JP2009259786A - 光抽出特徴要素を有する導光フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟な材料の使用を可能にし、比較的薄い寸法的プロファイルをもって製造されることが可能であり、大量生産のために設計された導光面ソリューションを提供する。
【解決手段】導光品は、複数の個別の表面特徴要素を有する少なくとも１つのパターン付き表面と、この少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を有する。上記複数の個別の表面特徴要素における各表面特徴要素は、上記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延びる。上記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有する。上記正の方向に傾斜した部分を通る第１の位置で取られた第１の幅方向の断面は、上記負の方向に傾斜した部分を通る第２の位置で取られた第２の幅方向断面と同じ形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示照明に関し、特に光源からの光度を高めるための照明品に関する。

透過性液晶表示（ＬＣＤ）パネルは、他のタイプの表示装置に対するコンパクトな軽量代替手段を提供するが、光を変調するためには、あるタイプのバックライト照明を必要とする。ＬＣＤおよび同様の表示装置のためのバックライト照明は、典型的には観察者に関してＬＣＤパネルの背後に配置され、ＬＣＤパネルを通した１つ以上の光源からの光を方向変更する光供給面によって与えられる。光供給面の１つの例示的タイプは、導光板（ＬＧＰ）である。ＬＧＰは、そのサイドエッジに沿って配置された１つ以上の光源から受ける入射光を方向変更するために全内部反射（ＴＩＲ）を使用する導波路として機能する。内部反射光を抽出し、この光を表示パネルの方に方向変更するためにＬＧＰ上には、あるタイプの表面特徴付け要素（ｓｕｒｆａｃｅ ｆｅａｔｕｒｉｎｇ）が設けられる。ＬＧＰを使用する照明装置の一例は、Ｇｏｔｏ等の「ＬＩＧＨＴ ＧＵＩＤＥ ＰＬＡＴＥ ＡＮＤ ＳＵＲＦＡＣＥ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＬＩＧＨＴ ＧＵＩＤＥ ＰＬＡＴＥ」と題する米国特許第５，９９９，６８５号に記載されている。

Ｇｏｔｏ等の開示において提案されているソリューションが有する欠点には、従来の導光板の相対的厚さと全体的大きさがある。従来のＬＧＰはしばしばＬＣＤパネル自身の厚さを超えている。移動装置に使用される表示装置等の小型表示装置の出現により、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）等のよりコンパクトな固体光源の発達により、既存の設計より薄いプロファイルを与え、重量が軽く、より柔軟なＬＧＰソリューションに対する要求が存在する。表示装置はスケール的により小型になりつつあり、より柔軟な基板の使用が増えつつあるので、１ｍｍに近い厚さを有するさらに柔軟性のあるＬＧＰに対する需要の増加が存在する。

より小さくてより柔軟な表示装置にさらによく適したＬＧＰ装置のために、多数のソリューションが提案されてきた。しかしながら今まで提案されたソリューションは、それらの利便性を限定する、あるいはそれらを製造困難にする本来的な欠点を有する。例えばＬＧＰ面に形成された種々のタイプの光抽出特徴要素（ｌｉｇｈｔ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）が提案されてきた。しかしながら提案された多くの光抽出特徴要素の幾何学的プロファイルは、射出成形または高温圧縮成形といった製造方法を必要とする。これらの製造方法は、より厚い材料に対してはうまく行くが、ＬＧＰの厚さが薄くなるにつれてますます困難で非実用的になることが分かっている。例えば多数の提案されたソリューションは、９０度の垂直壁を有する表面光抽出特徴要素を必要とする。このスケールにおける鋭角は、必要なサイズの公知のプラスチック材料では如何なる方法を使用しても製造が極めて困難である可能性がある。さらに他のものは比較的高い、高さ：幅アスペクト比を有する特徴要素であって、同様の理由から製造が困難な特徴要素を必要とする。このような構造体は理論的にはうまく行く可能性があり、またこれらの製造も可能であり得るが、これらが示す製造上の問題は提案された設計の多くを量産に関して非実用的にしている。鋭角の側壁を有する光抽出特徴要素を備えたＬＧＰが、どのように経済的に量産され得るかについてほとんど注意が払われていないように思われる。

米国特許第５，９９９，６８５号明細書

したがって、柔軟な材料の使用を可能にし、比較的薄い寸法的プロファイルをもって製造されることが可能であり、大量生産のために設計された導光面ソリューションについての要求が存在すると認められる。

