JP2009538454A

JP2009538454A - 粒子の濃度が異なるシートの製造法

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Publication number: JP2009538454A
Application number: JP2009512332A
Authority: JP
Inventors: カナデ，ウダヤン; ガナパティ，バラジ
Original assignee: アイ２アイシーコーポレイション
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: WO2007140350A2; JP5479091B2; WO2007140350A3; US8840746B2; US20080044564A1; CN101529256A

Abstract

粒子の濃度が異なるシートの製造方法を説明する。一実施様態において、光を面の形の照明光源に結合する装置と方法を公開する。一実施態様では、本方法は、粒子の濃度が異なる第１のシートを製造することを含む。第２の粒子濃度と厚さが変動する第１の形状とをもつ第２のシートを提供する。第３の粒子濃度と厚さが変動する第２の形状とをもつ第３のシートを提供する。第２のシートと第３のシートを合わせて第１のシートを生成する。

Description

この発明は素材に関するものである。特に、粒子の濃度が異なるシートの製造法に関するものである。

一つの素材で作られたシートの中に他の素材で作られた粒子を含むものは様々な用途で使われている。このような粒子はシートに強度、もろさや耐熱などとシートのある特性を変化させ、様々な用途に有益となる。粒子が入ったシートは光学的にも使用される。例として、透明なシートに屈折係数の違う粒子が埋め込まれている例もある。透明なシートが光のガイドとして働き、埋め込まれている粒子が導かれた光を拡散する。この装置は光源としての使用も可能である。粒子は光を着色する染料の場合もある。粒子の濃度が一定では無くシート全体において異なる一定濃度の粒子を有するシートが使われる。

粒子の異なるシートの一つの使用方法は特定の光の放射パターンを持つ光源である。粒子の濃度プロフィールを使う事によって様々な光の放射パターンを得ることが出来る。シートにおける粒子の濃度は調整が可能で、一定量の光の抽出を行う、もしくは必要なパターンに合わせて軽い光の抽出も可能。このような光源はLCDディスプレーのバックライト、写真の光源や建築上の光源などの分野で多くの用途が可能である、粒子の濃度が異なるシートは芸術目的、道路標示、素材科学や光学の分野でも使用されている。

粒子の濃度が異なるシートの製造方法を説明する。一実施様態において、光を面の形の照明光源に結合する装置と方法を公開する。一実施様態は、次の方法で構成されている。粒子の濃度が異なる第１のシート。粒子の濃度がさらに異なり、形と厚さが異なる第２のシート。粒子の濃度がさらに異なり、第２の形と厚さが異なる第３のシート。第２のシートと第３のシートを合わせて第１のシートを生成する。

実装と要素の組み合わせの様々な内容を含む上記や他に示している主張などの特徴は、添付図面により詳細に記述されている。ここで説明するのはイラストによる説明であり、特定の方法とシステムの制限ではない。またこの分野で活動する熟練している人も、発明の範囲から逸脱すること無い様々な原理や機能が採用されている多くの実施例があることを理解する。

現在の仕様の一部として含まれている添付図面は、現在の好ましい実施様態を表し、上記に挙げた一般的な説明と下記に記す詳細な好ましい実施様態の両方を合わせて本発明の原則を教え、説明する。

