JP2006513452A

JP2006513452A - 光学フィルムの実装および取扱方法

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Publication number: JP2006513452A
Application number: JP2004566936A
Authority: JP
Inventors: エム．コトチック，キース; ジェイ．フレキング，アンソニー; ケイ．ネイヤー，サテンダー
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2006-04-20
Also published as: TWI230809B; CN1754118A; AU2003297180A8; WO2004065218A3; US7236217B2; CN100392489C; WO2004065218A2; US20070222914A1; TW200424580A; EP1583692A2; AU2003297180A1; KR20050093835A; US20040141103A1

Abstract

本発明はいくつかの光学フィルムをディスプレイ枠に挿入する前に結束する新規な実装方法に関する。この結束はフィルムの取り扱いを容易にし、ディスプレイ装置を組み立てるのに必要な工程数を削減し、フィルムに損傷を与える機会を減らし、歩留まりを上昇させる。積層体のフィルムのうちの少なくとも２つはゼロギャップ接合部を用いて接着される。ゼロギャップ接合部はフィルムの表示領域の外側にある。

Description

本発明は光学ディスプレイに関し、特に光学ディスプレイで使用する光調節光学フィルムの実装方法に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの光学ディスプレイは益々一般的になりつつあり、例えば携帯電話、個人情報端末（ＰＤＡ）からコンピュータゲームに及ぶ携帯コンピュータ装置、さらにノート型コンピュータ、ＬＣＤモニタおよびテレビ画面などの大型の装置において利用が見出されている。光調節フィルムを光学ディスプレイ装置に組み込むことにより表示性能が向上する。プリズム状構造化フィルム、反射型偏光子および拡散フィルムを始めとする様々なタイプのフィルムが、出力輝度、照明均一性、視野角、および全体のシステム効率などの表示パラメータを向上させるのに有用である。このような動作特性の向上により装置が使い易くなるとともにバッテリ寿命も延び得る。

光調節フィルムは概して、バックライトアセンブリとフラットパネルディスプレイとの間のディスプレイ枠内に１枚ずつ積層される。フィルム積層体は特定の所望光学性能を得るように最適化することができる。しかし製造の観点からすると、数枚の個別フィルム片の取り扱いおよび組立からいくつかの問題が生じる恐れがある。これらの問題にはとりわけ個々の光学フィルムから保護ライナーを除去するために要する余分な時間に加えて、ライナーを除去する際にフィルムに損傷を与える可能性が増すことがある。さらにディスプレイ枠に複数の個々のシートを挿入することは時間がかかるとともに、個々のフィルムを積層することによりフィルムが損傷する機会がさらに増える。これらの問題はすべて全体のスループットを低下させまたは歩留まりを削減させ、システムの高コストにつながる一因となる恐れがある。

上記した問題に鑑みて、本発明はいくつかの光学フィルムをディスプレイ枠に挿入する前に結束する新規な実装方法に関する。この結束はフィルムの取り扱いを容易にし、ディスプレイ装置の組立に必要な工程数を削減し、フィルムを損傷する機会を減らし、歩留まりを上昇させる。

一般に本発明は２つ以上の光調節フィルムの積層体の実装に関し、フィルムの少なくとも２つはゼロギャップ接合部を用いて接着される。

本発明の特定の一実施形態は、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージに関する。フィルムパッケージは、少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、第１および第２の光学フィルムは、積層体表示領域を形成するように整列している第１および第２の表示領域をそれぞれ有する。第１および第２の光学フィルム間のゼロギャップ接合部が、第１および第２の表示領域の外側に配置されている。

本発明の他の実施形態は、照明ユニットと、ディスプレイユニットと、照明ユニットとディスプレイユニットとの間に配置されて照明ユニットからディスプレイユニットへ透過する光を調節する光調節ユニットとを含む、ディスプレイシステムに関する。光調節ユニットは少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、第１および第２の光学フィルムは、ディスプレイユニットの表示領域に相当する積層体表示領域を形成するように整列している少なくとも第１および第２の表示領域をそれぞれ有する。第１および第２の光学フィルム間のゼロギャップ接合部が、第１および第２の表示領域の外側に配置されている。

本発明の他の実施形態は、光学ディスプレイ用の光学フィルムを積層する方法に関する。この方法は、それぞれ表示領域を備えた第１および第２の光学フィルムを提供するステップを含む。またこの方法は、第１および第２の光学フィルムを、第１および第２の光学フィルムの表示領域の外側でゼロギャップ接合部により接合するステップを含む。

本発明の他の実施形態は、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージに関する。フィルムパッケージは、第１の表面を有する第１の光学フィルムと、第１の光学フィルム上に配置された第２の光学フィルムとを含む。第２の光学フィルムは、ゼロギャップフィルム接合部で第１の光学フィルムの第１の表面に接合された第１の表面を有する。第２の光学フィルムの中心表示領域は第１の光学フィルムに対して未接合のままである。

本発明の他の実施形態は、照明ユニットと、ディスプレイユニットと、照明ユニットとディスプレイユニットとの間に配置されて照明ユニットからディスプレイユニットへ透過する光を調節する光調節ユニットとを含むディスプレイシステムに関する。光調節ユニットが少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、第１の光学フィルムが第１の表面を有するとともに、第２の光学フィルムが第１の光学フィルム上に配置されている。第２の光学フィルムが、ゼロギャップフィルム接合部で第１の光学フィルムの第１の表面に接合された第１の表面を有する。第２の光学フィルムの中心表示領域は、第１の光学フィルムに対して未接合のままである。

