印刷された両面導光板を有する光学シート
【課題】複数の導光板パターンを有する光学シートであって、各導光板パターンが、光を放射するためのマイクロパターン形成された出射面、および前記出射面の反対側のマイクロパターン形成された底面を有する光学シートを提供する。
【解決手段】加圧ローラー４７８ｂとパターン形成ローラー４８０ｂとの間のニップに第１の樹脂４５０ｂを押出して、パターン形成ローラー表面温度Ｔ１およびニップ圧力Ｐ１で押出層を形成し、前記層４１０ｂはパターン形成されていない面とパターン形成された面とを有し、前記パターン形成された面はパターン形成ローラーから転写されたパターン２５４を有し；並びに前記押出層の前記パターン形成されていない面上に離散したパターン２５２を印刷して、複数の導光板パターンを含む光学シート３００ｃを形成することを含む工程で製造される。
【解決手段】加圧ローラー４７８ｂとパターン形成ローラー４８０ｂとの間のニップに第１の樹脂４５０ｂを押出して、パターン形成ローラー表面温度Ｔ１およびニップ圧力Ｐ１で押出層を形成し、前記層４１０ｂはパターン形成されていない面とパターン形成された面とを有し、前記パターン形成された面はパターン形成ローラーから転写されたパターン２５４を有し；並びに前記押出層の前記パターン形成されていない面上に離散したパターン２５２を印刷して、複数の導光板パターンを含む光学シート３００ｃを形成することを含む工程で製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して光学シートに関し、より具体的には両面導光板を有する光学シートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、多くのコンピュータ、器具およびエンターテイメント用途に好ましいディスプレイ技術になってきており、コストおよび性能面での改良が続けられている。典型的なＬＣＤ携帯電話、ノートブックおよびモニターは光源からの光を受け取り、その光をＬＣＤにわたってほぼ均一に再分配するための導光板を含む。既存の導光板は典型的には０．８ｍｍ〜２ｍｍの厚みである。導光板は、光源、典型的には、ＣＣＦＬまたは複数のＬＥＤと効果的に結合し、より多くの光を見る者の方に方向変換するために充分な厚みでなければならない。また、従来の射出成形プロセスを用いて約０．８ｍｍより薄い厚みで６０ｍｍを超える幅もしくは長さの導光板を製造するのは一般的に困難でかつコストがかかる。一方で、ＬＣＤの全体的な厚みおよび重量を低減するために、特に、ＬＥＤがより小さなサイズになるにつれて、導光板をスリムにすることが一般的に望まれている。よって、最適な光利用効率、低い製造コスト、薄さおよび明るさを達成するために、これら相反する要求間のバランスが取り決められなければならない。
【０００３】
ほとんどの用途においては、導光板は、充分な光取りだしおよび方向変換能力を達成するために、一方の面にパターン形成されなければならない（片面導光板）。しかし、ある場合には、例えば、方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｉｌｍ）システムにおいては、板の両面にマイクロパターン形成するのが望まれる（両面導光板）。ＬＣＤのバックライトユニットにおける方向変換膜の使用は、充分に高レベルの輝度を達成するのに必要とされる光マネジメント（ｌｉｇｈｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）膜の数を減らすことが示された。残念なことに、板が比較的薄い（０．８ｍｍ未満）場合には、両面のパターンの良好な複製を達成することが方向変換膜の選択を許容することの主たる障害となっていた。実際に、薄型両面導光板を製造する方法の選択はコスト、生産性および品質を制御し、方向変換膜技術をより経済的に魅力的なものにするのにきわめて重要である。
【０００４】
従来選択されていた方法は射出成形プロセスおよびその何らかの変法であった。このプロセスにおいては、マイクロマシン加工された（ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ）パターンを有する表面を有する型の空洞に高い速度および圧力で高温のポリマー溶融物が射出され、型への充填および冷却段階中に固化した成形された板の表面上にそのパターンが転写される。射出成形技術は板の厚みが比較的厚く（０．８ｍｍ以上）かつその横寸法（幅および／または長さ）が比較的短い（３００ｍｍ以下）場合には非常に有効である。しかし、両方の主面上にマイクロパターンを有する比較的薄い板（０．８ｍｍ以下）については、射出成形プロセスはかなりの水準の射出圧力を必要とし、この射出圧力は典型的には成形された板における劣った複製並びに高い残留応力および複屈折をもたらし、劣った寸法安定性および低い生産収率を引き起こす。
【０００５】
片面導光板（一方の面上のマイクロパターン）を製造するのに使用される別のアプローチは、インクジェット、スクリーン印刷または他の種類の印刷方法を用いて、平らな押出キャストシートの一方の面上に離散したマイクロパターンを印刷することである。この方法は、押出キャスティング工程が追加のコストのかかる印刷工程を必要とし、並びに離散したマイクロ取り出し部分の形状および寸法があらかじめ決定されかつ充分に制御されないという点で不利である。本発明において必要とされるように、両面がパターン形成される場合には、このアプローチはほとんど魅力的でなくなる。
【０００６】
米国特許第５，８８５，４９０号（カワグチら）、米国特許出願公開第２００７／００５２１１８Ａ１号（クドウら）、米国特許出願公開第２００７／００１３１００Ａ１号（カパルドら）および米国特許出願公開第２００８／０１２２１３５号（ヒサノリら）に開示されるように、連続ロールツーロール押出キャスティングプロセスは薄い片面マイクロパターン形成膜を製造するのに充分に好適である。カワグチらは、可とう性キャリア膜のパターン形成面上に溶融樹脂をキャスティングし、２つの互いに逆回転しているローラーにより形成されるニップ領域を通過させることによって生成物膜の両面上にパターンを付与することの可能性を考えている。パターン形成面はそれ自体がキャスティングプロセス前に別に製造され、次いで非常に限定された使用の後で廃棄されなければならない膜であるから、この方法は本来的にコスト高である。カパルドらは一方の面上に制御された粗さを有する膜を製造する押出キャスティング方法を開示する。ヒサノリらおよびクドウらも押出キャスティングを使用する膜パターン形成方法を開示するが、それらはその開示を片面膜に限定する。クドウらはパターン形成ローラーが比較的高い表面温度（Ｔｇ＋２０℃より高い）を有することを具体的に必要とする。押出キャスティングプロセスを用いて厚い導光板を製造する方法はタカダらによって開示されている（国際公開第２００６／０９８４７９号）が、この方法も片面導光板を製造するのに限定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，８８５，４９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００５２１１８Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／００１３１００Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１２２１３５号明細書
【特許文献５】国際公開第２００６／０９８４７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、特定の導光板について、および押出、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）操作でこの板を製造する方法について提案された解決策が存在しているが、本発明に開示された種類の両面導光板を、１回通過（ｓｉｎｇｌｅ−ｐａｓｓ）押出キャスティング方法を用いてコスト効果的に製造する必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の導光板パターンを有する光学シートであって、各導光板パターンが、光を放射するためのマイクロパターン形成された出射面と、前記出射面の反対側のマイクロパターン形成された底面とを有する光学シートを提供する。この光学シートは、加圧ローラーとパターン形成ローラーとの間のニップに第１の樹脂を押出して、パターン形成ローラー表面温度Ｔ１およびニップ圧力Ｐ１で押出層を形成し、前記層はパターン形成されていない面とパターン形成された面とを有し、前記パターン形成された面はパターン形成ローラーから転写されたパターンを有しており；並びに前記押出層の前記パターン形成されていない面上に離散したパターンを印刷して、複数の導光板パターンを含む光学シートを形成することを含む工程で製造される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は複数の導光板パターンを含む大型光学シートの概略図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは図１に示された大型光学シートから切り出された導光板の底面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは図１に示された大型光学シートから切り出された導光板の側面図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは導光板の一方の面上にパターン形成された離散した要素についての密度関数の定義に使用される単位面積を示す。
【図３Ａ】図３Ａは幅方向に平行な方向に見たバックライトユニットにおける導光板の拡大側面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは長さ方向に平行な方向に見た導光板の拡大側面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは導光板上の線状プリズムの上面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは導光板上の曲がった波状プリズムの上面図である。
【図４Ａ−１】図４Ａ−１は第１の種類の離散した要素の斜視図を示す。
【図４Ａ−２】図４Ａ−２は第１の種類の離散した要素の上面図を示す。
【図４Ａ−３】図４Ａ−３は第１の種類の離散した要素の側面図を示す。
【図４Ｂ−１】図４Ｂ−１は第２の種類の離散した要素の斜視図を示す。
【図４Ｂ−２】図４Ｂ−２は第２の種類の離散した要素の上面図を示す。
【図４Ｂ−３】図４Ｂ−３は第２の種類の離散した要素の側面図を示す。
【図４Ｃ−１】図４Ｃ−１は第３の種類の離散した要素の斜視図を示す。
【図４Ｃ−２】図４Ｃ−２は第３の種類の離散した要素の上面図を示す。
【図４Ｃ−３】図４Ｃ−３は第３の種類の離散した要素の側面図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは複数のサブパターンを含むパターン形成ローラーの概略正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは複数のサブパターンを含むパターン形成ローラーの表面を平面で表した概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは連続したパターンを含むパターン形成ローラーの概略正面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは連続したパターンを含むパターン形成ローラーの表面を平面で表した概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは図５Ａ−６Ｂに示された２つのローラーを使用して製造された光学シートから切り出されうる導光板を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは図５Ａ−６Ｂに示された２つのローラーを使用して製造された光学シートから切り出されうる、図７Ａのとは異なる導光板を示す。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８Ａの方法で製造された第１のパターン形成された層の概略断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは図８Ａの方法で製造された最終光学シートの概略断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９Ａの方法で製造された最終光学シートの概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは図１１Ａの方法で製造された最終光学シートの概略断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは図１２Ａに示されるような本発明のバリエーションを概略的に示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは図１２Ａに示されるような本発明のバリエーションを概略的に示す。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは図１２Ａに示されるような本発明のバリエーションを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の導光板は光方向変換マイクロ構造および光取り出しマイクロ構造を使用し、この光方向変換マイクロ構造は導光板の一方の面上に配置されたプリズムとして概して形作られており、光取り出しマイクロ構造は導光板の反対側の面上に配置され、離散した要素として形作られている。真のプリズムは少なくとも２つの平坦面を有する。しかし、全ての実施形態において、光方向変換構造の１以上の面は平坦でなくて良く、曲がっていても良く、または複数のセクションを有してよいので、より一般的な用語「光方向変換構造（ｌｉｇｈｔ ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」がこの明細書において使用される。
【００１２】
複数の導光板パターンを有する大型光学シート