本発明の一実施形態において、複数の個別の表面特徴要素を備える少なくとも１つのパターン付き表面と、この少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を備える導光品（ｌｉｇｈｔ−ｇｕｉｄｉｎｇ ａｒｔｉｃｌｅ）であって、上記複数の個別の表面特徴要素における各表面特徴要素は上記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延びており、また上記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有し、また正の方向に傾斜した部分を通る第１の位置で取られた第１の幅方向の断面は、負の方向に傾斜した部分を通る第２の位置で取られた第２の幅方向の断面と同じ形状を有する、導光品が提供される。

本発明の別の実施形態において、複数の個別の表面特徴要素を備える少なくとも１つのパターン付き表面と、この少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を備える導光品であって、上記複数の個別の表面特徴要素の各表面特徴要素は上記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延びており、また上記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有し、また長さ方向に直交して取られた同じ表面特徴要素内の幅方向断面は同じ頂上曲率を有する、導光品が提供される。

本発明の別の実施形態において、ａ）入射照明光を変調するための入力画像信号（ｉｎｐｕｔ ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ）に応答するように構成された空間光変調器（ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と、ｂ）複数の個別の表面特徴要素を備える少なくとも１つのパターン付き表面と、この少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を備える導光品であって、上記複数の個別の表面特徴要素における各表面特徴要素は上記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延びており、また上記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有し、また正の方向に傾斜した部分を通って取られた第１の幅方向の断面は、負の方向に傾斜した部分を通って取られた第２の幅方向の断面と同じ形状を有する、導光品と、ｃ）上記空間光変調器への照明光として、方向変更のために光を上記導光品の入射エッジに向けるように配置された光源と、を備える表示装置が提供される。

本発明の導光フィルムを使用する表示装置を示す図である。 一実施形態における導光フィルムの斜視図である。 導光フィルム表面における特徴要素での入射光に関する光の挙動を示す図である。 導光フィルム表面における特徴要素での入射光に関する光の挙動を示す図である。 導光フィルム表面における特徴要素での入射光に関する光の挙動を示す図である。 導光フィルム表面における特徴要素での入射光に関する光の挙動を示す図である。 一実施形態における導光フィルムの一部分を示す斜視図である。 一実施形態における導光フィルム上の特徴要素の上面図である。 フィルム表面から隆起した、図４の導光フィルム上の特徴要素の側面図である。 フィルム表面内に形成された空洞である、図４の導光フィルム上の特徴要素の側面図である。 断面対称性を示す典型的な隆起特徴要素の拡大図である。 断面を示す図６Ａの特徴要素の切欠き図である。 正の方向に傾斜した部分を通る一方の断面と、負の方向に傾斜した部分を通る他方の断面である、同じ形状を有する２つの幅方向の断面を示す図６Ａの特徴要素の斜視図である。 断面対称性を示す典型的な凹み特徴要素の拡大図である。 断面を示す図７Ａの特徴要素の切欠き図である。 断面対称性を示す代替の隆起特徴要素の拡大図である。 断面を示す図８Ａの特徴要素の切欠き図である。 頂上に沿って重ねた断面の交差部分を示す図である。 図８Ａ及び図８Ｂの特徴要素のために使用される空洞の型を示す図である。 キャリアを使用する導光フィルム製造の概略図である。 キャリアを使用しない導光フィルム製造の概略図である。 パターン付きベルトを使用する導光フィルム製造の概略図である。 導光フィルムの製造のためにＵＶ硬化を使用する製造装置を概略形式で示す図である。 一実施形態におけるパターン付きローラの処理を示す斜視図である。 ローラ表面に形成された空洞の断面図である。 ローラ表面に刻み目を付けるための種々のスタイラスの実施形態を示す図である。 ローラ表面に刻み目を付けるための種々のスタイラスの実施形態を示す図である。 ローラ表面に刻み目を付けるための種々のスタイラスの実施形態を示す図である。 ローラ表面に刻み目を付けるための種々のスタイラスの実施形態を示す図である。 導光フィルムの異なる実施形態の拡大写真である。 導光フィルムの異なる実施形態の拡大写真である。

