JP2010537234A - 改善された光学ディフューザ - Google Patents

Abstract

マルチコンポーネントディスプレイ（MCD）で使われる改良された光学ディフューザ及びそれを製造する方法が開示される。実施形態は、従来の光学ディフューザよりも、少ない手作業、低いコスト、及び大きな体積で製造できる光学ディフューザ・フィルムを提供する。光学ディフューザ・フィルムは、光を拡散するための複数の特徴を有する光学ディフューザ素材に取り付けられた柔軟性ポリマー基板を含むことができる。光学ディフューザ・フィルムの保存、運搬、あるいは他の取り扱いを、従来の光学ディフューザよりも簡便に、かつ、少ない損傷で行うことができる。さらに、光学ディフューザ・フィルムを硬質基板に取り付けて、光学ディフューザにおける歪みを減らし、これにより、光学的な性能を改善することができる。

Description

多層ディスプレイ（MLDs）は、ときには、マルチコンポーネントディスプレイ（MCDs）と呼ばれており、それは、積層して配置された複数の表示スクリーン（LCDディスプレイ）を含む。表示スクリーンの各々は、カラーフィルタのセット、及び／又は、各ピクセルにおける溝（traces）、導線（leads）、及びトランジスタを覆うマトリックス（matrix）を有することができる。表示スクリーンが重畳されたときには、繰り返される要素は、モアレ干渉として知られる視覚的に不快な縞、あるいは他の干渉パターンを引き起こすことがある。このため、MCDにおける表示スクリーン間に光学ディフューザを導入することが一般であり、これにより、モアレ干渉の減少を図ることができる。

図１は、従来の光学ディフューザを製造するための従来のプロセス１００を示している。図１に示されるように、エポキシ１２０がセルキャスト・アクリル基板（cell-cast acrylic substrate）１１０に適用される。マスタ・パターン１３０がエポキシ１２０に押しつけられ、光源１４０から紫外（UV）光が適用されて、エポキシ１２０を硬化させる。一旦、マスタパターン１３０が除去されると、ディフューザ要素１２５が特徴１２７を保持し、これにより、従来の光学ディフューザ１５０を形成することができる。

従来の光学ディフューザ（例えば１５０）は、低い体積においてのみ生産可能であり、しかも、生産のための費用が高い。例えば、図１に記載された各ステップは、人手により行われており、このため、生産量が制約され、かつ、コストが高い。さらに、従来の光学ディフューザ１５０のコストは、アクリル基板１１０のコストが比較的に高いことを考えると、高いものとなる。また、アクリル基板１１０は、熱が加えられたときに歪みを生じがちであり、このため、MCDにおけるバックライト・ランプ若しくは他の要素からの、使用時の熱が存在する場合には、光学的な能力が低下することになる。

したがって、より大きな体積を持ち、かつ、より低いコストで生産できる光学ディフューザが必要となる。また、使用時における歪みが少ない光学ディフューザも必要となる。本発明の実施形態は、これらの必要性、及び、以下に記載された他の必要性に対する新規な解決手段を提供する。

本発明の実施形態は、マルチコンポーネントディスプレイ（MCD）で使用される、改良された光学ディフューザを指向しており、さらには、それを製造する方法を指向している。より詳しくは、実施形態は、少ない手作業で（例えば、ロールからロールへの自動化された手順で）製造できる光学ディフューザ・フィルムを提供する。これは、より低コストであって、しかも、従来の光学ディフューザよりも大きな体積となりうるものである。光学ディフューザ・フィルムは、光を拡散するための複数の特徴（例えば押しつけられるか回転するマスタ・パターンを用いたエンボス）を有する光学ディフューザ素材（例えばUVキュア可能なエポキシ）と組み合わされる柔軟なポリマー基板（例えばポリカーボネートなど）を含むことができる。この新規な光学ディフューザ・フィルムは、従来の光学ディフューザに比べて一層容易に、保存、運搬、あるいは取り扱うことが可能である。さらに、光学ディフューザ・フィルムは、（例えば圧力に感応性がある接着剤を使って）硬い基板（例えばガラス）に組み合わされ、これにより、歪み（例えば、バックライト光源、発光ダイオード（LEDs）、あるいは、使用中のMCDにおける他の光源により発生する熱によって引き起こされる歪み）を減らすことができ、これにより、改良された光学性能を発揮することができる。

ある実施形態では、光学ディフューザ・フィルムは、柔軟性ポリマー基板を含む。光学ディフューザ・フィルムは、柔軟性ポリマー基板上に配置される第１表面と、光学ディフューザ素材を通過する光を拡散するための複数の特徴を含む第２表面とを備える光学ディフューザ素材をさらに含む。柔軟性ポリマー基板は、ポリカーボネート・フィルムを備えることができる。ここで、ポリカーボネート・フィルムは、溶液流延（ソルベント−キャスト）のポリカーボネート（solvent-cast polycarbonate）のフィルム及びチル−ロールのポリカーボネート（chill-rolled polycarbonate）のフィルムからなるグループから選択可能である。さらに、光学ディフューザ素材は、紫外光による硬化が可能なポリマー（例えば、UVキュア可能なエポキシなど）を含むことができる。柔軟性ポリマー基板及び光学ディフューザ素材は、マルチコンポーネントディスプレイに関連するモアレ干渉を減らすための光学ディフューザ・フィルムを構成することができる。

