薄い導光板及び製造方法

【課題】薄い導光板を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面42と、入射面42に対して略直交する導光出力面34と、導光出力面34に対向しかつ入射面42に対して略直交し導光出力面34を介して光を方向転換する特徴面36とを備える導光層40を備える複合導光板を提供する。加えて、その板は、導光層40の導光出力面に結合され、導光層40と光取り出し層50との間の光学的接触をもたらす先端を有する複数の突出した光取り出し特徴部54を有する入力面52と、複合導光板からの光出力を提供するための照明出力面とを備える光取り出し層50を備える。さらに、光取り出し層50の厚さは１ｍｍ未満であり、１つ以上の空気又は他の気体のチャネルが導光層40と光取り出し層50との間に挟まれている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、照明装置に関し、より詳細には、ディスプレイパネルに光を提供するための導光物品及び光方向転換物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは、小型で軽量な、他のタイプのディスプレイの代替品を提供するが、変調のための光を提供するために、一種のバックライト照明を必要とする。このバックライト照明は、通常は、ＬＣＤパネルの背後に配置され、ＬＣＤパネルを介して１つ以上の光源からの光を方向転換する光供給面によって提供される。光供給面の１つの典型的なタイプは、導光板（ＬＧＰ）である。ＬＧＰは、導波路の機能を果たし、その側端に配置された１つ以上の光源から受ける入射光に対して全内部反射（ＴＩＲ）を与える。ＬＧＰから光を取り出して、この光をディスプレイパネルの方へ外向きに向け直すために、一種の表面特徴部がＬＧＰの側面又は端部に沿って設けられる。
【０００３】
従来の導光板は、厚くて扱いにくく、通常は、ＬＣＤパネル自体の厚さを超える厚さを有する。もう１つの欠点は、従来の導光板の相対的な不撓性と関係がある。ＰＭＭＡ又は他の材料から製造されたときに、導光板は、該導光板が薄くなり過ぎる場合に、壊れやすく、また容易に割れやすくなる。
【０００４】
縮小された外形の導光板を製造する際の利点は、照明技術の当業者によって十分に理解される。照明用の薄くかつ可撓性の導光構造に固有の利点を認識して、多くの解決策が提案されている。例えば、Ｒｉｎｋｏによる「ＵｌｔｒａＴｈｉｎＬｉｇｈｔｉｎｇＥｌｅｍｅｎｔ」という名称の米国特許出願公開第２００５／０２５９９３９号は、導波路として形成され、光取り出しのために個別の回折構造のパターンを用いる可撓性照明器を記載している。
【０００５】
薄い外形の導光板に関して提案された解決策は多数あるが、いくつかの欠点がいまだ残っている。すべてのプラスチック材料が脆さと割れの危険性なしに薄い標準寸法に容易に製造できるわけではない。例えば、ＰＭＭＡが、Ｒｉｎｋｏによる米国特許出願公開第２００５／０２５９９３９号の開示に記載されているが、１ミリメートル未満の厚さで製造することが困難であることが明示されている。また、この解決策に関する製造方法は、既存の技術及び従来の材料を用いることが困難である。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２５９９３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ＬＣＤ並びに他のタイプのディスプレイデバイス及び照明用途とともに使用するために、表面からの光を方向転換する薄い照明膜又は導光板の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面では、導光層と光取り出し層とを備える複合導光板であって、前記導光層が、少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、該入射面に対して略直交する導光出力面と、該導光出力面に対向し、かつ前記入射面に対して略直交し、前記導光出力面を介して光を方向転換する特徴面とを備え、前記特徴面が、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長し、かつ１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有する複数の線形プリズム構造の列を備え、前記線形プリズム構造の長さ対幅のアスペクト比が１００：１より大きく、前記導光層の厚さが１ｍｍ未満であり、前記板が、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成され、前記光取り出し層が、前記導光層の導光出力面に結合され、前記導光層と前記光取り出し層との間の光学的接触をもたらす先端を有する複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面と、前記複合導光板からの光出力を提供する照明出力面とを備え、前記光取り出し層の厚さが１ｍｍ未満であり、１つ以上の空気又は他の気体のチャネルが前記導光層と前記光取り出し層との間に挟まれている複合導光板が提供される。