図1は一実施様態においてのフロー図で模範的な粒子の濃度が異なるシートの製造法を示している。

図2は一実施様態においてのフロー図で模範的な粒子の濃度が異なるシートの製造法を示している。

図3Aは一実施様態においてシートを製造する装置のブロック図。

図3Bは一実施様態においてシートを製造する装置のブロック図。

図3Cは一実施様態において装置のブロック図。

図3Dは一実施様態において装置のブロック図。

図4は一実施様態においてのフロー図で模範的な粒子の濃度が異なるシートの製造法を示している。

図5Aは一実施様態において装置のブロック図。

図5Bは一実施様態において装置のブロック図。

図5Cは一実施様態において装置のブロック図。

図6Aは一実施様態において模範的な連続的に波形シートの製造方法のブロック図。

図6Bは一実施様態において模範的な連続的に粒子濃度の異なるシートの製造方法のブロック図。

図６Cは一実施様態において連続的に粒子濃度の異なるシートの製造方法のブロック図。

図7Aは一実施様態において模範的な連続的に湾曲したシートの製造方法のブロック図。

図7Bは一実施様態において模範的な連続的に粒子濃度が異なるシートの製造方法のブロック図。

図7Cは一実施様態において連続的に粒子濃度が異なるシートの製造方法のブロック図。

図8は一実施様態において模範的な粒子濃度が異なるシートの製造方法のブロック図。

図9は一実施様態において模範的なそれぞれ異なる厚さと異なる粒子濃度を持つ一つ以上のシートを合わせて、粒子濃度の異なるシートを製造する方法のブロック図。

図10Aは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を正面から見た図。

図10Bは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を横から見た図。

図10Cは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を上から見た図。

図１0Dは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を正面から見た図。

図10Eは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を横から見た図。

図10Fは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を上から見た図。

図10Gは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を正面から見た図。

図10Hは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を横から見た図。

図10Iは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を上から見た図。

図10Jは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を正面から見た図。

図10Kは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を横から見た図。

図10Lは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造方法の段階を上から見た図。

図11は一実施様態において模範的な厚さが異なる柱の形をした固体の製造方法の図。

図12Aは一実施様態において模範的な透明な光源のブロック図。

図12Bは一実施様態において模範的な透明な光源を横から見たブロック図。

図13は一実施様態において模範的な面の形をした光源の模範的なコアエレメントのブロック図。

図14は一実施様態において異なる拡散粒子濃度を持つ模範的な面の形をした光源の図。

図15は一実施様態において二つの光源を持つ模範的な面の形をした光源の図。

図16は一実施様態において鏡面のコアを持つ模範的な面の形をした光源の図。

図17は一実施様態において模範的な多色バックライトシステムの図。

図18Aは一実施様態において多色バックライトシステムの模範的な柱を上から見たブロック図。

図18Bは一実施様態において多色バックライトシステムの模範的な柱を正面から見たブロック図。

図18Cは一実施様態において多色バックライトシステムの模範的な柱を横から見たブロック図。

図19は一実施様態において模範的な照明柱エレメントのブロック図。

図20は一実施様態において異なる濃度の拡散粒子を持つ照明柱の図。

図21は一実施様態において二つの光源を持つ模範的な照明柱の図。

図22は一実施様態において模範的な鏡面照明柱の図。

粒子の濃度が異なるシートの製造方法を説明する。一実施様態において、光を面の形の照明光源に結合する装置と方法を公開する。一実施様態では、本方法は、粒子の濃度が変動する第１のシートを製造することを含む。第２の粒子濃度と厚さが変動する第１の形状とをもつ第２のシートを提供する。第３の粒子濃度と厚さが変動する第２の形状とをもつ第３のシートを提供する。第２のシートと第３のシートを合わせて第１のシートを生成する。

図1は一実施様態においてのフロー図で模範的な粒子の濃度が異なるシートの製造法を示している。数種類のシートが提供され(110)、各シートはそれぞれ異なる粒子濃度を有する。この中の一つは濃度がゼロ、すなわち粒子を有さない、という場合もある。それぞれのシートの厚さも一定ではないが、シートの違う部分で違う厚さに設定されている。これらのシートは接着、接合または融合され一枚になる(120)。これらのシートを一体化することで必要な大きさのシートを作り出し、シートのあらゆる場所で、局部的に必要な粒子濃度を得ることが出来る。

一実施様態において、シートの融合はシートが液体の時に一体化（merging）させている。一体化されたシートはそれから異なる粒子濃度を持つ最終的なシートへと固形化する。ある程度の温度を保つことにより液体を維持することが出来、冷却することにより固形化させる。液体の時には、様々な熱可塑性物質が溶けている状態である単量体もしくは半高分子体であり、固形化は重合によって行われる。液体の時には、様々な熱可塑性物質が溶けている状態、又は進んではいるが不十分な重合のような激しい液体の場合もある。一体化させるそれぞれのシートは異なる粘度の場合もあり、これは異なる温度又は重合の異なる段階で得られる。例として、一体化する一つのシートは液体で、もう一つの方は激しい液体もしくは完全に固形化された物体である。

他の実施様態において一体化する工程には一つのシートから他のシートへの粒子の物理的な拡散をする(130)。この拡散工程は一体化される粒子濃度の元々の違いを低減する。拡散する量は最終的なシートに必要とされる粒子濃度プロフィールを達成させるように調整されている。拡散する量は拡散速度と拡散時間によって調整される。拡散速度は温度と粘度を調整によって調整される。

図2は一実施様態においてのフロー図で模範的な粒子の濃度が異なるシートの製造法200を示している。湾曲したシートによって枠型(キャスト：cast)が二室に分けられる(210)。その一室には一定の粒子濃度を持つ液体が注がれる(220)。もう一方の室には異なる粒子濃度を持つ液体が注がれる。事前に決められた時間、もしくは事前に決められた粘度状態が得られると湾曲面を取り外す(230)。液体は溶剤の役割をし、湾曲面を溶かす。両方の液体は混ざって一体化し、最終的には固形化して粒子濃度の異なる個体が得られる(240)。固形化は液体の冷却、重合又はそれに類似した物理的もしくは化学的反応で得られる。固形化工程は温度管理、重合スケジュール又は液体の中の粒子濃度を物理的に拡散させるその他の時間を目的とする進行によって調整されている方法を用いる。固形化途中で粒子は物理的もしくは化学的変化をする場合もある。固形化中に粒子は物理的な拡散、他の実施様態においては浮力、対流、一定でない拡散率や他の力による移動を経験する。

図3Aは一実施様態においてシートを製造する装置398のブロック図である。装置308は枠型300と特定の形状をした湾曲面302を有し、枠型300を二つの室304と306に分ける。工程200にあるように、湾曲の形状は製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。