他の実施形態においては、光学ディフューザは、光学ディフューザ・フィルムを含む。この光学ディフューザ・フィルムは、柔軟性ポリマー基板と光学ディフューザ素材とを含む。光学ディフューザ素材は、柔軟性ポリマー基板上に配置される第１表面と、光学ディフューザ素材を通過した光を拡散するための複数の特徴を含む第２表面とを備える。硬質な基板は、光学ディフューザ・フィルムの表面に配置され、これにより、光学ディフューザ・フィルムについての構造的な支持が可能となる。硬質な基板は、ガラスを含むことができる。さらに、硬質基板は、熱によって光学ディフューザ・フィルムが変形するおそれを減らすためにも利用可能である。光学ディフューザ・フィルムは、光学ディフューザ・フィルムを硬質基板に接着するための感圧性の接着剤（pressure-sensitive adhesive）を含むことができる。光学ディフューザ・フィルム及び硬質基板は、マルチコンポーネントディスプレイに関連したモアレ干渉を減らすための光学ディフューザを構成することができる。

さらに他の実施形態においては、マルチコンポーネントディスプレイは、第１ディスプレイと、この第１ディスプレイに重畳した第２ディスプレイとを含む。ここで、第１及び第２のディスプレイは、グラフィカル・オブジェクトを表示できるようになっている。光学ディフューザは、第１及び第２のディスプレイの間に配置され、光学ディフューザは、光学ディフューザ・フィルムを含んでいる。光学ディフューザ・フィルムは、柔軟なポリマー基板と光学ディフューザ素材とを含んでいる。光学ディフューザ素材は、柔軟性ポリマー基板の表面に配置された第１表面と、光学ディフューザ素材を通過した光を拡散するための複数の特徴を備えた第２表面とを備えている。光学ディフューザは、光学ディフューザ・フィルムの表面に配置された硬質基板をさらに含んでおり、光学フィルムへの構造的な支持を行うことができるようになっている。マルチコンポーネントディスプレイは、第１ディスプレイと、光学ディフューザと、第２ディスプレイとを通過する光を生成するためのバックライトを含むことができる。

他の実施形態においては、光学ディフューザを製造する方法は、光学ディフューザ・フィルムを硬質基板に接着することを含む。ここで、硬質基板は、光学ディフューザ・フィルムに構造的な支持を与えるようになっている。光学ディフューザ・フィルムは、柔軟性ポリマー基板と光学ディフューザ素材とを含むことができる。光学ディフューザ素材は、柔軟性ポリマー基板の表面に配置された第１表面と、光学ディフューザ素材を通過した光を拡散するための複数の特徴を含む第２表面とを有する。この方法は、光学ディフューザ素材を柔軟性ポリマー基板に適用すること、及び、前記した複数の特徴を光学ディフューザ素材にエンボス加工（embossing）することをさらに含むことができる。この適用及びエンボス加工は、ロールからロールへのプロセス（roll-to-roll process）を構成することができる。さらに、エンボス加工は、マスタ・パターンを光学ディフューザ素材に適用すること（例えば、実質的に平らなマスタ・パターンを光学ディフューザ素材に押しつけること、あるいは、円筒状のマスタ・パターンを光学ディフューザ素材の上で転がすことなど）をさらに含むことができる。ここで、マスタ・パターンは、光学ディフューザ素材において前記複数の特徴を形成するための、第２の複数の特徴を含む。光学ディフューザ素材は、硬化させられて、前記光学ディフューザ素材における複数の特徴を形成することができる。

本発明は、添付の図面において、例として図示されており、これは制限ではない。そして、図面において同様の参照番号は類似の要素を参照している。
図１は、従来の光学ディフューザを製造するための従来のプロセス１００を示す。 図２は、本発明の一実施形態による光学ディフューザの一例を有するマルチコンポーネントディスプレイを示す。 図３は、本発明の一実施形態による光学ディフューザの一例を示す。 図４は、本発明の一実施形態による光学ディフューザの一例を生産する段階の一例を説明するための図である。 図５は、本発明の一実施形態による光学ディフューザ・フィルムの一例を生産するための生産ラインの一例を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態による光学ディフューザの一例を生産するための生産ラインの一例を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態による光学ディフューザを製造するためのプロセスの一例を示す図である。

発明の詳細な説明

本発明の実施形態への詳細な言及がなされており、実施形態の例は、添付の図面に示されている。本発明は、後述の実施形態に関連して説明されるけれども、理解されるべきこととして、それらは、本発明をその実施形態のみに限定することを意図したものではない。反対に、本発明は、添付の請求項において規定された本発明の精神及び範囲に包含可能な代案、変更及び同等物を含むことを意図している。さらに、本発明についての後述の詳細な記述においては、多数の特定された具体例が示され、これによって本発明の理解を容易としている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定された具体例を用いなくても実施可能である。また例えば、よく知られた方法、手順、要素及び回路が、詳細には記載されていない。これにより、本発明の理解を不必要に阻害することを防いでいる。

