JP2008542797A - 光学フィルム、その製造方法及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は包括的に、光学フィルム、光学フィルムを製造する方法、及び光学フィルムを使用する方法に関し、より詳細には、傾斜導波光学フィルム、傾斜導波光学フィルムを製造する方法、及び傾斜導波光学フィルムを使用する方法に関する。
本願は、米国非仮出願第11/417,132号(2006年5月4日出願)及び米国仮出願第60/677,837号(2005年5月5日出願)による優先権を主張し、参照によりこれらの出願を援用する。
本発明の態様は、所定の材料から成る複数の構造体であって、各構造体が、底面と、底面と鋭角を成す第1の側壁と、底面と鈍角を成す第2の側壁とを含む複数の構造体を含む、光学フィルムを提供することである。光学フィルムは、上面を有する基材をさらに備えていてもよく、複数の構造体が、上面上にあるか又は上面と隣接する。鋭角は、およそ(90+δ)/2(式中、δは、複数の構造体に入る光の角度である)に等しくてもよい。パラメータhは、およそa tanδ tanθ/(tanθ−tanδ)(式中、hは構造体の高さであり、aは各構造体の底面の幅であり、δは、複数の構造体に入る光の角度であり、θは鋭角である)に等しくてもよい。各構造体は、第1の側、第2の側、底面及び上端が四角形を形成するような上端を含んでもよい。上端は、平坦であっても、又はテクスチャー加工されていてもよい。材料は、光重合材料であってもよい。別の材料が、複数の構造体の隣接する構造体間に存在していてもよく、また複数の構造体の所定の材料よりも小さい屈折率を有していてもよい。別の材料は、散乱粒子を含んでいてもよい。別の材料は空気であってもよい。光学フィルムは、別の材料及び底面と対向する各構造体の表面を被覆する拡散材料をさらに含んでいてもよい。各第1の側壁は、反射コーティングでコーティングされてもよい。反射コーティングは、金属コーティング又は誘電材料コーティングであってもよい。別の材料が、複数の構造体の隣接する構造体間に存在してもよく、底面と対向する各構造体の表面を被覆していてもよい。
成す第2の側壁と、上端とを含む複数の構造体とを備える光学フィルムを提供することである。上端は、底面と実質的に平行であり、第2の側壁と鋭角を成し、第1の側壁と鈍角を成し、且つ別の材料が、複数の四角形構造体の材料よりも小さい屈折率を有し、別の材料が、隣接する第1の側壁と第2の側壁との間に位置する。別の材料が、複数の構造体の上端を被覆していてもよい。
本発明は、受光した光の方向を所望の出射方向に概ね変えるように、受光した光を透過及び/又は反射及び/又は屈折することによって、光を結合させ且つ光の方向を変える、複数の微細構造体を含む光学フィルムを提供する。このことは、部分的に図1に示され、ここでは光学フィルム200が3本の異なる光線を受光する。第1の光線102は、屈折も反射もすることなく、光学フィルム200を単純に通過する。第2の光線104は、光学フィルム200の微細構造体108によって屈折した後、同じ微細構造体108内で内部全反射を受ける。第3の光線106は、光学フィルム200の微細構造体108に入った後、同じ微細構造体108の内部全反射を受ける。これらの3本の光線102、104及び106は、所望の出射方向に出射される。この光学フィルム200を高効率なものとする所望の方向へ、光源110から受光した光の大部分を結合させ且つ方向を変えることは、光学フィルム200の能力である。これは、少なくとも部分的には、入射光のいくらかを反射することができる光学フィルム200によって達成される。
とによって形成される複数の構造体216とを備え、且つ光学的に透明な材料220が、複数の構造体216の間に位置する、例示的な光学フィルム200を示す。光学的に透明な材料220はまた、複数の構造体216の上方に位置してもよく、また隣接する構造体216間の空間を完全に又は部分的に充填してもよい。
学的に透過性の被覆フィルム214を除去し、それにより感光性ポリマー204の現像を行うことができる。
成されるポリマーとの屈折率の差によっても規定される。周囲媒体は、主要構造体の周りに設けられ、空気、又は露光中の硬化プロセス及び後ハード硬化(post hard curing)によって形成される主要構造体の硬化ポリマーよりも小さい屈折率を有する1つ若しくは複数の材料であってもよい。トランスポートプラットフォームは、処理中に材料を保持し(carry)、主要構造体及び周囲媒体を支持する。トランスポートプラットフォームは、基材又は他の好適な構造体であってもよい。例えば、トランスポートプラットフォームは、300〜800nmの波長範囲に対して透過性であるフィルム又はシートであってもよい。図2〜図9に示されるフォトリソグラフィプロセスにおいて、主要構造体は複数の構造体216に該当し、周囲媒体は光学的に透明な充填材220に該当し、トランスポートプラットフォームは基材202に該当する。
α=光の最初の入射角(媒体0における入射角)
β=媒体0と媒体1との境界面における屈折後の光の入射角(媒体1における入射角)