【０００８】
本発明のもう１つの側面では、可撓性導光板を形成するための方法であって、キャリアウエブ上に特徴面及び導光出力面を有する可撓性導光板を押し出しローラ成形し、用いられた前記キャリアウエブから前記導光板を解放することを含み、前記導光板が、少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、該入射面に対して略直交する出力面と、前記入射面に対して略直交し、前記出力面を介して光を方向転換する特徴面とをさらに備え、前記特徴面が、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長する複数の線形光方向転換構造の列を備え、各線形光方向転換構造が１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有し、前記線形光方向転換構造の長さ対幅のアスペクト比が１００：１より大きく、前記導光板が１ｍｍ未満の全厚を有し、前記板が、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成される方法が提供される。
【０００９】
本発明のもう１つの側面では、複合導光板を形成するための方法であって、第１キャリアウエブを用いて押し出しローラ成形することによって、特徴面と導光出力面とを有する可撓性導光層を形成し、複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面を有する光取り出し層を形成し、前記光取り出し層の光取り出し特徴部の突出端部を前記導光層の導光出力面に結合して、前記複合導光板を形成することを含み、前記複合導光板が、前記導光層と前記光取り出し層とを備え、前記導光層が、少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、該入射面に対して略直交し、前記導光層から外へ光を向ける導光出力面と、該導光出力面に対向し、かつ前記入射面に対して略直交し、前記導光出力面を介して光を方向転換する特徴面とを備え、前記特徴面が、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長し、かつ１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有する複数の線形プリズム構造の列を備え、前記線形プリズム構造の長さ対幅のアスペクト比が１００：１より大きく、前記導光層の厚さが１ｍｍ未満であり、前記板が、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成され、前記光取り出し層が、前記導光層の導光出力面に結合され、前記導光層と前記光取り出し層との間の光学的接触をもたらす先端を有する複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面と、前記複合導光板からの光出力を提供する照明出力面とを備え、前記光取り出し層の厚さが１ｍｍ未満であり、１つ以上の空気又は他の気体のチャネルが前記導光層と前記光取り出し層との間に挟まれている方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、本発明による可撓性導光膜１０を示す出力面１４からの斜視図が示されている。導光膜１０は、図２の斜視図において上から示される特徴面１６を有する。特徴面１６は、長さ方向Ｌに延長する多数の線形プリズム構造１８の列を有する。プリズム構造の断面図は、拡大Ｅ１に示されている。プリズム構造１８は、１０〜２００ミクロンの範囲内の高さｈ及び幅ｗの寸法を有する。プリズム構造１８は、導光膜１０の全長又は全幅にわたって連続的に延長しているが、より短い長さであってもよい。さらに、線形プリズム構造１８の長さ：幅の比は、１００：１より大きい。
【００１１】
プリズム構造１８は、長さ方向に延長しているが、完全に真っ直ぐである必要はない。例えば、特徴面１６から見た図３の斜視図は、若干の曲率を有して長さ方向に延長するプリズム構造を有する実施形態の可撓性導光膜を示している。
【００１２】
プリズム構造１８が製造に関して利点を有する一方で、特徴面１６は、プリズム形状以外の特徴部を含んでいてもよい。例えば、この微小構造化された面は、断面において、アーチ形、半円形、円錐形、非球面形、台形又は少なくとも２つの形状の合成である特徴部を有することができる。一般に、特徴面１６の特徴部は、入射面１２に対して垂直な方向における形状が細長い。特徴部のサイズ及び形状は、この方向に沿って変化することができ、一実施形態では、少なくとも１つの微小構造は、導光膜の長さＬ未満の有限長さを有する。
【００１３】