図１には、本発明による導光品、導光フィルム（ＬＧＦ）２０を使用する照明装置１８を有する表示装置１０の一実施形態が断面で示されている。光源１２は、ＬＧＦ２０の入射エッジ２２を通して照明光を方向付ける。ＬＧＦ２０は、場合によって１つ以上の光増強または光方向変更フィルム１４を通してこの照明光を外方に、また照明光を変調する空間光変調器に、ここではＬＣＤ表示装置１６に方向変更する。

光源１２は、多数のタイプの発光素子のどれでも使用できる。ラップトップコンピュータおよび大型表示装置に使用される従来のＬＧＰは、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ−Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ（冷陰極蛍光灯））を使用してきた。本発明のＬＧＦ２０は、この厚いタイプの光源を使用できるが、ＬＥＤの直線状アレイまたは他の直線状固体（ｌｉｎｅａｒ ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ）光源といった薄いプロファイル（外形）の光源での使用のために有利である。

図２の斜視図は、照明装置１８におけるＬＧＦ２０の態様とそれの光射出出力面２４とを示す。図２に示すように光源１２は、出力面２４に実質的に直交する入射エッジ２２に照明光を方向付ける。出力面２４と底面２８のどちらかまたは両方がパターン付き表面であるように、出力面２４上に、または代替として底面２８上に個別の光抽出特徴要素２６が形成される。後続の図にさらに詳細に見られるように、光抽出特徴要素２６は、寸法的にＬＧＦ２０の長さ方向Ｌに沿って延ばされて、長さ方向Ｌに直交する幅方向Ｗに狭くなっている。光源１２は、一般に長さ方向Ｌに沿って配置される。光抽出特徴要素２６は、表面２４または２８に亘って等しい間隔で空間的に分散配置され得る。しかしながら、図２に示し、以下に説明するように、光抽出特徴要素２６の空間的分布が幅方向Ｗにおいて入射エッジ２２からの距離によって変化する実施形態に利点が存在し得る。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄは、出力面２４または底面２８のいずれかのパターン付き表面上の光抽出特徴要素２６の異なる配置を断面図で示す。これらの図における破線は、光抽出特徴要素２６の挙動を示す光の経路の異なる例を示す。光は、導光技術における当業者によく知られた原理である全内面反射（ＴＩＲ）によってＬＧＦ２０内で方向付けられる。光抽出特徴要素２６の一般的機能は、これらが表面２４または２８から隆起しているか、表面内に凹んでいるかどうかにかかわらず、この光をＬＧＦ２０から漏出させることに起因してＴＩＲを妨げることである。図３Ａ及び図３Ｂは、出力表面２４上に形成されたそれぞれ表面から隆起した、または表面内に凹んだ光抽出特徴要素２６の２つのタイプに関する光の挙動を示している。いずれの場合にも内部反射光は、光抽出特徴要素２６の表面に突き当たると出力表面２４から外に方向付けられる。

図３Ｃ及び図３Ｄは光抽出特徴要素２６が底面２８上に形成されている代替実施形態を示す。光抽出特徴要素２６を使用して抽出された光を方向変更するために、これらの実施形態を有する照明装置１８（図１及び図２）の一部として反射面６６が設けられる。反射面６６は、この光をＬＧＦ２０を経由して元に戻し、出力表面２４を介して外に方向変更する。

図４の斜視図は、上面２４上に形成された多数の光抽出特徴要素２６を有するＬＧＦ２０の一部分を示す。光抽出特徴要素２６は、図３Ａ〜３Ｄを参照して説明されるように機能し、Ｓｎｅｌｌの法則にしたがってＬＧＦ２０内から反射光を抽出する。

本発明の光抽出特徴要素２６が、他の用途において導光装置に使用されている種々のタイプの光抽出構造体とは異なることを観察することができる。他の導光手法は、例えば散乱粒子、印刷ドット、または表面粗さからの回折効果または散乱を使用している。回折格子またはランダムな散乱を使用して光を分配する構造体とは異なり、光抽出特徴要素２６は、多分に確定的な方法で光に作用して、照明光に対し、ＬＧＦ２０内で所定の角度の予測可能な光路を与えると言うことができる。したがって、光抽出特徴要素２６を使用する実施形態は、出力光の僅かなパーセンテージ をランダム効果または形状および材料における不完全さによって与えるだけである。