（発明の実施形態）
図２は、例としてのマルチコンポーネントディスプレイ（MCD）２００を示しており、これは、本発明の一実施形態による光学ディフューザを有している。図２に示されるように、MCD２００は、後方表示スクリーン２２０、前方表示スクリーン２３０、及び、スクリーン２２０と２３０との間に配置された光学ディフューザ２１０を備えている。グラフィカル・オブジェクト２２５及びグラフィカル・オブジェクト２３５を、表示スクリーン２２０及び２３０上にそれぞれ表示することができ、観察者２５０はそれを見ることができる。ここで、観察者２５０は人間の目、あるいは、電子的及び／又は機械的な受光要素など（例えば静止画カメラ、動画カメラなど）を含むことができる。また、バックライト２４０（例えば一つ又はそれ以上のランプや発光要素などを備える）は、光を発して、グラフィカル・オブジェクト２２５及び２３５を明るくし、見やすくすることができる。したがって、理解されるべきこととして、光学ディフューザ２１０及び／又は前方表示スクリーン２３０は、一実施形態において、少なくとも半透明（semi-transparent）であり、十分な光を透過することによって、観察者２５０はグラフィカル・オブジェクト（例えば２２５、２３５など）を見ることができる。

グラフィカル・オブジェクト２２５及び／又は２３５は、それぞれの表示スクリーン（例えば２２０、２３０など）における視覚的表示（visual display）を備えることができる。一実施形態において、グラフィカル・オブジェクト２２５及び／又は２３５は静止画である。静止画は、単独の画像（stand-alone images）あるいは、代替的には、ビデオ若しくは他の動画像のフレームを含むことができる。代替的には、グラフィカル・オブジェクト２２５及び／又は２３５は、フレームのない動画像（frame-less moving imagery）を含むことができる。また、グラフィカル・オブジェクト２２５及び／又は２３５は、複数の個別画像、同じ画像中の連続部分、同じ画像中の非連続部分、同じ画像についての低域通過若しくは高域通過バーションなどを含むことができる。

図２に示されるように、表示スクリーン２２０及び／又は２３０は、一実施形態において、液晶ディスプレイ（LCD）マトリックスを含むことができる。代替的に、表示スクリーン２２０及び／又は２３０は、発光ダイオード（LED）、有機発光ダイオード（OLED）、透明有機発光ダイオード（TOLED）のディスプレイ、陰極線管（CRT）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（FEDs）、フィールド・シーケンシャル・ディスプレイあるいはプロジェクション・ディスプレイを備えることができる。そして、他の実施形態においては、表示スクリーン２２０及び／又は２３０は、他のディスプレイ技術を備えることができる。

光学ディフューザ２１０は、微細構造のプロファイル（例えば、裸眼には見えない特徴を持つ、及び／又は、裸眼には見えない方法で光を操作するもの）を有する光学ディフューザを備えることができ、これにより、MCD２００に関連するモアレ干渉を減らすことができる。光学ディフューザ２１０は、カスタマイズされた出力拡散プロファイル、ガウシアン・プロファイル、三角形プロファイル、四角形プロファイル、楕円形プロファイルなどを備えることができる。一実施形態では、光学ディフューザ２１０は、ホログラフのディフューザ（holographic diffuser）を備えることができる。他の実施形態では、光学ディフューザ２１０は、光学ディフューザ２１０を通過する光（例えば、ディスプレイ２２０から放射されたグラフィカル・オブジェクト２２５や、バックライト２４０から発せられた光など）についての他の光学操作（例えばフィルタリング、リタデーション、偏光操作など）を提供することができる。

図２は、前方及び後方表示スクリーン（例えば２２０及び２３０）の間に配置された光学ディフューザ２１を示しているけれども、理解されるべきこととして、光学ディフューザ２４０は、他の実施形態において、他の場所に配置される（例えば、前方表示スクリーン２３０の手前に配置される）ことも可能である。理解されるべきこととして、他の実施形態においては、MCD２００は、他のタイプの光学要素（例えばフィルタ、偏光器など）を、光学ディフューザ２１０に代えて、あるいはこれに追加して、備えることができる。さらに、図２は、一つの光学ディフューザ（例えば２１０）のみを示しているけれども、理解されるべきこととして、MCD２００は、他の実施形態において、一つより多い光学ディフューザあるいは他の光学要素を備えることができる。ここで、各光学ディフューザあるいは他の光学要素を、表示スクリーン２２０及び／又は表示スクリーン２３０の手前あるいは背後に配置することも可能である。

さらに、図２は、二つの表示スクリーン（例えば２２０及び２３０）を示しているけれども、理解されるべきこととして、MCD２００は、他の実施形態において、これよりも多いあるいは少ない数の表示スクリーンを備えることができる。ここで、追加される表示スクリーンを、図２に示されたMCD要素（例えば光学ディフューザ２１０、表示スクリーン２２０、表示スクリーン２３０、バックライト２４０など）の背後、間、若しくは手前（又はそれらの組み合わせ）に配置することが可能である。さらに、理解されるべきこととして、図２に記載された要素（例えば２１０〜２４０）は、縮尺を一致させておらず、したがって、他の実施形態においては、異なる形状、サイズ等を備えることができる。

