JP2004038146A - 孔質ポリマー光拡散体の表面形成レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】同時に正反射性の光源を拡散させながら、改善された拡散光透過率を与えるために、改良した光拡散性を有する画像照明光源を提供する。
【解決手段】内部に微細空孔をもつ熱可塑性ポリマー材料を含有し、かつ表面に複数の複合レンズを含有する少なくとも５０％の透過率を示す透明ポリマー拡散フィルムであって、当該フィルムは、実質的に円形状孔質のポリマーシート上に、所望パターンの複数のポリマー複合レンズを形成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上面および底面を有し、表面に正反射光用の拡散体として有用な、複数の凸または凹の複合レンズを含む透明ポリマーフィルムに関する。好ましい形態では、本発明は、液晶表示装置用のバックライト拡散体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を散乱または拡散させる光学構造は、一般に、二つの方法：（ａ）多くの方向に光を屈折または散乱させるために表面粗さを利用する表面拡散体として、または、（ｂ）平らな表面と埋め込まれた光散乱性要素とを有する塊状拡散体として、の一方で機能する。
【０００３】
前者の種類の拡散体は、普通、その粗面を大気に曝して用いられ、拡散体材料と周囲の媒体との間の屈折率に可能な最大の差を与え、結果として入射光に対して最大の角拡散を与える。しかしながら、このタイプの先行技術のある光拡散体では、空気との接触が必要であるいう大きな障害を受ける。正確に操作するためにはその粗面が空気と接触していなければならないという要件によって、結果的に低効率となってしまう。仮に、拡散体の入力および出力表面が両方とも他の材料、例えば接着剤内に埋め込まれていると、その拡散体の光分散能が、望ましくないレベルまで落ちてしまうことにもなりかねない。
【０００４】
第２のタイプの拡散体、塊状拡散体での一つの変形では、第２の屈折率からなる小粒体または小球体が、拡散体の主な材料内に埋め込まれている。塊状拡散体のその他の変形では、拡散体材料の屈折率が拡散体の母体に沿って変化し、それによって、当該材料を通過する光が、異なる地点で屈折または散乱する。また、塊状拡散体には、いくつかの実際上の問題がある。仮に、高角度の出力分布を得ようとすると、その拡散体は、一般に、同じ光散乱能を有する表面拡散体よりも厚くなってしまう。しかし、仮に、その塊状拡散体が薄くされるならば、大部分の用途で望ましい特性、当該拡散体の散乱能が低くなり過ぎてしまう。
【０００５】
上記の困難性にも拘わらず、表面拡散体の方が望ましく、塊状拡散体は適当でないという用途がある。例えば、表面拡散体は、現存するフィルムまたは基体に貼り付けることができ、それによって別のフィルムは不要となる。液晶表示装置での光の操作の場合には、これは、（光の反射および喪失を起す）干渉を取り除くことによって効率が増大する。
【０００６】
米国特許第６，２７０，６９７号（Ｍｅｙｅｒｓ等）明細書には、曇りフィルムが、その山と谷形状の繰返しパターンを用いて特定波長バンドの透過赤外エネルギーに使用されることが記載されている。これは可視光を拡散させるが、そのパターンが表示装置を通して見えるので、かかる形状の周期性は、バックライト型ＬＣ装置には受入れられない。
【０００７】
米国特許第６，２６６，４７６号（Ｓｈｉｅ等）明細書には、光拡散用のポリマーシート表面における微細構造について開示されている。この微細構造は、基体表面にフレネルレンズを成形することによって作られ、光源からの出力光の方向を、所望の分布、パターンまたはエンベロープに付形するようにコントロールする。米国特許第６，２６６，４７６号明細書に開示される材料は、光を付形し、平行にするが、そのため、特に液晶表示装置用の効果的な光の拡散体とはならない。
【０００８】