例えば、プリズム構造１８の頂角は、入射面１２付近で約９０°であり、さらに光源２０から遠い（すなわち、導光膜１０の中心部分に向かう）位置で約１４０°であり得る。特徴面１６の特徴部は、連続的でも離散的でもよく、それらは、ランダムに配置されても、互い違いでも又は互いに重ねられてもよい。最後に、平面であるか又はパターン化された浮き彫りを有する下部反射体が、ディスプレイ構造又はバックライト構造から反射され又は再循環されたディスプレイ光を元の位置へ反射することによって明るさをさらに増強するために、導光膜の入射面１２の下又は特徴面１６の下に配置されてもよい。
【００１４】
参照のため、光源２０の相対位置が図１に示されている。光源２０は、例えば、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光灯）などの１つの光源であってもよく、又は他の何らかのタイプのランプ、電球若しくはＬＥＤ又は光源の配列であってもよい。光源２０は、特徴面１６及び出力面１４に対して実質的に直交する入射面１２を介して光を方向付ける。
【００１５】
ここで図４を参照すると、照明装置３２の一部として導光膜１０を用いるディスプレイ装置１００が示されている。例えば、ＬＣＤパネルなどのディスプレイパネル３０は、導光膜１０からの光を変調する。また、図４において膜２２及び２４として示されている１つ以上の追加の膜が、導光膜１０からの光の方向、均一性又は他の特性を改善するため、又はその光に対して偏光を与えるために、照明装置３２の一部として設けられてもよい。ディスプレイパネル３０を介した光の経路は、破線の矢印Ｒで示されている。
【００１６】
本発明の導光膜１０は、その相対的に薄い外形のために、従来の導光板よりも有利である。導光膜１０の厚さｔは１ｍｍ未満である。導光膜１０の材料組成及び製造は以下の通りである。
【００１７】
複合膜
導光膜１０は多数の利点を提供するが、出力面１４から発せられる光の方向を改善するために、補助膜２２及び２４が設けられてもよい。導光膜１０とともに使用されるときに望ましいと思われる膜の１つのタイプは、導光膜１０内でのＴＩＲを妨げる取り出し特徴部を備え、光出力を提供し、かつ波線Ｒによって示されたように、一般に垂直方向に沿って光を方向付ける。１つ以上のこれらの補助膜素子、特に、光取り出し特徴部を備える補助膜素子を組み込む設計には利点があることが理解される。
【００１８】
図５は、任意の接着層４３を介して光取り出し層５０に光学的に連結され結合された導光層４０と光源２０とを含む、ディスプレイのための照明アセンブリ５９の斜視図である。導光層４０は、（光）入射面４２と、延長したプリズム構造３８を有する特徴面３６と、出力面３４（出力面３４は、特徴面３６よりも観察者に近い）とを有する。
【００１９】
光取り出し層５０は、多数の光取り出し特徴部５４を有する入力面５２を有する。光取り出し特徴部５４は、導光層４０の上面３４に結合される。これらの光取り出し特徴部５４は、光取り出し膜の出力面５６に向かって光を方向転換するのに役立つ。
【００２０】
図６は、薄い外形を提供しながら、導光機能と光取り出し機能の両方を組み合わせた一実施形態に係る複合照明膜６０を形成するために、光取り出し層５０に光学的に連結された導光層４０を示す拡大断面側面図である。光取り出し特徴部５４は、側面６４及び６６と、頂点６２とを有し、頂点６２は、この断面図において示されているように、先が細くなっていてもよく、又はさらに丸みを帯びていても、面取りされていても若しくは平坦であってもよい。極めて細い線で示されるように、頂点６２は、例えば、接着層４３を用いて積層することによって、導光層４０の上面３４に結合される。この結合は、導光層４０から取り出される光の適切な方向転換のために必要とされる光学的接触をもたらす。特に、この配置によって、空気又は他の周囲の気体の列４４が、光取り出し層５０と導光層４０との間に挟まれる。空気又は他の気体は、導光層４０と光取り出し層５０との間に封入される。光線Ｒは、導光層４０から取り出されて、光取り出し特徴部５４によって方向転換されるように示されている。光線Ｒは、好ましくは、出力面５６に対して垂直又は略垂直に発せられる。
【００２１】
図６に示される実施形態では、側面６４及び６６が、光取り出し特徴部５４の側面に沿って延長する平面部から形成される。これに代えて、側面６４及び６６が、丸みを帯びていてもよく、又は１つ平面部のみ若しくは図示されているように２つ以上の平面部を有していてもよい。
【００２２】
一定の範囲における光取り出し特徴部５４と導光層４０との間の光学的接触面積が小さくなるほど、この範囲から取り出される光（光束）の量も少なくなる。この原理は、結合された導光層４０と光取り出し層５０の一定範囲に生じる光取り出しを増大させるのに用いることができる。
【００２３】
例えば、多くのディスプレイ用途では、ディスプレイの隅付近に暗い領域があり得る。この場合に、導光体内の光束は、光源に対して平行な方向に変化する。したがって、隅が、図５に示される光源２０により近い場合であっても、これらの位置で取り出される光がより少ない可能性がある。例示の実施形態に従って、隅における光の強度は、増大することが可能であり、光分布の均一性は、導光層４０の隅領域における光取り出し特徴部５４の光学的接触面積を増大させることによって改善される。同様に、ディスプレイ又は照明デバイスの領域が部分的な明るさを有する場合には、均一性は、導光層４０の対応する部分でその光学的接触面積を縮小させることによって改善される。膜の該当する部分における光学的接触面積をそれぞれ増大し或いは縮小するために、前者の場合には、特徴部がより長く又はより多く作られることが可能で、後者の場合には、特徴部がより短く又はより少なく作られることが可能である。