本発明の他の実施形態は、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージに関する。フィルムパッケージは、第１の表面を有する第１の光学フィルムと、第１の光学フィルム上に配置された第２の光学フィルムとを含む。第２の光学フィルムが、第１および第２の光学フィルムを接着するゼロギャップ接合手段により第１の光学フィルムの第１の表面に接合された第１の表面を有する。第２の光学フィルムの中心表示領域は、第１の光学フィルムに対して未接合のままである。

本発明の他の実施形態は、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージに関する。フィルムパッケージは、少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、第１および第２の光学フィルムが、積層体表示領域を形成するように整列している第１および第２の表示領域をそれぞれ有する。第１および第２の光学フィルム間でフィルムを接合するゼロギャップ接合手段が、第１および第２の表示領域の外側に配置されている。

本発明の上記の開示は本発明の各例示的実施形態または各実施を説明しようとするものではない。以下の図面および詳細な説明はこれらの実施形態をより詳細に例証するものである。

本発明は以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を添付の図面と関連付けて検討することでより完全に理解可能であろう。

本発明は様々な変形および代替形状に適用可能であるが、その詳細は一例として図面に示したものでありさらに詳細に説明する。しかし本発明を記載の特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解できよう。逆に添付の請求の範囲により規定されるような本発明の要旨および範囲内にある変形、同等物および代替物をすべて網羅しようとするものである。

本発明は液晶ディスプレイなどのディスプレイに適用可能であるとともに、このようなディスプレイを作製するのに必要な工程数を削減するのに特に有用である。

ディスプレイシステム１００が図１に概略的に示されている。このシステムは、概して２枚のガラス層に挟持された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどの電子ディスプレイ素子１０２を含む。さらにディスプレイ素子１０２はＬＣＤパネルの上方および下方に吸収型偏光子を含むことにより、概して偏光による画像を生成するのに必要な偏光コントラストを提供し得る。

バックライトアセンブリ１０４は、ディスプレイ素子１０２用の主光源として用いてもよく、またはユーザがディスプレイ素子１０２によって形成された画像を見るには不十分な外光しかない場合にディスプレイ素子１０２を通して光を提供するために用いてもよい。特定な一実施形態において、バックライトアセンブリ１０４は、光源１０６、導光板１０８、および１又は複数の反射層１１０などのいくつかの要素を含み得る。多くの用途においてディスプレイシステム１００の重要な特徴はシステム１００の全体の厚さが薄いということである。従って光源１０６は一般に導光板１０８の横に位置するとともに、導光板１０８は光源１０６からの光を上方へシステム１００を介してディスプレイ素子に向ける。光源１０６は任意の適当なタイプの光源であればよい。多くの用途においてディスプレイ１００を白色で照明することが望ましく、この場合光源１０６は蛍光灯や、色を混合して白色を生成する一連の発光ダイオード等でもよい。

図示の実施形態において、導光板１０８には光を導光板１０８からディスプレイ素子１０２に向ける拡散反射領域１１２が設けられている。導光板１０８は光をディスプレイ素子１０２に向けるための他のタイプの素子、例えばディスプレイ素子に対向する導光板１０８の上面上の光抽出領域を含み得る。また光抽出機構は導光板１０８の上下両面上に設けてもよい。導光板１０８は図示のようなスラブの形状でもよいが、例えばウェッジなどの他の形状でもよいことは理解されよう。また他の装置を用いて光を光源１０６からディスプレイ素子１０２へ透過させてもよい。

バックライトアセンブリの他の実施形態を用いてもよく、例えばバックライトアセンブリに適当な反射キャビティ内に位置する一連のランプを形成してもよい。バックライトアセンブリの設計に対して他のいくつかの選択肢があるが、バックライトアセンブリの特別な設計は本発明にとって重要ではないことが理解できよう。

多数の光調節フィルムが、バックライトアセンブリ１０４とディスプレイ素子１０２との間で概して光調節フィルム積層体１１４内に介挿されている。光調節フィルム積層体１１４は概して多数のフィルムを含んでおり、ディスプレイ素子１０２に入射する光の様々な光学特性を制御する。例えば光調節フィルム積層体は第１の拡散膜１１６を含み得る。第１の拡散膜を用いることにより積層体１１４を通って上方に透過する光の強度の均質化を助け得る。

フィルム１１８および１２０は、各々その上面にわたって連続する一列のプリズム状リブ１１９を有する構造化フィルムであり得る。プリズム状リブは光をシステム１００の光学軸１３０に向けるのに役立つ。フィルム１１８のリブ１１９は光を図の平面に平行な方向に再配向する。フィルム１２０のリブは概してフィルム１１８のリブと非平行に配置されている。フィルム１２０のリブはフィルム１１８のリブ１１９と垂直であるため、フィルム１２０のリブは光を図の平面に垂直な方向に再配向し得る。これを交差構造構成と称し得る。他の実施形態（図示せず）において、層１１８および１２０をバックライトアセンブリ１０４から受け取った光を再配向する単一構造化光学フィルムに替え得る。