図１は本発明の大型光学シート３００の上面図を示す。光学シート３００はその長さＬｓが０．８ｍ以上、より好ましくは１．０ｍ以上、最も好ましくは１．４ｍ以上であり、かつその幅Ｗｓが０．３ｍ以上、より好ましくは０．６ｍ以上、最も好ましくは０．９ｍ以上である場合に大型であると称される。光学シート３００は、約０．０５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲、より好ましくは約０．１ｍｍ〜約０．７ｍｍの範囲、最も好ましくは約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲の厚みＤｓを有する。光学シート３００はその上に少なくとも２個の導光板パターンを有し、より好ましくはその上に少なくとも４個の導光板パターンを有し、最も好ましくはその上に少なくとも２０個の導光板パターンを有する。
【００１３】
図１に示される光学シート３００は導光板パターン２５０ａ〜２５０ｊを含み、そのそれぞれも長さおよび幅を有する。例えば、導光板パターン２５０ａは長さＬ１および幅Ｗ１を有し、一方、導光板パターン２５０ｅは長さＬ５および幅Ｗ５を有する。それぞれの導光板パターンは入射面１８、端面１４、および２つの側面１５ａ、１５ｂも有する。同じ光学シート上に製造される複数の導光板パターンを有する利点は生産性の向上および導光板あたりのコストの低減である。導光板パターンが矩形でない場合には、その幅および長さは２つの直交する方向における最大寸法として定義される。
【００１４】
大型光学シートから切り出された導光板
図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ、大型光学シート３００から切り出された導光板２５０の底面図および側面図を示す。導光板２５０は図１における導光板２５０ａ〜２５０ｊのいずれであってもよい。それは長さＬおよび幅Ｗを有する。ＬＣＤのバックライトユニットにおいて使用される場合には、導光板は常に１以上の光源１２と結合される。幅ＷはＹ−方向に沿って整列した光源１２に対して平行であると定義され、一方、長さＬは幅ＷまたはＹ−方向に対して直交すると定義される。
【００１５】
長さＬおよび幅Ｗは用途に応じて通常２０ｍｍ〜５００ｍｍの間で変わる。導光板２５０の厚みＤｓは概して均一であり、概して均一とは、その厚みの変動が通常２０％未満、より好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満であることを意味する。
【００１６】
導光板２５０はその底面１７上に、ドットで表される離散した要素のマイクロパターン２１７を有する。パターン２１７は長さＬ０および幅Ｗ０を有し、これらは光源１２のラインに対してそれぞれ平行および直交である。概して、パターン２１７は、長さ方向で、幅方向で、または長さと幅の両方向で、導光板２５０よりも小さな寸法を有する。すなわち、Ｌ０≦ＬおよびＷ０≦Ｗである。離散した要素のサイズおよび数は長さ方向および幅方向に沿って変化しうる。
【００１７】
位置（ｘ，ｙ）での離散した要素の２次元（２Ｄ）密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は、離散した要素の全面積を、離散した要素を含む全面積で割ったものとして定義され、ここでｘ＝Ｘ／Ｌ０、ｙ＝Ｙ／Ｗ０、ＸおよびＹは長さおよび幅方向に沿った起点Ｏから測定された離散した要素の距離である。起点Ｏは簡略化のために、導光板２５０の入射面１８に近いパターンの角に位置するように選択される。図２Ｃに示される一例では、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６の面積を有する６個の離散した要素２２７はΔＷ０・ΔＬ０の小領域を有する任意の矩形内に位置する。この小領域における離散した要素の密度は
【数１】
（ここでＮはΔＷ０・ΔＬ０の小領域内の離散した要素の総数を表し、６である）である。この領域内で確認された離散した要素は同じ面積を有することができる。
【００１８】
概して、離散した要素の密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は位置（ｘ，ｙ）と共に変動する。実際には、密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は幅方向に沿って弱く変動するが、密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は長さ方向に沿って強く変動する。簡略化のために、離散した要素のパターンを特徴づけるために１次元密度関数Ｄ（ｘ）が通常使用され、これは、例えば、
【数２】
として計算されうる。
【００１９】
１次元（１Ｄ）密度関数の他の形態も２Ｄ密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）から容易に導き出されうる。以下においては、独立変数ｘは１次元密度関数Ｄ（ｘ）を計算するために使用されうるいずれか１つとして解釈されるべきである。例えば、光源が点状であって、導光板の角付近に配置される場合には、ｘは起点Ｏからの半径であり得る。
【００２０】
図２Ｂに示されるように、導光板２５０は光源１２から放射された光を結合するための光入射面１８、導光板２５０の外に光を放射させるための出射面１６、入射面１８の反対側の端面１４、出射面１６の反対側の底面１７、および２つの側面１５ａ、１５ｂを有する。光源１２は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）のような１つの線状光源、または発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源の複数であることができる。あるいは、パターン２１７は導光板２５０の出射面１６上に存在することができる。
【００２１】
図３Ａは、幅方向と平行な方向に見た場合の、導光板２５０、方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｉｌｍ）２２のようなプリズム膜、および反射膜１４２の拡大側面図を示す。導光板２５０の出射面１６上には複数のプリズム２１６があり、底面１７上には複数の離散した要素２２７がある。図３Ｂは、長さ方向に沿って見た場合の導光板２５０の拡大側面図を示す。出射面１６上の各プリズム２１６は概して頂角α０を有する。プリズムは丸められた先端を有していてもよい。図３Ｃはプリズム２１６の上面図である。この例においては、プリズムは互いに平行である。図３Ｄに示される別の例においては、プリズム２１６は曲がった波状である。何らかの既知の変更を伴うプリズムが本発明において使用されうる。例としては、可変の高さ、可変の頂角、および可変のピッチを伴うプリズムが挙げられる。
【００２２】
図４Ａ−１、４Ａ−２および４Ａ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第１の種類の離散した要素２２７ａの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した要素は、本質的に三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第２の種類の離散した要素２２７ｂの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した要素は、本質的に、平坦な頂部を有する三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｃ−１、４Ｃ−２および４Ｃ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第３の種類の離散した要素２２７ｃの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した要素は、本質的に丸められたセグメント化されたプリズムである。円柱および半球のような他の既知の形状の離散した要素も使用されうる。これらは対称形であってよく、または対称形でなくてもよい。上記例は包括的ではなく、他の種類の要素が本発明において使用されうる。
【００２３】
上記形状を有する離散した要素が一般的に知られているが、大型光学シート３００に最も有用な離散した要素は比較的薄く、かつ以下の鍵となる特徴を有する：その高さｄがその長さΔＬおよびその幅ΔＷより小さい。より具体的には、高さｄは好ましくは１２μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、最も好ましくは６μｍ以下であり；一方、長さΔＬおよび幅ΔＷの双方は、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、最も好ましくは２５μｍ以上である。概して、長さΔＬおよび幅ΔＷの双方は１００μｍより小さい。
【００２４】
あるいは、比率ｄ／ΔＬおよびｄ／ΔＷは好ましくは０．４５以下、より好ましくは０．３以下、最も好ましくは０．２以下である。
【００２５】
上記特徴を有する離散した要素はいくつかの利点を有し、かつこの離散した要素を含む光学シートを製造する以下の方法を可能にする。第１に、離散した要素はパターン形成ローラー上で製造するのが容易である。顕著なツール摩滅なしに、上記特徴を有する離散した要素を備えた０．８ｍ幅ローラーを彫り込むのに、通常、１つのダイヤモンドツールで充分である。第２に、このような離散した要素から形成されたパターンは、比較的低い圧力および温度で、パターン形成ローラーから光学シートへの良好な複製忠実度で転写するのが容易である。第３に、このような離散した要素から形成されたパターンは、摩滅がほとんどないせいで長寿命を有する。最後に、このようなパターンを有する導光板はバックライトユニットにおける隣接する部品を摩耗させる傾向がない。これらの利点は、以下で大型光学シートを製造する方法を論じる際に、より明らかになるであろう。
【００２６】
比較例において、離散した要素は長さΔＬ＝５０μｍ、幅ΔＷ＝５０μｍ、および高さｄ＝２５μｍを有し、よって本発明の寸法特徴を有しない。半径０．２３ｍの０．８ｍ幅のローラーを彫り込むのに、ツールの摩滅のせいで、典型的には２〜４個のダイヤモンドツールが必要とされる。大きな比率のｄ／ΔＬおよびｄ／ΔＷがダイヤモンドツールを砕けやすくするので、このような離散した要素を有するパターンはパターン形成ローラー上に作成するのが困難である。さらに、このような離散した要素を有するパターンは、以下に論じられる好ましいプロセス実施形態において、パターン形成ローラーから光学シート３００に容易に転写されることができない。さらに、このようなパターンを有するパターン形成ローラーは、そのパターンが変形もしくは砕ける前に何度も使用されることができない。最後に、このようなパターンを有する導光板は隣接する部品を摩耗させやすい。
【００２７】
両面光学シートおよび導光板を製造する方法
１つの方法において、両面導光板を製造する方法は以下の３つの鍵となる工程を含む：（１）２つのパターン形成ローラーの準備工程；（２）２つのパターン形成ローラーを使用する押出キャスティングプロセスによる、複数の導光板パターンを含む大型光学シートの製造工程；並びに、（３）大型光学シートを、特定の長さおよび幅寸法を有する複数の両面導光板へ切り出す工程。これらの工程は以下に記載される。
【００２８】
パターン形成ローラーの準備
図５Ａおよび５Ｂを参照すると、複数のサブパターン２５２ａ〜２５２ｄを含むパターン２５２は、パターン形成ローラー４８０ａ上に、例えば、好適なダイヤモンドツールを使用する直接マイクロマシン加工方法によって形成される。図５Ａはパターン形成ローラー４８０ａ上のサブパターン２５２ａ、２５２ｂの正面図を示し、このパターン形成ローラーは半径Ｒ１および幅ＷＲ１を有する。図５Ｂは４つのサブパターン２５２ａ〜２５２ｄを含む表面を平面で表したパターン２５２の図を示す。パターン２５２は長さＬＲ１を有し、ＬＲ１＝２πＲ１である。サブパターン２５２ａは幅ＷＰ１および長さＬＰ１を有する。この４つのサブパターンは同じかまたは異なる、幅または長さを有することができる。一例においては、Ｒ１≒１５２ｍｍ、ＬＲ１＝２πＲ１≒９５５ｍｍ、ＷＲ１＝４０６ｍｍ、ＬＰ１＝１８２ｍｍおよびＷＰ１＝３９６ｍｍ。典型的には、２つの隣り合うサブパターン間には空のスペースが存在する。しかし、ある場合においては、２つの隣り合うサブパターンの間の空のスペースを最小限にして、ローラー表面の利用効率を向上させることが可能である。いずれの場合においても、各サブパターンにおける密度関数（上述した）が長さおよび／または幅方向において変動する。一例においては、密度関数は最初に低減し、次いで増大する。
【００２９】
同様に、何らかの既知の彫り込み方法によって、別のパターン２５４が別のパターン形成ローラー４８０ｂ上に形成される。図６Ａおよび６Ｂはパターン形成ローラー４８０ｂ上のパターン２５４の正面図、およびパターン２５４の表面を平面で表した図を示す。パターン形成ローラー４８０ｂは半径Ｒ２、長さＬＲ２＝２πＲ２、および幅ＷＲ２を有する。パターン２５４は幅ＷＰ２および長さＬＰ２を有する。一例においては、Ｒ２＝Ｒ１≒１５２ｍｍ、ＬＲ２＝ＬＰ２＝２πＲ２≒９５５ｍｍ、ＷＲ２＝ＷＲ１＝４０６ｍｍ、およびＷＰ２＝４００ｍｍ。図６Ａおよび６Ｂに示されるパターン２５４はローラー４８０ｂの長さ方向に平行な線状パターンである。この線状パターンは何らかの既知の線状プリズム状、レンズ状または円柱状パターンであることができる。この線状パターンは、可変のまたは一定のピッチ、高さ、もしくは形状を有することができる。
【００３０】
別の例においては、パターン２５４はローラー４８０ｂの幅方向に対して何らかの角度で配置される。さらに別の例においては、第２のパターン２５４は波状線状プリズム状パターンである。さらに別の例においては、第２のパターン２５４は、第１のパターン２５２のように、複数のサブパターンを含む。さらに別の例においては、第２のパターン２５４の被覆率はローラー４８０ｂのサイズに対して小さく、すなわち、比率ＷＰ２／ＷＲ２＜０．１である。極端な場合においては、パターン２５４が、彫り込まれたマイクロフィーチャを本質的に、ほとんどまたは全く有しない場合には、比率ＷＰ２／ＷＲ２はほぼ０である。
【００３１】
図５Ｂおよび６Ｂに示されるように、パターン２５２は複数の不連続なサブパターン２５２ａ〜２５２ｄを含み、サブパターンのそれぞれは図２Ｃおよび４Ａ−１〜４Ｃ−１に示されたような離散した要素を含み、一方で、パターン２５４は連続したパターンである。しかし、パターン２５４もパターン２５２と同様の離散した要素を有するパターンであってよい。
【００３２】