【００２４】
一般に、導光層４０内の光束は、光取り出し層５０からの所与の量の光学的接触面積を必要とする。光学的接触面積は、各位置付近で複合照明膜６０の比較的小さい「地域」に関して計算される。各地域は、ディスプレイの観察者に見える明るさの非均一性を回避するように、十分に小さくなければならない。また、地域は、ディスプレイの観察者に見える地域間での明るさの移行なしに、光取り出し層５０の全域で明るさの変化を支持するように、十分に小さくなければならない。結果として、地域のサイズは、用途に依存し、また、ＬＣＤディスプレイの画素サイズ、光方向転換膜と液晶パネルとの間に置かれる層の拡散能、ディスプレイから観察者までの予想距離及びその他の用途特有の要因に依存する。地域のサイズは、小さな液晶パネル画素のサイズよりかなり小さくてもよく、又はより大型のディスプレイ用途において、１．０ｍｍ以上の大きさであってもよい。
【００２５】
図７は、部分的に分解された状態の複合照明膜の構成要素を示す斜視図である。拡大Ｅ２は、導光層４０上のプリズム構造３８の拡大側面図を示す。拡大Ｅ３は、光取り出し層５０の入力面５２上の光取り出し特徴部５４の拡大側面図を示す。導光層４０の厚さｔ１は、１ｍｍ未満である。光取り出し層５０の厚さｔ２は、同様に、１ｍｍ未満である。示された実施形態では、光取り出し特徴部５４が、プリズム構造３８の長さＬの延長方向に対して直交する方向に延長している。
【００２６】
製造
可撓性導光膜１０は、本明細書において以下に記載されるいわゆる押し出しローラ成形法を用いたウエブ製造に特に適している。図８は、押し出しローラ成形プロセス及びウエブ製造プロセスを用いた可撓性導光膜１０を形成するための製造装置７０の概略ブロック図である。キャリアウエブ７４は、供給部７２から供給され、パターン形成ローラ８０と対向するローラ７８との間に向かう。押出機７６は、ローラ７８とローラ８０との間の間隙に溶融材料を供給し、次いで、図２における特徴面１６のパターンを形成するために冷却する。使用済みのキャリアは、導光膜１０を解放するキャリア巻き取りローラ８２に進み、次いで、切断されるか又は巻き取りローラ８４の周囲に巻き付けられる。対向するローラ７８の表面は、硬質（金属）でも軟質（エラストマ）でもよい。
【００２７】
図９は、ウエブ製造を用いて複合照明膜６０を形成するための製造装置１１０の概略ブロック図である。図８を参照して前述したように、製造装置７０は、導光層４０を形成する。同様の製造装置９０が、光取り出し層５０を形成するために配置される。次に、導光層４０及び光取り出し層５０は、図５及び図６を参照して説明したように、それらのそれぞれの面を結合して複合照明膜６０を形成する積層ステーション９２に進む。別の実施形態では、光取り出し膜は、紫外線の投射及び硬化工程によって製造することができ、それによって、紫外線に感受性のある軟質材料が基体上にコーティングされて、パターン形成ローラに送られ、次いで、基体上にパターン化された層を形成する。ローラのパターン形成面と接触している間、紫外線感知層は、紫外線で膜を照らすことによって硬化処理される。次に、凝固したパターン形成層は、パターンローラからキャリア基体とともに剥離され、巻き取りローラ上に巻き付けられる。次に、製造された光取り出し膜は、図９に示された積層ステーション９２を用いて上記の光取り出し膜と同様の方法で、最終的に導光膜に結合される。
【００２８】
結合方法
再び図５を参照すると、光取り出し層５０の入力面５２は、導光層４０の出力面３４に結合される。これらの２つの面を結合するために使用することができる多数の技術がある。熱と圧力の組み合わせを加える積層は、これらの面同士を結合するのに用いることができる。あるいは、屈折率整合接着剤及び紫外線硬化ステップを必要とする各種の紫外線型接着剤が使用できる。接着剤を使用するときの１つの利点は、光学的接着層内で制御可能な埋め込み量に関する。接着剤及び埋め込み深さを変更するためのこの性能は、光学的結合の必要とされる水準を達成するための機構として用いることができる。
【００２９】
材料