また積層体１１４は反射型偏光子層１２２を含み得る。この層は画像光としてディスプレイ素子１０２を透過させるのに不適切な偏光状態のバックライトアセンブリ１０４からの光を再利用するのに有用である。反射型偏光子層１２２により反射された光は反射板１１０によって拡散するように反射されて偏光が混合した状態になるため、反射光の少なくとも一部は画像光として利用するのに適切な偏光状態でディスプレイ素子１０２へと通り抜ける。さらに偏光変換器、例えば１／４波長位相差板層を用いて反射型偏光子１２２から反射された光の偏光を変換してもよい。反射型偏光子１２２は任意の適当なタイプの反射型偏光子、例えば多重ポリマ層フィルム、コレステリック偏光子またはワイヤグリッド偏光子でもよい。

また積層体１１４は、よく「カバーシート」と称される他の拡散シート１２４を含み得る。拡散シート１２４は概して比較的脆弱な拡散板である。拡散シート１１６および１２４はディスプレイ素子１０２の照明を観察者に対して均一にするのに有用であり得る。なお実際のシステム設計によっては、層１１６〜１２４で表される要素のいくつかがなくても、追加しても、または他の機能要素に替えてもよい。

このようなフィルム積層体１１４によれば、個別の光学フィルム層１１６〜１２４の各々を製造中に個々にディスプレイ枠に挿入しなければならない。ディスプレイ全体の厚さを減少させるためにフィルム１１６〜１２４の厚さを減少させることが重要であることが多いため、個々のフィルム１１６〜１２４を非常に薄く作製する場合がある。その結果個々のフィルムの剛性は低くなり、それにより製造中の取り扱い、処理、組立がより困難になる恐れがある。またこれらのフィルム層は精密な光学機能性を有することが多いため、傷または破片などの表面欠陥があると全体のシステム性能を損なう恐れがある。各フィルム層には両面保護ライナーが設けられていることが多く、バックライトアセンブリ内に挿入する前にこれらを除去しなければならない。ライナー除去の動作および最終的なバックライトアセンブリ内への挿入で壊れやすいフィルムを、欠陥をもたらす可能性の高い状態にさらす恐れがある。このような欠陥の例には引っ掻き傷、綿埃、および静電気の蓄積によりフィルム表面に付着した他の破片がある。さらにライナーの除去には追加製造工程が必要であり、そのため除去するライナーの数を減少させることが製造工程の削減に繋がり、付随する製造コストの節約になる。多数のフィルム層をバックライトアセンブリに組み込むと、欠陥の発生／導入の可能性がさらに高くなり、これにより余分な再加工のため製造スループットが低下するとともに単位原価が上昇する恐れがある。

本発明は取り扱いおよび採取的なバックライト／システム組立効率を向上させるために、様々な光学フィルム層および／または構成要素を結束する手法に関する。

多数の光学層を結束する１つの方法は、各フィルム間に接着剤を挿入することを含む。接着層は縁部から縁部まで積層体全体にわたってあってもよく、積層体の１又は複数の縁部に沿って配置されていてもよく、またはフィルム層のいくつかまたはすべての区域上にパターン化されていてもよい。

このような接着接合は多数のフィルム結束を達成することができるが、各接着層は増加分厚さ、概して２５μｍ程度以上を追加する。このようなフィルム積層体の全体の厚さの大きな増加はフィルム構成において、特にフィルム積層体の厚さを可能な限り小さくすべきスペースが限られた用途において望ましくない。また構造化表面に接着層を追加すると、構造化表面の反射特性に望ましくない重大な劣化をもたらすか、または反射特性を完全に無効にし得る。そのためプリズム状フィルム１１８および１２０のようなフィルムの構造化反射面を有するフィルムの光配向効果が損なわれる場合がある。そうではなくフィルム層を一緒に接着する手法が任意の表面構造の所望の屈折性を維持するとともに、特にスペースが限定された用途において積層体厚さに殆ど厚さを追加しない、光学フィルムのパッケージ化積層体を構成することが望ましい。

本発明による接合フィルム積層体２００を形成する１つの手法が図２Ａに概略的に図示されている。層２１６〜２２４は、ディスプレイシステム内の光調節フィルム積層体に見出し得るような異なる光学層を表す。例えば層２１６は拡散層であってもよく、層２１８および２２０は光を配向するための構造化フィルムであってもよく、層２２０の向きは層２１８に対して交差している。層２２２は反射型偏光子層である一方、層２２４は拡散層であり得る。

接合部２３０は隣接のフィルム層を一緒に固定する接合部を表す。接合部２３０は、例えばフィルムの１つの表面が構造を含んでいる場合にフィルム層の非接合部分間に空隙が存在できるようにする個別の接合部でもよい。このような空隙はある光学フィルム、例えば積層体２１４の軸２３２に向けて光を再配向する構造化光学フィルム２１８よび２２０の効率的な動作を維持するのに有用であり得る。接合部２３０をフィルム層２１６〜２２４の表面上の線または形状パターン内の１箇所にまたは数箇所に沿って配置してもよい。また接合部２３０を層２１６〜２２４のいくつかまたはすべての側部タブ内に配置することは有利であり得る。このようなタブは接合積層体２００をディスプレイ枠内に載置するための位置合わせ要素としても機能し得る。

