JP2010501897A - 光配向積層体 - Google Patents

Abstract

ライトマネージメントフィルムパッケージが、構造化表面及び第２の主表面を有する第１の光学フィルムと、第１の主表面、及び、接着層を介して第１の光学フィルムの構造化表面に隣接し接触する第２の主表面を有する第２の光学フィルムとを含む。第１の光学フィルムの構造化表面が、短小構造によって分離される複数の背高構造を含み、隣同士の背高構造の頂部が、約５０μｍと約１５０μｍとの間の距離だけ分離されている。第１の光学フィルムの背高構造は、接着層に侵入しているが、短小構造は侵入していない。

Description

本発明は、光学ディスプレイ用の光配向フィルムに関する。より具体的には、本発明は、構造化表面を有する光配向フィルムに関し、その構造化表面は、隣同士の背高構造同士の間の距離が、ゲインを最大にすると共に可視性のウェットアウト（wet out）を最小にするための特定の範囲内となるように短小構造（short structure）によって分離された背高構造（tall structure）を有する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの光学ディスプレイは、ますます一般的なものとなっており、例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）から電子ゲームに、そしてラップトップコンピュータなどのより大型の装置に至るハンドヘルド（hand-held）コンピュータ装置、並びに、ＬＣＤモニター及びテレビスクリーンに用途が見出されている。好ましい方向、典型的にはディスプレイの表面に対して垂直又は「軸線上」に光学ディスプレイから出る光の輝度を増加させるために、光配向フィルムが使用されている。

ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング（３Ｍ）社（Minnesota Mining and Manufacturing Company）による３Ｍブランドの輝度強化フィルム（ＢＥＦ）は、典型的には、軸線上の輝度を増加させるために使用されている。このフィルムは、「軸線外」から光を効果的に収集し、その光を軸線上に見る人に向かって方向転換する。従って、このフィルムは、軸線外の輝度を犠牲にして軸線上の輝度を増加させるものである。ゲイン（Gain）は、１枚又は複数枚のフィルムを用いた軸線上の明暗度（intensity）を、フィルムを用いない軸線上の明暗度と比較した測定値である。

ＢＥＦフィルムは、典型的には、実質的に平坦な表面とその反対側の構造化表面とを含み、その構造化表面は、直線的なプリズム状要素の配列を有している。構造化表面は、視軸線（viewing axis）に沿って光を導くのを支援し、それによって、見る人に知覚される光の輝度を増す。軸線上の光の量を増加させると、所望量の軸線上の輝度を発生させるのに必要なエネルギー量が減じられる。このことは、ラップトップコンピュータ、計算機、デジタル式腕時計、携帯電話、ＬＣＤテレビ、及びＰＤＡにおいて使用されるものなど、電池式の光源を使用する光学ディスプレイに対して特に重要である。

フィルムの構造化表面上で、各プリズム要素の側部は、交差して頂点又は頂端を形成する。プリズム要素の頂点は、通常は鋭くなっている。

光学システムにおいて、構造化された光配向フィルムは、別の光配向フィルムなどの別のフィルムに密に隣接して置かれることがある。２枚のフィルムの間の接触により、しばしば「ウェットアウト」と呼ばれる、視覚的に明らかで且つ望ましくない輝点、縞、又は線が生じる可能性がある。ウェットアウトはまた、ゲインを低下させる可能性もある。

本発明は、ライトマネージメントフィルム（light management film）に関する。

本発明の一実施形態において、ライトマネージメントフィルムパッケージは、短小構造によって分離された複数の背高構造を持つ第１の構造化主表面と、第１の構造化主表面の反対側の第２の主表面とを有する第１の光学フィルムを含み、各背高構造及び各短小構造は、頂部と、その頂部から第１の共通の基準平面までで測定される高さとを有している。各短小構造の高さは、各背高構造の高さ未満である。隣同士の背高構造の頂部は、約５０μｍと約１５０μｍとの間の距離だけ分離されている。このライトマネージメントフィルムパッケージは、第１の主表面とその第１の主表面の反対側の第２の主表面とを有する第２の光学フィルムを更に含み、第２の主表面は、接着層を介して、第１の光学フィルムの第１の構造化主表面に隣接し接触して設けられている。第１の光学フィルムの各背高構造は接着層に侵入しており、第１の光学フィルムの短小構造は接着層に侵入していない。

本発明の別の実施形態において、積層フィルムパッケージが、第１の平滑表面と、短小プリズムによって分離される背高プリズムの配列を有するその第１の平滑表面の反対側の第１の構造化表面とを含む第１の光配向フィルムを含む。第１の共通の基準平面が、背高プリズム及び短小プリズムの配列を通過することなく、第１の平滑表面と第１の構造化表面との間に設けられている。各プリズムは、頂部と、その頂部から第１の共通の基準平面までで測定される高さとを有している。各背高プリズムの高さは、各短小プリズムの高さを超える。各隣同士の背高プリズムの頂部間の距離は、約５０μｍと約１５０μｍとの間である。積層フィルムパッケージは、第２の平滑表面と、プリズムの配列を有するその第２の平滑表面の反対側の第２の構造化表面とを含む第２の光配向フィルムを更に含む。第２の共通の基準平面が、プリズムの配列を通過することなく、第２の平滑表面と第２の構造化表面との間に設けられている。第２の構造化表面内の各プリズムは、頂部と、その頂部から第２の共通の基準平面までで測定される高さとを有している。積層フィルムパッケージは、第１の光配向フィルムの第１の構造化表面と第２の光配向フィルムの第２の平滑表面との間に設けられた接着層を更に含む。第１の光配向フィルムの背高プリズムは接着層に侵入しているが、短小プリズムは侵入していない。