ローラー表面上に形成されたパターンは押出キャスティング方法によって製造される導光板のために設計されたパターンの逆（ネガ）である。ロール表面にマイクロパターンを付与する別の選択肢はパターン形成されたシートもしくはスリーブでローラーを包むことが挙げられ、このシートもしくはスリーブは、図１１Ａを参照して後述されるパターン形成されたキャリア膜４７４ａ、または図１２Ｂ〜１２Ｄを参照して後述されるパターン形成されたベルト４７９、４７９ａ、もしくは４７９ｂであることができる。パターン形成されたシートまたはスリーブは金属製またはポリマー製であることができる。パターン２５２および２５４がそれぞれパターン形成ローラー４８０ａ、４８０ｂ上に形成された後で、いくつかの押出キャスティング方法の実施形態の１つにおいて、光学シート３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄおよび３００ｅの形態で、光学シート３００’が製造されうる。
【００３３】
図７Ａおよび７Ｂは、一方の面上にパターン２５２を有し、他方の面上にパターン２５４を有する光学シート３００’の上面図を示す。異なるサイズおよび空のスペースを有する２つの導光板２５０ａ１および２５０ａ２が同じサブパターン２５２ｃから切り出されうる。導光板の寸法の変更におけるこの適応性は本発明の大型光学シートによって可能にされる。
【００３４】
押出キャスティング方法
有利なことに、本発明の押出キャスティング方法は図８Ａに概略的に示される。この方法は以下を含む：
（１）必要な物理的および光学的特性を有するポリマー樹脂４５０ａが、第１の押出機４７６ａおよび第１のシート形成ダイ４７７ａを有する第１の押出ステーション４７０ａを通って、張りがあるが可とう性のポリマーキャリア膜４７４上に押し出され、このポリマーキャリア膜はサプライローラー４７２ａから、互いに反対に回転する２つのローラー４８０ａおよび４７８ａの間の第１のニップに供給される。すでに論じたように、ローラー４８０ａは、本発明の導光板のために設計されたマイクロフィーチャパターン２５２を備えたパターン形成ローラーである。ローラー４８０ａの表面温度ＴＰａＲ，１は、Ｔ１＞Ｔｇ１−５０℃（式中、Ｔｇ１は押し出される第１の樹脂４５０ａのガラス転移温度である）となるように維持される。第１の加圧ローラーであるローラー４７８ａは軟質エラストマー性表面および表面温度ＴＰ，１＜Ｔ１を有する。２つのローラー間のニップ圧力ＰはＰ＞８ニュートン／ローラー幅のミリメートルであるように維持される。
【００３５】
（２）ニップ領域から出るキャリア膜４７４およびキャスト樹脂は優先的にパターン形成ローラー４８０ａに付着して、ニップから下流のある距離で固化するまでに、所望の厚みを有するシートを形成する。
【００３６】
（３）固化したシートおよびキャリア膜はパターン形成ローラーから剥がされて制御された張力で引っ張られる。次いで、剥離点４８１ａから下流のある距離で、形成されたパターン形成されたシートからキャリア膜が剥ぎ取られる。形成されたパターン形成されたシートは導光板の第１の層４１０ａを含む。図８Ｂは第１の層４１０ａの拡大図であり、ここではパターン２５２は概略であり、スケール通りに描かれていない。第１の層４１０ａは厚みＤ１を有し、この厚みＤ１は典型的には０．０２５ｍｍ〜０．５ｍｍで変動する。Ｄ１は好ましくは約０．０５ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲、より好ましくは約０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲である。
【００３７】
（４）次いで、第１の層４１０ａは、第２のパターン形成ローラー４８０ｂおよび第２の加圧ローラー４７８ｂを有する第２の押出ステーション４７０ｂに供給される。第１の層４１０ａのパターン２５２を有するパターン形成された面は第２の加圧ローラー４７８ｂの方に向けられ、ローラー４８０ｂおよび４７８ｂの間の第２のニップ領域を通され、このとき樹脂４５０ｂの第２の層が押出機４７６ｂからシート形成ダイ４７７ｂを通して、第１の層４１０ａのパターン形成されていない面上にキャストされる。第２のニップ領域における圧力はＰ＞８ニュートン／ローラー幅のミリメートルに制御される。パターン形成ローラー４８０ｂの表面温度は、Ｔ２＞Ｔｇ２−５０℃（式中、Ｔｇ２は押し出される第２の樹脂４５０ｂのガラス転移温度である）であり、加圧ローラー４７８ｂの温度はＴＰ，２＜Ｔ２である。ローラー４８０ｂの表面上のパターン２５４はローラー４８０ｂから、第２のニップ領域にキャストされた樹脂に転写される。
【００３８】
（５）第２のニップ領域を通る樹脂４５０ｂは第１の層４１０ａに付着して複合光学シート３００ａを形成する。この複合光学シートは第２のニップから下流のある距離で固化する。図８Ｃは層４１０ａおよび４１０ｂを有する光学シート３００ａの拡大図であり、この図においてパターン２５２、２５４は概略的であり、スケール通りに描かれていない。層４１０ｂは厚みＤ２を有し、この厚みＤ２は０．０２５ｍｍ〜０．５ｍｍで変動しうる。Ｄ２は好ましくは約０．０５ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲、より好ましくは約０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲である。光学シートの全厚みは、厚みＤ１＋Ｄ２を有し、これは典型的には、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲、より好ましくは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。
【００３９】
（６）固化した光学シート３００ａはローラー４８０ｂから剥がされ、制御された張力でテイクアップ（ｔａｋｅ−ｕｐ）ステーションに引き込まれ、テイクアップステーションにおいては、このシートがインラインで仕上げられる（シート化される）かまたは後の時点での仕上げのためにローラー４８４ａに巻き取られる。このシートは複数の導光板パターンを含み、次いで、これは設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００４０】
複合板の最終厚みＤおよび光学特性が設計要求を満たす限りは、第２の押出ステーション４７０ｂにおいて押し出される樹脂４５０ｂは第１のステーション４７０ａにおいて押し出される樹脂４５０ａと同じである必要はなく、かつ第１および第２の層の厚みは同じである必要がない（一般的にはＤ１はＤ２と同じではない）。パターン２５２および２５４を適用する順序は重要ではなく、実施上の考慮事項によって決定されるであろう。
【００４１】
一例において、溶融した樹脂４５０ａ、４５０ｂはポリカーボネート（ＰＣ）であり、約１４５℃のガラス転移温度Ｔｇを有する。別の例においては、溶融した樹脂４５０ａ、４５０ｂは耐衝撃性改質（ｉｍｐａｃｔ ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ＰＭＭＡであり、９５〜１０６℃の範囲のガラス転移温度Ｔｇを有する。耐衝撃性改質ＰＭＭＡは純粋なＰＭＭＡよりも脆くなく、改質されていないＰＭＭＡよりも押し出すのがより容易であると判明している。さらに別の例においては、溶融した樹脂４５０ａ、４５０ｂはポリオレフィン系ポリマーである。
【００４２】
両面光学シート３００ａは２回通過（ｔｗｏ−ｐａｓｓ）プロセスにおいて１つの押出ステーションのみを用いて製造されてもよい。具体的には、ポリマー樹脂４５０ａの第１の層をニップに押出して、第１のパターン形成ローラー４８０ａを用いて第１の層膜を作成した後で、この第１の層膜がロールに巻き取られることができ、後の使用のために保管されうる。次いで、第１のパターン形成ローラー４８０ａは第２のパターン形成ローラー４８０ｂに置き換えられ、第１の層膜ロールがほどかれ、そのパターン形成された面が加圧ローラーの方を向くようにニップに運び戻される。ポリマー樹脂４５０ｂの第２の層が同じ押出機４７６ａおよびシート形成ダイ４７７ａから、この第１の層のパターン形成されていない面上にキャストされて、光学シート３００ａを形成する。この方法は１つの押出ステーションしか必要としないが、光学シート３００ａの製造を完了させるために追加の通過（ｐａｓｓ）を必要とし、一般的に経済的に不利であろう。
【００４３】
ある場合には、第１の層の製造におけるキャリア膜４７４の使用は任意であるが、キャリア膜を使用することなく製造された膜の品質を制御するのは一般的により困難であろう。
【００４４】
有利に、本発明の押出キャスティング方法が図９Ａに概略的に示される。２つの片面マイクロパターン形成された層４１０ａ、４１０ｂが、図８Ａの発明の第１の層の形成に類似した方法で、別々に２つの押出ステーション４７０ａおよび４７０ｂで形成される。形成されたこの２つのパターン形成された層４１０ａ、４１０ｂは、積層ステーション４９０において、両方の層のパターン形成されていない面を互いに接着することにより一緒に積層されて、図９Ｂに示されるようなシートの各面上にパターン２５２および２５４を有する単一の光学シート３００ｂを形成する。同様に、このシートは複数の導光板パターンを含み、これは次いで設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００４５】
２つの固体層の積層は、溶媒積層、加圧積層、ＵＶ積層または熱積層をはじめとする様々な方法で達成されうる。溶媒積層は一方または両方の面に、層のパターン形成されていない面を粘着性にする溶媒薄層を適用し、それにより接着を促進することにより行われる。次いで、過剰な溶媒が乾燥により除かれる。加圧積層は、両面に充分に接着する感圧接着剤を使用することにより達成される。ＵＶ積層においては、一方の膜または両方の膜の表面がＵＶ接着剤でコーティングされ、このＵＶ接着剤はこの接着剤層のＵＶ硬化後に接着を促進する。熱積層においては、温度感受性層が片面もしくは両面に適用され、次いで、導光板樹脂のＴｇより充分低い温度に加熱して、これによりパターン形成された層を破壊することなく層間の接着を促進させる。（溶媒積層を除いて）全ての積層方法においては、接着剤層は好ましくは、導光板の光学性能に対する影響を最小限にするために、導光板樹脂の光学特性と充分に近い光学特性（特に屈折率、色および透過率）を有する。積層および押出工程は、図９Ａに示されるようにインライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）で、または押出工程と積層工程とが分離されているようなオフライン（ｏｆｆ−ｌｉｎｅ）で行われることができる。この方法におけるキャリア膜の使用は任意であり、機械は、キャリア膜４７４を使用することなく、第１の層および／または第２の層を製造するように設計されうる。
【００４６】
有利に、本発明の押出キャスティング方法は図１０に概略的に示される。パターン２５４を有する片面層４１０ｂは、図９Ａに示されるような層４１０ｂの製造に類似した方法で製造される。次いで、好適な印刷方法によって、層４１０ｂのパターン形成されていない面上にパターン２５２が付与され、光学シート３００ｃを形成する。例えば、片面層４１０ｂは印刷ステーション４９２を通り、そこでパターン２５２が膜４１０ｂのパターン形成されていない面上に印刷される。この工程のために、インクジェット印刷、スクリーン印刷などをはじめとする多くの種類の印刷方法が選択されうる。いずれの場合においても、透明インクの光学特性は押出層の光学特性と注意深く適合されなければならない。印刷材料（インク）がＵＶ感受性である場合には、印刷されたインクを硬化させるために、印刷ステーションの直後にＵＶステーションが配置されなければならない。最終的な光学シート３００ｃは、層４１０ｂの厚みと名目的に同じであるその全厚みＤ１を有し、一方で光学シート３００ａ、３００ｂの全厚みは、図８Ｃおよび９Ｂにおける層４１０ｂの厚みよりもかなり大きい。光学シート３００ｃも光学シート３００ａおよび３００ｂと同様に、複数の導光板パターンを含み、このパターンは次いで、最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。印刷および押出工程は図１０に示されるようにインラインで、または押出工程と印刷工程とが分離されているようにオフラインで行われることができる。この方法におけるキャリア膜の使用は任意であり、機械は、キャリア膜４７４を使用することなく、層４１０ｂを製造するように設計されうる。この方法は、他の実施形態と比べて１つ少ないマイクロマシン加工されたパターン形成ローラーを必要とするが、この印刷方法はこのように生じる離散した要素の形状およびサイズに限定される場合がある。
【００４７】
有利には、本発明の押出キャスティング方法は図１１Ａに概略的に示される。すなわち、キャリア膜はマイクロパターン形成されたキャリア膜４７４ａである。ポリマー樹脂４５０ａは押出機４７６ａおよびシート形成ダイ４７７ａを通して、このパターン形成されたキャリア膜上に押し出される。このキャリア膜およびキャスト樹脂は優先的にパターン形成ローラー４８０ａに付着し、ニップから下流のある距離で固化するまでにシートを形成する。固化したシートおよびキャリア膜はパターン形成ローラー４８０ａから剥がされて、制御された張力で引っ張られ、パターン形成されたキャリア膜は、剥離点４８１ａから下流のある距離で、形成されたパターン形成されたシートから剥ぎ取られる。図１１Ｂに示されるような最終的な光学シート３００ｄはパターン形成されたキャリア膜４７４ａから転写されたパターン２５４を一方の面上に有し、およびパターン形成ローラー４８０ａから転写されたパターン２５２を他方の面上に有する。このシートは複数の導光板パターンを含み、これは次いで設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００４８】
パターン形成ローラー４８０ａまたは４８０ｂはローラー表面上に彫り込まれたパターンを有する必要はない。その代わりに、パターンは、図１１Ａに示されるパターン形成されたキャリア膜４７４ａと同様にローラーを包むパターン形成された膜によって製造されうる。
【００４９】
本発明においては、形成された樹脂をニップ領域から剥離点を過ぎて運ぶのを容易にするためにキャリア膜が使用される場合には、そのキャリア膜はいくつかの鍵となる要件を満たさなければならない：キャリア膜は張りがありかつ可とう性でなければならず、並びにキャリア膜は、高温溶融物がキャリア膜上にキャストされるニップ領域において遭遇する高い温度および圧力下での、その寸法一貫性および物理的特性を保持しなければならない。さらに、膜の表面は非常に滑らかでなければならず、並びに剥離点から下流のある点において、キャリア膜は形成されたパターン形成された膜から容易に剥ぎ取られうるように、固化した樹脂に対して弱く接着されている必要がある。これらの要件を満たす材料の例としては、これに限定されないが、二軸配向ＰＥＴおよびＰＥＮ膜、ポリスルホン膜、およびポリアリーラート膜が挙げられる。