図３は、本発明の一実施形態による光学ディフューザ２１０の一例を示している。図３に示されるように、光学ディフューザ２１０は、接着剤３３０により基板３２０に接続され又は接着された光学ディフューザ・フィルム３１０を備える。光学ディフューザ・フィルム３１０は、基板３１２の表面に配置された光学ディフューザ素材３１４を備える。ここで、光学ディフューザ素材３１４は、光学ディフューザ素材３１４を通過する光を拡散するための特徴３１６を備える。

基板３１２として柔軟性のあるものを用いることができる。例えば、基板３１２は、比較的に薄い（例えば、光学ディフューザ素材３１４に組み合わされた表面に関係する他の寸法より実質的に低い高さを有する）ものとされ、あるいは、薄いフィルムを備えることができる。また、基板３１２は、曲げ又はたわみなどが可能となるような機械的な特性を備えることができる。したがって、光学ディフューザ・フィルム３１０は、柔軟性のある光学ディフューザ・フィルムを備えることができる。この光学ディフューザ・フィルムは、従来の光学ディフューザよりも、保存、運搬あるいは他の取り扱いが容易で、損傷しにくいものである。例えば、不使用時の光学ディフューザ・フィルム３１０を、ロール状に巻き取ることも可能であり、これにより、（例えば保管や運搬などのために）コンパクトな形状とすることができる。またこれは、使用時における取り外し（例えば、使用のために、光学ディフューザ・フィルム３１０をロールから取り出すこと）も容易である。

図３に示されるように、基板３１２は、良好な光学特性（例えば、低い複屈折性、良好な光透過性、低い曇り度など）を備える。さらに、基板３１２は、約１５ダイン／ｃｍ（dynes/cm）の最小表面エネルギ（minimum surface energy）を有する素材を備えることができる。例えば、基板３１２は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ABS、ポリアミド、エポキシ、ポリエステル、硬質PVC、可塑化PVC、PET、ポリイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、PBT、ポリソルフォン、硫化ポリフェニレン、ナイロン、ポリエチレン・コポリマー、弗素化エチレンプロピレン、ポリ弗化ビニル、シリコーン、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ポリメチル・メタクリレート（PMMA）などを備えることができる。基板３１２における、より高い表面エネルギは、一実施形態において、光学ディフューザ素材３１４との接合強度を増加させうる。さらに、基板３１２は、表面処理（例えばコロナ表面処理）を備えることができ、これにより、光学ディフューザ素材３１４との結合強度を増加させることができる。

一実施形態において、基板３１２は、溶液流延（solvent-cast）のポリカーボネート・フィルム、例えば、ドイツのLOFO High Tech FilmのPokalon、日本の帝人フィルムによる溶液流延ポリカーボネート・フィルム、あるいは米国のGEによる溶液流延ポリカーボネート・フィルムを備えることができる。代替的に、基板３１２は、チルロールされたポリカーボネート・フィルム（chill-rolled polycarbonate film）、例えば、DegussaによるEUROPLEX 0F405を備えることができる。そして、他の実施形態では、基板３１２は、FerraniaによるArylite A100HCポリアリーレート、ZeonによるZonor ZF16-100サイクリック・ポリオレフィン、あるいはBASFによるUltrason E2010 Q28 ポリエーテルサルフォン（polyethersulpone）を用いて実装することができる。

光学ディフューザ素材３１４は、硬化を制御可能な材料を備えることができる。例えば、光学ディフューザ素材は、光感応性の材料（例えば紫外光あるいは他の光が照射されたときに硬化するもの）や、化学的に硬化する材料などを備えることができる。したがって、特徴３１６は、素材３１４において（例えば、図４〜７に関連して以下で議論されるエンボス加工を用いて）作成可能であり、そして、素材３１４の硬化によって所定の位置に保持される。代替的に、特徴は、素材３１４についての（例えば硬化後の）化学エッチングやカレンダ加工などによっても作成可能である。

一実施形態においては、光学ディフューザ素材３１４は、約２００〜４００cpsの粘度を有するUV硬化可能なエポキシ、例えばニュージャージーのGAF corporationによるGaffgaurd 233、あるいは、イリノイのAddison Clear WaveによるAC PR153/AC PR155/AC PR157を備える。さらに、光学ディフューザ素材３１４は、一つあるいはそれ以上の添加物、例えば１，６−ヘキサンディオル・ジアクリレート、あるいはテトラヒドロフルフリル・アクリレートを（例えば基板３１２との接合強度を増加させるために）備えることができる。

図３に示されるように、基板３２０は、硬質基板（例えば、熱的及び／又は機械的負荷の下で形状を保持するもの）を備えることができ、この硬質基板は、良好な光学特性（例えば、低い複屈折性、良好な光透過性、低い曇り度など）を備えることができる。したがって、光学ディフューザ・フィルム３１０を基板３２０に（例えば接着材料３３０を用いて）取り付けることにより、光学ディフューザ・フィルムにおける曲げ、たわみ、あるいは他の歪みを低減することができる。一実施形態においては、基板３２０は、MCD２００の動作中にバックライト２４０によって熱的に導入された歪みを減らすことができる。このように、光学ディフューザ・フィルム３１０における（例えば使用中での）歪みを減らすことによって、基板３２０は、光学ディフューザ・フィルム３１０における光学的特性を改善することができ、そして、光学ディフューザ２１０に、改良された光学特性を与えることができる。