本発明の別の実施形態において、ライトマネージメントフィルムパッケージが、約５０μｍ未満の厚さを有する基材と、その基材の上にある構造化表面とを含む第１の光配向フィルムを含み、ここで、この構造化表面が短小構造によって分離された複数の背高構造を有する。共通の基準平面が、基材と構造化表面との間に設けられている。各構造は、頂部と、その頂部から共通の基準平面までで測定される高さとを有している。各背高構造の高さは、各短小構造の高さを超える。このライトマネージメントフィルムパッケージは、第１の主表面とその第１の主表面の反対側の第２の主表面とを含む第２の光配向フィルムを更に含む。このライトマネージメントフィルムパッケージは、第１の光配向フィルムの構造化表面と第２の光配向フィルムの第２の主表面との間に設けられた接着層を更に含む。第１の光配向フィルムの背高構造は接着層に侵入しているが、短小構造は侵入していない。

添付の図面と共に、本発明の様々な実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、本発明がより完全に理解され評価されよう。ここで、図面は一定の尺度ではない。
ディスプレイシステムの概略的側面図。 フィルム積層体の概略的側面図。 別のフィルム積層体の概略的側面図。 別のフィルム積層体の概略的側面図。 様々なフィルム積層体について、隣同士の背高構造間の距離の関数とした接着力のプロット。 図４の様々なフィルム積層体について、隣同士の背高構造間の距離の関数としたゲインのプロット。 別のフィルム積層体の概略的側面図。

本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイに応用可能であり、また装置が薄く、高ゲインを有し、且つ可視欠陥のない表示領域を有することが望まれるハンドヘルドＬＣＤに特に有用であると考えられる。

本明細書において、複数の図において用いられる同じ参照符号は、同一の又は類似の特性及び機能性を有する同一の又は類似の要素を指す。

図１は、ディスプレイシステム１０の概略的側面図である。ディスプレイシステム１０は、電子ディスプレイユニット１２と、制御ユニット１３と、フィルムスタック（film stack）２２と、バックライトアセンブリ１４とを含み、このバックライトアセンブリ１４は、光源１６と、光導体１８と、反射層２０とを含む。

ディスプレイユニット１２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり得、前記液晶ディスプレイは、典型的には２枚のガラス層間に挟まれる。ディスプレイユニット１２は、偏光に基づく画像の生成に通常要求される偏光コントラスト（polarization contrast）をもたらすために、ＬＣＤパネルの上下に吸収偏光子を含んでいてもよい。制御ユニット１３は、ディスプレイユニット１２上に表示される画像を制御する。

バックライトアセンブリ１４は、典型的には、ディスプレイユニット１２によって形成された画像をユーザーが見るのに十分な周辺光がないときに、ディスプレイユニット１２を通じて光を供給するために使用される。光導体１８は、光源１６から上方にシステム１０を貫いてディスプレイユニットに向けて光を導く。光源１６は、いかなる好適なタイプの光源であってもよい。多くの場合、光源１６は、１つ以上の蛍光ランプを含む。

ライトマネージメントフィルムスタック２２は、第１の拡散体フィルム（diffuser film）２４と、光配向フィルム２６及び２８と、反射偏光フィルム（reflective polarizer film）３４とを含む。第１の拡散体フィルム２４は、フィルムスタック２２を上方に通過する光の明暗度を均一にするように構成されている。

光配向フィルム２６及び２８は、図１に示されるように、構造化フィルムであってもよく、各構造化フィルムは、上表面全体に広がる、それぞれ直線状の構造化要素２７及び２９の配列を有している。構造化要素は、限定はしないが、鋭い又は鈍い先端部を有する三角プリズム要素を含んでいてもよい。構造化要素２７及び２９は、光をシステム１０の軸線３６に向けて導くのを支援する。

フィルム２６及び２８は、それらの構造化要素２７及び２９の配列が、平行に又はより典型的には非平行に広がるように、互いに対して配置されていてもよい。図１の実施形態において、フィルム２６の構造化要素２７は、フィルム２８の構造化要素２９に対して垂直に配向されている。いくつかの用途においては、フィルム２６と２８の一方のみが、システム１０に含まれていてもよい。いくつかの他の用途においては、３枚以上の光配向フィルムが使用され得る。

フィルム２６の構造化要素２７は、図１に示されるように、短小プリズムによって分離された背高プリズムのパターンを含んでいてもよい。様々なパターン及びそれらのパターンの利点について、以下でより詳細に議論する。図１に示される特定の実施形態において、隣同士の背高プリズムが、２つの短小プリズムによって分離されている。

フィルム２６は、図１に示されるように、接着層３２を介してフィルム２８に接着されていてもよく、この接着層３２は、フィルム２８の底部表面とフィルム２６の構造化表面との間に設けられている。従って、構造化要素２７の背高プリズムは、接着層３２に侵入していてもよく、一方で、短小プリズムは、接着層３２に接触又は侵入していない。

システムの設計に応じて、フィルムスタック２２内に表されている要素のうちのいくつかは、存在しなくても、他の機能的要素に追加されても、他の機能的要素と置き換えられてもよいことに留意すべきである。スタック２２の厚さを減じてディプレイの全体的な厚さを減じることが、多くの場合に重要であるので、フィルムスタック２２内の個々のフィルムは、非常に薄くされることがある。結果として、個々のフィルムの剛性が低くなることがあり、それによって、例えば製造中の取り扱い、処理、及び組み立てにおける困難が増すことになり得る。様々な光学フィルム層を束ねることで、取り扱い及び最終的なシステムの組み立て効率を改善することがある。加えて、フィルムの結束によって、剛性を改善することがあり、結果として、機械的により安定なフィルムが得られる。

光学フィルムを束ねる一方法としては、フィルムの各々の間に接着層を挿入してフィルム積層体を形成することが挙げられる。接着層は、縁部から縁部までスタック全体にわたって存在していてもよく、スタックの１つ以上の縁部に沿って配置されていてもよく、フィルム層の一部又は全部の領域にわたってパターン形成されていてもよい。