【００５０】
有利に、本発明の押出キャスティング方法は図１２Ａに概略的に示される。すなわち、本発明の光学シート３００ｅは、キャリア膜を使用することなく、パターン形成ローラー４８０ａおよび加圧ローラー４８０ｂの両方上にパターンを配置することによって、１回のパターン形成工程で製造される。ニップ領域における樹脂とパターン形成された加圧ローラー４８０ｂとの短い滞留時間および接触時間のせいで、パターン形成されるシートの両面上での許容可能な複製忠実度を達成するために、加圧ローラー４８０ｂから転写されるパターンは複製しやすいもの（例えば、非常に薄いプリズム）であることが好ましい。さらに、より容易な複製および形成特性を有する異なる樹脂の層を加圧ローラーの面上に共押出することにより、より良好な複製をより短い接触時間で達成することが可能である。この形態に有用であり得る樹脂の例としては、導光板に使用されるバルクポリマーに組成が類似するが、より小さな分子量を有するポリマー、または好適な可塑剤と配合された樹脂がある。一例においては、最終的な光学シート３００ｅはパターン２５２および２５４をその２つの面上に有する。この方法は実行するには単純であるが、品質およびコストの点で最適でない場合がある。
【００５１】
あるいは、図１２Ｂは図１２Ａおよび１１Ａをわずかに改変した方法を提供する。図１２Ｂに示される押出キャスティング方法は、ローラー４７８ａ上に運ばれるマイクロフィーチャパターン形成されたベルト４７９がパターン形成された加圧ローラー４８０ｂと置き換わることを除いて、図１２Ａに示されたのと同じである。ニップ領域における樹脂とベルト４７９との短い滞留時間および接触時間のせいで、パターン形成されるシートの両面上での許容可能な複製忠実度を達成するために、このベルトから転写されるパターンは複製しやすいもの（例えば、非常に薄いプリズム）であることが好ましい。
【００５２】
図１２Ｃに示される押出キャスティング方法は、ニップから下流で、マイクロパターン形成されたベルト４７９がパターン形成ローラー４８０ａを部分的に覆うことを除いて、図１２Ｂに示されたのと同じである。本発明の光学シートは、パターン形成されたベルト４７９から一方のパターンを一方の面上に複製し、パターン形成ローラー４８０ａから他方のパターンを反対側の面上に複製することにより、１回のパターン形成工程で製造される。ある距離にわたってパターン形成ローラー４８０ａ上をパターン形成されたベルト４７９で覆うことは樹脂とベルト４７９との接触時間を増大させ、これにより、ベルトから光学シート上へのフィーチャの複製忠実度を増大させる。
【００５３】
図１２Ｄに示される押出キャスティング方法は、パターン形成ローラー４８０ａ、４８０ｂが、示されるような駆動ローラーの周りに巻き付けられた連続したマイクロパターン形成されたベルト４７９ａおよび４７９ｂで置き換えられることを除いて、図１２Ａに示された方法に類似する。
【００５４】
図１２Ａ〜１２Ｄに示される方法の実施形態により製造される最終的な両面光学シート３００ｅは図１１Ｂに示される光学シート３００ｄと同じ断面を有する。光学シート３００ｅは複数の導光板パターンを含み、これは次いで設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００５５】
パターン形成ローラーを含む全ての実施形態において、パターン形成ローラーの表面温度Ｔは好ましくはＴｇ−５０℃より高く、より好ましくはＴｇ−３０℃より高く、最も好ましくはＴｇ−２０℃より高い（ここで、Ｔｇは押し出される樹脂のガラス転移温度である）。
【００５６】
上記実施形態のいずれかによって製造される光学シートは最終的に仕上げステーションに移され、仕上げステーションにおいては光学シートは、設計された導光板の特定の長さおよび幅寸法を有する複数の両面導光板に切り出される。１つの光学シートから仕上げられた導光板は同じまたは異なる寸法およびマイクロパターンを有することができる。
【００５７】
樹脂材料
本発明を実施するのに多くのポリマー材料が使用されうる。樹脂材料は典型的な押出条件下で押出し可能であり、キャストが容易で、離散したおよび／または線状のマイクロパターンを複製することができなければならない。この材料は実際の使用中の破砕および歪みを最小限にするのに充分に堅くかつ強靱でもなければならない。さらに、この材料は、可視範囲のスペクトルにわたる高水準の透過率および低水準の色（ｌｏｗ ｃｏｌｏｒ）を有しなければならない。本出願に最も重要な特性は消散係数である。材料の消散係数または固有光学密度（ＯＤ）は
【数３】
（式中、Ｔｒは透過率であり、Ｌは光路長である）から計算されうる。この特性は導光板における吸収損失を最小限にするためにできるだけ低くなければならない。本発明に有用な材料には、これに限定されないが、ＰＭＭＡおよび他のアクリル系ポリマー、例えば、耐衝撃性改質ＰＭＭＡ、並びにメタクリル酸メチルと他のアクリル系および非アクリル系モノマーとのコポリマー、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、環式ブロックコポリマー、ポリアミド、スチレン系物質、ポリスルホン、ポリエステル、ポリエステル−カーボネート、並びにこれらの様々な混和性ブレンドが挙げられる。材料のグレードおよび純度に応じて、ＰＭＭＡについての典型的なＯＤは約０．０００２／ｍｍ〜０．０００８ｍｍで変化することができ、一方でポリカーボネートについては、ＯＤは典型的には、０．０００３／ｍｍ〜０．００１５／ｍｍの範囲である。
【実施例】
【００５８】
発明実施例１
光学シート３００は長さＬｓ≒９５７ｍｍ、幅Ｗｓ≒３４３ｍｍおよび０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの間で変動する厚みＤｓを有する。光学シート３００は４つの導光板パターンをその上に有し、それぞれは１５０ｍｍ〜２４０ｍｍで変動する同じ長さ、および１５０ｍｍ〜３２０ｍｍで変動する幅を有する。４つの導光板全てはロールツーロールプロセスで一緒に製造されるので、それぞれの導光板は、２５０ｍｍ／秒の機械ライン速度で１秒未満で製造される。考えられる限りでは、同じ光学シート３００および同じパターン形成ローラーにおける、より多くの数の、より小さな、例えば、約２０ｍｍの長さおよび幅寸法の導光板については、同じ機械ライン速度では、導光板あたりの製造時間はさらにより短いであろう。
【００５９】
発明実施例２
光学シート３００は長さＬｓ≒１４３６ｍｍ、幅Ｗｓ≒６８６ｍｍおよび０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの間で変動する厚みＤｓを有する。光学シート３００は１４個の導光板パターンを有し、それぞれは１５０ｍｍ〜２４０ｍｍで変動する長さ、および１５０ｍｍ〜３２０ｍｍで変動する幅を有する。
１４個の導光板パターンは以下の特徴の１以上を有する。一形態においては、１４個の導光板のうちの少なくとも２つが異なる長さを有する。別の形態においては、１４個の導光板のうちの少なくとも２つが異なる幅を有する。さらに別の形態においては、１４個の導光板のうちの少なくとも１つが光学シート３００と同じ幅方向を有する。例えば、図１にＷ１で特定されて、示される導光板２５０ａの幅方向はＷＳによって特製される光学シート３００の幅方向と平行である。さらに別の形態においては、１４個の導光板の少なくとも１つが光学シート３００の幅方向とは直交する幅方向を有する。例えば、Ｗ６で特定される導光板２５０ｆの幅方向はＷＳによって特定される光学シート３００の幅方向と直交する。
さらに別の形態においては、導光板の１つ、例えば、導光板２５０ｊの幅方向が光学シート３００の幅方向に対して０〜９０度の角度で配置される。導光板の１つ以上が矩形でなく、正方形、円形または何らかの他の既知の形状であることも可能である。
【００６０】
典型的には、いずれか２つの隣り合う導光板の間の空のスペース２６０が存在するので、空のスペースの一部分を含ませることにより元々意図された導光板よりも導光板のサイズを大きくすることが可能である。あるいは、導光板は元々意図された導光板よりも小さく切り出されることができる。異なる導光板を有する光学シートの利点は、１回の製造工程で様々なＬＣＤ用途のための導光板を製造することである。ディスプレイ産業においては充分な標準がないので、様々なディスプレイユーザーは様々なサイズの導光板を必要とする場合がある。本発明の光学シート３００は、複数のユーザーからの異なる要求を満足させる低コスト解決策を提供する。
【００６１】
発明実施例３
光学シート３００は長さＬｓ≒１４３６ｍｍ、幅Ｗｓ≒９８０ｍｍおよび０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの間で変動する厚みＤｓを有する。光学シート３００は２１個の導光板パターンを有し、それぞれは１５０ｍｍ〜２４０ｍｍで変動する長さ、および１５０ｍｍ〜３２０ｍｍで変動する幅を有する。
光学シート３００が１５２ｍｍ／秒の機械速度で製造される場合に、２１個の導光板を含む１つの光学シート３００を製造するのに約９．４秒かかる。１つの導光板を製造するのに平均で０．５秒未満しかかからず、同様の導光板の従来の射出成形で可能となるよりもかなり高速である。
【００６２】
比較例
比較として、約１５０ｍｍを超える長さおよび幅を有する単一の導光板のみが、典型的な射出成形サイクルで製造されうる。よって、導光板あたりのサイクル時間は比較的長いであろう。射出成形によってサイクルあたり複数の導光板が製造されうるが、両方共パターン形成された面について良好な複製忠実度を達成しつつそれを行うことの困難さのレベルは、導光板の厚みの低下と共に、並びに導光板の長さおよび幅の増大と共に有意に増大する。
【００６３】
まとめると、少なくとも０．８ｍの長さおよび少なくとも０．３ｍの幅を有する本発明の大型光学シートから仕上げられた導光板は、従来の射出成形技術で現在実行可能なものよりも、かなり高速でおよび／またはかなり大きなサイズかつ薄い厚みで有利に製造される。これら導光板は、異なるユーザーのそもそも変化するニーズを満たすようにカスタマイズするのがより容易でもある。
【符号の説明】
【００６４】
１２ 光源
１４ 端面
１５ａ、１５ｂ 側面
１６ 出射面
１７ 底面
１８ 入射面
２２ 方向変換膜
１４２ 反射膜
２１６ プリズム
２１７ マイクロパターン
２２７、２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ 離散した要素
２５０、２５０ａ１、２５０ａ２ 導光板
２５０ａ〜２５０ｊ 導光板パターン
２５２ 第１のパターン
２５２ａ〜２５２ｄ 導光板パターン
２５４ 第２のパターン
３００ 大型光学シート
３００’光学シート
３００ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ 光学シート
４１０ａ、ｂ 層
４５０ａ、ｂ 樹脂
４７０ａ、ｂ 押出ステーション
４７２ａ サプライローラー
４７４ ポリマーキャリア膜
４７４ａ パターン形成されたキャリア膜
４７６ａ、ｂ 押出機
４７７ａ、ｂ シート形成ダイ
４７８ａ、ｂ 加圧ローラー
４７９、４７９ａ、４７９ｂ パターン形成ベルト
４８０ａ、ｂ パターン形成ローラー
４８１ａ 剥離点
４８４ａ ローラー
４９０ 積層ステーション
４９２ 印刷ステーション
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して光学シートに関し、より具体的には両面導光板を有する光学シートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、多くのコンピュータ、器具およびエンターテイメント用途に好ましいディスプレイ技術になってきており、コストおよび性能面での改良が続けられている。典型的なＬＣＤ携帯電話、ノートブックおよびモニターは光源からの光を受け取り、その光をＬＣＤにわたってほぼ均一に再分配するための導光板を含む。既存の導光板は典型的には０．８ｍｍ〜２ｍｍの厚みである。導光板は、光源、典型的には、ＣＣＦＬまたは複数のＬＥＤと効果的に結合し、より多くの光を見る者の方に方向変換するために充分な厚みでなければならない。また、従来の射出成形プロセスを用いて約０．８ｍｍより薄い厚みで６０ｍｍを超える幅もしくは長さの導光板を製造するのは一般的に困難でかつコストがかかる。一方で、ＬＣＤの全体的な厚みおよび重量を低減するために、特に、ＬＥＤがより小さなサイズになるにつれて、導光板をスリムにすることが一般的に望まれている。よって、最適な光利用効率、低い製造コスト、薄さおよび明るさを達成するために、これら相反する要求間のバランスが取り決められなければならない。
【０００３】
ほとんどの用途においては、導光板は、充分な光取りだしおよび方向変換能力を達成するために、一方の面にパターン形成されなければならない（片面導光板）。しかし、ある場合には、例えば、方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｉｌｍ）システムにおいては、板の両面にマイクロパターン形成するのが望まれる（両面導光板）。ＬＣＤのバックライトユニットにおける方向変換膜の使用は、充分に高レベルの輝度を達成するのに必要とされる光マネジメント（ｌｉｇｈｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）膜の数を減らすことが示された。残念なことに、板が比較的薄い（０．８ｍｍ未満）場合には、両面のパターンの良好な複製を達成することが方向変換膜の選択を許容することの主たる障害となっていた。実際に、薄型両面導光板を製造する方法の選択はコスト、生産性および品質を制御し、方向変換膜技術をより経済的に魅力的なものにするのにきわめて重要である。
【０００４】
従来選択されていた方法は射出成形プロセスおよびその何らかの変法であった。このプロセスにおいては、マイクロマシン加工された（ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ）パターンを有する表面を有する型の空洞に高い速度および圧力で高温のポリマー溶融物が射出され、型への充填および冷却段階中に固化した成形された板の表面上にそのパターンが転写される。射出成形技術は板の厚みが比較的厚く（０．８ｍｍ以上）かつその横寸法（幅および／または長さ）が比較的短い（３００ｍｍ以下）場合には非常に有効である。しかし、両方の主面上にマイクロパターンを有する比較的薄い板（０．８ｍｍ以下）については、射出成形プロセスはかなりの水準の射出圧力を必要とし、この射出圧力は典型的には成形された板における劣った複製並びに高い残留応力および複屈折をもたらし、劣った寸法安定性および低い生産収率を引き起こす。