プリズム状構造化フィルム２６６と他のフィルム２７０との間の接合部２３０を示す拡大図が図２Ｂに概略的に図示されている。本実施形態ではプリズム状構造化フィルム２６６の周辺縁部におけるランド２６８を用いて接合部２３０を形成する。フィルム２６６と２７０との間の空隙２７２により、プリズム状構造化フィルムは透過する光を再配向することができるが、フィルム積層体の厚さへの追加はない。

異なる手法を用いて積層体フィルムの光学的品質の劣化を低減または防止し得る。例えばニュートンリングにつながり得るフィルム間の汚染粒子の存在を低減するような処置をする。さらに例えば本明細書に引用して援用する米国特許第６，３２２，２３６号明細書に説明されているように、互いに接している表面の一方または両方に小さな高さ変化を設けて浸潤を低減してもよい。また本明細書に引用して援用する米国特許第５，７７１，３２８号明細書に記載されているように、プリズム状構造化フィルムに様々な高さの構造化表面を設けてもよい。

各々がフィルム積層体に大きな厚さを付加しない異なるタイプの接合部２３０を用いてもよい。接合部２３０の場所では接着されたフィルム層間には間隙がない。フィルム層が互いに直接接合されるため、この接合部はゼロギャップ接合部または直接接合部と称し得る。接合部２３０は例えば超音波溶着、レーザ溶着等により形成された熱溶着部でもよい。また接合要素２３０は溶剤溶着部でもよい。例えば光学光調節フィルムはポリメチルメタクリレートなどのアクリレートまたはポリカーボネートで形成し得る。このようなフィルムは溶剤として塩化メチレンを用いて溶剤溶着し得る。他のタイプの直接接合部はクリンプであり、接着されている層はクリンプされて一方が他方に対して移動しないようになっている。

フィルムの接合積層体３００の平面図が図３に概略的に示されており、最上フィルムシート３０２のみを示している。積層体のフィルムは１又は複数の周辺タブ３０４を有する。タブ３０４は最終的なバックライト／システムアセンブリの特定な設計により多様な形状、数および配置を取り得る。タブ３０４は組立中または検査中に積層体３００を保持するのに好都合な区域を提供するとともに、積層体にディスプレイを載置する際にフィルム積層体を位置合わせするためにも用い得る。図示の実施形態において環状のゼロギャップ接合部３０６がタブ３０４の区域に配置されている。環状溶着部の場合、中心の開口３０８はフィルム積層体３００の位置合わせおよび載置に用いるピンをバックライトアセンブリ内に係合するのに有用であり得る。またゼロギャップ接合部３０６は多様な形状、例えば円形状または直線状であり得る。

光がディスプレイ素子および観察者へと透過するフィルム部分は表示領域と呼ばれる。最上フィルム３０２の表示領域は破線３１０内に囲まれた領域として概略的に示されている。フィルムパッケージの大きさを小さくするために、表示領域は可能な限りフィルムの大部分を占めることが好ましい。そのため場合によっては表示領域はフィルムの殆ど縁部まで延在し得る。さらに表示領域において高光学品質を維持することが重要である。ゼロギャップ接合部を作製するために用いられる多くの接合技術はフィルムの光学品質を変化させるため、多くの状況においてはゼロギャップ接合部を表示領域の外側に配置することが重要である。このためゼロギャップ接合部を例えばフィルム自体の周縁部３１２上または表示領域の外側にあるタブ３０４上に形成してもよい。

フィルム上のタブ同士を接着する利点はフィルムを溶剤溶着によって接合する場合フィルム間の溶剤を吸い取る可能性を低下することである。

ディスプレイ４００の分解図が図４に提示され、ディスプレイの様々な部品がどのように組み合わされてディスプレイを形成しているかを示している。ディスプレイ４００は他の構成要素を含むために枠４０２を用いる。枠４０２は１又は複数のスロット４０４、またはフィルムを光調節フィルム積層体内に整列させるための他の整列用機構、たとえばピン等を含み得る。

バックライトアセンブリ４０６は枠４０２内に配置される第１の構成要素である。バックライトアセンブリ４０６は導光板４１０の縁部を照明する１又は複数の光源４０８を含む。そして光調節フィルム積層体４１２がバックライトアセンブリ４０６の上方に配置される。光調節フィルム積層体４１２は、ゼロギャップ接合部４１６を用いて接着された２つ以上の光調節フィルム４１４を含む。図示の実施形態において接合部４１６は、フィルム積層体４１２を整列スロット４０４と整列させる整列タブ４１８上に配置される。例えば偏光子を含む液晶ディスプレイ素子などのディスプレイ素子４２０は光調節フィルム積層体４１２の上方に配置される。

光源４０８およびディスプレイ素子が電源および制御信号を受け取るために電気的接続を有することは理解できよう。電気的接続は図示されていない。

また接合光調節フィルム積層体をディスプレイ素子の１つに直接接合し得る。このようなディスプレイの一例が図５に概略的に図示されている。この特定な実施形態において接合フィルム積層体５１４は接合積層フィルム５１６〜５２４で形成されている。図示の実施形態においてフィルム５１８および５２０はプリズム状構造化フィルムである。フィルム５１６は拡散板または光偏向フィルム、例えばバックライトアセンブリ５０４の方向に面するプリズム状構造化表面を備えたプリズム状構造化フィルムであってもよい。