図２は、第１のフィルム４２と、第２のフィルム４４と、接着層４６とを含むフィルム積層体４０の概略側面図である。第１のフィルム４２は、構造化表面４８と、その反対側の第２の主表面５０と、ベースフィルム部分５２とを含み、このベースフィルム部分５２が、構造化表面４８とその反対側の第２の主表面５０との間に設けられている。第２のフィルム４４は、第１の主表面５４と、その反対側の第２の主表面５６とを含む。接着層４６は、第２のフィルム４４の第２の主表面５６と第１のフィルム４２の構造化表面４８との間に設けられている。図２に示されるように、第２のフィルム４４の第１の主表面５４は、平滑表面である。いくつかの実施形態において、第２のフィルム４４は、拡散体フィルム又は反射偏光子であってもよい。しかしながら、第２のフィルム４４はまた、例えば第１のフィルム４２と類似した構造化表面を含んでいてもよいことが認識される。

構造化表面４８は、複数の短小構造６０によって分離された複数の背高構造５８を含む。各背高構造５８は、第１の側表面６２ａと第２の側表面６２ｂとを有しており、これらは、頂縁部で交差して頂部６４を形成する。各短小構造６０は、第１の側表面６６ａと第２の側表面６６ｂとを有しており、これらは、交差して頂部６８を形成する。近接する構造は、背高のものも短小のものも、それらの底縁部で交差して溝７０を形成しており、その溝は、互いに対して同じ平面内にあってもよく、又は、なくてもよい。表面４８と５０との間に設けられ、第１のフィルム４２の第２の主表面５０に最も接近して位置される共通の基準平面７２を定義することが有用である。基準平面７２はまた、背高構造５８又は短小構造６０のいずれも通過することなく、構造化表面４８の下に且つ構造化表面４８に最も接近して位置される平面として定義されてもよい。共通の基準平面の位置は、少なくとも幾分かは、溝７０の中で最下の溝によって決められる。

各背高構造５８は、頂部６４から共通の基準平面７２までで測定される高さＨ１を有している。同様に、各短小構造６０は、頂部６８から基準平面７２までで測定される高さＨ２を有している。図２に示されるように、背高構造５８の高さＨ１は、短小構造６０の高さＨ２を超えている。図２に示されるように、各背高構造５８は幅Ｗ１を有しており、各短小構造６０は幅Ｗ２を有している。各構造の幅は、その構造に関連付けられる２つの溝７０のうちの少なくとも一方を含む平面における、構造の２つの側表面間の最小の横方向距離によって定義される。

図２の例示的実施形態において、すべての背高構造５８は、等しい高さＨ１及び幅Ｗ１を有しており、またすべての短小構造６０は、等しい高さＨ２及び幅Ｗ２を有している。いくつかの応用例において、背高構造及び／又は短小構造の間の高さ及び幅は、異なっていてもよい。いくつかの用途において、単一の背高構造５８の高さＨ１が、ダウン・ウェブ（down-web）方向で異なっていてもよく、また単一の短小構造６０の高さＨ２が、ダウン・ウェブ方向で異なっていてもよい。それらの用途において、任意のダウン・ウェブ方向の断面に対し、各背高構造５８は、各短小構造６０の高さＨ２を超える高さＨ１を有している。

隣同士の背高構造５８の頂部６４は、距離Ｄだけ分離されている。図２の実施形態において、距離Ｄは一定である。しかしながら、他の実施形態において、距離Ｄは、例えば、背高構造５８及び短小構造６０の間で異なる高さ及び幅、並びに／又は、隣同士の背高構造５８の間に隔置された異なる数の短小構造６０が存在するか否かに応じて、構造化表面４８全体で異なっていてもよい。

各背高プリズムは、１つの挟み角又は頂角を有しており、各短小プリズムは、１つの挟み角（inclusion angle）を有している。場合によっては、少なくとも２つの背高プリズムが、異なる挟み角を有するが、いくつかの他の応用例においては、すべての背高プリズムが、同じ挟み角を有する。いくつかの応用例においては、少なくとも２つの短小プリズムが、異なる挟み角を有するが、いくつかの他の応用例においては、すべての短小プリズムが、同じ挟み角を有する。いくつかの応用例においては、少なくとも１つの背高プリズムが、少なくとも１つの短小プリズムとは異なる挟み角を有する。場合によっては、背高プリズムと短小プリズムが、同じ挟み角を有する。

ベースフィルム部分５２は、基準平面７２から第２の主表面５０までで測定される厚さＴ_Ｂを有する。ベースフィルム部分５２の厚さＴ_Ｂは、例えば、フィルム積層体４０を使用することが意図される特定のディスプレイシステムに応じて異なっていてもよい。テレビ用のディスプレイシステムなどのいくつかの用途において、厚さＴ_Ｂは、厚さＴ_Ｂが最小となりうるハンドヘルド用途と比較して、広範な許容範囲の値を有していてよい。厚さＴ_Ｂの一般的な範囲は、約１μｍ〜約５１０μｍである。ハンドヘルド用途に対して、厚さＴ_Ｂの好適な範囲は、約２５μｍ〜約５２μｍである。場合によっては、厚さＴ_Ｂの範囲は、約１μｍ〜約１５μｍであり得る。より大型のディスプレイシステムに対して、厚さＴ_Ｂの好適な範囲は、約５１０μｍ未満である。いくつかの用途において、厚さＴ_Ｂに対する好適な範囲は、約３８０μｍ〜約５１０μｍである。

場合によっては、第１のフィルム４２は、約２５μｍ〜約５１０μｍ、又は約２５μｍ〜約５２μｍ、又は約１μｍ〜約１５μｍの範囲の厚さを有する基材上に設けられてもよい。第１のフィルム４２が基材上に設けられる場合、第１のフィルム４２における厚さＴ_Ｂは、０μｍを含めて最小である場合がある。