【０００５】
片面導光板（一方の面上のマイクロパターン）を製造するのに使用される別のアプローチは、インクジェット、スクリーン印刷または他の種類の印刷方法を用いて、平らな押出キャストシートの一方の面上に離散したマイクロパターンを印刷することである。この方法は、押出キャスティング工程が追加のコストのかかる印刷工程を必要とし、並びに離散したマイクロ取り出し部分の形状および寸法があらかじめ決定されかつ充分に制御されないという点で不利である。本発明において必要とされるように、両面がパターン形成される場合には、このアプローチはほとんど魅力的でなくなる。
【０００６】
米国特許第５，８８５，４９０号（カワグチら）、米国特許出願公開第２００７／００５２１１８Ａ１号（クドウら）、米国特許出願公開第２００７／００１３１００Ａ１号（カパルドら）および米国特許出願公開第２００８／０１２２１３５号（ヒサノリら）に開示されるように、連続ロールツーロール押出キャスティングプロセスは薄い片面マイクロパターン形成膜を製造するのに充分に好適である。カワグチらは、可とう性キャリア膜のパターン形成面上に溶融樹脂をキャスティングし、２つの互いに逆回転しているローラーにより形成されるニップ領域を通過させることによって生成物膜の両面上にパターンを付与することの可能性を考えている。パターン形成面はそれ自体がキャスティングプロセス前に別に製造され、次いで非常に限定された使用の後で廃棄されなければならない膜であるから、この方法は本来的にコスト高である。カパルドらは一方の面上に制御された粗さを有する膜を製造する押出キャスティング方法を開示する。ヒサノリらおよびクドウらも押出キャスティングを使用する膜パターン形成方法を開示するが、それらはその開示を片面膜に限定する。クドウらはパターン形成ローラーが比較的高い表面温度（Ｔｇ＋２０℃より高い）を有することを具体的に必要とする。押出キャスティングプロセスを用いて厚い導光板を製造する方法はタカダらによって開示されている（国際公開第２００６／０９８４７９号）が、この方法も片面導光板を製造するのに限定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，８８５，４９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００５２１１８Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／００１３１００Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１２２１３５号明細書
【特許文献５】国際公開第２００６／０９８４７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、特定の導光板について、および押出、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）操作でこの板を製造する方法について提案された解決策が存在しているが、本発明に開示された種類の両面導光板を、１回通過（ｓｉｎｇｌｅ−ｐａｓｓ）押出キャスティング方法を用いてコスト効果的に製造する必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の導光板パターンを有する光学シートであって、各導光板パターンが、光を放射するためのマイクロパターン形成された出射面と、前記出射面の反対側のマイクロパターン形成された底面とを有する光学シートを提供する。この光学シートは、加圧ローラーとパターン形成ローラーとの間のニップに第１の樹脂を押出して、パターン形成ローラー表面温度Ｔ１およびニップ圧力Ｐ１で押出層を形成し、前記層はパターン形成されていない面とパターン形成された面とを有し、前記パターン形成された面はパターン形成ローラーから転写されたパターンを有しており；並びに前記押出層の前記パターン形成されていない面上に離散したパターンを印刷して、複数の導光板パターンを含む光学シートを形成することを含む工程で製造される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は複数の導光板パターンを含む大型光学シートの概略図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは図１に示された大型光学シートから切り出された導光板の底面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは図１に示された大型光学シートから切り出された導光板の側面図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは導光板の一方の面上にパターン形成された離散した要素についての密度関数の定義に使用される単位面積を示す。
【図３Ａ】図３Ａは幅方向に平行な方向に見たバックライトユニットにおける導光板の拡大側面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは長さ方向に平行な方向に見た導光板の拡大側面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは導光板上の線状プリズムの上面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは導光板上の曲がった波状プリズムの上面図である。
【図４Ａ−１】図４Ａ−１は第１の種類の離散した要素の斜視図を示す。
【図４Ａ−２】図４Ａ−２は第１の種類の離散した要素の上面図を示す。
【図４Ａ−３】図４Ａ−３は第１の種類の離散した要素の側面図を示す。
【図４Ｂ−１】図４Ｂ−１は第２の種類の離散した要素の斜視図を示す。
【図４Ｂ−２】図４Ｂ−２は第２の種類の離散した要素の上面図を示す。
【図４Ｂ−３】図４Ｂ−３は第２の種類の離散した要素の側面図を示す。
【図４Ｃ−１】図４Ｃ−１は第３の種類の離散した要素の斜視図を示す。
【図４Ｃ−２】図４Ｃ−２は第３の種類の離散した要素の上面図を示す。
【図４Ｃ−３】図４Ｃ−３は第３の種類の離散した要素の側面図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは複数のサブパターンを含むパターン形成ローラーの概略正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは複数のサブパターンを含むパターン形成ローラーの表面を平面で表した概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは連続したパターンを含むパターン形成ローラーの概略正面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは連続したパターンを含むパターン形成ローラーの表面を平面で表した概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは図５Ａ−６Ｂに示された２つのローラーを使用して製造された光学シートから切り出されうる導光板を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは図５Ａ−６Ｂに示された２つのローラーを使用して製造された光学シートから切り出されうる、図７Ａのとは異なる導光板を示す。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８Ａの方法で製造された第１のパターン形成された層の概略断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは図８Ａの方法で製造された最終光学シートの概略断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９Ａの方法で製造された最終光学シートの概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは図１１Ａの方法で製造された最終光学シートの概略断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは本発明の光学シートを製造するための装置および方法を概略的に示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは図１２Ａに示されるような本発明のバリエーションを概略的に示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは図１２Ａに示されるような本発明のバリエーションを概略的に示す。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは図１２Ａに示されるような本発明のバリエーションを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の導光板は光方向変換マイクロ構造および光取り出しマイクロ構造を使用し、この光方向変換マイクロ構造は導光板の一方の面上に配置されたプリズムとして概して形作られており、光取り出しマイクロ構造は導光板の反対側の面上に配置され、離散した要素として形作られている。真のプリズムは少なくとも２つの平坦面を有する。しかし、全ての実施形態において、光方向変換構造の１以上の面は平坦でなくて良く、曲がっていても良く、または複数のセクションを有してよいので、より一般的な用語「光方向変換構造（ｌｉｇｈｔ ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」がこの明細書において使用される。
【００１２】
複数の導光板パターンを有する大型光学シート
図１は本発明の大型光学シート３００の上面図を示す。光学シート３００はその長さＬｓが０．８ｍ以上、より好ましくは１．０ｍ以上、最も好ましくは１．４ｍ以上であり、かつその幅Ｗｓが０．３ｍ以上、より好ましくは０．６ｍ以上、最も好ましくは０．９ｍ以上である場合に大型であると称される。光学シート３００は、約０．０５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲、より好ましくは約０．１ｍｍ〜約０．７ｍｍの範囲、最も好ましくは約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲の厚みＤｓを有する。光学シート３００はその上に少なくとも２個の導光板パターンを有し、より好ましくはその上に少なくとも４個の導光板パターンを有し、最も好ましくはその上に少なくとも２０個の導光板パターンを有する。
【００１３】
図１に示される光学シート３００は導光板パターン２５０ａ〜２５０ｊを含み、そのそれぞれも長さおよび幅を有する。例えば、導光板パターン２５０ａは長さＬ１および幅Ｗ１を有し、一方、導光板パターン２５０ｅは長さＬ５および幅Ｗ５を有する。それぞれの導光板パターンは入射面１８、端面１４、および２つの側面１５ａ、１５ｂも有する。同じ光学シート上に製造される複数の導光板パターンを有する利点は生産性の向上および導光板あたりのコストの低減である。導光板パターンが矩形でない場合には、その幅および長さは２つの直交する方向における最大寸法として定義される。
【００１４】
大型光学シートから切り出された導光板
図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ、大型光学シート３００から切り出された導光板２５０の底面図および側面図を示す。導光板２５０は図１における導光板２５０ａ〜２５０ｊのいずれであってもよい。それは長さＬおよび幅Ｗを有する。ＬＣＤのバックライトユニットにおいて使用される場合には、導光板は常に１以上の光源１２と結合される。幅ＷはＹ−方向に沿って整列した光源１２に対して平行であると定義され、一方、長さＬは幅ＷまたはＹ−方向に対して直交すると定義される。
【００１５】
長さＬおよび幅Ｗは用途に応じて通常２０ｍｍ〜５００ｍｍの間で変わる。導光板２５０の厚みＤｓは概して均一であり、概して均一とは、その厚みの変動が通常２０％未満、より好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満であることを意味する。
【００１６】
導光板２５０はその底面１７上に、ドットで表される離散した要素のマイクロパターン２１７を有する。パターン２１７は長さＬ０および幅Ｗ０を有し、これらは光源１２のラインに対してそれぞれ平行および直交である。概して、パターン２１７は、長さ方向で、幅方向で、または長さと幅の両方向で、導光板２５０よりも小さな寸法を有する。すなわち、Ｌ０≦ＬおよびＷ０≦Ｗである。離散した要素のサイズおよび数は長さ方向および幅方向に沿って変化しうる。
【００１７】
位置（ｘ，ｙ）での離散した要素の２次元（２Ｄ）密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は、離散した要素の全面積を、離散した要素を含む全面積で割ったものとして定義され、ここでｘ＝Ｘ／Ｌ０、ｙ＝Ｙ／Ｗ０、ＸおよびＹは長さおよび幅方向に沿った起点Ｏから測定された離散した要素の距離である。起点Ｏは簡略化のために、導光板２５０の入射面１８に近いパターンの角に位置するように選択される。図２Ｃに示される一例では、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６の面積を有する６個の離散した要素２２７はΔＷ０・ΔＬ０の小領域を有する任意の矩形内に位置する。この小領域における離散した要素の密度は
【数１】
（ここでＮはΔＷ０・ΔＬ０の小領域内の離散した要素の総数を表し、６である）である。この領域内で確認された離散した要素は同じ面積を有することができる。
【００１８】
概して、離散した要素の密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は位置（ｘ，ｙ）と共に変動する。実際には、密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は幅方向に沿って弱く変動するが、密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）は長さ方向に沿って強く変動する。簡略化のために、離散した要素のパターンを特徴づけるために１次元密度関数Ｄ（ｘ）が通常使用され、これは、例えば、
【数２】
として計算されうる。
【００１９】