一実施形態においては、基板３３０は、ガラス（例えば1mm〜10mmの厚さを有するもの）を備えることができる。例として、ガラスシート、例えばSchott Desag B270、Schott Borofloat、Schott D263T Borosillicate、Schott Robax Glass Ceramic、Schott AF45 Alkali-free glass、Vycor、あるいはFloat glass （soda lime）を使うことができる。他の実施形態においては、他の基板材料を使うことができ、この基板材料は、最大の平面度変化が約0.1mm、重量が約0.01g/mm²、最小の光透過度が約９０％、最大の色ずれ（color shift）が約0.004uv、許容可能な温度範囲が-20K〜85K、最大の直線膨張率（linear coefficient of expansion）が約10 10^-6/K、許容可能な湿度が約8〜95%RH、最小のヌープ硬度（knoop hardness）が約565kgf/mm²、最大のヤング率が約7.2*10¹⁰Pa、最大のポアソン比が約0.22であり、あるいはこれらのいくつかの組み合わせとすることができる。

他の実施形態においては、基板３３０は、LCD偏光器を備えることができる。代替的に、基板３３０は、一つ又はそれ以上の他の光学要素を備えることができる。

図３に示されるように、接着材料３３０は、光学ディフューザ・フィルム３１０を基板３２０に取り付けることが可能な各種の接着剤を備えることができる。一実施形態では、接着材料３３０は、感圧性の接着剤、例えば日東電工による9611 PSAを備えることができる。代替的には、接着材料３３０は、他の接着剤（例えばイリノイのAddison Clear WaveによるAC PR153）を備えることができる。

図３は、特定パターンの特徴３１６を持つ光学ディフューザ素材３１４を示しているけれども、理解されるべきこととして、光学ディフューザ素材３１４は、他の実施形態において、他のパターンを備えることができる。さらに、理解されるべきこととして、図２に示された光学ディフューザ２１０における要素（例えば３１０、３１２、３１４、３２０及び３３０）は、縮尺が統一されておらず、したがって、他の実施形態において、異なる形状やサイズを備えることができる。

図４は、本発明の一実施形態における光学ディフューザ２１０の一例を生産する段階の一例についてのダイアグラム４００を示す。図４に示されるように、基板３１２が用いられ、そして、光学ディフューザ素材３１４がそれに適用される。素材３１４は、未硬化の、あるいは粘性がある形態で、基板３１２に適用される。さらにそれは、基板３１２上に均等に塗布されてもよいし、基板３１２の一カ所に供給された後、他の領域に延ばされてもよい。

一旦、素材３１４が基板３１２に適用されると、特徴３１６を形成可能である。例えば、マスタ・パターン４１０（例えば、特徴３１６を反転した型）を光学ディフューザ素材３１４に押しつけて、そこに、光源４３０からの光（例えば紫外光）を照射する間、保持して、素材３１４を硬化させることができる。一旦、素材３１４が硬化すると、マスタ・パターン４１０を除去して、特徴３１６を露出させることができる。ここで、特徴３１６は、素材３１４の表面において、所定の形状に保持されている。

素材３１４上で転がるマスタ・パターン４２０を用いて特徴３１６を素材３１４に形成することも可能である。一実施形態において、マスタ・パターン４２０は、特徴３１６についての反転した型を、円筒形状の周面に備えている。光源４４０からの光（例えば紫外光など）を適用して、素材３１４を硬化させることができ、ここでは、マスタ・パターン４４０（例えば素材３１４において硬化すべき、特徴３１６が形成される部分）に「追従する」ために光源が回転すること、光源４３０と同様に、（例えば、マスタ・パターン４２０が特徴３１６を形成し終わった後に素材３１４を硬化させるために）固定された位置に光源が保持されること、あるいは他に、素材３１４を硬化させるために光源を配置及び／又は移動させることが可能である。

一旦、特徴３１６が素材３１４に形成されると、光学ディフューザ・フィルム３１０を、保管、運搬、その後の使用（例えば自動化されたロールからロールへのプロセス）などのために、ロール４５０として巻き取ることができる。代替的に、光学ディフューザ・フィルム３１０を基板３２０に（例えば接着材料３３０を用いて）取り付けて、光学ディフューザ２１０を構成することができる。図４に示されるように、光学ディフューザ・フィルム３１０を取り付ける前に、接着材料３３０を基板３２０に適用することができる。しかしながら、他の実施形態においては、接着材料３３０を、基板３２０に取り付ける前の光学ディフューザ・フィルム３１０に適用することができる。

図４は、光学ディフューザ２１０を所定の順序で生産するための特定のステップを示しているけれども、理解されるべきこととして、異なるステップ及び／又は異なるステップの順序を、他の実施形態において使用することができる。例えば、他の実施形態においては、素材３１４を適用する前に、及び／又は、素材３１４に特徴３１６を作る前に、基板３２０を基板３１２に適用することができる。さらに、理解されるべきこととして、他の実施形態においては、より多いあるいはより少ない数のステップを実行することができる。さらに、理解されるべきこととして、一つ又はそれ以上のステップの機能は、他の実施形態において他の態様で実行されうる。例えば、他の実施形態においては、特徴３１６を、他の態様で（例えば、マスタ・パターン４１０あるいはマスタ・パターン４２０以外の手段で）作ることができる。