第１のフィルム４２の構造化表面４８が、背高プリズム要素及び短小プリズム要素を含むものとして、図２に示されており、背高プリズムと短小プリズムの双方は、鋭い先端部を有している。構造化表面４８は、三角プリズムに限定される必要はなく、また構造化表面４８には、角錐台（truncated）プリズム、丸みを帯びた（rounded）プリズム、正弦曲線（sinusoid）若しくは放物面などの曲線、区分的に線形の側部を有する構造（図２ａのプリズム１５８ｂなど）、又はある用途に好適となり得る任意の他の構造を挙げてもよいが、これらに限定されるものではない。

図２において、平均厚さＴ_Ａを有する接着層４６が、第１のフィルム４２と第２のフィルム４４との間に設けられている。接着層４６は、第２のフィルム４４の第２の主表面５６の上に貼り付けられている。第１のフィルム４２の背高構造５８は、接着層４６の中に侵入しており、その結果、第１のフィルム４２が第２のフィルム４４に接着している。接着層４６は、図２に示される実施形態において、第２のフィルム４４の第２の主表面５６の本質的にすべての上に貼り付けられているため、第１のフィルム４２は、全面的な接着によって第２のフィルム４４に接着されている。

全面的な接着は、モアレ（moire）、及びより顕著なウェットアウトパターンを生じる可能性がある。ウェットアウトは、プリズムの先端部が、隣接する材料に光学的に結合されたときに生じる。ウェットアウトは、ゲインを低下させることがある。

本発明の利点は、隣接するフィルム間で全面的に接着されるために接着力が改善されることである。本発明の別の利点は、ウェットアウトパターンの可視性が減じられるか又は排除されるように、距離Ｄが選定されることである。更に、Ｄは、接着層４６による２枚のフィルム間のいかなる光学的結合も、ゲインの低下をほとんど又はまったく生じないように選択される。

図２に示されるように、第１のフィルム４２の構造化表面４８は、短小構造６０によって分離された背高構造５８を含む。フィルム積層体４０は、背高構造５８は接着層４６の中に侵入するが、短小構造６０は接着層の中に侵入しないように構成されている。従って、間隙Ｇなどの間隙が、接着層４６と短小構造６０との間に存在する。ウェットアウトは、背高構造５８が接着層４６と接触するか又は接着層４６に侵入するところで発生する。以下でより詳細に説明するように、可視性のウェットアウトを減じるか又は排除する一方で、接着力及びゲインを最大にするか又は改善する上で重要な要素は、隣同士の背高構造５８間の間隔である距離Ｄである。図２に示される例示的実施形態において、４つの短小構造６０が、隣同士の２つの背高構造５８を分離している。一般に、隣同士の２つの背高構造間に、任意の数の短小構造が存在するか、又は存在しない可能性がある。更に、短小構造は、ある用途において光を導くことが可能な任意の好適な形状を有することができる。

いくつかの用途において、接着層４６の厚さＴ_Ａは、例えば、接着層４６の組成、距離Ｄ、及び高さＨ１と高さＨ２との差異に応じて、約１μｍ〜２．５μｍの範囲であってもよい。いくつかの用途において、Ｔ_Ａは、１μｍ未満又は２．５μｍ超であり得る。

場合によっては、フィルム４２と４４の一方又は双方が、図２には明確に示されていない他の層を含んでいてもよい。例えば、フィルム４２及び４４が、それぞれ、図２には示されていない基材の上に設けられていてもよい。

図２ａは、第１のフィルム１４２と第２のフィルム１４４とを含むフィルム積層体１４０の概略側面図である。第１のフィルム１４２は、構造化表面１４８と、その反対側の第２の主表面１５０と、ベースフィルム部分１５２とを含み、このベースフィルム部分１５２は、構造化表面１４８と第２の主表面１５０との間に設けられている。第２のフィルム１４４は、第１の主表面１５４と、その反対側の第２の主表面１５６とを含む。接着層１４６は、第２のフィルム１４４の第２の主表面１５６と、第１のフィルム１４２の構造化表面１４８との間に設けられている。

構造化表面１４８は、背高構造１５８ａ、１５８ｂ、及び１５８ｃなどの複数の背高構造１５８を含み、それらの背高構造１５８は、短小構造１６０ａ〜１６０ｊなどの複数の短小構造１６０によって分離されている。距離Ｄは、隣同士の背高構造１５８間の間隔として定義されており、ここで、Ｄは一般に、隣同士の異なる背高構造に対して異なる可能性がある。近接する構造は、背高のものも短小のものも同様に、溝１７０によって分離されており、この溝１７０は、図２ａの実施形態において示されるように、同じ水平平面に存在しない。例えば、背高構造１５８ｂと短小構造１６０ｄとの間の溝１７０は、短小構造１６０ｄと短小構造１６０ｅとの間の溝１７０よりも下にある。共通の基準平面１７２が、表面１５０と１４８との間に且つ表面１５０と１４８に概ね平行に設けられる平面として定義されており、第１のフィルム１４２の第２の主表面１５０に最も接近して位置している。基準平面１７２はまた、背高構造１５８又は短小構造１６０のいずれも通過することなく、構造化表面１４８の下に且つ構造化表面１４８に最も接近して位置する平面として定義されてもよい。