図3Bは一実施様態においてシートを液体で製造する装置396のブロック図である。上室はある粒子濃度を有する液体308で満たされる。下室は異なる粒子濃度を有する液体310で満たされる。この二つのうちの一つは濃度ゼロ、すなわち粒子が入っていない場合もある。一実施様態において湾曲面302は液体308もしくは310を固形化して作られている。そうすることにより湾曲面302が液体材料への溶解が可能となる。

液体308と310は固形化し始め、より粘度を持つようになる。湾曲面302は事前に決められた時間、もしくは液体が事前に設定された粘度を得ると取り外される。実施様態では湾曲面302は機械により取り外されている。ほかの実施様態では、液体が溶剤の役割をして湾曲面を溶かし、したがって湾曲面302を取り外す。液体を温めることにより湾曲面302の溶解を得ることが出来る。

図3Cは一実施様態において湾曲面302を使用しない製造装置394のブロック図である。液体308と310は固形化し始め、より粘度を持つようになる。湾曲面302は事前に決められた時間、もしくは液体が事前に設定された粘度を得ると取り外される。実施様態では湾曲面302は機械により取り外されている。ほかの実施様態では、液体が溶剤の役割をして湾曲面を溶かし、したがって湾曲面302を取り外す。液体を温めることにより湾曲面302の溶解を得ることが出来る。

湾曲面302を取り除いた後、結果の物体312は異なる粒子濃度を含んでいる。例として、エリア322の平均粒子濃度はエリア324の平均粒子濃度と異なる。それは物体308と310の比率がこの二つのエリアにおいて異なるからである。実施様態において、物体312はこの形で固形化され、粒子濃度の異なるシートを形成する。他の実施様態においては下記に述べる物体308と310の拡散が行われる。

図3Dは一実施様態においてシートを拡散を用いて製造する装置392のブロック図である。液体308と310は固形化し、必要な粒子濃度プロフィールを持つシート314が得られる。実施様態において固形化は重合または液体の冷却によって行われる。実施様態において液体はプラスチック単量体で、その後高分子化される。

実施様態において固形化される工程中、固型する前に粒子は液体312の中へ物理的な拡散をし、事前に設定された濃度パターンを持つ粒子濃度グラデーションを有するシート314を形成する。このような拡散は部分的な粒子濃度の均質化を起こす。例として、物体314のエリア324における縦の濃度傾度は物体312の同じエリア324における縦の濃度傾度より低い。同じように物体314のエリア322における縦の濃度傾度は物体312の同じエリア322における縦の濃度傾度より低い。拡散する量は拡散する速度と時間で制御されている。拡散は部分的な粒子濃度の均質化を起こすのに十分で、シート314全体の粒子濃度の均質化を起こすように強すぎてはいけない。

粒子が物理的な拡散をする時、湾曲面302は次のように設計されている。物理的な拡散工程は直線的、部分を不問とするシステムで、すなわち重畳である。第１の濃度パターンは、最終的な濃度パターンが必要な濃度パターンになるように設定されている。これは逆重畳によって行える。この第１のパターンは湾曲面302を使うことにより影響される。いかなる時点でも枠型300にある第１の濃度は液体308と310の枠型境界320と318から湾曲面302にかけての加重平均である。一実施様態において、逆重畳に必要な重畳操作の衝撃反応は試験的に、もしくは温度進行や使われる他の固形化進行の知識を使って確認される。他の実施様態においては、端においても部分的な変化が無いため、直線的で部分的に無変化なモデルを使う場合もある。そうして第１の粒子濃度パターンを行列逆転法や最小二乗法などの直線的システム解答法を用いて計算する。

図4は一実施様態においてのフロー図で模範的な粒子の濃度が異なるシートの製造法400を示している。ある粒子濃度を持つ湾曲した物体が容器に挿入される(410)。湾曲した物体は型、射出成形、鋳型重合や削り出しなどの製法で製造される。このような型、射出成形、鋳型重合や削り出しは出来上がればすでに容器に入っているように、容器内で製造可能。ある粒子濃度を持つ液体が湾曲した物体の上に注がれる(420)。液体は湾曲した物体と混ざって一体化し、その後固形化する(430)。実施様態において湾曲した物体は液体が完全に固体化する前に液体に拡散される。拡散は湾曲した物体が一部もしくは全て液体に溶解されることによって起きる。この溶解は熱もしくは物体が物理的に液体に溶解することによる。液体は最終的に固形化し異なる粒子濃度を持つシートとなる。固形化工程は温度管理、重合スケジュール又は液体の中の粒子濃度を物理的に拡散させるその他の時間を目的とする進行によって調整されている方法を用いる。固形化途中で粒子は物理的もしくは化学的変化をする場合もある。固形化中に粒子は物理的な拡散、他の実施様態においては浮力、対流、一定でない拡散率や他の力による移動を経験する。

図5Aは一実施様態においてシートを製造する装置598のブロック図である。ある粒子濃度を持つ湾曲した物体502が容器に挿入される。湾曲した物体502の形は製造終了時に必要な粒子濃度プロフィールによって設計されている。湾曲した物体502と容器500はこれで製造工程においての型枠となる。