導光膜１０、導光層４０及び光取り出し層５０は、溶融加工可能な各種の透明ポリマーのいずれかから形成することができる。これらには、以下の群、すなわち、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート（例えば、ビスフェノールＡのポリカーボネート）、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド（例えば、熱可塑性ポリイミド及びポリアクリルイミド）、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル及びポリスチレンからポリマーにさらに処理されるホモポリマー、コポリマー及びオリゴマー、スチレンのコポリマー及びブレンド（例えば、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー）、ポリエーテル（例えば、ポリフェニレン酸化物、ポリ（ジメチルフェニレン酸化物））、セルロース誘導体（例えば、エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートブチレート及びセルロースニトレート）及び含硫ポリマー（例えば、ポリフェニレン硫化物、ポリスルフォン、ポリアリルスルフォン及びポリエーテルスルフォン）が含まれるが、これらに限定されない。また、２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金が使用されてもよい。
【００３０】
図１における導光膜１０並びに図５における導光層４０及び光取り出し層５０は、溶融加工可能な可撓性ポリマーを適切に含む。本発明の目的のために、可撓性ポリマーは、膜又はシートの形態で、直径５ｃｍの円筒の周囲に、通常の使用温度範囲下で、破砕することなく、巻き付けることが可能なポリマーである。導光膜１０、導光層４０及び光取り出し層５０は、少なくとも８５パーセント（ＡＳＴＭＤ−１００３）、より好ましくは、少なくとも９０パーセントの光透過率と、２パーセント以下、より好ましくは、１パーセント以下のヘーズ（ＡＳＴＭＤ−１００３）とを有するポリマーを含むことが好ましい。一般に、適切なポリマーは、本質的に結晶性、半晶性又は非晶性であってもよいが、非晶性ポリマーは、最小水準のヘーズを有する光学的に均質な構造を形成するというそれらの能力のために最も適している。ディスプレイ用途のための熱的寸法安定性要件を最高に満足させるために、ポリマーは、少なくとも８５℃のガラス転移温度（Ｔｇ）（ＡＳＴＭＤ３４１８）及び常温で１．０×１０^−４ｍｍ／ｍｍ／℃以下の熱膨張係数（ＡＳＴＭＤ−６９６）を有するべきである。
【００３１】
導光膜１０、導光層４０及び光取り出し層５０に有用な特に適した溶融加工可能なポリマーは、非晶性ポリエステル（すなわち、押し出しローラ成形プロセス中に使用される時間及び温度の下で、結晶形態を自然発生的に形成しないポリエステル）、ポリカーボネート（すなわち、ビスフェノールＡなどの二価フェノールに基づくポリカーボネート）、エステル部分とカーボネート部分の両方を含むポリマー材料及び環状オレフィンポリマーを含む。さらに、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン及びポリアクリロニトリルなどの、通常は壊れやすく、溶融加工可能なポリマーは、それらが、耐衝撃性改質ポリマー粒子（例えば、軟質コア／硬質シェルのラテックス粒子を含む耐衝撃性改質ＰＭＭＡ）の取り込みによって、可撓性に作られるときに、本発明における使用に適当な材料である。但し、従来のＰＭＭＡは、それらの壊れやすさのために、本発明の薄い導光板には適していない。
【００３２】
ポリエステルに用いられる適切なモノマー及びコモノマーは、ジオール又はジカルボン酸又はエステル型でもよい。ジカルボン酸コモノマーとしては、これらに限定されないが、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、すべての異性体のナフタレンジカルボン酸、ビ安息香酸（例えば、４，４’−ビフェニルジカルボン酸及びその異性体、トランス−４，４’−スチルベンジカルボン酸及びその異性体、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸及びその異性体、４，４’−ジフェニルスルフォンジカルボン酸及びその異性体、４，４’−ベンゾフェノンジカルボン酸及びその異性体など）、ハロゲン化芳香族ジカルボン酸（例えば、２−クロロテレフタル酸及び２，５−ジクロロテレフタル酸など）、他の置換芳香族ジカルボン酸（例えば、第三ブチルイソフタル酸及びナトリウムスルホン化イソフタル酸など）、シクロアルカンジカルボン酸（例えば、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸及びその異性体並びに２，６−デカヒドロナフタレンジカルボン酸及びその異性体など）、双環式又は多環式ジカルボン酸（例えば、種々の異性体のノルボルナンジカルボン酸及びノルボルネンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸及びビシクロ−オクタンジカルボン酸など）、アルカンジカルボン酸（例えば、セバシン酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸及びドデカンジカルボン酸など）、及び縮合環芳香族ヒドロカルボン酸の異性体のジカルボン酸のいずれか（例えば、インデン、アントラセン、フェニアンスレン（ｐｈｅｎｅａｎｔｈｒｅｎｅ）、ベンゾナフタレン、フルオレンなど）が挙げられる。他の脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、シクロアルカンジカルボン酸又はシクロアルケンジカルボン酸を用いてもよい。あるいは、ジカルボン酸自体の代わりに、又はジカルボン酸自体と組み合わせて、これらのジカルボン酸モノマーのいずれかのエステル、例えば、ジメチルテレフタレートなどを用いてもよい。