背高構造１５８は、図２ａに示されるように、高さＨ１ａ〜Ｈ１ｃなどの高さＨ１と、幅Ｗ１ａ〜Ｗ１ｃなどの幅Ｗ１とを有している。短小構造１６０は同様に、それぞれ、高さＨ２ａ及びＨ２ｄ並びに幅Ｗ２ａ及びＷ２ｄなどの高さＨ２と幅２とを有している。構造の高さ及び幅は、図２を受けて上述したように測定される。図２ａに示される例示的実施形態において、背高構造１５８ｂの高さＨ１ｂは、背高構造１５８ａの高さＨ１ａを超えている。一般に、背高構造は、異なる高さ及び／又は幅を有していてもよい。同様に、短小構造は、異なる高さ及び／又は幅を有していてもよい。背高構造及び／又は短小構造は、鈍い頂部を有することができる。例えば、背高構造１５８ｃは、鈍い頂部を有しており、背高構造１５８ｂは、鋭い先端部を有している。

同様に、図２ａに示されるように、短小構造１６０は、異なる形状を有していてもよい。例えば、構造１６０ｆ及び１６０ｇは、別の形状を有している。同様に図２ａの例示的実施形態に示されるように、構造化表面１４８は、隣同士の背高構造１５８間に、異なる数の短小構造１６０を有していてもよい。更に、距離Ｄは、構造化表面１４８全体で異なる可能性がある。例えば、背高構造１５８ａと１５８ｂとの間の距離Ｄは、背高構造１５８ｂと１５８ｃとの間の距離Ｄとは異なっている。

図３は、双方が構造化表面を有する第１のフィルム２４２及び第２のフィルム２４４と、平均厚さＴ_Ａを有し第１のフィルム２４２と第２のフィルム２４４との間に設けられた接着層２４６とを含むフィルム積層体２４０の概略側面図である。第１のフィルム２４２は、双方が全体的にｚ方向に沿って延びる背高構造２５８及び短小構造２６０を有する構造化表面２４８と、その反対側の第２の主表面２５０と、平均厚さＴ_Ｂを有するベースフィルム部分２５２とを含む。第２のフィルム２４４は、全体的にｚ方向に沿って延びる構造２５５を有する構造化表面２５４と、その反対側の第２の主表面２５６とを含む。構造化表面２４８及び２５４は、互いに平行に示されている。一般に、２枚のフィルム内の構造は、互いに対して異なって配向されていてもよい。例えば、構造化表面２４８及び２５４内の構造は、互いに対して垂直に配向されることができる。

各背高構造２５８は、第１の側表面２６２ａと第２の側表面２６２ｂとを有しており、これらは、頂縁部で交差して頂部２６４を形成している。各短小構造２６０は、第１の側表面２６６ａと第２の側表面２６６ｂとを有しており、これらは、交差して頂部２６８を形成している。近接する構造は、背高のものも短小のものも、それらの底縁部で交差して溝２７０を形成している。共通の基準平面２７２が、表面２４８と２５０との間に設けられた平面として定義されている。いくつかの用途において、平面２７２は、第２の主表面２５０に最も接近して位置している。場合によっては、共通の基準平面２７２は、構造２５８又は２６０のいずれも通過することなく、構造化表面２４８の下に且つ構造化表面２４８に最も接近して位置する平面として定義されてもよい。

各背高構造２５８は、頂部２６４から共通の基準平面２７２までで測定される高さＨ１を有しており、各短小構造２６０は、頂部２６８から共通の基準平面２７２までで測定される高さＨ２を有している。各背高構造２５８は、幅Ｗ１を有し、各短小構造２６０は、幅Ｗ２を有しており、幅Ｗ１及びＷ２は、その構造に関連付けられる２つの溝のうちの少なくとも一方を含む平面における、構造の２つの側表面間の最小の横方向距離として定義されている。図３に示される例示的実施形態において、溝２７０は、共通の基準平面２７２内にある。従って、所与の背高構造に対し、幅Ｗ１は、その構造の第１の側表面２６２ａの底縁部からその構造の第２の側表面２６２ｂの底縁部までで測定され、また所与の短小構造に対し、幅Ｗ２は、その構造の第１の側表面２６６ａの底縁部からその構造の第２の側表面２６６ｂの底縁部までで測定される。背高構造２５８の幅Ｗ１は、短小構造２６０の幅Ｗ２と比べて、より広い、等しい、又はより狭いことがあり得る。図３の例示的実施形態において、高さＨ１及び幅Ｗ１は、構造化表面２４８全体で一定であり、高さＨ２及び幅Ｗ２も、表面２４８全体で一定である。いくつかの用途において、背高構造の間及び／又は短小構造の間の高さ及び幅は、異なっていてもよい。

幅Ｗ１及びＷ２の値の好適な範囲は、約１０μｍ〜６０μｍである。高さＨ１及びＨ２の値の好適な範囲は、約５μｍ〜３０μｍである。幅Ｗ１及びＷ２、並びに高さＨ１及びＨ２は、広範な範囲内のいかなる値であってもよいことが認識される。構造の寸法は、典型的には、ディスプレイのタイプ、フィルムスタックの所望の厚さ、及び接着剤の厚さなどの要因によって影響を受けることがある。

第２のフィルム２４４の各構造２５５は、第１の側表面２７４ａと第２の側表面２７４ｂとを有しており、これらは、頂縁部で交差して頂部２７６を形成している。近接する構造２５５は、底縁部で交差して溝２７８を形成している。図３の例示的実施形態において、溝２７８は、第２の共通の基準平面２８０として定義される同一の水平平面内にあり、この第２の共通の基準平面２８０は、構造２５５のいずれも通過することなく構造化表面２５４の下に且つ構造化表面２５４に最も接近して位置する水平平面である。各構造２５５は、頂部２７６から共通の基準平面２８０までで測定される高さＨ３、及び幅Ｗ３を有している。図３に示される例示的実施形態において、溝２７８は、基準平面２８０内にある。従って、幅Ｗ３は、同じ構造の第１の側表面２７４ａの底縁部から第２の側表面２７４ｂの底縁部までで測定されることができる。