図５は、本発明の一実施形態による光学ディフューザ・フィルムの一例を製造するための製造ライン５００の一例を示している。図５に示されるように、ロール５２０からの基板３１２を、矢印５１０の方向に沿って、光学ディフューザ素材アプリケータ５２０に供給することができる。アプリケータ５３０は、光学ディフューザ素材３１４を基板３１２に適用することができ、そして、被膜された基板を特徴アプリケータ５４０に供給することができる。特徴アプリケータ５４０は、図２及び図３に関連して議論した特徴（例えば３１６）を、光学ディフューザ素材３１４に作り出すことができる。例えば、アプリケータ５４０は、特徴をエンボス加工し、特徴を化学的にエッチング加工し、あるいは、素材３１４の表面をカレンダ加工することよって特徴を形成するなどの処理が可能である。アプリケータ５４０は、光学ディフューザ・フィルム３１０を出力することができ、それは、保管、運搬、その後の使用などのために、巻き取られたり、あるいは、その他の適切な処理を受ける。

図５に示されるように、光学ディフューザ・フィルム３１０の生成は、ロールからロールへのプロセス（roll-to-roll process）を備える。さらに、このプロセスを、一実施形態において、自動化することが可能である。すると、より多くの手作業により製造され、あるいは、より高価な材料を用いるような従来の光学ディフューザよりも、光学ディフューザ・フィルム３１０を低いコストで、及び／又は、より大きな体積で製造することが可能となる。

図６は、本発明の一実施形態による光学ディフューザの一例を製造するための製造ライン６００の一例を示している。製造ライン６００は、一実施形態における自動化されたプロセスを実装することができる。ここでは、光学ディフューザ（例えば２１０）を、従来の光学ディフューザに比べて、より大きな体積及び／又はより低いコストで製造することができる。

図６に示されているように、基板３２０を（例えば矢印６１０の方向において）接着剤アプリケータ６２０に供給することができる。アプリケータ６２０は、接着剤３３０を基板３２０に適用することができ、そして、その結果を、光学ディフューザ・アセンブラ６３０に供給することができる。さらに、製造ライン５００は、光学ディフューザ・アセンブラ６３０に光学ディフューザ・フィルム３１０を供給することができる。光学ディフューザ・アセンブラ６３０は、基板３２０を光学ディフューザ・フィルム３１０に（接着剤３３０を使って）組み合わせて、光学ディフューザ２１０を出力することができる。

図５及び図６は、特定の機能を発揮するための特定の要素（例えば５３０、５４０、６２０及び６３０）を備えた製造ライン５００及び６００を描写しているけれども、理解されるべきこととして、その機能を、他の実施形態において、より多い又はより少ない数の要素により実行することが可能である。さらに、理解されるべきこととして、製造ライン５００及び／又は６００を、（例えば、他の数の機能を発揮する、異なる機能を発揮する、あるいは異なる順序で機能を発揮するなどのために）他の構成とすることが可能である。例えば、一実施形態において、特徴アプリケータ５４０を光学ディフューザ・アセンブラ６３０の後に配置することができ、そしてその結果、光学ディフューザ・アセンブラ６３０が（例えば接着剤３３０を用いて）基板３２０及び３１２を組み合わせてから、特徴（例えば３１６）を素材３１４に適用することができる。

図７は、本発明の一実施形態による光学ディフューザを製造するためのプロセス７００の一例を示している。図７に示されるように、ステップ７１０は、第１基板（例えば３１２）にアクセスすることを含む。ステップ７２０は、光学ディフューザ素材（例えば３１４）を第１基板（例えば３１２）に適用することを含む。

ステップ７３０は、光学ディフューザ素材（例えば３１４）に特徴を生成することを含む。特徴（例えば３１６）を構成、形成、あるいは配置等することにより、光学ディフューザ素材を通る光を拡散することができる。ここで、特徴（例えば３１６）を、エンボス加工（例えば、マスタ・パターンを適用し、そして、光学ディフューザ素材を硬化させて、特徴の位置をセットあるいは保持することであり、これは図３〜６に関連して既に議論してある）、化学的エッチング加工、カレンダ加工などにより生成することができる。さらに、ステップ７３０で生成された光学ディフューザ・フィルム（例えば３１０）を、一実施形態において、柔軟性のあるものとすることができる。

図７に示されるように、ステップ７４０は、保管、運搬、あるいはその後の使用などのために、光学ディフューザ・フィルムを準備することを含む。よって、ステップ７３０で生産された光学ディフューザ・フィルム（例えば３１０）をロール（例えば４５０）に巻き取ることができ、それは、（例えば損傷が少なくなるなどが可能な）より容易な保管／輸送のために、小型の形状を提供することができ、そして、その後の使用のために、光学ディフューザ・フィルム（例えば３１０）の取り出しを容易とすることができる。

あるいは、ステップ７５０において第２基板（例えば３２０）及び接着材料（例えば３３０）にアクセスした後、ステップ７３０で生産された光学ディフューザ・フィルム（例えば３１０）を、接着材料（３３０）を用いて第２基板（例えば３２０）に取り付け、ステップ７６０において光学ディフューザ（例えば２１０）を形成することができる。したがって、第２基板（例えば３２０）が硬質基板（例えば熱的／及び又は機械的な負荷の下において形状を保持するもの）を備える一実施形態においては、第２基板（３２０）は、光学ディフューザ・フィルム（例えば３１０）における曲げ、撓み、あるいは他の歪みを減らすことができる。そして、第２基板（例えば３２０）は、光学ディフューザ・フィルム（例えば３１０）の光学特性を改善することができる。