１次元（１Ｄ）密度関数の他の形態も２Ｄ密度関数Ｄ２Ｄ（ｘ，ｙ）から容易に導き出されうる。以下においては、独立変数ｘは１次元密度関数Ｄ（ｘ）を計算するために使用されうるいずれか１つとして解釈されるべきである。例えば、光源が点状であって、導光板の角付近に配置される場合には、ｘは起点Ｏからの半径であり得る。
【００２０】
図２Ｂに示されるように、導光板２５０は光源１２から放射された光を結合するための光入射面１８、導光板２５０の外に光を放射させるための出射面１６、入射面１８の反対側の端面１４、出射面１６の反対側の底面１７、および２つの側面１５ａ、１５ｂを有する。光源１２は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）のような１つの線状光源、または発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源の複数であることができる。あるいは、パターン２１７は導光板２５０の出射面１６上に存在することができる。
【００２１】
図３Ａは、幅方向と平行な方向に見た場合の、導光板２５０、方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｉｌｍ）２２のようなプリズム膜、および反射膜１４２の拡大側面図を示す。導光板２５０の出射面１６上には複数のプリズム２１６があり、底面１７上には複数の離散した要素２２７がある。図３Ｂは、長さ方向に沿って見た場合の導光板２５０の拡大側面図を示す。出射面１６上の各プリズム２１６は概して頂角α０を有する。プリズムは丸められた先端を有していてもよい。図３Ｃはプリズム２１６の上面図である。この例においては、プリズムは互いに平行である。図３Ｄに示される別の例においては、プリズム２１６は曲がった波状である。何らかの既知の変更を伴うプリズムが本発明において使用されうる。例としては、可変の高さ、可変の頂角、および可変のピッチを伴うプリズムが挙げられる。
【００２２】
図４Ａ−１、４Ａ−２および４Ａ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第１の種類の離散した要素２２７ａの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した要素は、本質的に三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第２の種類の離散した要素２２７ｂの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した要素は、本質的に、平坦な頂部を有する三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｃ−１、４Ｃ−２および４Ｃ−３は、それぞれ、本発明に従って使用されうる第３の種類の離散した要素２２７ｃの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した要素は、本質的に丸められたセグメント化されたプリズムである。円柱および半球のような他の既知の形状の離散した要素も使用されうる。これらは対称形であってよく、または対称形でなくてもよい。上記例は包括的ではなく、他の種類の要素が本発明において使用されうる。
【００２３】
上記形状を有する離散した要素が一般的に知られているが、大型光学シート３００に最も有用な離散した要素は比較的薄く、かつ以下の鍵となる特徴を有する：その高さｄがその長さΔＬおよびその幅ΔＷより小さい。より具体的には、高さｄは好ましくは１２μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、最も好ましくは６μｍ以下であり；一方、長さΔＬおよび幅ΔＷの双方は、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、最も好ましくは２５μｍ以上である。概して、長さΔＬおよび幅ΔＷの双方は１００μｍより小さい。
【００２４】
あるいは、比率ｄ／ΔＬおよびｄ／ΔＷは好ましくは０．４５以下、より好ましくは０．３以下、最も好ましくは０．２以下である。
【００２５】
上記特徴を有する離散した要素はいくつかの利点を有し、かつこの離散した要素を含む光学シートを製造する以下の方法を可能にする。第１に、離散した要素はパターン形成ローラー上で製造するのが容易である。顕著なツール摩滅なしに、上記特徴を有する離散した要素を備えた０．８ｍ幅ローラーを彫り込むのに、通常、１つのダイヤモンドツールで充分である。第２に、このような離散した要素から形成されたパターンは、比較的低い圧力および温度で、パターン形成ローラーから光学シートへの良好な複製忠実度で転写するのが容易である。第３に、このような離散した要素から形成されたパターンは、摩滅がほとんどないせいで長寿命を有する。最後に、このようなパターンを有する導光板はバックライトユニットにおける隣接する部品を摩耗させる傾向がない。これらの利点は、以下で大型光学シートを製造する方法を論じる際に、より明らかになるであろう。
【００２６】
比較例において、離散した要素は長さΔＬ＝５０μｍ、幅ΔＷ＝５０μｍ、および高さｄ＝２５μｍを有し、よって本発明の寸法特徴を有しない。半径０．２３ｍの０．８ｍ幅のローラーを彫り込むのに、ツールの摩滅のせいで、典型的には２〜４個のダイヤモンドツールが必要とされる。大きな比率のｄ／ΔＬおよびｄ／ΔＷがダイヤモンドツールを砕けやすくするので、このような離散した要素を有するパターンはパターン形成ローラー上に作成するのが困難である。さらに、このような離散した要素を有するパターンは、以下に論じられる好ましいプロセス実施形態において、パターン形成ローラーから光学シート３００に容易に転写されることができない。さらに、このようなパターンを有するパターン形成ローラーは、そのパターンが変形もしくは砕ける前に何度も使用されることができない。最後に、このようなパターンを有する導光板は隣接する部品を摩耗させやすい。
【００２７】
両面光学シートおよび導光板を製造する方法
１つの方法において、両面導光板を製造する方法は以下の３つの鍵となる工程を含む：（１）２つのパターン形成ローラーの準備工程；（２）２つのパターン形成ローラーを使用する押出キャスティングプロセスによる、複数の導光板パターンを含む大型光学シートの製造工程；並びに、（３）大型光学シートを、特定の長さおよび幅寸法を有する複数の両面導光板へ切り出す工程。これらの工程は以下に記載される。
【００２８】
パターン形成ローラーの準備
図５Ａおよび５Ｂを参照すると、複数のサブパターン２５２ａ〜２５２ｄを含むパターン２５２は、パターン形成ローラー４８０ａ上に、例えば、好適なダイヤモンドツールを使用する直接マイクロマシン加工方法によって形成される。図５Ａはパターン形成ローラー４８０ａ上のサブパターン２５２ａ、２５２ｂの正面図を示し、このパターン形成ローラーは半径Ｒ１および幅ＷＲ１を有する。図５Ｂは４つのサブパターン２５２ａ〜２５２ｄを含む表面を平面で表したパターン２５２の図を示す。パターン２５２は長さＬＲ１を有し、ＬＲ１＝２πＲ１である。サブパターン２５２ａは幅ＷＰ１および長さＬＰ１を有する。この４つのサブパターンは同じかまたは異なる、幅または長さを有することができる。一例においては、Ｒ１≒１５２ｍｍ、ＬＲ１＝２πＲ１≒９５５ｍｍ、ＷＲ１＝４０６ｍｍ、ＬＰ１＝１８２ｍｍおよびＷＰ１＝３９６ｍｍ。典型的には、２つの隣り合うサブパターン間には空のスペースが存在する。しかし、ある場合においては、２つの隣り合うサブパターンの間の空のスペースを最小限にして、ローラー表面の利用効率を向上させることが可能である。いずれの場合においても、各サブパターンにおける密度関数（上述した）が長さおよび／または幅方向において変動する。一例においては、密度関数は最初に低減し、次いで増大する。
【００２９】
同様に、何らかの既知の彫り込み方法によって、別のパターン２５４が別のパターン形成ローラー４８０ｂ上に形成される。図６Ａおよび６Ｂはパターン形成ローラー４８０ｂ上のパターン２５４の正面図、およびパターン２５４の表面を平面で表した図を示す。パターン形成ローラー４８０ｂは半径Ｒ２、長さＬＲ２＝２πＲ２、および幅ＷＲ２を有する。パターン２５４は幅ＷＰ２および長さＬＰ２を有する。一例においては、Ｒ２＝Ｒ１≒１５２ｍｍ、ＬＲ２＝ＬＰ２＝２πＲ２≒９５５ｍｍ、ＷＲ２＝ＷＲ１＝４０６ｍｍ、およびＷＰ２＝４００ｍｍ。図６Ａおよび６Ｂに示されるパターン２５４はローラー４８０ｂの長さ方向に平行な線状パターンである。この線状パターンは何らかの既知の線状プリズム状、レンズ状または円柱状パターンであることができる。この線状パターンは、可変のまたは一定のピッチ、高さ、もしくは形状を有することができる。
【００３０】
別の例においては、パターン２５４はローラー４８０ｂの幅方向に対して何らかの角度で配置される。さらに別の例においては、第２のパターン２５４は波状線状プリズム状パターンである。さらに別の例においては、第２のパターン２５４は、第１のパターン２５２のように、複数のサブパターンを含む。さらに別の例においては、第２のパターン２５４の被覆率はローラー４８０ｂのサイズに対して小さく、すなわち、比率ＷＰ２／ＷＲ２＜０．１である。極端な場合においては、パターン２５４が、彫り込まれたマイクロフィーチャを本質的に、ほとんどまたは全く有しない場合には、比率ＷＰ２／ＷＲ２はほぼ０である。
【００３１】
図５Ｂおよび６Ｂに示されるように、パターン２５２は複数の不連続なサブパターン２５２ａ〜２５２ｄを含み、サブパターンのそれぞれは図２Ｃおよび４Ａ−１〜４Ｃ−１に示されたような離散した要素を含み、一方で、パターン２５４は連続したパターンである。しかし、パターン２５４もパターン２５２と同様の離散した要素を有するパターンであってよい。
【００３２】
ローラー表面上に形成されたパターンは押出キャスティング方法によって製造される導光板のために設計されたパターンの逆（ネガ）である。ロール表面にマイクロパターンを付与する別の選択肢はパターン形成されたシートもしくはスリーブでローラーを包むことが挙げられ、このシートもしくはスリーブは、図１１Ａを参照して後述されるパターン形成されたキャリア膜４７４ａ、または図１２Ｂ〜１２Ｄを参照して後述されるパターン形成されたベルト４７９、４７９ａ、もしくは４７９ｂであることができる。パターン形成されたシートまたはスリーブは金属製またはポリマー製であることができる。パターン２５２および２５４がそれぞれパターン形成ローラー４８０ａ、４８０ｂ上に形成された後で、いくつかの押出キャスティング方法の実施形態の１つにおいて、光学シート３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄおよび３００ｅの形態で、光学シート３００’が製造されうる。
【００３３】
図７Ａおよび７Ｂは、一方の面上にパターン２５２を有し、他方の面上にパターン２５４を有する光学シート３００’の上面図を示す。異なるサイズおよび空のスペースを有する２つの導光板２５０ａ１および２５０ａ２が同じサブパターン２５２ｃから切り出されうる。導光板の寸法の変更におけるこの適応性は本発明の大型光学シートによって可能にされる。
【００３４】
押出キャスティング方法
有利なことに、本発明の押出キャスティング方法は図８Ａに概略的に示される。この方法は以下を含む：
（１）必要な物理的および光学的特性を有するポリマー樹脂４５０ａが、第１の押出機４７６ａおよび第１のシート形成ダイ４７７ａを有する第１の押出ステーション４７０ａを通って、張りがあるが可とう性のポリマーキャリア膜４７４上に押し出され、このポリマーキャリア膜はサプライローラー４７２ａから、互いに反対に回転する２つのローラー４８０ａおよび４７８ａの間の第１のニップに供給される。すでに論じたように、ローラー４８０ａは、本発明の導光板のために設計されたマイクロフィーチャパターン２５２を備えたパターン形成ローラーである。ローラー４８０ａの表面温度ＴＰａＲ，１は、Ｔ１＞Ｔｇ１−５０℃（式中、Ｔｇ１は押し出される第１の樹脂４５０ａのガラス転移温度である）となるように維持される。第１の加圧ローラーであるローラー４７８ａは軟質エラストマー性表面および表面温度ＴＰ，１＜Ｔ１を有する。２つのローラー間のニップ圧力ＰはＰ＞８ニュートン／ローラー幅のミリメートルであるように維持される。
【００３５】
（２）ニップ領域から出るキャリア膜４７４およびキャスト樹脂は優先的にパターン形成ローラー４８０ａに付着して、ニップから下流のある距離で固化するまでに、所望の厚みを有するシートを形成する。
【００３６】
（３）固化したシートおよびキャリア膜はパターン形成ローラーから剥がされて制御された張力で引っ張られる。次いで、剥離点４８１ａから下流のある距離で、形成されたパターン形成されたシートからキャリア膜が剥ぎ取られる。形成されたパターン形成されたシートは導光板の第１の層４１０ａを含む。図８Ｂは第１の層４１０ａの拡大図であり、ここではパターン２５２は概略であり、スケール通りに描かれていない。第１の層４１０ａは厚みＤ１を有し、この厚みＤ１は典型的には０．０２５ｍｍ〜０．５ｍｍで変動する。Ｄ１は好ましくは約０．０５ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲、より好ましくは約０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲である。
【００３７】
（４）次いで、第１の層４１０ａは、第２のパターン形成ローラー４８０ｂおよび第２の加圧ローラー４７８ｂを有する第２の押出ステーション４７０ｂに供給される。第１の層４１０ａのパターン２５２を有するパターン形成された面は第２の加圧ローラー４７８ｂの方に向けられ、ローラー４８０ｂおよび４７８ｂの間の第２のニップ領域を通され、このとき樹脂４５０ｂの第２の層が押出機４７６ｂからシート形成ダイ４７７ｂを通して、第１の層４１０ａのパターン形成されていない面上にキャストされる。第２のニップ領域における圧力はＰ＞８ニュートン／ローラー幅のミリメートルに制御される。パターン形成ローラー４８０ｂの表面温度は、Ｔ２＞Ｔｇ２−５０℃（式中、Ｔｇ２は押し出される第２の樹脂４５０ｂのガラス転移温度である）であり、加圧ローラー４７８ｂの温度はＴＰ，２＜Ｔ２である。ローラー４８０ｂの表面上のパターン２５４はローラー４８０ｂから、第２のニップ領域にキャストされた樹脂に転写される。
【００３８】