またディスプレイはディスプレイ素子５０２および、光源５０６と、導光板５０８と下部反射板５１０とを有するバックライトアセンブリ５０４を含む。接合光学フィルム積層体５１４は前述の方法の１つを用いて予め接着されており、その後選択したディスプレイ素子に固定される。他の手法においてこの接合プロセスを、選択したディスプレイ素子への最終的な搭載時に行ってもよい。

図示の実施形態において接合フィルム積層体５１４は、例えばフィルム５１６および導光板５０８の縁部の周囲の接着剤を用いてバックライトアセンブリ５０４に取り付けられる。他の実施形態において光学フィルム積層体５１４をディスプレイ素子５０２にまたは枠（図示せず）に固定してもよい。この手法は自動的に行われることにより光学フィルム積層体を手で挿入することがなくなるため有利であり得る。このようにして欠陥の導入を最小限に抑え得るとともに、製造スループットおよび単位原価を改善することができる。

いくつかの実施形態では下部フィルム５１６が積層体５１４の右側縁部を超えて延びるとともに、そのフィルム５１６の張出部を光源５０６を載置するための基部として用い得る。

コントローラ５３０、例えばプロセッサ等が概してディスプレイ素子５０２に結合されて観察者により視認される画像を制御する。

接合フィルム積層体、すなわち結束フィルムをフラットパネルディスプレイのような装置内で使用することはいくつかの利点を提供する。ディスプレイで用いられる光調節フィルムの多くは非常に薄い。例えばプリズム状構造化フィルムは各々約６２μｍの厚さを有する一方、反射型偏光子は約１μｍ〜１００μｍ代の範囲の厚さを有し得る。ディスプレイで用いられる光調節フィルムは非常に可撓性があることが多く、これによりディスプレイの組立中に問題を生じる場合がある。一方で複数の薄い可撓性フィルムを結束することはより堅固なフィルムパックを生成し、これにより組立問題を緩和する。ディスプレイを組み立てる際の個別層の連続積層をなくすことも欠陥導入の可能性および最終的な歩留まり損失を最小限に抑える。さらにフィルムは通常両側に保護ライナーのある状態でメーカーからディスプレイ完成業者に配送されるため、フィルムが結束されている場合、ディスプレイ完成業者が除去しなければならない保護ライナーの数が減る。これが歩留まりおよび製造単位原価をさらに最適化する。

また光学フィルムの結束は、各個別フィルム層の最終検査および別の試験に対する品質歩留まりを向上し得る。これは構造化光学フィルムを用いる場合に容易に考えられ、構造化光学フィルムは歪曲して下層または他のフィルム結束層内の欠陥を隠蔽するのに役立つが、そうでなければこれらの層が個々に検査される場合に欠陥が検出される。最終的には超音波溶着または他の接合技術などの結束を選択することによりゼロギャップ接合機能性を他の機械的な搭載融通性と共に提供することができる。

フィルム積層体がゼロ間隙接合部を用いて接合した少なくとも２つのフィルムを含むことに加えて、ゼロギャップ接合部ではない他のフィルム間の接合部も含み得ることは理解できよう。例えば非ゼロギャップ接合部は２つのフィルム間に配置された接着剤も含み得る。

光学フィルムは大きなシートで、場合によってはロール上に製造されることが多い。ディスプレイ内で組み立てられた個々のフィルム片は、通常型によって大きなシートから切断される。いくつかの異なる手法を用いてフィルムを接合し、ゼロギャップ接合部を用いたフィルム接合積層体にしてもよい。例えばフィルムをダイス切断して適当な形状にした後積層体内で整列させて接合してもよい。他の手法においてダイス切断と同時にフィルムを接合してもよく、さらにはダイス切断する前に接合してもよい。さらにフィルムを一度に２つ以上接合してもよい。そのため３つ以上のフィルムを含む積層体を２つ以上の接合ステップを用いて形成してもよい。例えば第１の２つのフィルムを接着して接合積層体を形成した後、１又は複数の追加フィルムを１又は複数の接合工程で積層体に接合してもよい。

ゼロギャップ接合積層体を形成するための一般的手法が図６に概略的に図示されている。光学フィルムの２つのシート６０２および６０４が、ゼロギャップ接合フィルムの積層体を作製するために、シート６０２と６０４との間にゼロギャップ接合部を形成する接合装置６０６に向けられている。２つのシート６０２と６０４との間にゼロギャップ接合部を形成するにはいくつかの手法がある。１つの手法は熱接合部を利用することであり、この場合、接合部は層材料が軟化して溶融し得る点まで層の一方または両方を加熱することにより形成される。加熱と同時にまたは加熱後圧力をかけてもよい。熱は異なる方法で加えてもよい。熱を加える１つの手法は放射熱伝達による。この一例はレーザ接合であり、ここで照明光は熱として層の一方または両方によって吸収される。熱を加える他の手法は例えばホットプレスを用いる伝導性熱伝達による。対流、例えばノズルによって接合場所に熱気を向けることにより熱を加えてもよい。熱を加える他の手法は摩擦による発熱による。このエネルギー伝達の様態の一例は超音波溶着である。