図5Bは一実施様態において液体でシートを製造する装置596のブロック図である。容器500と湾曲した物体502で構成される型枠にある粒子濃度を持った液体504が注がれる。液体504の粒子濃度と湾曲した物体502の粒子濃度は異なる。

図5Cは一実施様態において液体でシートを製造する装置598のブロック図である。液体504は固形化し必要な粒子濃度プロフィールを持つシート506となる。実施様態において固形化は重合もしくは液体を冷却することによって行われている。実施様態において液体はプラスチック単量体で、その後重合されている。

実施様態において、液体504が完全に固形化する前に湾曲した物体502は液体504に拡散されている。この拡散は湾曲した物体502が部分的もしくは完全に液体504に溶解する。この溶解を促すために液体504を暖めることも可能である。

図6Aは一実施様態において模範的なシートの製造装置698のブロック図である。溶融状態のシート600はある粒子濃度を持つ。シート600は稼動しているフィーダーローラー602を通過する。このローラー602はシート600をピンチローラー604とガイドローラー606へと送り込む。ピンチローラー604は事前に設定された時間で上下に動く。このピンチローラーの動きが波形シート608を作り出す。ローラーの動きは必要な波形パターンによって決められる。

波形シートを製造する装置698は湾曲したシートを製造する事も可能である。他にも湾曲したシートは波形シートを切ることによって作られる。下記に示すように、波形シート608は他の波形シートと連続的な工程で一体化される。シート608の波形パターンは製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。

図6Bは一実施様態において模範的なシートの製造装置696のブロック図である。ある粒子濃度を持つ波形シート620が異なる粒子濃度を持ち調和する波形シート622と一体化し、一体化された異なる粒子濃度を持つシート624が出来る。シート620と622は異なる波形パターンを用いて工程698で製造される。実施様態においてこの二つのシートは一体化される時には溶融状態で、熱により融合する。このような融合は片方のシートからもう片方へ粒子の拡散も含む。拡散は溶剤による溶解でも得られる。他の実施様態において波形シートは接着剤によって接着されている。

シート624は連続的に粒子濃度が異なる。このシートは小さく切ることも可能である。

図6Cは一実施様態においてシートの製造装置694のブロック図である。ある粒子濃度を持つ波形シート636が異なる粒子濃度を持つ液体634と一体化し、一体化された異なる粒子濃度を持つシート638が出来る。一実施様態においてシート636と液体634は熱によって融合している。このような融合は片方のシートからもう片方へ粒子の拡散も含む。ローラー630がうねりを無くし、シート638の表面は平らになる。ローラー632はシート636のガイドとして働く。シート638は連続的に粒子濃度が異なる。このシートは小さく切ることも可能である。

図7Aは一実施様態において模範的な連続的に湾曲したシートの製造装置798のブロック図である。溶融状態のシート702はドーム型の穴704に押し入れられる。実施様態においてシート702は溶融状態のプラスチックシートである。ドーム型の穴704の反対側からは湾曲したシート708が搾り出される。一実施様態において、プラスチックシート702の断面積と湾曲したシート708の断面積は同じである。

湾曲したシートを製造する工程798は湾曲したシートを製造することにも使用可能である。他にも下記に示すように、湾曲したシート708は他の湾曲したシートと連続的な工程で一体化される。ドーム型の穴704の曲線は製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。

図7Bは一実施様態においてシートの製造装置796のブロック図である。ある粒子濃度を持つ湾曲したシート722と異なる粒子濃度を持ち調和するシート720が一体化し、一体化された異なる粒子濃度を持つシートが出来る。シート720と722は異なるドーム型の穴を用いて工程798で製造される。実施様態においてこの二つのシートは一体化される時には溶融状態で、熱により融合する。このような融合は片方のシートからもう片方へ粒子の拡散も含む。他の実施様態において湾曲したシートは接着剤によって接着されている。一体化されたシートは連続的に粒子濃度が異なる。このシートは小さく切ることも可能である。

図7Cは一実施様態においてシートの製造装置794のブロック図である。一実施様態において、ある粒子濃度を持つ湾曲したシート732が異なる粒子濃度を持つ液体730と一体化し、一体化された異なる粒子濃度を持つシート736が出来る。一実施様態においてシート732と液体730は熱によって融合している。このような融合は片方のシートからもう片方へ粒子の拡散も含む。ローラー734がうねりを無くし、シート736の表面は平らになる。シート736は連続的に粒子濃度が異なる。このシートは小さく切ることも可能である。

図8は一実施様態において模範的な粒子濃度が異なるシート898のブロック図である。複数の薄くて異なる粒子濃度を持つシート802が設定された濃度プロフィールまで重ねられる。各シート802はこれから説明するどの様な製造方法でも形成出来る。実施様態において、シート802は一体化させる工程では溶融状態で、熱によって一体化される。このような融合は一方のシートからもう一方へと粒子の拡散が含まれる場合がある。他の実施様態において、シート802は接着剤により接着されている。

