルバインダー中に
８μｍのポリマービーズを含有する先行技術のポリマー
光拡散体について、光透過率％、拡散光透過率％、分光
透過率％および拡散反射率％に関して測定した。

【０１０２】拡散フィルムのサンプルを、積分球を備え
た日立Ｕ４００１ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ分光光度計を用
いて測定した。全体の透過スペクトルは、複合レンズの
前面を積分球に向けたビームポートにサンプルを置いて
測定した。検量された９９％拡散反射性の標準（ＮＩＳ
Ｔ−痕跡量）を標準のサンプルポートに置いた。拡散透
過スペクトルを同様にして測定したが、９９％タイルは
取り去った。拡散反射スペクトルは、塗布側を積分球に
向けたサンプルポートにサンプルを置いて測定した。サ
ンプルの裏張り材からの反射を排除するために、サンプ
ルの背後には何も置かなかった。得られたスペクトルの
全てが、３５０〜８００ｎｍであった。拡散反射率の結
果は、９９％タイルについて引用されるので、その値は
絶対ではなく、９９％タイルの検量報告によって修正さ
れることが必要となる。

【０１０３】全透過光のパーセンテージは、全ての角度
でサンプルを透過する光のパーセントを指している。拡
散透過率は、入射光の角度から２.５°の角度を除く、
サンプルを通過する光のパーセントとして定義される。
拡散光の透過率は、拡散透過によってサンプルを透過し
た光のパーセントである。拡散反射率は、サンプルによ
って反射される光のパーセントとして定義される。実施
例に引用したパーセンテージは、５００ｎｍで測定し
た。これらの値は、サンプルの吸収性または測定された
サンプルの僅かな変化のため、合計で１００％にならな
い。

【０１０４】本発明、対照および先行技術に係る測定値
を、以下の表１に挙げる。

【表１】

【０１０５】上記データが明らかに示すように、透明ポ
リマーの表面に形成された複合ポリマーレンズは、より
明るい液晶表示装置用に許容される、優れた光拡散およ
び透過率％を与える。本発明材料に係る８５.２％の拡
散光透過率は、単一レンズ（５９.０％）および先行技
術材料（６５.７％）の両者よりかなり良好である。本
発明の複合レンズは、単一レンズ（一つの曲面）および
先行技術材料（一つの曲面）に比して、かなり多くの曲
面積を与えている。拡散光の透過率は、その拡散シート
がＬＣ装置に共通な導光器のパターンをマスクしなけれ
ばならないという点で、ＬＣ装置の品質に重要な因子で
ある。本発明の９１.７％という全体の光透過率は、単
一レンズ（８７.４）および先行技術材料（６６.７）よ
りもかなり改善されている。内部散乱および光源に向か
うバック反射を低下させるレンズを提供することによっ
て、本発明の材料では、９１.７％の光エネルギーを拡
散体に通過させることが可能となり、その結果、明るい
液晶表示となる。

【０１０６】表１における測定値を総合すると、サンプ
ル１では、高い全体の透過率と高い拡散光透過率とを両
立させている。このことは、殆どの光をフィルム中に通
過させて、明るいＬＣ表示を可能にしつつ、導光器のパ
ターンをマスクするフィルムを作ったことになる。サン
プル２では、明るいＬＣ表示を作る高い透過値を有して
いるが、拡散透過値が低く、そのため導光器のパターン
が表示を通して見えてしまう。サンプル３では、フィル
ムを出る光の殆どは拡散し、それによって導光器をマス
クしてしまう。光の放出は、殆ど全部が拡散であるが、
その全体の透過率の測定値は低い閉塞光であり、歓迎し
ない暗い表示となる。また、サンプル３を通過する光
は、大部分の反射によって浪費された。

【０１０７】更に、本発明の材料は、延伸ポリエステル
基材上に形成されたので、当該材料は、キャストされた
拡散体シートに比して、より高い弾性率を有している。
実施例の延伸ポリマー基材は、当該材料の材料含量が先
行技術材料に比して減少しているので、光拡散体を薄く
することを可能とし、そのためコスト効率もよい。

【０１０８】本実施例では、主として、ＬＣ装置用の熱
可塑性光拡散材料を指向したが、本発明の材料は、他の
拡散用途、例えばバックライト表示、拡散層を有する画
像形成要素、正反射性の家庭照明および私的スクリーン
用の拡散体、画像捕獲の拡散レンズおよび温室光の拡散
に有用性を有する。