ゼロギャップ接合部を形成する他の方法には化学的および機械的な手法がある。化学的手法の一例は接合部を形成する箇所で層間に配置された溶剤を用いることである。機械的手法の例は２つの層間のクリンプである。層は留め具を用いて一緒に保持してもよく、またはフィルム積層体の枠周囲部分または全体において一緒に保持してもよい。

ここで少なくとも２つのフィルムを接着する方法の１つの特定例を、図７を参照して説明する。この特定の実施形態では超音波溶着機が回転構造で用いられる。フィルムを整合および接合するプロセスが連続し得る。

第１のフィルムロール７０２は少なくとも一方側にライナーを有する１本のフィルムを含む。ライナー７０４は剥離ロール７０６により剥離される。第２のフィルムロール７０８も少なくとも一方側にライナーを有する１本のフィルムを含み得る。ライナー７１０は第２の剥離ロール７１２により剥離される。剥離後のフィルム７１４および７１６はローラ対７２０および７２２に移動する。ローラ対の後は超音波溶着ユニット７２４である。この特定の実施形態において超音波溶着ユニット７２４は固定超音波ホーン７２６と回転アンビル７２８で構成されている。アンビル７２８は概して隆起部を含み、隆起部はフィルム７１４と接するとともに、超音波ホーン７２６に対してフィルム７１４および７１６を互いに押圧する。その結果接合フィルム対７３０は、その長さに沿って繰り返し溶着パターンを有する超音波溶着ユニット７２４を通過する。フィルム７１４および７１６の外面はその外側面にまだライナーを有するため、接合フィルム対７３０はその両外側面に保護ライナーを有する。

そして接合フィルム対は回転ダイ７３４と回転アンビル７３６とを有する１対の切断ローラ７３２に移動する。回転ダイ７３４はフィルム対７３０上の溶着パターンに同調しており、フィルム積層体７３８を切断するのに用いられる。特定の一実施形態において回転ダイ７３４は接合フィルム対７３０を制御された深さまで、すなわち下部フィルムの下部ライナーまでキスカットする。そして周辺のウィード７４０を剥離除去して、一連のフィルム積層体を下部ライナー層７４２上に残す。その後下部ライナー層７４２を回収ロール７４４上に収容し得る。

これが単にゼロギャップ接合部を形成する多様な手法の一実施形態であることは理解できよう。

２つのフィルム７１４および７１６は任意の光調節フィルムでもよい。例えば第１のフィルム７１４はフィルム７１４のウェブを横切る向きのリブを備えたプリズム状構造化フィルムであってもよく、一方第２のフィルム７１６はフィルム７１６のウェブに沿った向きのリブを備えたプリズム状構造化フィルムであってもよい。第１および第２のフィルム７１４および７１６は、拡散板または反射型偏光フィルムなどの他のタイプの光調節フィルムであってもよい。

接合シートを積層する他の方法において、異なるフィルムを互いに直角の方向に挿入してもよい。例えば２本の光学フィルムは、各々ウェブに沿って構造化されたリブを有するプリズム状構造化フィルムを含み得る。このような状況において２つのロールからのフィルムは互いに直角に交差し得るため、積層されたプリズム状フィルムは交差する。１つの溶着・切断工具を用いて互いに重畳するフィルムを溶着および切断してもよい。

上述したように本発明はディスプレイに適用可能であるとともに、このようなディスプレイを作製するのに必要な工程数を低減するのに特に有用であると考えられる。本発明は上述した特定の実施形態に限定するものと考えるべきではなく、添付の請求の範囲に明確に説明したような本発明の態様をすべて網羅すると考えるべきものである。本明細書を検討すれば本発明が対象とする技術分野の当業者には様々な変更、同等プロセス、ならびに本発明を適用可能な多数の構造が容易に明らかになろう。請求の範囲はこのような変更と考案とを網羅しようとするものである。

ディスプレイユニットを概略的に図示する。本発明の一実施形態による光調節フィルムユニットを概略的に図示する。本発明の他の実施形態による光調節フィルムユニットを概略的に図示する。本発明の一実施形態による光調節フィルムユニットの平面図を概略的に図示する。本発明の一実施形態によるディスプレイユニットの斜視図を概略的に示す。本発明によるディスプレイユニットの他の実施形態を概略的に図示する。本発明による光調節フィルムユニットの製造に有用なシステムの一般的な実施形態を概略的に図示する。超音波溶着を用いて本発明によるフィルム積層体を製造するシステムの一実施形態を概略的に図示する。