実施様態において、拡散の工程で、シートに含まれる粒子は各シートから他のシートへと物理的な拡散を経験する。これは粒子濃度のグラデーションにおいて最小限の変化をもたらす。この実施様態においてシート802は次のように設計されている。物理的な拡散工程は直線的で部分を不問とするシステム、すなわち重畳である。各シート802の第１の濃度パターンは物理的な拡散工程が終了した後、最終的な濃度パターンが必要な濃度パターンになるよう設定されている。これは逆重畳で得られる。一実施様態において逆重畳に必要な重畳操作の衝撃反応は試験的に、もしくは温度進行や使われる他の固形化進行の知識を使って確認される。他の実施様態においては、端においても部分的な変化が無いため、直線的で部分的に無変化なモデルを使う場合もある。そうして第１の粒子濃度パターンを行列逆転法や最小二乗法などの直線的システム解答法を用いて計算する。

図9は一実施様態において模範的なシート998を合わせて、粒子濃度の異なるシートのブロック図である。

シート902と904はそれぞれ異なる厚さと異なる粒子濃度を持っている。実施様態においてブロック図599又は699で示されている製造工程を使用して厚さの異なるシート902と904を製造している。実施様態においてこれらの層は接着剤で拘束されている。実施様態においてシート902と904は一体化させる工程では溶融状態にあり、熱によって融合されている。このような融合は粒子の各シートから他のシートへの拡散を含む場合もある。局部でのシート間の粒子の拡散はシートを結合するに十分である。シートの異なる厚さは製造工程終了時に必要な濃度プロフィールを得るように設計されている。
濃度の異なる柱

図10Aは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造装置1098を正面から見た図である。型1000には縦溝1002が設けられている。粒子濃度の異なる柱は縦溝1002で製造される。

一実施様態において型1000と柱両方は透明な素材で出来ている。製造された柱は透明な型1000からは切り離さない。

図10Bは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造装置1098を横から見た図である。一実施様態において型1000と柱両方は透明な素材で出来ている。製造された柱は透明な型1000からは切り離さない。

図10Cは一実施様態において粒子濃度の異なる柱の製造装置1098を上から見た図である。型1000には縦溝1002が設けられている。粒子濃度の異なる柱は縦溝1002で製造される。

図10Dは一実施様態において柱の製造装置1096を正面から見た図である。ある粒子濃度を持つ液体が型1000に設けられている縦溝1002の全長において異なる厚さを持つように注がれ、特定の粒子濃度を持ち、かつ異なる厚さを持つ柱体1010が得られる。挿入ブロックを型取り工程で使用することで厚さの変化が得られる。厚さの変化は製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。

図10Eは一実施様態において模範的な柱の製造装置1096の中で型1000が固体1010で満たされているのを横から見た図である。固体1010の厚さの変化は製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。

図10Fは一実施様態において模範的な柱の製造装置1096の中で型1000が固体1010で満たされているのを上から見た図である。固体1010の厚さの変化は製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。

図10Gは一実施様態において柱の製造装置1094と液体1020を正面から見た図である。異なる厚さの柱体1010が型枠の働きをし、そして異なる粒子濃度を持つ液体1020がこの型枠に注がれる。実施様態において液体1020はそのまま固形化する。他の実施様態では液体1020は固体1010内に拡散される。

図10Hは一実施様態において模範的な柱の製造装置1094と液体1020が型1000に入っている様子を横から見た図である。固体1010の厚さの変化は製造工程終了時に必要な粒子濃度プロフィールを得るように設計されている。液体1020は型1000内の固体1010の形に順応する。

図10Iは一実施様態において模範的な柱の製造装置1094と液体1020が型1000に入っている様子を上から見た図である。

図10Jは一実施様態において模範的な柱の製造装置1092と柱1030を正面から見た図である。異なる厚さを持つ柱体1010と液体1020は熱によって融合される。このような融合は互いへの粒子の拡散も含む。液体1020は固形化し事前に設定された粒子濃度プロフィールを持つ柱1030が得られる。実施様態において固形化は重合または液体の冷却によって行われる。一実施様態において液体はプラスチック単量体で、その後高分子化される。

図10Kは一実施様態において模範的な柱の製造装置1092と型1000と柱1030を横から見た図である。液体1020は固形化し事前に設定された粒子濃度プロフィールを持つ柱1030が得られる。

図10Lは一実施様態において模範的な柱の製造装置1092と型1000と柱1030を上から見た図である。液体1020は固形化し事前に設定された粒子濃度プロフィールを持つ柱1030が得られる。

図1１は一実施様態において模範的な異なる厚さを持つ柱の製造装置11198の図である。型1102は一つの縦溝を表す。ある粒子濃度を持った液体が柱1102に注がれる。挿入物1104が溝1102に置かれる。挿入物1104の湾曲形は最終的に必要となる固体の形によって変化する。液体は最終的には挿入物1104によって決められた形で厚さの異なる柱の形をした固体として固形化する。
使用