図３に示される例示的実施形態において、第２のフィルム２４４は、第１のフィルム２４２と比較して、より薄いフィルムである。更に、第１のフィルム２４２の背高構造２５８の高さＨ１は、第２のフィルム２４４の構造２５５の高さＨ３を超えており、同様に、背高構造２５８の幅Ｗ１は、構造２５５の幅Ｗ３を超えている。いくつかの用途において、第１のフィルム２４２の背高構造２５８及び／又は短小構造２６０は共に、第２のフィルム２４４の構造２５５よりも幅が広く且つ／又は高さが高い。場合によっては、フィルム２４２内の一部の構造は、フィルム２４２内の一部の構造よりも大きいが、ここで、「大きい」及び「小さい」とは、より小さな構造がより大きな構造内に完全に囲まれ得ることを意味するものである。

図３に示されるように、第１のフィルム２４２の背高構造２５８及び短小構造２６０、並びに第２のフィルム２４４の構造２５５は、鋭い先端部を有する三角プリズムとして示されている。一般に、フィルム２４２及び２４４の構造化表面２４８及び２５４は、それぞれ、いかなるタイプの構造化要素を含んでいてもよい。場合によっては、背高構造２５８及び短小構造２６０が、異なる構造であってもよい。

図３に示される実施形態において、背高構造２５８、短小構造２６０、及び構造２５５は、すべて、直角二等辺三角形である。従って、各プリズムの頂角は９０度である。一般に、頂角の好適な範囲は、約７０度〜１１０度である。

図３に示される実施形態において、第１のフィルム２４２の隣同士の背高構造２５８は、２つの短小構造２６０によって分離されている。このパターンは、第１のフィルム２４２の構造化表面２４８全体に繰り返されている。背高構造２５８は、接着層２４６に接触し且つ侵入しているのに対して、短小構造２６０は、接着層２４６に侵入しておらず且つ／又は接触していない。

上述のように、本発明は、距離Ｄの最適な範囲に関するものであり、Ｄは、隣同士の背高構造２５８の頂部間の距離に等しい。場合によっては、距離Ｄは、フィルム２４２の構造化表面２４８内で異なっていてもよい（例えば図２ａ参照）。一例として、構造化表面２４８は、２つの短小構造２６０によって分離されたいくつかの背高構造２５８と、３つの短小構造２６０によって分離されたいくつかの他の背高構造２５８とを有していてもよい。

背高構造２５８と短小構造２６０との間の高さの差異は、約１μｍ〜１０μｍの範囲内であり得る。いくつかの用途において、厚さＴ_Ａは、約１．０μｍ〜約１．７５μｍの範囲内である。

背高構造と短小構造の繰り返しパターンを形成すると、フィルム２４２と２４４との間の接触面積が減少することによって、ゲインが増加しウェットアウトが減少する。図３のフィルム２４２の繰り返しパターンは、１つの背高構造に２つの短小構造が続くものである。背高構造と短小構造の他のパターンもまた、評価された。以下の表は、評価されたそれらのパターンを示しており、パターンの数は、隣同士の背高構造間に置かれた短小構造の数を示している。

以下の表において、距離Ｄは、隣同士の背高構造間の距離である。すべてのプリズムが９０度の頂角及び隣接するプリズム間の２４μｍの間隔を有する第２の構造化フィルムに、試験パターンフィルムを接着することによって、各試験パターンごとに積層体が調製された。フィルム積層体２４０は、図３に示されるように、以下のパターン２と類似している。

図４は、上の表に示されるフィルム積層体の距離Ｄの関数とした接着力のプロットである。各試験パターンを４つの異なる接着剤厚さで試験され、接着力を任意の単位で測定された。図４に示されるように、距離Ｄが増加するにつれて、接着力が減少する傾向があるが、これは、接着層に侵入する背高構造がより少なくなるからである。概して、十分な接着力が、５０μｍと１００μｍとの間の距離Ｄに対して観測された。１５０μｍ付近の距離Ｄで、より薄い接着層は接着力を改善した。２５０μｍ超の距離Ｄで、接着力は相対的に低いものとなった。

図５は、図４のフィルム積層体サンプルの距離Ｄの関数としたゲインのプロットであり、ゲインは任意の単位で測定された。図５に示されるように、距離Ｄが増加するにつれて、ゲインが増加している。しかしながら、約２５０μｍに相当する距離Ｄで、可視性のウェットアウトパターンが観測された。５０μｍ付近の距離Ｄで、低いゲインが、特により厚い接着層に対して観測された。約１００μｍと最大約２５０μｍとの間の距離Ｄで、フィルム積層体は、すべての接着厚さに対して、ゲインの改善を呈した。

上に示したデータに基づくと、距離Ｄの好適な範囲は、約５０μｍと約２５０μｍとの間である。いくつかの用途において、距離Ｄの好適な範囲は、約５０μｍと１５０μｍとの間である。２５０μｍ超のＤに対し、フィルム積層体は、比較的低い接着力及び可視性のウェットアウトパターンを有する傾向がある。約５０μｍ未満のＤに対し、ゲインは相対的に低いものとなる傾向がある。いくつかの用途において、距離Ｄは、ゲインと接着力との双方を最適化する一方で、可視性のウェットアウトを最小にするか又は減じるために、約９０μｍと１５０μｍとの間である。

背高構造と短小構造のパターンを使用することに加えて、ウェットアウトはまた、接着層の接着特性を調節することによって減じられることもある。より固く、より薄い接着剤をフィルム積層体の設計に組み込むと、十分な接着力を維持する一方でウェットアウトを更に減じることができる。ウェットアウトパターンの可視性は、幾分かは、侵入の深さによって調整される。侵入の深さは、背高プリズムが接着剤に侵入する距離に、接着剤が背高プリズムの側部に沿ってあふれ出たであろう任意の距離を加えたものである。軟質な接着剤の場合、この接着剤は、例えば組み立ての間に又は経時的に、背高プリズムの側部に沿って流れる場合があるので、侵入の深さが、接着剤厚さよりも大きくなることがあり得る。いくつかの用途において、より固く且つ／又はより薄い接着剤が使用されてもよく、この場合、侵入の深さは、プリズムが接着剤に侵入する距離に本質的に等しいことがある。いくつかの用途において、より厚い接着剤が使用されてもよく、この場合、背高プリズムは、部分的にのみ接着層に侵入することがある。