【００３３】
適切なジオールコモノマーとしては、これらに限定されないが、直鎖又は分枝のアルカンジオール又はグリコール（例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコールなどのプロパンジオール、テトラメチレングリコールなどのブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどのペンタンジオール、ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール及びより高次のジオールなど）、エーテルグリコール（例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及びポリエチレングリコールなど）、連鎖エステルジオール（例えば、３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル−３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル−３−ヒドロキシ−２，２−ｄ−ｉメチルプロパノートなど）、シクロアルカングリコール（例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノール及びその異性体並びに１，４−シクロヘキサンジオール及びその異性体など）、双環式ジオール又は多環式ジオール（例えば、種々の異性体のトリシクロデカンジメタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルネンジメタノール及びビシクロ−オクタンジメタノールなど）、芳香族グリコール（例えば、１，４−ベンゼンジメタノール及びその異性体、１，４−ベンゼンジオール及びその異性体、ビスフェノールＡなどのビスフェノール、２，２’−ジヒドロキシビフェニル及びその異性体、４，４’−ジヒドロキシメチルビフェニル及びその異性体並びに１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン及びその異性体など）、及びこれらのジオールのより低次のアルキルエーテル又はジエーテル（例えば、ジメチルジオール又はジエチルジオールなど）が挙げられる。他の脂肪族ジオール、芳香族ジオール、シクロアルキルジオール及びシクロアルケニルジオールを用いてもよい。
【００３４】
エステル部分とカーボネート部分の両方を含むポリマー材料は、少なくとも１つの成分が、ポリエステル（ホモポリマーまたはコポリマーのいずれか）に基づくポリマーであり、その他の成分が、ポリカーボネート（ホモポリマーまたはコポリマーのいずれか）である場合には、（混和性）ブレンドであってもよい。そのようなブレンドは、例えば、ポリエステルのペレットがポリカーボネートのペレットと混合され、その後、均質な混合物を形成するように単軸又は２軸押出機で溶融ブレンドされる従来の溶融加工技術によって、作ることができる。溶融温度で、一部の転移反応（エステル交換）が、ポリエステルとポリカーボネートとの間に起こる可能性があり、その程度は、亜リン酸化合物などの１以上の安定剤の添加によって制御され得る。あるいは、エステル部分とカーボネート部分の両方を含むポリマー材料は、二価フェノール、カーボネート前駆物質（例えば、ホスゲンなど）及びジカルボン酸、ジカルボン酸エステル又はジカルボキシルハライドを反応させることによって調製されるコポリエステルカーボネートであってもよい。
【００３５】
環状オレフィンポリマーは、高いガラス転移温度、高い光透過率及び低い光複屈折を提供するかなり新しい種類のポリマー材料である。本発明の実施に有用な非晶性環状オレフィンポリマーとしては、ホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。環状オレフィン（コ）ポリマーとしては、例えば、環状オレフィンを有するα−オレフィンなどの非環状オレフィンの環状オレフィン添加コポリマー、エチレン、環状オレフィン及びα−オレフィンの環状オレフィン添加コポリマー並びに環状モノマーの開環重合後の水素添加によって調製されるホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。好ましい環状オレフィンポリマーは、ノルボルネン又はテトラシクロドデセン構造を有する環状オレフィンから成る環状オレフィンポリマーである。好ましい環状オレフィンポリマー及びコポリマーの典型例としては、ノルボルネン／エチレンコポリマー、ノルボルネン／プロピレンコポリマー、テトラシクロドデセン／エチレンコポリマー及びテトラシクロドデセン／プロピレンコポリマーが挙げられる。現在市販の環状オレフィンポリマーとしては、ＡＰＥＬ（商標）（ＭｉｔｓｕｉＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｃ．）、ＡＲＴＯＮ（登録商標）（ＪＳＲＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、ＴＯＰＡＳ（登録商標）（ＴｉｃｏｎａＧｍｂＨ）並びにＺｅｏｎｅｘ（登録商標）及びＺｅｏｎｏｒ（登録商標）（ＺｅｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が挙げられる。