図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃは、種々の実施形態における特徴要素２６の全体的な幾何学形状を示す。図５Ａは特徴要素２６の上面図である。図５Ｂは同じ特徴要素２６の側面図である。図５Ｃは、特徴要素２６が表面２４から隆起するよりもむしろ表面内に凹んで形成された一実施形態の側面図を示す。図５Ｃの形状は代替として、引き続いてさらに詳細に説明するように、ＬＧＦ２０のフィルム表面上に特徴要素２６を成形するために使用される空洞の形と考えることができる。

特に図５Ｃを参照すると、対応する型空洞から特徴要素２６の形状に関する３つの部分、（ｉ）切込み領域６０、（ｉｉ）ほぼ平坦な領域６２、および（ｉｉｉ）切出し領域６４が存在することが見られる。長さ方向の断面で考えると、図５Ｃの図に示されるように、切込み領域６０と切出し領域６４は、一方は正の方向、他方は負の方向と、反対方向に傾斜し、両者は本質的にゼロ傾斜を有するほぼ平坦な領域６２に向かって内側に延びている。領域６０、６２及び６４の各々は、引き続いてさらに詳細に説明するように、その対応する型要素がパターン付きローラを使用してどのように形成され製造されるかに基づく、その特徴的長さ方向および断面の形状を有する。

本発明において、用語「正の傾斜」および「負の傾斜」は互いに関連しており、特徴要素２６を形成するために使用される型空洞の形状を参考にできることが観察される。長さ方向の断面で考えると、各特徴要素２６は、表面から隆起しているか、表面内に凹んでいるかどうかにかかわらず、互いに反対の傾斜を有する２つの部分、すなわち正方向に傾斜した部分と負方向に傾斜した部分とを有する。

特徴要素２６が形成される方法により、これらの特徴要素２６は、初めから終わりまで同じ特徴的断面形状、すなわち従来の導光抽出特徴要素のデザインによって共有されない特徴を持ち得る。図６Ａ及び図６Ｂの斜視図は、この断面対称性を詳細に示している。図６Ａ及び図６Ｂは、幅方向Ｗに沿って取られた、長さ方向Ｌに関して種々の位置（ここでは位置Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３で示されている）で得られた特徴要素２６を通る断面を示す。図６Ｂは、特徴要素２６の切欠き図を示し、図示の各位置Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３で取られた断面の基本形状を示す。図６Ｂの例が示すように、各位置Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３における断面は、許容誤差と材料とによって課せられた限界内で「相似三角形」と実質的に同じ三角形を有する。図５Ｃに関し、図６Ａ及び図６Ｂが前述の特徴要素２６の形状の３つの部分の各々において取られた断面を示すことを見ることができる。すなわち部分（ｉ）に関し、切込み領域６０を通る断面は位置Ｐ１で得られる。部分（ｉｉ）に関し、ほぼ平坦な領域６２を通る断面は位置Ｐ２で得られる。部分（ｉｉｉ）に関し、切出し領域６４を通る断面は位置Ｐ３で得られる。

図６Ｂに示すように、特徴要素２６内の各断面は、これらのサンプル断面でＡとして輪郭が描かれた同じ頂上曲率を有する。頂上曲率自身は、１つの断面から次の断面まで変化しない。図６Ｂに示された幾何学形状によって、正の方向に傾斜した領域６０を通るある位置で取られた第１の幅方向断面が、負の方向に傾斜した領域６４を通る他の位置で取られた第２の幅方向の断面と実質的に同じ寸法を有することを認めることができる。図６Ｃの斜視図は、この関係が保持する特定の例を示す。ここで、一方が位置Ｐ１で取られた三角形断面Ｔ１、他方が位置Ｐ１'で取られた三角形断面Ｔ１'である２つの幅方向の三角形断面が示されている。両三角形断面Ｔ１及びＴ１'は、それぞれの材料および寸法に関して製造許容誤差範囲内で等しい同じ形状を有する。断面Ｔ１は切込み領域６０に対応する正の方向に傾斜した部分を通って取られており、等しく形作られた断面Ｔ１'は切出し領域６４に対応する特徴要素の負の方向に傾斜した部分を通るある点で取られている。切込み領域６０に沿った第１の位置で取られた幅方向の断面が切出し領域６４に沿った第２の位置で取られた幅方向の断面と寸法的に一致するこの断面対称構成は、本発明の他の実施形態にも同様に当てはまる。

図７Ａ及び図７Ｂの斜視図は、ここでは図６Ａ及び図６Ｂの実施形態のように隆起しているよりはむしろ表面２４内に凹んでいる特徴要素２６を通る断面を示す。同様に特徴要素２６内で各位置Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３における断面は同じ頂上曲率Ａを有し、この例では同じ形状を有する。