図６は、３枚の光配向フィルム２４２、２４４、及び３０２を有するフィルム積層体３００の概略側面図である。２枚ではなく３枚の光配向フィルムを有するフィルム積層体を形成するために、第３のフィルム３０２を第１のフィルム２４２の下に設けられる場合がある。図６に示されるように、第３のフィルム３０２は、複数の構造３０５を有する構造化表面３０４を含む。接着層３０６は、第１のフィルム２４２の第２の主表面２５０に貼り付けられていてもよい。図６に示されるように、第３のフィルム３０２の構造３０５は、接着層３０６に侵入して、第３のフィルム３０２を第１のフィルム２４２に接着している。場合によっては、第３のフィルム３０２は、第１のフィルム２４２よりも薄く、構造３０５は、第１のフィルム２４２の構造２５８及び２６０よりも小さい。

場合によっては、第３のフィルム３０２は、輝度の向上以外の機能を有するように設計されてもよい。例えば、第３のフィルム３０２は、光学拡散体であってもよく、その場合、構造化表面３０４の構造３０５は、第３のフィルム３０２と第１のフィルム２４２との間のスペーサー（spacer）として機能することもある。

上述した構造化フィルムは、エンボス加工、押出成形、鋳造硬化（casting and curing）、圧縮成形、及び射出成形を含めた様々な方法を用いて製造される。エンボス加工の一方法が、米国特許第６，３２２，２３６号に記載されており、この方法は、パターン化ロールを形成するためのダイアモンド旋削技法を含み、そのパターン化ロールは、後に、構造化表面をフィルムの上にエンボス加工するために使用される。類似の方法が、背高構造と短小構造のパターンを有する上述のフィルムを形成するために用いられてもよい。

繰り返しパターンを持つ構造化表面を有するフィルムを製作するために、他の手法が模範とされてもよい。例えば、フィルムは、特定のパターンをその上に有する金型を使用して射出成形されてもよい。結果として得られる射出成形フィルムは、金型内のパターンを補完する表面を有する。別の手法において、フィルムは圧縮成形されてもよい。

本明細書で使用するとき、「垂直」、「水平」、「上」、「下」、「左」、及び「右」などの用語、並びに他の類似の用語は、図に示されるような相対的位置を指す。一般に、物理的な実施形態は、異なる向きを有する可能性があり、その場合、これらの用語は、その装置の実際の向きに修正された相対的位置を指すことが意図される。例えば、図１における構成が、図における向きと比較して上下を逆さにされた場合にも、共通の基準平面７２は、依然として、構造化表面４８の「下」にあると見なされる。

本発明について、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態及び細部において変更がなされうることが、当業者には理解されよう。

Claims (43)