（５）第２のニップ領域を通る樹脂４５０ｂは第１の層４１０ａに付着して複合光学シート３００ａを形成する。この複合光学シートは第２のニップから下流のある距離で固化する。図８Ｃは層４１０ａおよび４１０ｂを有する光学シート３００ａの拡大図であり、この図においてパターン２５２、２５４は概略的であり、スケール通りに描かれていない。層４１０ｂは厚みＤ２を有し、この厚みＤ２は０．０２５ｍｍ〜０．５ｍｍで変動しうる。Ｄ２は好ましくは約０．０５ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲、より好ましくは約０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲である。光学シートの全厚みは、厚みＤ１＋Ｄ２を有し、これは典型的には、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲、より好ましくは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。
【００３９】
（６）固化した光学シート３００ａはローラー４８０ｂから剥がされ、制御された張力でテイクアップ（ｔａｋｅ−ｕｐ）ステーションに引き込まれ、テイクアップステーションにおいては、このシートがインラインで仕上げられる（シート化される）かまたは後の時点での仕上げのためにローラー４８４ａに巻き取られる。このシートは複数の導光板パターンを含み、次いで、これは設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００４０】
複合板の最終厚みＤおよび光学特性が設計要求を満たす限りは、第２の押出ステーション４７０ｂにおいて押し出される樹脂４５０ｂは第１のステーション４７０ａにおいて押し出される樹脂４５０ａと同じである必要はなく、かつ第１および第２の層の厚みは同じである必要がない（一般的にはＤ１はＤ２と同じではない）。パターン２５２および２５４を適用する順序は重要ではなく、実施上の考慮事項によって決定されるであろう。
【００４１】
一例において、溶融した樹脂４５０ａ、４５０ｂはポリカーボネート（ＰＣ）であり、約１４５℃のガラス転移温度Ｔｇを有する。別の例においては、溶融した樹脂４５０ａ、４５０ｂは耐衝撃性改質（ｉｍｐａｃｔ ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ＰＭＭＡであり、９５〜１０６℃の範囲のガラス転移温度Ｔｇを有する。耐衝撃性改質ＰＭＭＡは純粋なＰＭＭＡよりも脆くなく、改質されていないＰＭＭＡよりも押し出すのがより容易であると判明している。さらに別の例においては、溶融した樹脂４５０ａ、４５０ｂはポリオレフィン系ポリマーである。
【００４２】
両面光学シート３００ａは２回通過（ｔｗｏ−ｐａｓｓ）プロセスにおいて１つの押出ステーションのみを用いて製造されてもよい。具体的には、ポリマー樹脂４５０ａの第１の層をニップに押出して、第１のパターン形成ローラー４８０ａを用いて第１の層膜を作成した後で、この第１の層膜がロールに巻き取られることができ、後の使用のために保管されうる。次いで、第１のパターン形成ローラー４８０ａは第２のパターン形成ローラー４８０ｂに置き換えられ、第１の層膜ロールがほどかれ、そのパターン形成された面が加圧ローラーの方を向くようにニップに運び戻される。ポリマー樹脂４５０ｂの第２の層が同じ押出機４７６ａおよびシート形成ダイ４７７ａから、この第１の層のパターン形成されていない面上にキャストされて、光学シート３００ａを形成する。この方法は１つの押出ステーションしか必要としないが、光学シート３００ａの製造を完了させるために追加の通過（ｐａｓｓ）を必要とし、一般的に経済的に不利であろう。
【００４３】
ある場合には、第１の層の製造におけるキャリア膜４７４の使用は任意であるが、キャリア膜を使用することなく製造された膜の品質を制御するのは一般的により困難であろう。
【００４４】
有利に、本発明の押出キャスティング方法が図９Ａに概略的に示される。２つの片面マイクロパターン形成された層４１０ａ、４１０ｂが、図８Ａの発明の第１の層の形成に類似した方法で、別々に２つの押出ステーション４７０ａおよび４７０ｂで形成される。形成されたこの２つのパターン形成された層４１０ａ、４１０ｂは、積層ステーション４９０において、両方の層のパターン形成されていない面を互いに接着することにより一緒に積層されて、図９Ｂに示されるようなシートの各面上にパターン２５２および２５４を有する単一の光学シート３００ｂを形成する。同様に、このシートは複数の導光板パターンを含み、これは次いで設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００４５】
２つの固体層の積層は、溶媒積層、加圧積層、ＵＶ積層または熱積層をはじめとする様々な方法で達成されうる。溶媒積層は一方または両方の面に、層のパターン形成されていない面を粘着性にする溶媒薄層を適用し、それにより接着を促進することにより行われる。次いで、過剰な溶媒が乾燥により除かれる。加圧積層は、両面に充分に接着する感圧接着剤を使用することにより達成される。ＵＶ積層においては、一方の膜または両方の膜の表面がＵＶ接着剤でコーティングされ、このＵＶ接着剤はこの接着剤層のＵＶ硬化後に接着を促進する。熱積層においては、温度感受性層が片面もしくは両面に適用され、次いで、導光板樹脂のＴｇより充分低い温度に加熱して、これによりパターン形成された層を破壊することなく層間の接着を促進させる。（溶媒積層を除いて）全ての積層方法においては、接着剤層は好ましくは、導光板の光学性能に対する影響を最小限にするために、導光板樹脂の光学特性と充分に近い光学特性（特に屈折率、色および透過率）を有する。積層および押出工程は、図９Ａに示されるようにインライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）で、または押出工程と積層工程とが分離されているようなオフライン（ｏｆｆ−ｌｉｎｅ）で行われることができる。この方法におけるキャリア膜の使用は任意であり、機械は、キャリア膜４７４を使用することなく、第１の層および／または第２の層を製造するように設計されうる。
【００４６】
有利に、本発明の押出キャスティング方法は図１０に概略的に示される。パターン２５４を有する片面層４１０ｂは、図９Ａに示されるような層４１０ｂの製造に類似した方法で製造される。次いで、好適な印刷方法によって、層４１０ｂのパターン形成されていない面上にパターン２５２が付与され、光学シート３００ｃを形成する。例えば、片面層４１０ｂは印刷ステーション４９２を通り、そこでパターン２５２が膜４１０ｂのパターン形成されていない面上に印刷される。この工程のために、インクジェット印刷、スクリーン印刷などをはじめとする多くの種類の印刷方法が選択されうる。いずれの場合においても、透明インクの光学特性は押出層の光学特性と注意深く適合されなければならない。印刷材料（インク）がＵＶ感受性である場合には、印刷されたインクを硬化させるために、印刷ステーションの直後にＵＶステーションが配置されなければならない。最終的な光学シート３００ｃは、層４１０ｂの厚みと名目的に同じであるその全厚みＤ１を有し、一方で光学シート３００ａ、３００ｂの全厚みは、図８Ｃおよび９Ｂにおける層４１０ｂの厚みよりもかなり大きい。光学シート３００ｃも光学シート３００ａおよび３００ｂと同様に、複数の導光板パターンを含み、このパターンは次いで、最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。印刷および押出工程は図１０に示されるようにインラインで、または押出工程と印刷工程とが分離されているようにオフラインで行われることができる。この方法におけるキャリア膜の使用は任意であり、機械は、キャリア膜４７４を使用することなく、層４１０ｂを製造するように設計されうる。この方法は、他の実施形態と比べて１つ少ないマイクロマシン加工されたパターン形成ローラーを必要とするが、この印刷方法はこのように生じる離散した要素の形状およびサイズに限定される場合がある。
【００４７】
有利には、本発明の押出キャスティング方法は図１１Ａに概略的に示される。すなわち、キャリア膜はマイクロパターン形成されたキャリア膜４７４ａである。ポリマー樹脂４５０ａは押出機４７６ａおよびシート形成ダイ４７７ａを通して、このパターン形成されたキャリア膜上に押し出される。このキャリア膜およびキャスト樹脂は優先的にパターン形成ローラー４８０ａに付着し、ニップから下流のある距離で固化するまでにシートを形成する。固化したシートおよびキャリア膜はパターン形成ローラー４８０ａから剥がされて、制御された張力で引っ張られ、パターン形成されたキャリア膜は、剥離点４８１ａから下流のある距離で、形成されたパターン形成されたシートから剥ぎ取られる。図１１Ｂに示されるような最終的な光学シート３００ｄはパターン形成されたキャリア膜４７４ａから転写されたパターン２５４を一方の面上に有し、およびパターン形成ローラー４８０ａから転写されたパターン２５２を他方の面上に有する。このシートは複数の導光板パターンを含み、これは次いで設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００４８】
パターン形成ローラー４８０ａまたは４８０ｂはローラー表面上に彫り込まれたパターンを有する必要はない。その代わりに、パターンは、図１１Ａに示されるパターン形成されたキャリア膜４７４ａと同様にローラーを包むパターン形成された膜によって製造されうる。
【００４９】
本発明においては、形成された樹脂をニップ領域から剥離点を過ぎて運ぶのを容易にするためにキャリア膜が使用される場合には、そのキャリア膜はいくつかの鍵となる要件を満たさなければならない：キャリア膜は張りがありかつ可とう性でなければならず、並びにキャリア膜は、高温溶融物がキャリア膜上にキャストされるニップ領域において遭遇する高い温度および圧力下での、その寸法一貫性および物理的特性を保持しなければならない。さらに、膜の表面は非常に滑らかでなければならず、並びに剥離点から下流のある点において、キャリア膜は形成されたパターン形成された膜から容易に剥ぎ取られうるように、固化した樹脂に対して弱く接着されている必要がある。これらの要件を満たす材料の例としては、これに限定されないが、二軸配向ＰＥＴおよびＰＥＮ膜、ポリスルホン膜、およびポリアリーラート膜が挙げられる。
【００５０】
有利に、本発明の押出キャスティング方法は図１２Ａに概略的に示される。すなわち、本発明の光学シート３００ｅは、キャリア膜を使用することなく、パターン形成ローラー４８０ａおよび加圧ローラー４８０ｂの両方上にパターンを配置することによって、１回のパターン形成工程で製造される。ニップ領域における樹脂とパターン形成された加圧ローラー４８０ｂとの短い滞留時間および接触時間のせいで、パターン形成されるシートの両面上での許容可能な複製忠実度を達成するために、加圧ローラー４８０ｂから転写されるパターンは複製しやすいもの（例えば、非常に薄いプリズム）であることが好ましい。さらに、より容易な複製および形成特性を有する異なる樹脂の層を加圧ローラーの面上に共押出することにより、より良好な複製をより短い接触時間で達成することが可能である。この形態に有用であり得る樹脂の例としては、導光板に使用されるバルクポリマーに組成が類似するが、より小さな分子量を有するポリマー、または好適な可塑剤と配合された樹脂がある。一例においては、最終的な光学シート３００ｅはパターン２５２および２５４をその２つの面上に有する。この方法は実行するには単純であるが、品質およびコストの点で最適でない場合がある。
【００５１】
あるいは、図１２Ｂは図１２Ａおよび１１Ａをわずかに改変した方法を提供する。図１２Ｂに示される押出キャスティング方法は、ローラー４７８ａ上に運ばれるマイクロフィーチャパターン形成されたベルト４７９がパターン形成された加圧ローラー４８０ｂと置き換わることを除いて、図１２Ａに示されたのと同じである。ニップ領域における樹脂とベルト４７９との短い滞留時間および接触時間のせいで、パターン形成されるシートの両面上での許容可能な複製忠実度を達成するために、このベルトから転写されるパターンは複製しやすいもの（例えば、非常に薄いプリズム）であることが好ましい。
【００５２】
図１２Ｃに示される押出キャスティング方法は、ニップから下流で、マイクロパターン形成されたベルト４７９がパターン形成ローラー４８０ａを部分的に覆うことを除いて、図１２Ｂに示されたのと同じである。本発明の光学シートは、パターン形成されたベルト４７９から一方のパターンを一方の面上に複製し、パターン形成ローラー４８０ａから他方のパターンを反対側の面上に複製することにより、１回のパターン形成工程で製造される。ある距離にわたってパターン形成ローラー４８０ａ上をパターン形成されたベルト４７９で覆うことは樹脂とベルト４７９との接触時間を増大させ、これにより、ベルトから光学シート上へのフィーチャの複製忠実度を増大させる。
【００５３】
図１２Ｄに示される押出キャスティング方法は、パターン形成ローラー４８０ａ、４８０ｂが、示されるような駆動ローラーの周りに巻き付けられた連続したマイクロパターン形成されたベルト４７９ａおよび４７９ｂで置き換えられることを除いて、図１２Ａに示された方法に類似する。
【００５４】
図１２Ａ〜１２Ｄに示される方法の実施形態により製造される最終的な両面光学シート３００ｅは図１１Ｂに示される光学シート３００ｄと同じ断面を有する。光学シート３００ｅは複数の導光板パターンを含み、これは次いで設計された導光板の最終的な特定の長さおよび幅寸法に切り出されなければならない。
【００５５】
パターン形成ローラーを含む全ての実施形態において、パターン形成ローラーの表面温度Ｔは好ましくはＴｇ−５０℃より高く、より好ましくはＴｇ−３０℃より高く、最も好ましくはＴｇ−２０℃より高い（ここで、Ｔｇは押し出される樹脂のガラス転移温度である）。
【００５６】
上記実施形態のいずれかによって製造される光学シートは最終的に仕上げステーションに移され、仕上げステーションにおいては光学シートは、設計された導光板の特定の長さおよび幅寸法を有する複数の両面導光板に切り出される。１つの光学シートから仕上げられた導光板は同じまたは異なる寸法およびマイクロパターンを有することができる。
【００５７】
樹脂材料
本発明を実施するのに多くのポリマー材料が使用されうる。樹脂材料は典型的な押出条件下で押出し可能であり、キャストが容易で、離散したおよび／または線状のマイクロパターンを複製することができなければならない。この材料は実際の使用中の破砕および歪みを最小限にするのに充分に堅くかつ強靱でもなければならない。さらに、この材料は、可視範囲のスペクトルにわたる高水準の透過率および低水準の色（ｌｏｗ ｃｏｌｏｒ）を有しなければならない。本出願に最も重要な特性は消散係数である。材料の消散係数または固有光学密度（ＯＤ）は
【数３】