【０１０９】本発明の実施態様には、以下のものが含ま
れる。凸状複合レンズが透明ポリマーフィルムの上面に
あり、そして凸状複合レンズが透明ポリマーフィルムの
底面にあること；凸状複合レンズが透明ポリマーフィル
ムの上面にあり、そして凹状複合レンズが透明ポリマー
フィルムの底面にあること；凹状複合レンズが透明ポリ
マーフィルムの上面にあり、そして凹状複合レンズが透
明ポリマーフィルムの底面にあること；凹状複合レンズ
が透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凸状複合
レンズが透明ポリマーフィルムの底面にあること；複合
レンズが、いずれの方向にも２２〜６６個の複合レンズ
／ｍｍの平均度数を有すること；複合レンズが、ｘおよ
びｙ方向に１５〜４０μｍの平均幅を有すること；複合
レンズが、多数の小さい方のレンズを含み、その小さい
方のレンズが、ｘおよびｙ方向に平均して２〜２０μｍ
または３〜８μｍの幅を有すること；透明フィルムおよ
び／または複合レンズが、１個以上のオレフィンの繰返
し単位、カーボネートの繰返し単位、またはエステルの
繰返し単位を含む材料からなること；透明フィルムが、
トリアセチルセルロースを含む材料からなること；フィ
ルムの拡散光透過率が、９２％よりも大きいこと；複合
レンズが、半球形または非球面であること；複合レンズ
が、０.０３：１.０〜０.２５〜０.４８の高さ／直径比
を有すること；大きい方のレンズ当たり小さい方のレン
ズの数が、平均して２〜６０個または５〜１８個である
こと；透明ポリマーフィルムが、１２.５〜５０μｍの
厚さを有すること；フィルムが、少なくとも２層の積層
からなり、第１層が複合レンズを含み、そして第２層が
第１層の基体として機能すること；フィルムが、光源と
表面に複数の複合レンズを含む透明ポリマーフィルムと
を含み、そして少なくとも６５％の拡散光透過率を有す
るバックライト装置に用いられること；

【０１１０】本明細書で引用された特許および刊行物
は、本明細書で引用されたことにより本明細書に含め
る。

【０１１１】最後に、本発明の好ましい実施態様を列記
すると、以下のとおりである。 １．少なくとも一表面に複数の複合レンズを含む上面お
よび底面を有する透明ポリマーフィルム。 ２．前記複合レンズが表面にランダムに分布している前
記１に記載の透明ポリマーフィルム。 ３．前記複合レンズが透明ポリマーフィルムの上面およ
び底面の両方に存在する、前記１に記載の透明ポリマー
フィルム。 ４．前記複合レンズがいずれの方向にも５〜２５０個の
複合レンズ／ｍｍの平均度数を有する、前記１に記載の
透明ポリマーフィルム。 ５．前記複合レンズがフィルム平面のｘおよびｙ方向に
３〜６０μｍの平均幅を有する、前記１に記載の透明ポ
リマーフィルム。 ６．前記複合レンズが小さい方のレンズを含み、その小
さい方のレンズ直径がそれと関連する大きい方のレンズ
直径の平均して８０％未満である、前記１に記載の透明
ポリマーフィルム。 ７．拡散光透過率が５０％より大きい前記１〜６のいず
れか１に記載の透明ポリマーフィルム。 ８．拡散光透過率が８０〜９５％である、前記７に記載
の透明ポリマーフィルム。 ９．２５０μｍ未満の厚さを有する、前記１〜８のいず
れか１に記載の透明ポリマーフィルム。 １０．透明ポリマーフィルムの弾性率が５００ＭＰaよ
り大きい、前記１〜９のいずれか１に記載の透明ポリマ
ーフィルム。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、液晶表示装置の使用に好適な、透明基
材材料上に形成された複合レンズの断面を示す。

【図２】図２は、光拡散体をもつ液晶表示装置を示す。

【符号の説明】

２…光ガイド ４…ランプ反射体 ６…反射テープ ８…反射フィルム １０…反射テープ １２…光拡散フィルム １４…明るさ強化フィルム １６…偏光フィルム １８…可視光源 ２０…透明ポリマー基材 ２２…大きい方のレンズ ２４…小さい方のレンズ ２６…透明ポリマー基材の表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シェリル ジェイ．カミンスキー アメリカ合衆国，ニューヨーク 14612, ロチェスター，グリーンリーフ メドウズ 460 Ｆターム(参考） 2H042 BA04 BA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一表面に複数の複合レンズを
   含む上面および底面を有する透明ポリマーフィルム。
2. 【請求項２】 前記複合レンズが透明ポリマーフィルム
   の上面および底面の両方に存在する、請求項１に記載の
   透明ポリマーフィルム。
3. 【請求項３】 前記複合レンズがいずれの方向にも５〜
   ２５０個の複合レンズ／ｍｍの平均度数を有する、請求
   項１に記載の透明ポリマーフィルム。
4. 【請求項４】 前記複合レンズがフィルム平面のｘおよ
   びｙ方向に３〜６０μｍの平均幅を有する、請求項１に
   記載の透明ポリマーフィルム。
5. 【請求項５】 拡散光の透過率が８０〜９５％である、
   請求項１に記載の透明ポリマーフィルム。
6. 【請求項６】 ２５０μｍ未満の厚さを有する、請求項
   １に記載の透明ポリマーフィルム。