1. 短小構造によって分離される複数の背高構造を有する第１の構造化主表面と、前記第１の構造化主表面の反対側の第２の主表面とを有する第１の光学フィルムであって、各背高構造及び各短小構造が、頂部と、前記頂部から第１の共通の基準平面までで測定される高さとを有し、各短小構造の高さが、各背高構造の高さ未満であり、隣同士の背高構造の前記頂部は、約５０μｍと約１５０μｍとの間の距離だけ分離されている、第１の光学フィルムと、
   第１の主表面と前記第１の主表面の反対側の第２の主表面とを有する第２の光学フィルムであって、前記第２の主表面が、接着層を介して、前記第１の光学フィルムの前記第１の構造化主表面に隣接し且つ接触して設けられ、前記第１の光学フィルムの各背高構造が、前記接着層に侵入し、前記第１の光学フィルムの前記短小構造が、前記接着層に侵入しない、第２の光学フィルムと、を備えるライトマネージメントフィルムパッケージ。
2. 前記背高構造の前記頂部間の距離が一定である、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
3. 前記背高構造の前記頂部間の距離が変化する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
4. 前記背高構造の前記頂部間の距離が、約９０μｍと約１５０μｍとの間である、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
5. 前記短小構造が、本質的に等しい高さを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
6. 前記第１の光学フィルムが、２つの背高構造の間に挟まれる１つの短小構造の繰り返しパターンを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
7. 前記第１の光学フィルムが、２つの背高構造に挟まれる２つの短小構造の繰り返しパターンを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
8. 前記背高構造がプリズムである、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
9. 前記背高構造の前記頂部が、本質的に尖端である、請求項８に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
10. 前記背高構造の前記頂部が、鈍くなっている、請求項８に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
11. 前記背高構造のうちの少なくとも１つが、約７０度と約１１０度との間の頂角を有する、請求項８に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
12. 前記頂角が約９０度である、請求項１１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
13. 前記背高構造のうちの少なくとも１つが、区分的に線形の側部を有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
14. 前記第２の光学フィルムの前記第１の主表面が、複数の構造を有する構造化表面であり、各構造が、頂部と、前記頂部から第２の共通の基準平面までで測定される高さとを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
15. 請求項１４のライトマネージメントフィルムパッケージと少なくとも１つの付加的なフィルム層とを備える多層フィルム積層体。
16. 前記第１の共通の基準平面が、前記第１の光学フィルムの前記第１の主表面に最も接近しており、前記第２の共通の基準平面が、前記第２の光学フィルムの前記第１の主表面に最も接近しており、前記第２の光学フィルムの各構造の高さが、前記第１の光学フィルムの各背高構造の高さ未満である、請求項１４に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
17. 前記第２の光学フィルムの各構造が、前記第１の光学フィルムの各背高構造の幅未満である幅を有する、請求項１４に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
18. 前記第２の光学フィルムが拡散体である、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
19. 前記第２の光学フィルムが反射偏光子である、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
20. 前記接着層が、約１．０μｍと約２．０μｍとの間の厚さを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
21. 前記第１の光学フィルムの前記背高構造が、前記接着層の厚さにほぼ等しい前記接着層への侵入深さを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
22. 前記第１の光学フィルムが、前記第１の共通の基準平面と前記第２の主表面との間に設けられたベースフィルム部分を含み、前記ベースフィルム部分が、約５１０μｍに等しいか又はそれ未満の厚さを有する、請求項１に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
23. 前記ベースフィルム部分の厚さが、約３７５μｍから約５１０μｍの間である、請求項２２に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
24. 前記ベースフィルム部分の厚さが、約２５μｍと約５２μｍとの間である、請求項２２に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
25. 第１の光配向フィルムであって、
    第１の平滑表面と、
    短小プリズムによって分離される背高プリズムの配列を有する前記第１の平滑表面の反対側の第１の構造化表面と、
    背高プリズムと短小プリズムの前記配列を通過することなく、前記第１の平滑表面と前記第１の構造化表面との間に設けられる第１の共通の基準平面であって、各プリズムが、頂部と、前記頂部から前記第１の共通の基準平面までで測定される高さとを有し、各背高プリズムの高さが、各短小プリズムの高さを超え、各隣同士の背高プリズムの頂部間の距離は、約５０μｍと約１５０μｍとの間である、第１の共通の基準平面とを有する第１の光配向フィルムと、
    第２の光配向フィルムであって、
    第２の平滑表面と、
    プリズムの配列を有する前記第２の平滑表面の反対側の第２の構造化表面と、
    プリズムの前記配列を通過することなく、前記第２の平滑表面と前記第２の構造化表面との間に設けられる第２の共通の基準平面であって、各プリズムは、頂部と、前記頂部から前記第２の共通の基準平面までで測定される高さとを有する第２の共通の基準平面と、を有する第２の光配向フィルムと、
    前記第１の光配向フィルムの前記第１の構造化表面と前記第２の光配向フィルムの前記第２の平滑表面との間に設けられる接着層であって、前記第１の光配向フィルムの前記背高プリズムは前記接着層に侵入するが、前記短小プリズムは侵入しない接着層と、を備える積層フィルムパッケージ。
26. 前記第１の共通の基準平面が、前記第１の構造化表面に最も接近しており、前記第２の共通の基準平面が、前記第２の構造化表面に最も接近しており、前記第２の光配向フィルムの前記プリズムの高さが、前記第１の光配向フィルムの前記背高プリズムの高さ未満である、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
27. 前記第２の光配向フィルムの前記プリズムが、前記第１の光配向フィルムの前記背高プリズムの幅未満である幅を有する、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
28. 前記第１の光配向フィルムが、２つの背高プリズムに挟まれる１つの短小プリズムの繰り返しパターンを有する、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
29. 前記第１の光配向フィルムが、２つの背高プリズムに挟まれる２つの短小プリズムの繰り返しパターンを有する、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
30. 前記第１の光配向フィルムの各背高プリズムの前記頂部間の距離が、約５０μｍと約１５０μｍとの間である、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
31. 前記接着層と前記第１の光配向フィルムの各短小プリズムとの間に間隙を更に備える、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
32. 前記第１の光配向フィルムの前記背高プリズムが、第１の方向に沿って延び、前記第２の光配向フィルムの前記プリズムが、別の方向に沿って延びる、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
33. 前記第１の光配向フィルムの第１の平滑表面上の接着層に付着された第３の構造化表面を有し前記第１の光配向フィルムの下に配置された第３の光配向フィルムを更に備える、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
34. 前記第１の光配向フィルムの前記背高プリズムの前記頂部が、鋭い先端部である、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
35. 前記第１の光配向フィルムの前記背高プリズムの前記頂部が、鈍い先端部である、請求項２５に記載の積層フィルムパッケージ。
36. 請求項２５の積層フィルムパッケージと少なくとも１つの付加的なフィルム層とを備える、多層フィルム積層体。
37. 第１の光配向フィルムであって、
    約５０μｍ未満の厚さを有する基材と、
    短小構造によって分離された複数の背高構造を有する前記基材の上にある構造化表面と、
    前記基材と前記構造化表面との間に設けられる共通の基準平面と、を有し、各構造が、頂部と、前記頂部から前記共通の基準平面までで測定される高さとを有し、各背高構造の高さが、各短小構造の高さを超える、第１の光配向フィルムと、
    第２の光配向フィルムであって、
    第１の主表面と、
    前記第１の主表面の反対側の第２の主表面と、を有する第２の光配向フィルムと、
    前記第１の光配向フィルムの前記構造化表面と前記第２の光配向フィルムの前記第２の主表面との間に設けられる接着層であって、前記第１の光配向フィルムの前記背高構造は前記接着層に侵入するが、前記短小構造は侵入しない接着層と、を備えるライトマネージメントフィルムパッケージ。
38. 前記第１の光配向フィルムの隣同士の背高構造の前記頂部が、約５０μｍと約２５０μｍとの間の距離だけ分離されている、請求項３７に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
39. 隣同士の背高構造の前記頂部が、約５０μｍと約１５０μｍとの間の距離だけ分離されている、請求項３８に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
40. 前記接着層と前記第１の光配向フィルムの各短小構造との間に間隙を更に備える、請求項３７に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
41. 前記第１の光配向フィルムの前記基材の厚さが、４０μｍ未満である、請求項３７に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
42. 前記第２の光配向フィルムの前記第１の主表面が構造化表面である、請求項３７に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。
43. 前記第２の光配向フィルムが拡散体である、請求項３７に記載のライトマネージメントフィルムパッケージ。

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