一方の表面が表面テキスチャーを有する樹脂で被覆された樹脂を有する透明ポリマーフィルムを作製することは知られている。この種の透明ポリマーフィルムは、生の（未被覆の）透明ポリマーフィルムがポリエチレンのような溶融樹脂で被覆される際に、熱可塑的に型押し処理することによって作製される。表面に溶融樹脂をもつ透明ポリマーフィルムが、表面模様を有する冷却ローラと接触する。冷却水が、樹脂から熱を奪うようにローラを通して供給され、それを固化し、透明ポリマーフィルムに付着させる。この処理の間に、冷却ローラ表面の表面テキスチャーが、樹脂被覆された透明ポリマーフィルムに型押される。よって、冷却ローラ上の表面パターンは、被覆された透明ポリマーフィルム上の樹脂に作られる表面にとって重要である。
【０００９】
冷却ロールを作製する公知の先行方法の一つには、機械式型彫り法を用いて主要な表面パターンを作ることが含まれる。その型彫り法には、表面に工具の縦筋を引き起こす心狂い、高価格、および非常に長い処理といったことを含む多くの制約を有する。したがって、冷却ロールを製造するには機械式型彫りを使用しないことが望ましい。
【００１０】
米国特許第６，２８５，００１号（Ｆｌｅｍｉｎｇ等）明細書には、融触した基体上の繰返し微細構造の均一性を改善し、あるいは融触した基体上に３次元微細構造を作るため、基体の融触にエキシマレーザを用いる暴露処理が述べられている。この方法では、複雑なランダム３次元構造体を製造するためにマスター冷却ロールを作るのに用いることは困難であり、また法外なコストもかかる。
【００１１】
米国特許第６，１２４，９７４号（Ｂｕｒｇｅｒ）明細書では、基体は、リトグラフ法によって作られる。このリトグラフ法では、フォトマスクが連続して繰り返されて、所望の小レンズに相当する３次元レリーフ構造が作られる。プラスチックフィルム内に３次元形状を作るためにマスターを形成するこの手順は、時間の浪費であり、コスト的にも法外なものである。
【００１２】
米国特許第６，０９３，５２１号明細書には、写真部材の上面に少なくとも一層の感光性ハロゲン化銀層と写真部材の底面に少なくとも一層の感光性ハロゲン化銀層とを含み、孔質ポリエステルポリマーの少なくとも一層と非孔質ポリエステルポリマーの少なくとも一層とを含むポリマーシートを含む写真部材が記載されているが、その画像形成部材は、３８〜４２％のパーセント透過率を有する。米国特許第６，０９３，５２１号明細書に記載される孔質層は、静止画像を照らすために使われる先行技術のライトボックスで使用されるバック照明を拡散するが、３８〜４２％のパーセント透過率では、観察者の視力が液晶表示に達するに充分な光とはならない。典型的に、液晶表示装置の場合には、バックライト拡散体は、その拡散体に入射する光の少なくとも６５％、そして好ましくは少なくとも８０％が透過できなければならない。
【００１３】
米国特許第６，０３０，７５６号（Ｂｏｕｒｄｅｌａｉｓ等）明細書では、写真要素に、透明なポリマーシート、少なくとも一層の二軸延伸ポリオレフィンシートと少なくとも一層の画像層が含まれるが、当該ポリマーシートは、２０〜１００ｍＮの剛性を有し、その二軸延伸ポリオレフィンシートは、３５〜９０％の分光透過率を有し、そしてその二軸延伸ポリオレフィンシートは、６５％未満の反射濃度を有する。米国特許第６，０３０，７５６号明細書の写真要素では、前後のハロゲン化銀画像を分けているが、その孔質ポリオレフィン層が光を大量に拡散し過ぎて、暗い液晶表示画像を形成してしまう。また、当該シートに白色顔料を加えると、バックライトに許容できない程の散乱が生じてしまう。
【００１４】
米国特許第５，２２３，３８３号明細書には、反射性、即ち拡散透過性の支持体を含む写真要素が開示されている。この特許に開示される材料および方法は、反射写真製品には好適であるが、４０％未満のパーセント光透過率であるとＬＣ装置の明るさを容認できない程下げてしまうので、そのパーセント光エネルギー透過率（４０％未満）では、液晶表示に適していない。
【００１５】