前記の明細書においては、本発明の実施形態を詳しく具体的に記述したが、これらは、発明の実装に応じて変化しうるものである。したがって、本発明が何であるかを出願人が特定するための唯一かつ単独の標識は、本出願から発する、特定の形態における、請求項の組であって、その後における修正を含む。したがって、請求項において明記されていない制限、要素、特性、特徴、利点あるいは属性は、いかなる意味においても、そのような請求項の範囲を制限するものではない。すなわち、明細書及び図面は、制約的な意味ではなく、例示的なものと見なされるべきである。

ここに記載された実施形態は、マルチコンポーネントディスプレイ（MCD）で使用される改良された光学ディフューザを提供しており、そしてさらに、それを製造する方法が開示されている。実施形態は、従来の光学ディフューザに比べて、より少ない人手による作業により、より低いコストで、そしてより大きい体積で製造できる光学ディフューザを提供する。光学ディフューザ・フィルムは、光を拡散するための複数の特徴を有する光学ディフューザ素材に組み合わされた柔軟性のポリマー基板を含むことができる。従来の光学ディフューザに比べて、より容易に、そしてより少ないダメージで、光学ディフーザ・フィルムを保管し、運搬し、あるいは他の方法で取り扱うことができる。さらに、光学ディフューザ・フィルムを硬質基板に取り付けて、光学ディフューザの歪みを減らし、これによって、改善された光学特性を提供することができる。

Claims (44)