δ=媒体0と媒体1との境界面における屈折後、且つ媒体1と媒体2との境界面における屈折後であるが、媒体3を通過しなかった光の入射角(媒体2における入射角)
Φ=構造体の側壁に突き当たる光の入射角
θ1=構造体の側壁と構造体の底面とが成す鋭角
θ2=180度−構造体の側壁と構造体の底面とが成す鈍角
a=構造体の底面の寸法
b=構造体の上面の寸法
x=構造体の底面と隣接する構造体の底面との間の空間
t=構造体の上方の周囲媒体の厚み
h=構造体の高さ
δ=構造体に入る光の角度
σ=内部全反射の臨界角
n0、n1、n2、n3=それぞれ、媒体0、媒体1、媒体2及び媒体3の屈折率
Claims (22)
- 所定の材料から成る複数の構造体であって、各構造体が、
底面と、
前記底面と鋭角を成す第1の側壁と、
前記底面と鈍角を成す第2の側壁と
を含む前記複数の構造体
を含む、光学フィルム。 - 前記光学フィルムが、上面を有する基材をさらに含み、前記複数の構造体が、前記上面上にあるか又は前記上面と隣接する、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記鋭角が、およそ(90+δ)/2に等しく、δが、前記複数の構造体に入る光の角度である、請求項1に記載の光学フィルム。
- hが、およそa tanδ tanθ/(tanθ−tanδ)に等しく、hが前記構造体の高さであり、aが各構造体の前記底面の幅であり、δが、前記複数の構造体に入る光の角度であり、θは前記鋭角である、請求項1に記載の光学フィルム。
- 各構造体が、前記第1の側、前記第2の側、前記底面及び上端が四角形を形成するような上端を含む、請求項1に記載の光学フィルム。
- 各上端が平坦である、請求項5に記載の光学フィルム。
- 各上端がテクスチャー加工されている、請求項5に記載の光学フィルム。
- 前記材料が、光重合材料である、請求項1に記載の光学フィルム。
- 別の材料が、前記複数の構造体の隣接する構造体間に存在し、且つ
前記別の材料が、前記複数の構造体の前記材料よりも小さい屈折率を有する、請求項1に記載の光学フィルム。 - 前記別の材料が、散乱粒子を含む、請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記別の材料が空気である、請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記別の材料及び前記底面と対向する各構造体の表面を被覆する拡散材料をさらに含む、請求項9に記載の光学フィルム。
- 各第1の側壁が、反射コーティングでコーティングされる、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記反射コーティングが、金属コーティングである、請求項13に記載の光学フィルム。
- 前記反射コーティングが、誘電材料コーティングである、請求項13に記載の光学フィルム。
- 別の材料が、前記複数の構造体の隣接する構造体間に存在し、且つ前記底面と対向する各構造体の表面を被覆する、請求項1に記載の光学フィルム。
- 基材と、
前記基材上の又は前記基材に隣接する、光重合材料から成る複数の構造体であって、各構造体が、
底面と、
前記底面と鋭角を成す第1の側壁と、
前記底面と鈍角を成す第2の側壁と、
前記底面と実質的に平行であり、前記第2の側壁と鋭角を成し、且つ前記第1の側壁と鈍角を成す、上端と
を含む前記複数の構造体と、
隣接する前記第1の側壁と前記第2の側壁との間に位置する、前記複数の四角形構造体の材料よりも小さい屈折率を有する別の材料と、
を含む、光学フィルム。 - 前記別の材料が、前記複数の構造体の前記上端を被覆する、請求項17に記載の光学フィルム。
- 光学フィルムを製造する方法であって、
表面上に光重合性材料を堆積させること、
複数の重合構造体が、前記光重合性材料中に形成されるように、前記光重合性材料の一部を選択的に重合すること、及び
重合していない前記光重合性材料を除去すること
を含み、
各重合構造体が、
前記表面と鋭角を成す第1の側壁と、
前記表面と鈍角を成す第2の側壁と
を有する、
光学フィルムを製造する方法。 - 前記選択的に重合することが、非正常角で前記表面に入射する視準光をフォトマスクに照射することによって行われる、請求項19に記載の方法。
- 重合していない前記光重合性材料を除去する工程後に、前記複数の重合構造体間に光学的に透明な充填材を堆積させることをさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 基材と、
光重合材料から成る複数の構造体であって、各構造体が、
底面と、
前記底面と鋭角を成す第1の側壁と、
前記底面と鈍角を成す第2の側壁と
を含む複数の構造体と
を含み、
hが、およそa tanδ tanθ/(tanθ−tanδ)に等しく、hが前記構造体の高さであり、aが各構造体の前記底面の幅であり、δが、光源から前記複数の構造体に入る光の角度であり、θは前記鋭角である、光源に使用される光学フィルム。
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