【００３６】
また、光取り出し層５０は、熱硬化又は紫外線硬化モノマー又はオリゴマーなどの硬化された熱硬化性樹脂、例えば、（メタ）アクリレート、ウレタン−アクリレートオリゴマー、エポキシ及び他の周知の熱硬化性樹脂などを含んでもよい。
【００３７】
このようにして提供されるものは、複合導光板を提供する本発明である。複合導光板は、少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、該入射面に対して略直交する導光出力面と、該導光出力面に対向し、かつ前記入射面に対して略直交し、前記導光出力面を介して光を方向転換する特徴面とを備える導光層を備える。さらに、前記特徴面は、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長し、かつ１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有する複数の線形プリズム構造の列を備え、前記線形プリズム構造の長さ対幅のアスペクト比は１００：１より大きく、前記導光層の厚さは１ｍｍ未満である。さらに、前記板は、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成される。加えて、前記板は、光取り出し層を備え、該光取り出し層は、前記導光層の導光出力面に結合され、前記導光層と前記光取り出し層との間の光学的接触をもたらす先端を有する複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面と、前記複合複合導光板からの光出力を提供する照明出力面とを備える。さらに、前記光取り出し層の厚さは１ｍｍ未満であり、１つ以上の空気又は他の気体のチャネルが前記導光層と前記光取り出し層との間に挟まれている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による可撓性導光膜を示す出力面からの斜視図である。
【図２】図１の可撓性導光膜を示す入射面からの斜視図である。
【図３】若干の曲率を有して長さ方向に延長するプリズム構造を有する図１の可撓性導光膜を示す入射面からの斜視図である。
【図４】一実施形態における可撓性導光膜を用いたディスプレイ装置の斜視図である。
【図５】一実施形態による複合照明膜の斜視図である。
【図６】一実施形態における複合照明膜の断面側面図である。
【図７】複合照明膜の構成要素を示す斜視図である。
【図８】ウエブ製造を用いて可撓性導光膜を形成するための製造装置の概略ブロック図である。
【図９】ウエブ製造を用いて複合照明膜を形成するための製造装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０導光膜
１２導光膜の入射面
１４出力面
１６特徴面
１８プリズム構造
２０光源
２２，２４膜
３０ディスプレイパネル
３２照明装置
３４出力面
３６特徴面
３８プリズム構造
４０導光層
４２入射面
４３接着層
４４列
５０光取り出し層
５２入力面
５４光取り出し特徴部
５６出力面
５９照明アセンブリ
６０複合照明膜
６２頂点
６４，６６側面
７０製造装置
７２供給部
７４キャリアウエブ
７６押出機
７８ローラ
８０パターン形成ローラ
８２キャリア巻き取りローラ
８４巻き取りローラ
９０製造装置
９２結合ステーション
１００ディスプレイ装置
１１０製造装置
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３拡大
ｈ高さ
Ｌ長さ
ｔ厚さ
ｗ幅

【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光層と光取り出し層とを備える複合導光板であって、
前記導光層が、
少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、
該入射面に対して略直交する導光出力面と、
該導光出力面に対向し、かつ前記入射面に対して略直交し、前記導光出力面を介して光を方向転換する特徴面とを備え、
前記特徴面が、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長し、かつ１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有する複数の線形プリズム構造の列を備え、
前記線形プリズム構造の長さ対幅のアスペクト比が１００：１より大きく、前記導光層の厚さが１ｍｍ未満であり、
前記板が、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成され、