この発明は粒子濃度の異なるシートの製造に関するものである。下記に示されているのはそのようなシートを透明な光源として使用する一つの使用方法である。必要な粒子濃度の透明シートを製造することが出来る。透明なシートを得るために透明な接着剤が使われている。そのような透明な接着剤は光学接着剤として知られている。熱や溶解を含む他の融合方法は最終製品の透明度に影響する事無く使える。

図12Aは一実施様態において模範的な透明な光源1299のブロック図である。光源1299は基本的に透明で、光ガイド1206とコア1204が低い係数の被覆シート1203と1205に囲まれている。コア1204には、光を拡散する粒子がまばらなに含まれている拡散体がある。コア1204の拡散体は金属粉、金属色素、有機粉または有機色素の一つもしくはそれ以上である。他にもコア1204の拡散体は、光拡散体は透明な粒子または透明な泡の一つもしくはそれ以上で、光をを屈折、境界での反射、粒子内での拡散又は完全反射させて散らす。線形光源1202が光ガイド1206を下端1207から照らす。上端1208は反射面を有しない。反射器1201が線形光源1202の光を光ガイド1206へと収束させる。主光源1202の光は光ガイド1206の全ての面に拡散され、その大きい面から出て行く。そのため光ガイドは基本的に透明であり、その一つの面から見ると澄んでいる。

図12Bは一実施様態において模範的な透明な光源1299を横から見たブロック図である。光源1299は基本的に透明で、コア1204が低い係数の被覆シート1203と1205に囲まれている。コア1204には、光を拡散する粒子がまばらなに含まれている拡散体がある。コア1204の拡散体は金属粉、金属色素、有機粉または有機色素の一つもしくはそれ以上である。他にもコア1204の拡散体は、光拡散体は透明な粒子または透明な泡の一つもしくはそれ以上で、光をを屈折、境界での反射、粒子内での拡散又は完全反射させて散らす。線形光源1202が下端1207から照らす。反射器1201が線形光源1202の光をコア1204へと収束させる。

図13は一実施様態において模範的な面の形をした光源コア1304の中にあるコアエレメント1399のブロック図である。コアエレメント1399はコア1304と同じ幅と厚さを持つが、非常に低い高さである。光1300がエレメント1399に入射する。一部の光は拡散され照明光1302となり光ガイドを出、残った光1304は次のコアエレメントへと移動する。コアエレメント1399に入射する光1300と拡散された光1302の割合がコアエレメント1399の光分散度である。コアエレメント1399の光分散度はエレメント1399の高さと正比例している。コアエレメント1399の光分散度とコアエレメント1399の高さの比率がエレメント1399の分散密度である。コアエレメント1399の高さが減れば、分散密度は一定に近づく。コアエレメント1399の分散密度はコアエレメント1399の分散体密度と一定の関係がある。この関係は近似しておりある程度正比例している。この関係を用いてエレメントの拡散体濃度からコアエレメント699の分散密度を評価ことが出来、反対も同じことが言える。

コアエレメント1399の高さが減らされると、それから放射される光1302の強さも比例して弱まる。光1302の放射される強さとエレメント1399の高さの比率はエレメントの高さが減ると一定に近づき、それがエレメント1399での放射密度である。エレメント1399の放射密度は光の分散度と入って来る光の強度（すなわちエレメントの中にある光の強度）の積である。エレメント1399の中を通る光の強さの変化度は放射密度のマイナスである。この二つの関係から微分方程式を導き出せる。この方程式は「dP/dh=-qP=-K」と表すことが出来、それぞれ：
hはエレメントと主光源端120７の距離；
Pはエレメント内に送られている光の強さ；
qはエレメントの光の分散度；そして
Kはエレメントにおける放射密度、である。

各エレメントにおいての光の分散度があれば、この方程式を使って放射密度を求められる。また各エレメントの放射密度があれば、この方程式を使い光の分散密度を求められる。特定の面の形をした光源で特定の放射密度を設計する際に、上記の微分方程式を用いて光源1299のような光源の各エレメントの光の分散密度を求める。それによって各コアにあるコアエレメントの拡散体濃度が設定される。このような線形光源は光ガイドとして使われ、光源に必要な放射密度を与える。

もし均一の密度の分散体がコアに使用されていると、放射密度は高さと共に急激に減る。光源の端（端1207など）から反対側の端1208まで強さの減りが小さい分散体の密度を使用することにより均一の放射密度に近づけることが出来る。強さのロスを無くし、均一な放射力を得るために、反対側の端は光をコアに反射して返す。他の実施様態では、他の光源が反対の端に備えられている。

均一な照明を得るため、光の分散密度、よって分散体の密度はコアの全長で変化させないといけない。これは上記の方法を使って行える。必要な光の分散密度はq=K/(A-hK)でAは線形光源1304に供給される強さでKは各エレメントの放射密度で、均一な照明のため一定の数字とする。もしHを線形光源の全長とすると、HとKの積はAより小さいはずで、すなわち、もし上記の解が実行可能であれば、放射した全ての力の強さは光ガイドに供給されるよりも小さくなる。もし光ガイドに供給される全ての強さが照明のために使われているのなら、HとKの積はAとなる。実施様態では少しの力だけが無駄になり、かつ光の拡散密度を有限にするためにHとKの積はAより少し小さく設定されている。