同様にして、図８Ａ及び図８Ｂは湾曲した断面プロファイルを有する特徴要素２６の例を示す。ここで、位置Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３で取られたそれぞれ断面Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３の頂上曲率Ａは、特徴要素２６の如何なる高さについても同じである。図６Ａ〜６Ｃの特徴要素２６を参照して前に説明したように、一方は切込み領域６０を通るある点で取られ、他方は切出し領域６４を通るある点で取られた２つの幅方向の断面の寸法的同等性は、図８Ａ及び図８Ｂの特徴要素２６にも当てはまる。

本発明の実施形態に関し、２つの位置の間で特徴要素２６の高さ（または深さ）が異なっても１つの断面から次の断面まで特徴要素２６の頂上曲率自身が変化しないことに注意することが重要である。これは、同じ特徴要素２６の任意の２つの断面の寸法的輪郭が互いに重ね合わされるとき、これらの輪郭の共通の交わり部分が頂上を含むことを意味する。これは、図８Ｃの例における２つの断面Ｃ１及びＣ２に関して示されている。太線で示されるように、Ｃ１及びＣ２に関する断面輪郭線の共通部分は頂上Ａを含む。この関係は、以下に説明するように特徴要素２６が製造される方法によって生じる。

図８Ｄの断面図は、湾曲した側面を有する特徴要素２６を成形するために使用することができる型空洞のデザインを示し、図６Ａ〜７Ｂの特徴要素２６の構造に関して示される同じ加工された形状および領域配置がどのように当てはまるかを示す。すなわち、各特徴要素２６用の型は、（ｉ）負の方向に傾斜した切込み領域６０と、（ｉｉ）ほぼ平坦な領域６２と、（ｉｉｉ）正の方向に傾斜した切出し領域６４とを形成することによって形作られる。これらの領域の各々についての相対的比率は、切込み領域６０と切出し領域６４に関する傾斜値が変化できるように変化し得る。図８Ａで示された隆起形状を有する特徴要素２６の凹みバージョンも形成することができる。特徴要素２６を通って取られた断面は、同様に以下に詳細に説明するように工具の形状に関係している。

要約すれば特徴要素２６のいずれに関しても少なくとも下記の特性が当てはまることは観察され得る。
（ａ）表面特徴要素は寸法的に長さ方向に延びる。この方向は入射エッジ２２に概ね平行であって、ＬＧＦ２０に入射する光の方向に直交する。
（ｂ）各表面特徴要素２６内の任意の位置において、長さ方向に直交する方向に取られた断面は、図８Ｃを参照して説明するように同じ頂上曲率を共有する。
（ｃ）切込み領域６０内の任意の位置で取られた幅方向の断面に関して同じ形状と寸法を有する切出し領域６４内のある位置で取られた対応する幅方向の断面が存在する。
（ｄ）各特徴要素２６は切込み領域６０と、ほぼ平坦な領域６２と、切出し領域６４とによって形作られる。切込み領域６０と切出し領域６４とは反対方向に傾斜している。
（ｅ）特徴要素２６は、ＬＧＦ２０の上面または底面から隆起しているか、またはいずれかの表面に凹んでいることが可能である。

特徴要素２６の製造
本発明の導光フィルム２０の利点は、押出ロール成形、ＵＶ放射線（紫外線）硬化を使用するローラ成形および１つ以上のパターン付きローラを使用する同様な成形技法等のロール間プロセス（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用する製造のためのデザインである。押出ロール成形では典型的には、１種以上のパターン付きローラを使用してベース材料またはキャリア材料上に、溶融した熱可塑性材料が押出される。材料は、ローラニップ間を通り、それによってフィルムに形成される。パターン付きローラまたはローラは、材料がローラニップを通り抜けるときに押出された材料上にパターンを押印する。