Claims

少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、前記第１および第２の光学フィルムが、積層体表示領域を形成するように整列している第１および第２の表示領域をそれぞれ有し、前記第１および第２の光学フィルム間のゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の表示領域の外側に配置されている、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが各々、それぞれの表示領域の外側に、それぞれ少なくとも１つの周辺タブを有し、前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも１つの周辺タブ同士が位置合わせされているとともに接着されて、前記ゼロギャップ接合部を形成している、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが各々、位置合わせされたそれぞれの周辺縁部を有し、前記第１の光学フィルムの少なくとも１つの周辺縁部の少なくとも一部分が、前記第２の光学フィルムの少なくとも１つの周辺縁部と接着されて、前記ゼロギャップ接合部を形成している、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルム間の熱接合部である、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、超音波溶着により形成される、請求項４に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、レーザ溶着接合部である、請求項４に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、ホットプレスにより形成される、請求項４に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、熱気噴射により形成される、請求項４に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルム間の化学的接合部である、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、機械的に形成された接合部である、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルムをクリンプすることにより形成される、請求項１０に記載のフィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが圧着されている、請求項１０に記載のフィルムパッケージ。
前記第１の光学フィルムが、前記第２の光学フィルムに向けられたプリズム状構造化表面を有するプリズム状の光配向フィルムである、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記第２の光学フィルムが、前記第２の光学フィルムの前記第１の光学フィルムから離れた側にプリズム状構造化表面を有するプリズム状の光配向フィルムであり、前記第２の光学フィルムのプリズム状構造化表面のリブが、前記第１の光学フィルムのプリズム状構造化表面のリブに実質的に垂直に向けられている、請求項１３に記載のフィルムパッケージ。
第３の表示領域を有する第３の光学フィルムをさらに含み、前記第２および第３の光学フィルム間のゼロギャップ接合部が、前記第２および第３の表示領域の外側に配置されている、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが、プリズム状の光配向フィルムであり、前記第３の光学フィルムが反射型偏光子である、請求項１５に記載のフィルムパッケージ。
非ゼロギャップ接合部を介して前記第１および第２の光学フィルムの一方に接合された第３の光学フィルムをさらに含む、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
ディスプレイ素子をさらに含み、前記少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体が、前記ディスプレイ素子に取り付けられている、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
バックライトユニットをさらに含み、前記少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体が、前記バックライトユニットに取り付けられている、請求項１に記載のフィルムパッケージ。
照明ユニットと、
ディスプレイユニットと、
前記照明ユニットと前記ディスプレイユニットとの間に配置されて前記照明ユニットから前記ディスプレイユニットへ透過する光を調節する光調節ユニットと、
を含み、前記光調節ユニットが、少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、前記第１および第２の光学フィルムが、前記ディスプレイユニットの表示領域に相当する積層体表示領域を形成するように整列している少なくとも第１および第２の表示領域をそれぞれ有し、前記第１および第２の光学フィルム間のゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の表示領域の外側に配置されている、ディスプレイシステム。
前記ディスプレイユニットに結合されて前記ディスプレイユニットにより表示される画像を制御する制御ユニットをさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
前記ディスプレイユニットが液晶ディスプレイ層を含む、請求項２０に記載のシステム。
前記液晶ディスプレイ層の表示側の吸収型偏光子層と、前記液晶ディスプレイ層の光源側の吸収型偏光子とをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
前記照明ユニットが、導光パネルを照明する１又は複数の光源を含み、前記１又は複数の光源からの光が、前記導光パネルに入射し、前記導光パネルの一面を透過して、前記光調節ユニットへ向かうようにされている、請求項２０に記載のシステム。
前記照明ユニットと、前記光調節ユニットと、前記ディスプレイユニットとを保持する枠をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
前記光調節ユニットの少なくとも前記第１および第２の光学フィルムが、前記光調節ユニットを前記枠内に配置するための１又は複数の周辺整列タブを含み、前記１又は複数の周辺整列タブ同士が接着されて前記ゼロギャップ接合部を形成している、請求項２５に記載のシステム。
それぞれ表示領域を備えた第１および第２の光学フィルムを提供するステップと、
前記第１および第２の光学フィルムを、前記第１および第２の光学フィルムの表示領域の外側でゼロギャップ接合部により接合するステップと、
を含む、光学ディスプレイ用の光学フィルムを積層する方法。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルムの表示領域の外側のみにある、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを接合するステップが、前記第１および第２の光学フィルム上の周辺タブを接合するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを接合するステップが、前記第１および第２の光学フィルム上の周辺縁部の少なくとも一部分を接合するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを重ね合わせるステップと、前記第１および第２の光学フィルムを溶着するステップと、前記第１および第２の光学フィルムを所望の大きさに切断するステップとをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
前記各第１および第２の光学フィルムから第１および第２のライナー層を剥離するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを切断するステップが、前記第２の光学フィルムに付随するライナー層を切断せずに残す深さまで、前記第１および第２の光学フィルムを切断するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを溶着するステップが、前記第１および第２の光学フィルムを熱溶着するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
熱溶着するステップが、放射熱伝達により熱を加えるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
熱溶着するステップが、伝導性熱伝達により熱を加えるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