図14は一実施様態において異なる拡散粒子濃度を持つ模範的な面の形をした光源1499の図である。拡散体1402の密度は線形光源柱1404の光源端から反対側のコア1204にかけて希薄から濃密に変化している。

図15は一実施様態において二つの光源1508と1509を持つ模範的な面の形を持つ光源1599の図である。二つの光源1508と1509を使用することによりコアにおいての拡散体1502の大きい変動が必要ではなくなる。上記にある微分方程式で光源1508と1509それぞれの放射密度を導き出す。二つの放射密度の和が特定のコアエレメントでの合計放射密度となる。

光源1599の均一な照明は光の分散密度q=1/sqrt((h-H/2)^2+C/K^2)で導き出すことが出来、sqrtは平方根、^はべき乗、Kは各光源の平均放射密度（数字的には各エレメントにおいての全放射密度の半分）とC=A(A-HK)となる。

図16は一実施様態において模範的な鏡構造のコア1604がある面の形を持つ光源1699の図である。鏡構造のコア1604を使うことによりコア1604において拡散体1602の大きい変動が必要ではなくなる。コア1610の上端は鏡面処理され、光をコア1604に反射して返す。均一な照明を得るために必要な光源1699の光の拡散密度は：
q=1/sqrt((h-H2)^2+D/K^2)
但し、D=4A(A-HK)である。

どの様な照明システムでも（例えば面の形をした光源1499、1599と1699）光源の強さが変わっても同じパターンの放射を維持できる。例として、もし主光源1499が半分の定格の強さを供給すれば、各エレメントは半分の定格の強さで放射する。特に光ガイドコアは均一な光源として設計されており、全ての強さにおいて光源や源の強さを変えて均一な光源となろうとする。もし二つの光源があれば、両方の強さが変えられてこの結果を得る。
多色照明

図17は一実施様態において模範的な多色バックライトシステム1799の図である。多色照明システムはバックライトシステムの各ピクセル柱が特定の色の光に照明されるバックライトである。違うピクセル柱を照明している光の色は違う場合がある。円柱の光源1702がディスプレーの照明を供給する。鏡1703が円柱の光源1702の後ろに設置される。液晶基盤1701が円柱の光源1702の前に設置される。

図18Aは一実施様態において多色バックライトシステムの模範的な柱1899を上から見たブロック図である。偏光子1806、液晶1805と偏光子1804を合わせて光弁を構成しこれを通る光の彩度を調整する。照明柱1802、被覆シート1803を合わせて光ガイドを構成し、照明柱1802は被覆シート1803よりも高い屈折係数である。色フィルター1808が被覆シート1803の前に設置される。照明1802は希薄な光拡散粒子を含んでいる。光は光ガイドの中で連続的な完全反射を繰り返す。後方の鏡1801は後面の光を反射する。横鏡1807は横面の光を反射する。横鏡1807は光が隣の柱に漏れるのを阻止している。1801と1807の鏡は金属表面、分散型ブラッグリフレクター、ハイブリッドリフレクター、全反射リフレクター、単一指向リフレクターや散乱リフレクターなどを含む全ての反射面である。

図18Bは一実施様態において多色バックライトシステムの模範的な柱1899を正面から見たブロック図。偏光子1806、液晶1805と偏光子1804を合わせて光弁を構成しこれを通る光の彩度を調整する。照明柱1802、被覆シート1803を合わせて光ガイドを構成し、照明柱1802は被覆シート1803よりも高い屈折係数である。色フィルター1808が被覆シート1803の前に設置される。照明1802は希薄な光拡散粒子を含んでいる。光は光ガイドの中で連続的な完全反射を繰り返す。後方の鏡1801は後面の光を反射する。横鏡1807は横面の光を反射する。横鏡1807は光が隣の柱に漏れるのを阻止している。

図18Cは一実施様態において多色バックライトシステムの模範的な柱1899を横から見たブロック図。横鏡1807は光が隣の柱に漏れるのを阻止している。

図19は照明柱1802において模範的なコアエレメント1999のブロック図である。コアエレメント1999は非常に低い高さである。光1900がコアエレメント1999に入射する。光の一部は拡散され照明1902として光ガイドを出て行き、残りの光は次の照明柱エレメントへと行く。図13のコアエレメント1399でも説明したように、コアエレメント1999に送られている円柱源光の強さは（P）、エレメントの高さ(h)とエレメントの光分散密度(q)は微分方程式「dP/dh=-qP=-K」と表すことが出来、Kはそのエレメント1999における放射密度である。

もし均一の密度の分散体が照明に使用されていると、放射密度は高さと共に急激に減る。光源の端（端1207など）から反対側の端1208まで強さの減りが小さい分散体の密度を使用することにより均一の放射密度に近づけることが出来る。強さのロスを無くし、均一な放射力を得るために、反対側の端は光を照明柱に反射して返す。他の実施様態では、他の光源が反対の端に備えられている。