図９の概略図は、導光フィルム２０をフィルムとして製造するために使用することのできる押出ロール成形装置１００を示す。この実施形態では押出装置３０は、ポリマー等の未硬化熱可塑性材料３２を、供給装置３６から供給されたベース３４に供給する。ベース３４は、熱可塑性材料３２に使用される材料と同じ材料から形成され得るか、または例えば紙、フィルム、布地等の他のシート材料から形成され得る。溶融した熱可塑性材料３２およびベース３４は、圧力ローラ等の支持体４０とパターン付きローラ４２との間のニップ（挟み込み）領域３８内に進む。熱可塑性材料３２がニップ領域３８を通り抜けるとき支持体４０およびパターン付きローラ４２は、ベース３４上に熱可塑性材料３２を押圧して基体フィルム４４を形成し、ローラ上に在るパターンを押印し、結果としてフィルム４４を得る。押印されたパターンはパターン付きローラ４２の表面の陰画である。その後熱可塑性材料３２はその溶融温度より低く冷却され、またはそうでなければ硬化され、次に基体フィルム４４は更なる処理のために基体巻取りロール４６に巻き取られる。

図１０の代替押出ロール成形の実施形態は、ベース材料またはキャリア材料を使用せずに未硬化熱可塑性材料３２を押出すことによってフィルム４４を形成する。押出装置３０は熱可塑性材料３２を溶融してこれを支持体４０とパターン付きローラ４２との間のニップ領域３８に供給する。これは、冷却するときにローラ表面上に在るパターンがフィルム４４の表面に押印されたフィルム４４を形成する。それからパターン付きの冷却されたフィルム４４は、更なる処理のために基体巻取りロール４６に巻き取られる。

図１１は、パターン付きベルト５０を使用する代替タイプの成形装置１００の概略を示す。パターン付きベルト５０はそれ自身、図９および図１０を参照して説明したようなパターン付きロール製造を使用して形成される。次に、そのパター付き構造体の観点から、パターン付きベルト５０は、通常「雌」成形要素と呼ばれるものとして機能するマスターパターン付きローラ４２の押印を保持している。フィルム４４を形成するために、未硬化熱可塑性材料３２はパターン付きベルト５０と支持体４０との間のニップ領域３８に供給される。この構成によって、フィルム４４上に形成される表面パターンは、パターン付きローラ４２表面のパターンと同じパターンである。例えば、図７Ａおよび図７Ｂを参照して先に説明した凹んだ表面パターンは、パターン付きベルト５０または類似の成形要素を使用して形成され得る。

図１２は、ＬＧＦ２０の製造のためにＵＶ硬化を使用する製造装置１１０を概略形式で示す。塗工機８０は、キャリア８２または他の支持体に未硬化材料の層８４を塗布する。パターン化は、パターン付きローラ４２を使用して未硬化材料の層８４を押印することによって実行され得る。これに続いて、押印されたパターンを硬化し、フィルム４４を形成し、次いでロール４６で巻き取るように、塗布された層の硬化を促進するためにＵＶ放射線９０が使用される。フィルム４４はキャリア８２部分を含んでもよいし、または廃棄してもよい。

図９から図１２の実施形態に関して、図２から図８Ｄの例に示された特徴要素２６の形状と配置は、パターン付きローラ４２上に形成されたパターンによって画定される。本発明の実施形態は、ローラの表面に成形した空洞を配置するためのスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）を使用することによってこのパターンを生成する。これらの空洞を形成するために使用される特定の方法は、フィルム４４の大量生産のための利点を提供する。

図１３の概略図は、一実施形態においてＬＧＦ２０を製造するためのローラの表面にパターンがどのように形成されるかを示す。空洞５２は、ダイヤモンド工具等のスタイラス５４をローラ表面に向けながら多数の個別位置で表面に刻み目をつけることによってローラ表面に形成される。このプロセスを促進するために、回転矢印Ｒによって示されるようにスタイラス５４とローラ表面との間に相対的回転運動が与えられる。

図１４の側面断面図は、図１３に示すＤ−Ｄにおいて、ローラ表面から１つの空洞５２を通って長さ方向に取られている。一時的に図５Ｃおよび図８Ｄに戻って参照すると、空洞５２が、凹んだ特徴要素２６を参照して説明したのと同様の切込み領域６０と、ほぼ平坦な領域６２と、切出し領域６４とを有することを見ることができる。切込み領域６０は、スタイラス５４が先ずローラ４２表面を突き刺し、回転が行われながら表面内にさらに押し込まれて形成される。ほぼ平坦な領域６２は、スタイラス５４がローラ４２表面から離れるように動き始めるために方向を逆にする前の一瞬の間、位置を保持するときに結果として生じる。切出し領域６４は、スタイラス５４の徐々の後退の結果である。空洞５２の傾斜と深さはここに与えられた例に示されたものに限定されず、同じパターン付きローラ４２内で変更され得る。