1. 光学ディフューザ・フィルムであって、以下を備える：
   柔軟性ポリマー基板；及び
   前記柔軟性ポリマー基板の表面に配置された第１表面と、前記光学ディフューザ素材を通った光を拡散するための複数の特徴を備えた第２表面とを備える光学ディフューザ素材。
2. 請求項１の光学ディフューザであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板の高さが、前記光学ディフューザ素材の前記第１表面に取り付けられた表面における他の寸法よりも実質的に小さくなっている。
3. 請求項１の光学ディフューザであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板は、ポリカーボネート・フィルムを備えている。
4. 請求項３の光学ディフューザであって、ここでは、前記ポリカーボネート・フィルムは、溶液流延ポリカーボネート・フィルム及びチルロール・ポリカーボネート・フィルムからなるグループから選ばれる。
5. 請求項１の光学ディフューザであって、ここでは、前記光学ディフューザ素材は、紫外光によって硬化可能なポリマーを備えている。
6. 請求項５の光学ディフューザであって、ここでは、前記ポリマーは、エポキシ素材を備えている。
7. 請求項１の光学ディフューザであって、ここでは、前記光学ディフューザ・フィルムが柔軟性を有しており、そして、ロール状で保管できるように取り扱い可能となっている。
8. 請求項１の光学ディフューザであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板及び前記光学ディフューザ素材は、マルチコンポーネントディスプレイに関係するモアレ干渉を減らすための光学ディフューザ・フィルムを形成している。
9. 光学ディフューザであって、以下を備える：
   以下を備える光学ディフューザ・フィルム：
   柔軟性ポリマー基板；
   及び
   前記柔軟性ポリマー基板の表面に配置された第１表面と、前記光学素材を通る光を拡散するための複数の特徴を備える第２表面とを備える光学ディフューザ素材；
   並びに
   前記光学ディフューザ・フィルムの表面に配置され、かつ、前記光学ディフューザ・フィルムのために構造的な支持を提供するための硬質基板。
10. 請求項９の光学ディフューザであって、ここでは、前記硬質基板は、ガラスを備えている。
11. 請求項９の光学ディフューザであって、ここでは、前記硬質基板は、前記光学ディフューザ・フィルムにおける熱による変形を減らすためにも使用可能である。
12. 請求項９の光学ディフューザであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板の高さは、前記光学ディフューザ素材における前記第１表面に取り付けられた表面における他の寸法よりも実質的に小さい。
13. 請求項９の光学ディフューザであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板は、ポリカーボネート・フィルムを備える。
14. 請求項１３の光学ディフューザであって、ここでは、前記ポリカーボネート・フィルムは、溶液流延ポリカーボネート・フィルム及びチルロール・ポリカーボネート・フィルムからなるグループから選ばれる。
15. 請求項９の光学ディフューザであって、ここでは、前記光学ディフューザ素材は、紫外光で硬化可能なポリマーを備えている。
16. 請求項１５の光学ディフューザであって、ここでは、前記ポリマーが、エポキシ素材を備えている。
17. 請求項９の光学ディフューザであって、さらに以下を備える：
    前記光学ディフューザ・フィルムを前記硬質基板に接着するための感圧性接着剤。
18. 請求項９の光学ディフューザであって、ここでは、前記光学ディフューザ・フィルム及び前記硬質基板は、マルチコンポーネントディスプレイに関係するモアレ干渉を減らすための光学ディフューザを形成する。
19. マルチコンポーネントディスプレイであって、以下を備える：
    第１ディスプレイ；
    前記第１ディスプレイに重畳した第２ディスプレイ、ここで、前記第１及び第２のディスプレイは、グラフィカル・オブジェクトを表示することができる；
    並びに
    前記第１及び第２のディスプレイの間に配置された光学ディフューザ、
    ここで前記光学ディフューザは以下を備える：
    以下を備える光学ディフューザ・フィルム：
    柔軟性ポリマー基板；
    そして
    前記柔軟性ポリマー基板の表面に配置された第１表面と前記光学ディフューザ素材を通る光を拡散するための複数の特徴を備えた第２表面とを有する光学ディフューザ素材；
    及び
    前記光学ディフューザ・フィルムの表面に配置され、かつ、前記光学ディフューザ・フィルムのための構造的な支持を提供するための硬質基板。
20. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、さらに以下を備える：
    前記第１ディスプレイと、前記光学ディフューザと、前記第２ディスプレイとを通過する光を生成するためのバックライト。
21. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記硬質基板は、ガラスを備えている。
22. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記硬質基板は、前記光学ディフューザ・フィルムにおける熱による歪みを減らすためにも用いられる。
23. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板の高さは、前記光学ディフューザ素材の前記第１表面に取り付けられた表面における他の寸法よりも実質的に小さい。
24. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板は、ポリカーボネート・フィルムを備えている。
25. 請求項２４のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記ポリカーボネート・フィルムは、溶液流延ポリカーボネート・フィルム及びチルロール・ポリカーボネート・フィルムからなるグループから選択される。
26. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記光学ディフューザ素材は紫外光で硬化可能なポリマーを備えている。
27. 請求項２６のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記ポリマーはエポキシ素材を備えている。
28. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記光学ディフューザは、前記光学ディフューザ・フィルムを前記硬質基板に接着するための感圧性接着剤をさらに備えている。
29. 請求項１９のマルチコンポーネントディスプレイであって、ここでは、前記光学ディフューザは、前記マルチコンポーネントディスプレイに関係するモアレ干渉を減らすための光学ディフューザを備えている。
30. 光学ディフューザを製造する方法であって、前記方法は以下を備える：
    光学ディフューザ・フィルムを硬質基板に接着すること、ここでは、前記硬質基板は、前記光学ディフューザ・フィルムのために構造的な支持を提供することができる、
    そしてここでは、前記光学ディフューザ・フィルムは、以下を備える：
    柔軟性ポリマー基板；及び
    前記柔軟性ポリマー基板の表面に配置された第１表面と前記光学ディフューザ素材を通る光を拡散するための複数の特徴を備える第２表面とを有する光学ディフューザ素材。
31. 請求項３０の方法であって、さらに以下を備える：
    前記光学ディフューザ素材を前記柔軟性ポリマー基板に適用すること；そして
    前記複数の特徴を前記光学ディフューザ素材にエンボス加工すること。
32. 請求項３１の方法であって、ここでは、前記適用及び前記エンボス加工は、ロールからロールへのプロセスを備えている。
33. 請求項３１の方法であって、ここでは、前記エンボス加工は、さらに以下を備える：
    マスタ・パターンを前記光学ディフューザ素材に適用すること、ここで、前記マスタ・パターンは、前記光学ディフューザ素材に前記複数の特徴を形成するための第２の複数の特徴を備える；及び
    前記光学ディフューザ素材を硬化させて、前記光学ディフューザ素材に前記複数の特徴を形成すること。
34. 請求項３３の方法であって、ここでは、前記硬化は、さらに以下を備える：
    前記光学ディフューザ素材に紫外光を適用すること。
35. 請求項３３の方法であって、ここでは、前記前記マスタパターンについての前記適用はさらに以下を備える：
    前記マスタ・パターンを前記光学ディフューザ素材に押しつけること、ここでは、前記マスタ・パターンは、実質的に平坦なマスタ・パターンを備える。
36. 請求項３３の方法であって、ここでは、前記マスタ・パターンについての前記適用は、さらに以下を備える：
    前記マスタ・パターンを前記光学ディフューザ素材の上で転がすこと、ここで、マスタ・パターンは、円筒形状のマスタ・パターンを備えている。
37. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記光学ディフューザ・フィルムを前記硬質基板に接着することは、さらに、前記光学ディフューザ・フィルムを前記硬質基板に、感圧性接着剤を用いて接着することを備えている。
38. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記硬質基板はガラスを備えている。
39. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記硬質基板は、前記光学ディフューザ・フィルムにおける熱による歪みを減らすためにも使用される。
40. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板の高さは、前記光学ディフューザ素材の前記第１表面に取り付けられた表面における他の寸法よりも実質的に小さい。
41. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記柔軟性ポリマー基板は、ポリカーボネート・フィルムを備えている。
42. 請求項４１の方法であって、ここでは、前記ポリカーボネート・フィルムは、溶液流延ポリカーボネート・フィルム及びチルロール・ポリカーボネート・フィルムからなるグループから選択される。
43. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記光学ディフューザ素材は、エポキシ素材を備えている。
44. 請求項３０の方法であって、ここでは、前記光学ディフューザ・フィルム及び前記硬質基板は、マルチコンポーネントディスプレイに関係するモアレ干渉を減らすための光学ディフューザを形成している。

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