（式中、Ｔｒは透過率であり、Ｌは光路長である）から計算されうる。この特性は導光板における吸収損失を最小限にするためにできるだけ低くなければならない。本発明に有用な材料には、これに限定されないが、ＰＭＭＡおよび他のアクリル系ポリマー、例えば、耐衝撃性改質ＰＭＭＡ、並びにメタクリル酸メチルと他のアクリル系および非アクリル系モノマーとのコポリマー、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、環式ブロックコポリマー、ポリアミド、スチレン系物質、ポリスルホン、ポリエステル、ポリエステル−カーボネート、並びにこれらの様々な混和性ブレンドが挙げられる。材料のグレードおよび純度に応じて、ＰＭＭＡについての典型的なＯＤは約０．０００２／ｍｍ〜０．０００８ｍｍで変化することができ、一方でポリカーボネートについては、ＯＤは典型的には、０．０００３／ｍｍ〜０．００１５／ｍｍの範囲である。
【実施例】
【００５８】
発明実施例１
光学シート３００は長さＬｓ≒９５７ｍｍ、幅Ｗｓ≒３４３ｍｍおよび０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの間で変動する厚みＤｓを有する。光学シート３００は４つの導光板パターンをその上に有し、それぞれは１５０ｍｍ〜２４０ｍｍで変動する同じ長さ、および１５０ｍｍ〜３２０ｍｍで変動する幅を有する。４つの導光板全てはロールツーロールプロセスで一緒に製造されるので、それぞれの導光板は、２５０ｍｍ／秒の機械ライン速度で１秒未満で製造される。考えられる限りでは、同じ光学シート３００および同じパターン形成ローラーにおける、より多くの数の、より小さな、例えば、約２０ｍｍの長さおよび幅寸法の導光板については、同じ機械ライン速度では、導光板あたりの製造時間はさらにより短いであろう。
【００５９】
発明実施例２
光学シート３００は長さＬｓ≒１４３６ｍｍ、幅Ｗｓ≒６８６ｍｍおよび０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの間で変動する厚みＤｓを有する。光学シート３００は１４個の導光板パターンを有し、それぞれは１５０ｍｍ〜２４０ｍｍで変動する長さ、および１５０ｍｍ〜３２０ｍｍで変動する幅を有する。
１４個の導光板パターンは以下の特徴の１以上を有する。一形態においては、１４個の導光板のうちの少なくとも２つが異なる長さを有する。別の形態においては、１４個の導光板のうちの少なくとも２つが異なる幅を有する。さらに別の形態においては、１４個の導光板のうちの少なくとも１つが光学シート３００と同じ幅方向を有する。例えば、図１にＷ１で特定されて、示される導光板２５０ａの幅方向はＷＳによって特製される光学シート３００の幅方向と平行である。さらに別の形態においては、１４個の導光板の少なくとも１つが光学シート３００の幅方向とは直交する幅方向を有する。例えば、Ｗ６で特定される導光板２５０ｆの幅方向はＷＳによって特定される光学シート３００の幅方向と直交する。
さらに別の形態においては、導光板の１つ、例えば、導光板２５０ｊの幅方向が光学シート３００の幅方向に対して０〜９０度の角度で配置される。導光板の１つ以上が矩形でなく、正方形、円形または何らかの他の既知の形状であることも可能である。
【００６０】
典型的には、いずれか２つの隣り合う導光板の間の空のスペース２６０が存在するので、空のスペースの一部分を含ませることにより元々意図された導光板よりも導光板のサイズを大きくすることが可能である。あるいは、導光板は元々意図された導光板よりも小さく切り出されることができる。異なる導光板を有する光学シートの利点は、１回の製造工程で様々なＬＣＤ用途のための導光板を製造することである。ディスプレイ産業においては充分な標準がないので、様々なディスプレイユーザーは様々なサイズの導光板を必要とする場合がある。本発明の光学シート３００は、複数のユーザーからの異なる要求を満足させる低コスト解決策を提供する。
【００６１】
発明実施例３
光学シート３００は長さＬｓ≒１４３６ｍｍ、幅Ｗｓ≒９８０ｍｍおよび０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの間で変動する厚みＤｓを有する。光学シート３００は２１個の導光板パターンを有し、それぞれは１５０ｍｍ〜２４０ｍｍで変動する長さ、および１５０ｍｍ〜３２０ｍｍで変動する幅を有する。
光学シート３００が１５２ｍｍ／秒の機械速度で製造される場合に、２１個の導光板を含む１つの光学シート３００を製造するのに約９．４秒かかる。１つの導光板を製造するのに平均で０．５秒未満しかかからず、同様の導光板の従来の射出成形で可能となるよりもかなり高速である。
【００６２】
比較例
比較として、約１５０ｍｍを超える長さおよび幅を有する単一の導光板のみが、典型的な射出成形サイクルで製造されうる。よって、導光板あたりのサイクル時間は比較的長いであろう。射出成形によってサイクルあたり複数の導光板が製造されうるが、両方共パターン形成された面について良好な複製忠実度を達成しつつそれを行うことの困難さのレベルは、導光板の厚みの低下と共に、並びに導光板の長さおよび幅の増大と共に有意に増大する。
【００６３】
まとめると、少なくとも０．８ｍの長さおよび少なくとも０．３ｍの幅を有する本発明の大型光学シートから仕上げられた導光板は、従来の射出成形技術で現在実行可能なものよりも、かなり高速でおよび／またはかなり大きなサイズかつ薄い厚みで有利に製造される。これら導光板は、異なるユーザーのそもそも変化するニーズを満たすようにカスタマイズするのがより容易でもある。
【符号の説明】
【００６４】
１２ 光源
１４ 端面
１５ａ、１５ｂ 側面
１６ 出射面
１７ 底面
１８ 入射面
２２ 方向変換膜
１４２ 反射膜
２１６ プリズム
２１７ マイクロパターン
２２７、２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ 離散した要素
２５０、２５０ａ１、２５０ａ２ 導光板
２５０ａ〜２５０ｊ 導光板パターン
２５２ 第１のパターン
２５２ａ〜２５２ｄ 導光板パターン
２５４ 第２のパターン
３００ 大型光学シート
３００’光学シート
３００ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ 光学シート
４１０ａ、ｂ 層
４５０ａ、ｂ 樹脂
４７０ａ、ｂ 押出ステーション
４７２ａ サプライローラー
４７４ ポリマーキャリア膜
４７４ａ パターン形成されたキャリア膜
４７６ａ、ｂ 押出機
４７７ａ、ｂ シート形成ダイ
４７８ａ、ｂ 加圧ローラー
４７９、４７９ａ、４７９ｂ パターン形成ベルト
４８０ａ、ｂ パターン形成ローラー
４８１ａ 剥離点
４８４ａ ローラー
４９０ 積層ステーション
４９２ 印刷ステーション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導光板パターンを有する光学シートであって、
各導光板パターンが、
光を放射するためのマイクロパターン形成された出射面と、前記出射面の反対側のマイクロパターン形成された底面とを有し、
前記光学シートが、
加圧ローラーとパターン形成ローラーとの間のニップに第１の樹脂を押出して、パターン形成ローラー表面温度Ｔ１およびニップ圧力Ｐ１で押出層を形成し、前記層はパターン形成されていない面とパターン形成された面とを有し、前記パターン形成された面は前記パターン形成ローラーから転写されたパターンを有しており；並びに
前記押出層の前記パターン形成されていない面上に離散したパターンを印刷して、複数の導光板パターンを含む光学シートを形成する；
ことを含む工程で製造される、光学シート。
【請求項２】
光学シートが０．８ｍ以上の長さＬｓを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
光学シートが０．３ｍ以上の幅Ｗｓを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
光学シートが０．０５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲の厚みＤｓを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項５】
導光板パターンが０．１５ｍ以上の幅および長さを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項６】
出射面または底面上のマイクロパターンが離散した要素を含み、かつ他方の主面上のマイクロパターンが連続した要素を含む、請求項１に記載の光学シート。
【請求項７】
出射面および底面の双方上のマイクロパターンが離散した要素を含む、請求項１に記載の光学シート。
【請求項８】
Ｔ１がＴｇ１−５０℃より大きく、Ｔｇ１は押出される樹脂のガラス転移温度である、請求項１に記載の光学シート。
【請求項９】
ニップ圧力Ｐ１が８ニュートン／ローラー幅のミリメートルを超える、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１０】
前記層がキャリア膜上に押出され、かつ後に前記キャリア膜が剥ぎ取られる、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１１】
パターン形成ローラー上のパターンがパターン形成されたベルトから提供される、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１２】
押出される樹脂がポリカーボネート、オレフィン系ポリマーまたはアクリル系ポリマーである、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１３】
印刷工程がインクジェット、スクリーン印刷、シルクスクリーニングなどであり得る、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１４】
印刷インクがＵＶ硬化性樹脂である請求項１に記載の光学シート。
【請求項１】
複数の導光板パターンを有する光学シートであって、
各導光板パターンが、
光を放射するためのマイクロパターン形成された出射面と、前記出射面の反対側のマイクロパターン形成された底面とを有し、
前記光学シートが、
加圧ローラーとパターン形成ローラーとの間のニップに第１の樹脂を押出して、パターン形成ローラー表面温度Ｔ１およびニップ圧力Ｐ１で押出層を形成し、前記層はパターン形成されていない面とパターン形成された面とを有し、前記パターン形成された面は前記パターン形成ローラーから転写されたパターンを有しており；並びに
前記押出層の前記パターン形成されていない面上に離散したパターンを印刷して、複数の導光板パターンを含む光学シートを形成する；
ことを含む工程で製造される、光学シート。
【請求項２】
光学シートが０．８ｍ以上の長さＬｓを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
光学シートが０．３ｍ以上の幅Ｗｓを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
光学シートが０．０５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲の厚みＤｓを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項５】
導光板パターンが０．１５ｍ以上の幅および長さを有する請求項１に記載の光学シート。
【請求項６】
出射面または底面上のマイクロパターンが離散した要素を含み、かつ他方の主面上のマイクロパターンが連続した要素を含む、請求項１に記載の光学シート。
【請求項７】
出射面および底面の双方上のマイクロパターンが離散した要素を含む、請求項１に記載の光学シート。
【請求項８】
Ｔ１がＴｇ１−５０℃より大きく、Ｔｇ１は押出される樹脂のガラス転移温度である、請求項１に記載の光学シート。
【請求項９】
ニップ圧力Ｐ１が８ニュートン／ローラー幅のミリメートルを超える、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１０】
前記層がキャリア膜上に押出され、かつ後に前記キャリア膜が剥ぎ取られる、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１１】
パターン形成ローラー上のパターンがパターン形成されたベルトから提供される、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１２】
押出される樹脂がポリカーボネート、オレフィン系ポリマーまたはアクリル系ポリマーである、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１３】
印刷工程がインクジェット、スクリーン印刷、シルクスクリーニングなどであり得る、請求項１に記載の光学シート。
【請求項１４】
印刷インクがＵＶ硬化性樹脂である請求項１に記載の光学シート。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ−１】
【図４Ａ−２】
【図４Ａ−３】
【図４Ｂ−１】
【図４Ｂ−２】
【図４Ｂ−３】
【図４Ｃ−１】
【図４Ｃ−２】
【図４Ｃ−３】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ−１】
【図４Ａ−２】
【図４Ａ−３】
【図４Ｂ−１】
【図４Ｂ−２】
【図４Ｂ−３】
【図４Ｃ−１】
【図４Ｃ−２】
【図４Ｃ−３】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【公開番号】特開２０１２−９８７００（Ｐ２０１２−９８７００Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１８５５７０（Ｐ２０１１−１８５５７０）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（５０８３３０８７０）エスケーシー・ハース・ディスプレイ・フィルムズ・カンパニー，リミテッド (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５５７０（Ｐ２０１１−１８５５７０）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（５０８３３０８７０）エスケーシー・ハース・ディスプレイ・フィルムズ・カンパニー，リミテッド (31)
【Ｆターム（参考）】
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