空洞５２はこの方法でローラ表面から切り出されるので、図６Ａから８Ｄを参照して先に説明したように、本発明の実施形態は同じ頂上曲率を有し、また同じ断面形状を持ち得る特徴要素２６を成形するために使用される空洞５２を有する。特徴要素２６の断面形状は、その対応するスタイラス５４の形状と同じである。このプロセスはまた、パターン付きローラ４２の（または代替としてパターン付きローラ４２に関するスタイラス５４の）回転運動のベクトルに対応する長さＬ方向に沿って延ばされ、一般に幅方向Ｗに狭い独特のアスペクト比を特徴要素２６に与える。

したがって本発明の製造方法は、図９、１０および１２に示すように直接フィルム内に成形するとき、または図１１に示すようにパターン付きベルト５０に成形するとき、特徴要素２６となるパターン付きローラ４２上で空洞５２のパターンを得るために、ローラの相対的回転と定期的なスタイラスの挿入および深さとを用いる。

本発明の導光フィルム２０は、種々の実施形態において一方または両方の表面上にパターン化され得る。両側パターン化のために、図９、１０、１１および１２に示す基本的プロセスの流れに第２のパターン付きローラおよび他の支持構成要素が加えられる。

パターン付きローラ４２に関して多数の異なる構成が可能である。一実施形態ではパターン付きローラ４２は、クロム、銅またはステンレス鋼といった金属の表面を有する。ダイヤモンド工具または他のスタイラスによって加工可能であって押出ロール成形に適合する、いくつかのプラスチックを含む他の材料も使用され得る。金属のスリーブまたは他の外側構造体も使用され得る。

スタイラス５４は、前述の総ての方法において空洞５２を形成する適性に基づいて、任意の多数の材料からなり得る。ダイヤモンドスタイラスの使用は、小さなサイズの特徴要素２６を正確に形成するために特に有利である。スタイラスの形状は、ある範囲に亘って変わり得る。図１５Ａから１５Ｄは、スタイラス形状に関して可能な形状の種類の幾つかを示す。図１５Ａは頂上曲率が鋭角に近い実質的に直線形状を示す。図１５Ｂおよび図１５Ｃは、よりアーチ形の形状を示す。図１５Ｄは直線およびアーチ形の両セグメントとより尖鋭な頂上曲率とを有するスタイラスを示す。導光フィルム２０の表面上に形成された特徴要素は、選択されたスタイラス先端の形状を有する。同じスタイラス５４で形成された各特長要素２６は同じ頂上曲率を有する。

工具の幾何学形状は、直線状または湾曲したセクションを持つことができ、また例えば直線、三角形、台形、球形、双曲線または円錐形であり得る。工具形状が湾曲している場合、特徴要素２６の断面セグメントは同じ曲率を共有する。

光抽出特徴要素２６の分布およびサイズ
前述のように、特徴要素２６が単位面積当たり異なる密度分布を有するＬＧＦ２０の実施形態は、利点を有する場合がある。例えば光源に最も近い導光フィルム２０の部分では単位面積当たり、より少ない特徴要素２６が存在し得る。特徴要素２６はまた、パターン付きローラ４２に刻み目をつけるときに形成される空洞の深さを制御することによって分布ばかりでなく相対的サイズも変わり得る。パターン付きローラに刻み目をつけるために２つ以上のスタイラス５４が使用され得る。

図１６および図１７は、パターン付きローラを使用して形成されたＬＧＦ２０の２つの異なる実施形態の平面図を示す。図１６の実施形態は特徴要素２６間に幾分規則的な間隔を有する。図１７の実施形態はこれと比較して、よりランダムな間隔を有する。例として図１６の特徴要素２６の公称幅および長さは７．２μｍ×１００μｍである。図１７の実施形態に関し、最大の特徴要素２６の公称寸法は８．６μｍ×１１２μｍである。しかしながらこの例ではＬＧＦ２０によるさらに小さな特徴要素２６も存在する。サイズと分布の考慮事項には、導光品の最終的用途、この物品が使用されるバックライト液晶装置の寸法属性等の要因が含まれる。特徴要素２６の分布に関するもう１つの考慮事項は、ＬＧＦ２０がＬＣＤ（液晶表示装置）または他の光変調構成要素と組み合わせて使用されるときに目に見える頻度を最小にすること、および可能性のあるビートパターン頻度を最小にすることに関する。