前記光取り出し層が、
前記導光層の導光出力面に結合され、前記導光層と前記光取り出し層との間の光学的接触をもたらす先端を有する複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面と、
前記複合導光板からの光出力を提供する照明出力面とを備え、
前記光取り出し層の厚さが１ｍｍ未満であり、１つ以上の空気又は他の気体のチャネルが前記導光層と前記光取り出し層との間に挟まれている複合導光板。
【請求項２】
前記ポリマー材料が、非晶性ポリエステル、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレートを含み、前記ポリマー材料が、エステル及びカーボネート部分を含む請求項１記載の複合導光板。
【請求項３】
各光取り出し特徴部が、長さ方向に延長する２つ以上の平面部分を有する第１側面と、長さ方向に同様に延長する２つ以上の平面部分を有する第２側面とを有し、前記第１側面と前記第２側面が頂点で交差する請求項１記載の複合導光板。
【請求項４】
可撓性導光板を形成するための方法であって、
キャリアウエブ上に特徴面及び導光出力面を有する可撓性導光板を押し出しローラ成形し、
用いられた前記キャリアウエブから前記導光板を解放することを含み、
前記導光板が、
少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、
該入射面に対して略直交する出力面と、
前記入射面に対して略直交し、前記出力面を介して光を方向転換する特徴面とをさらに備え、
前記特徴面が、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長する複数の線形光方向転換構造の列を備え、各線形光方向転換構造が１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有し、
前記線形光方向転換構造の長さ対幅のアスペクト比が１００：１より大きく、前記導光板が１ｍｍ未満の全厚を有し、
前記板が、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成される方法。
【請求項５】
前記ポリマー材料が、非晶性ポリエステル、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレートを含み、該ポリマー材料が、エステル及びカーボネート部分を含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
複合導光板を形成するための方法であって、
第１キャリアウエブを用いて押し出しローラ成形することによって、特徴面と導光出力面とを有する可撓性導光層を形成し、
複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面を有する光取り出し層を形成し、
前記光取り出し層の光取り出し特徴部の突出端部を前記導光層の導光出力面に結合して、前記複合導光板を形成することを含み、
前記複合導光板が、前記導光層と前記光取り出し層とを備え、
前記導光層が、
少なくとも１つの光源からの光を受け入れるための入射面と、
該入射面に対して略直交し、前記導光層から外へ光を向ける導光出力面と、
該導光出力面に対向し、かつ前記入射面に対して略直交し、前記導光出力面を介して光を方向転換する特徴面とを備え、
前記特徴面が、前記入射面に対して実質的に垂直である長さ方向に延長し、かつ１０〜２００ミクロンの高さ寸法及び幅寸法を有する複数の線形プリズム構造の列を備え、
前記線形プリズム構造の長さ対幅のアスペクト比が１００：１より大きく、前記導光層の厚さが１ｍｍ未満であり、
前記板が、ポリエステル、非晶性ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル−アミド、ポリアミド−イミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリエーテル、セルロース誘導体、含硫ポリマー及びそれらの２以上のポリマー又はコポリマーのブレンド又は合金を含むポリマー材料から形成され、
前記光取り出し層が、
前記導光層の導光出力面に結合され、前記導光層と前記光取り出し層との間の光学的接触をもたらす先端を有する複数の突出した光取り出し特徴部を有する入力面と、
前記複合導光板からの光出力を提供する照明出力面とを備え、
前記光取り出し層の厚さが１ｍｍ未満であり、１つ以上の空気又は他の気体のチャネルが前記導光層と前記光取り出し層との間に挟まれている方法。
【請求項７】
前記ポリマー材料が、非晶性ポリエステル、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマー、耐衝撃性改質ポリメタクリレートを含み、該ポリマー材料が、エステル及びカーボネート部分を含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
接着剤を用いて結合する請求項６記載の方法。

【図１】