熱溶着するステップが、対流熱伝達により熱を加えるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
熱溶着するステップが、摩擦により熱を発生させるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを切断するステップが、前記第１および第２の光学フィルムをダイローラに通過させるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
前記第１の光学フィルムが、第１の向きのプリズム状リブを有するプリズム状フィルムであり、前記第２の光学フィルムが、前記第１の向きと非平行である第２の向きのプリズム状リブを有するプリズム状フィルムである、請求項３１に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを提供するステップが、前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも一方を、前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも一方を有するロールから引き出すステップを含む、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを提供するステップが、前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも一方を、前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも一方の個々のシートを含むシート供給装置から配置するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムを提供するステップが、第３の光学フィルムを提供するステップ、及び前記少なくとも第３の光学フィルムを前記第１および第２の光学フィルムの一方に接合するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
少なくとも２つの光学フィルムシートを積層するステップと、前記２又はそれ以上の光学フィルムシートを接合するステップと、その後、前記接合フィルムシートをフィルム積層体に切断するステップとをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも一方が、少なくとも一方の表面上にプリズム状構造を含む、請求項２７に記載の方法。
第１の表面を有する第１の光学フィルムと、
前記第１の光学フィルム上に配置された第２の光学フィルムと、
を含み、前記第２の光学フィルムが、ゼロギャップフィルム接合部で前記第１の光学フィルムの前記第１の表面に接合された第１の表面を有し、前記第２の光学フィルムの中心表示領域が、前記第１の光学フィルムに対して未接合のままである、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが各々、それぞれの表示領域の外側に、それぞれ少なくとも１つの周辺タブを有し、前記第１および第２の光学フィルムの少なくとも１つの周辺タブ同士が、位置合わせされているとともに接着されて、前記ゼロギャップフィルム接合部を形成している、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
ゼロギャップ接合部を介して前記第２の光学フィルムに接合されている第３の光学フィルムをさらに含む、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが、プリズム状の光配向フィルムであり、前記第３の光学フィルムが反射型偏光子である、請求項４８に記載のフィルムパッケージ。
前記第１および第２の光学フィルムが各々、位置合わせされたそれぞれの周辺縁部を有し、前記第１の光学フィルムの少なくとも１つの周辺縁部の少なくとも一部分が、前記第２の光学フィルムの少なくとも１つの周辺縁部と接着されて、前記ゼロギャップ接合部を形成している、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルム間の熱接合部である、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、超音波接合部である、請求項５１に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、レーザ溶着接合部である、請求項５１に記載のフィルムパッケージ。
前記熱接合部が、ホットプレスにより形成される、請求項５１に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルム間の化学的接合部である、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
前記ゼロギャップ接合部が、前記第１および第２の光学フィルム間の機械的接合部である、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
前記第１の光学フィルムが、前記第２の光学フィルムに向けられたプリズム状構造化表面を有するプリズム状の光配向フィルムである、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
前記第２の光学フィルムが、前記第１の光学フィルムに向けられた実質的に平坦な表面と、前記第１の光学フィルムのプリズム状構造化表面のリブに実質的に垂直に向けられたリブを備えたプリズム状構造化表面とを有するプリズム状の光配向フィルムである、請求項５７に記載のフィルムパッケージ。
ディスプレイ素子をさらに含み、前記少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体が、前記ディスプレイ素子に取り付けられている、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
バックライトユニットをさらに含み、前記少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体が、前記バックライトユニットに取り付けられている、請求項４６に記載のフィルムパッケージ。
照明ユニットと、
ディスプレイユニットと、
前記照明ユニットと前記ディスプレイユニットとの間に配置されて、前記照明ユニットから前記ディスプレイユニットへ透過する光を調節する光調節ユニットと、
を含み、前記光調節ユニットが少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、前記第１の光学フィルムが第１の表面を有し、前記第２の光学フィルムが前記第１の光学フィルム上に配置され、前記第２の光学フィルムが、ゼロギャップフィルム接合部で前記第１の光学フィルムの前記第１の表面に接合された第１の表面を有し、前記第２の光学フィルムの中心表示領域が、前記第１の光学フィルムに対して未接合のままである、ディスプレイシステム。
前記ディスプレイユニットに結合されて前記ディスプレイユニットにより表示される画像を制御する制御ユニットをさらに含む、請求項６１に記載のシステム。
前記ディスプレイユニットが、液晶ディスプレイ層を含む、請求項６１に記載のシステム。
前記液晶ディスプレイ層の表示側の吸収型偏光子層と、前記液晶ディスプレイ層の光源側の吸収型偏光子とをさらに含む、請求項６３に記載のシステム。
前記照明ユニットが、導光パネルを照明する１又は複数の光源を含み、前記１又は複数の光源からの光が、前記導光パネルに入射し、前記導光パネルの一表面を透過して前記光調節ユニットへ向かうようにされている、請求項６１に記載のシステム。
前記照明ユニットと、前記光調節ユニットと、前記ディスプレイユニットとを保持する枠をさらに含む、請求項６１に記載のシステム。
前記光調節ユニットの少なくとも前記第１および第２の光学フィルムが、前記光調節ユニットを前記枠内に配置するための１又は複数の周辺整列タブを含み、前記１又は複数の周辺整列タブ同士が接着されて、前記ゼロギャップ接合部を形成している、請求項６６に記載のシステム。
第１の表面を有する第１の光学フィルムと、
前記第１の光学フィルム上に配置された第２の光学フィルムと、
を含み、前記第２の光学フィルムが、前記第１および第２の光学フィルムを接着するゼロギャップ接合手段により前記第１の光学フィルムの前記第１の表面に接合された第１の表面を有し、前記第２の光学フィルムの中心表示領域が、前記第１の光学フィルムに対して未接合のままである、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージ。
少なくとも第１および第２の光学フィルムの積層体を含み、前記第１および第２の光学フィルムが、積層体表示領域を形成するように整列している第１および第２の表示領域をそれぞれ有し、前記第１および第２の光学フィルム間でフィルムを接合するゼロギャップ接合手段が、前記第１および第２の表示領域の外側に配置されている、ディスプレイ内の光を調節するための光調節フィルムパッケージ。