使用材料
ＬＧＦ２０は、任意の種々のタイプの透明な材料から形成されることが可能であり、かかる材料は特に限定されないが、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む。

導光フィルムのパター付き表面に形成された特徴要素は、ＬＣＤおよび他のタイプのバックライト表示装置用、特により小型の表示装置および携帯型装置用の照明を提供するのに役立つ。本発明の実施形態は１ｍｍ以下の厚さで製造され得る導光フィルムを提供する。このことは、本発明のＬＧＦを、ＬＥＤまたはレーザーアレイおよび他の直線状固体光アレイとともに使用するために特に有利にする。

１０・・・表示装置
１２・・・光源
１４・・・フィルム
１６・・・ＬＣＤ表示装置
１８・・・照明装置
２０・・・導光フィルム（ＬＧＦ）
２２・・・入射エッジ
２４、２８・・・表面
２６・・・光抽出特徴要素
３０・・・押出装置
３２・・・熱可塑性材料
３４・・・ベース
３６・・・供給装置
３８・・・ニップ領域
４０・・・支持体
４２・・・パターン付きローラ
４４・・・フィルム
４６・・・ロール
５０・・・パターン付きベルト
５２・・・空洞
５４・・・スタイラス
６０・・・切込み領域
６２・・・ほぼ平坦な領域
６４・・・切出し領域
６６・・・反射面
８０・・・塗工機
８２・・・キャリア
８４・・・材料
９０・・・ＵＶ放射線
１００・・・成形装置
１１０・・・製造装置
Ａ・・・頂上曲率
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・断面
Ｌ・・・長さ
Ｗ・・・幅
Ｐ１、Ｐ１'、Ｐ２、Ｐ３・・・位置
Ｔ１、Ｔ１'・・・断面

Claims (10)

1. 複数の個別の表面特徴要素を備える少なくとも１つのパターン付き表面と、前記少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を備える導光品であって、
   前記複数の個別の表面特徴要素における各表面特徴要素は、前記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延び、前記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有し、および前記正の方向に傾斜した部分を通る第１の位置で取られた第１の幅方向の断面は、前記負の方向に傾斜した部分を通る第２の位置で取られた第２の幅方向の断面と同じ形状を有する、導光品。
2. 前記フィルム基体がポリマー材料である、請求項１記載の導光品。
3. 前記複数の表面特徴要素における表面特徴要素が前記パターン付き表面から隆起している、請求項１記載の導光品。
4. 前記複数の表面特徴要素における表面特徴要素が前記パター付き表面内に凹んでいる、請求項１記載の導光品。
5. 前記第１および第２の幅方向断面の形状が三角形である、請求項１記載の導光品。
6. 複数の個別の表面特徴要素を備える少なくとも１つのパターン付き表面と、前記少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を備える導光品であって、
   前記複数の個別の表面特徴要素における各表面特徴要素は、前記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延び、前記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有し、および前記長さ方向に直交して取られた同じ表面特徴要素内の幅方向の断面は、同じ頂上曲率を有する、導光品。
7. ａ）入射照明光を変調するための、入力画像信号に応答するように構成された空間光変調器、
   ｂ）複数の個別の表面特徴要素を備える少なくとも１つのパターン付き表面と、前記少なくとも１つのパターン付き表面に実質的に直交する入射エッジとを有するフィルム基体を備える導光品であって、
   前記複数の個別の表面特徴要素における各表面特徴要素は、前記入射エッジに実質的に平行である長さ方向に沿って延び、前記長さ方向に沿って断面を取ると、各表面特徴要素は正の方向に傾斜した部分と、実質的に平坦な部分と、負の方向に傾斜した部分とを有し、および前記正の方向に傾斜した部分を通って取られた第１の幅方向の断面は、前記負の方向に傾斜した部分を通って取られた第２の幅方向の断面と同じ形状を有する、導光品、ならびに
   ｃ)前記空間光変調器への照明光として方向変更するために、光を前記導光品の前記入射エッジに向けるように配置された光源、
   を備える表示装置。
8. 前記光源が固体光源を備える、請求項７記載の表示装置。
9. 前記少なくとも１つのパターン付き表面に沿って配置された反射面をさらに備える、請求項７記載の表示装置。
10. 前記導光品と前記空間光変調器との間に配置された光方向変更フィルムをさらに備える、請求項７記載の表示装置。

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