均一な照明を得るため、光の分散密度、よって分散体の密度は照明面の全長で変化させないといけない。これは上記の方法を使って行える。必要な光の分散密度はq=K/(A-hK)でAは照明柱1802に供給される強さでKは各エレメントの放射密度で、均一な照明のため一定の数字とする。もしHを照明の全高とすると、HとKの積はAより小さいはずで、すなわち、もし上記の解が実行可能であれば、放射した全ての力の強さは光ガイドに供給されるよりも小さくなる。もし光ガイドに供給される全ての強さが照明のために使われているのなら、HとKの積はAとなる。実施様態では少しの力だけが無駄になり、かつ光の拡散密度を有限にするためにHとKの積はAより少し小さく設定されている。

図20は一実施様態において異なる濃度の拡散粒子を持つ照明柱2099の図である。拡散体2002の密度は照明柱200404の光源端から反対側にかけて希薄から濃密に変化している。光源2008が照明柱2004に光を供給している。

図21は一実施様態において二つの光源1408と1409を持つ模範的な照明柱2199の図である。二つの光源2108と2109を使用することにより照明柱2104においての拡散体2102の大きい変動が必要ではなくなる。上記にある微分方程式で光源2108と2109それぞれの放射密度を導き出す。二つの放射密度の和が特定のコアエレメントでの合計放射密度となる。

光源2199の均一な照明は光の分散密度q=1/sqrt((h-H/2)^2+C/K^2)で導き出すことが出来、sqrtは平方根、^はべき乗、Kは各光源の平均放射密度（数字的には各エレメントにおいての全放射密度の半分）とC=A(A-HK)となる。

図22は一実施様態において模範的な鏡構造の照明柱2299の図である。鏡構造の照明柱2204を使うことにより照明柱2204において拡散体2202の大きい変動が必要ではなくなる。照明柱2204の上端2210は鏡面処理され、光を中心照明柱1504に反射して返す。均一な照明を得るために必要な光源2299の光の拡散密度は：
q=1/sqrt((h-H2)^2+D/K^2)
但し、D=4A(A-HK)である。

どの様な照明システムでも（例えば面の形をした光源2099、2199と2299）光源の強さが変わっても同じパターンの放射を維持できる。例として、もし照明柱1899の主光源が半分の定格の強さを供給すれば、コアにおける各エレメントは半分の定格の強さで放射する。特に光ガイドコアは均一な光源として設計されており、全ての強さにおいて光源や源の強さを変えて均一な光源となろうとする。もし二つの光源があれば、両方の強さが変えられてこの結果を得る。

粒子の濃度が異なるシートの製造方法を説明する。一実施様態において、光を面の形の照明光源に結合する装置と方法を公開する。これら先の実施様態は説明するためのものであり、この特許の主題を制限するものでは無い。様々な改造、使用、置き換え、再配合、改善、や生産方法など本発明の範囲もしくは精神から逸脱しないことはこの分野で活動している熟練の人には明らかである。

Claims

変動する第１の粒子濃度をもつ第１のシートを、第２のシートと第３のシートとから製造すること；
第２の粒子濃度と厚さが変動する第１の形状とを有する第２のシートを提供し；
第３の粒子濃度と厚さが変動する第２の形状とを有する第３のシートを提供し；かつ
第２ののシートと第３のシートとを合わせて第１のシートを生成する、ことを含む方法。
第２のシートと第３のシートとを接着剤で合わせる請求項１記載の方法。
接着剤が透明である請求項２記載の方法。
第２のシートと第３のシートとを溶融によって合わせる請求項１記載の方法。
第３のシートと合わせるとき第２のシートが液体である請求項４記載の方法。
さらに第２のシートを固形化することを含む請求項５記載の方法。
第２のシートの固形化は第２のシートを冷却する工程を含む請求項６記載の方法。
第２のシートの固形化は重合工程を含む請求項６記載の方法。
さらに第２のシートを第３のシートに物理的に拡散することを含む請求項４記載の方法。
さらに物理的な拡散をする時の物理的な拡散の速度と時間を制御することを含む請求項９記載の方法。
物理的な拡散は第２のシートが液状の時に粘度を制御して速度を制御する請求項１０記載の方法。
第２のシートの物理的な拡散が第１のシートにおける変動する粒子濃度を作り上げる請求項９記載の方法。
第２のシートを連続的なプロセスで提供する請求項１記載の方法。
連続的なプロセスを用いて第２のシートを合わせることを含む請求項１記載の方法。
第２のシートを型へキャスティングすることによって第２のシートを提供する請求項１記載の方法。
第１の粒子濃度を持つ第１の柱を有する第１のシートのを製造すること；
それぞれ異なる粒子濃度をもちかつ厚さが異なる複数の第２の柱を提供し；かつ
複数の第２の柱を結合して第１の粒子濃度を持つ第１の柱を製造する、ことを含む方法。
それぞれ異なる粒子濃度を持つ複数のシートを結合することによって、変動する粒子濃度を持つ一つのシートを製造することを含む方法。