米国特許第４，９１２，３３３号明細書では、Ｘ線増感紙が、画像感度や鮮明さの改善用の反射小レンズを作るために微孔質ポリマー層を使用している。米国特許第４，９１２，３３３号明細書に記載される材料はＸ線エネルギーに透過性であるが、当該材料は、ＬＣ装置に適合しない程、非常に低い可視光エネルギー透過率しか有しない。
【００１６】
米国特許第６，１７７，１５３号明細書には、液晶表示装置での光の視角を広げる空孔を含む延伸ポリマーフィルムが開示されている。米国特許第６，１７７，１５３号明細書における空孔は、二次延伸時に溶媒キャストポリマーを強く破砕することによって形成される。これら材料のアスペクト比は、入射光の付形時にその視角を拡大すると、均一な光の拡散を与えず、液晶形成画像に不均一な照明効果が生じてしまう。また、開示される空孔の形成方法では、結果として、光の拡散および光の透過の最適値を与えない空孔の大きさと空孔分布になってしまう。この特許の実施例１では、報告される９０％の透過率には、可視波長および非可視波長を積算して４００〜１５００ｎｍの波長が含まれるが、５００ｎｍでの透過率は入射光の３０％未満である。かかる値では、液晶表示のような画像表示に有用ないかなる拡散フィルムにも受入れられない。
【００１７】
【特許文献１】
米国特許第６，２６６，４７６号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，２７０，６９７号明細書
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明では、同時に正反射性の光源を拡散させながら、改善された拡散光透過率を与えるために、改良した光拡散性を有する画像照射用光源を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部に微細空孔を有する熱可塑性ポリマー材料を含み、かつその表面に複数の複合レンズを含む、少なくとも５０％の透過率を示す透明なポリマー拡散フィルムが提供される。また、本発明によれば、背面投射表示用の光拡散体、バックライト型の画像形成媒体、液晶表示部品および装置、および実質的に円形状孔質のポリマーシート上に、所望パターンの複数のポリマー複合レンズを形成する方法が提供される。
【００２０】
本発明によれば、同時に正反射性の光源を拡散させながら、改善された光透過率が与えられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、当該分野での先行技術に優る多くの利点を有している。本発明では、液晶表示装置のような背面投射型表示装置に通常使われる正反射性の光源を拡散することが提供される。また、本発明では、光源に拡散を与えつつ、高い光透過率を有する。光拡散体に係る高い透過率は、高い透過値が液晶表示をより明るくし、またその明るさのレベルを維持することを可能とし、バックライトの電力消費を低減し、それによってノートブック型コンピュータに普通であるバッテリー出力の液晶装置の寿命を延ばすことになるので、特に液晶装置に重要である。本発明の表面小レンズ構造のポリマー層は、多くの液晶装置に求められる所望の拡散および光透過要件を達成するために容易に変えることができ、それによって、液晶表示市場におけるめまぐるしく変わる製品要求に対して本発明材料を対応させることが可能となる。
【００２２】
本発明の孔質ポリマー層は、多くの液晶装置に係る所望の拡散および光透過要件を達成するために容易に変えることができ、それによって本発明の材料を液晶表示市場での急速に変わる製品要件に対応させることが可能となる。
【００２３】
本発明では、液晶表示装置に用いられる先行技術の粗面を有する光拡散体と明るさ増強フィルムとの間の空隙に対する必要性の程度を下げる。レンズは孔質ポリマー基材の片面に適用されるので、明るさ増強フィルムと光拡散体との間の空隙に対する要求を除くために、付加的なスキン層が与えられる。この空隙を取り除くと、当該拡散体材料を液晶表示における他のフィルム部材に対して接着結合させることが可能となり、当該ユニット重量を軽くし、コストを下げる。また、基材本体における孔質ポリマーの拡散表面と表面のレンズとを結合させると、この拡散体は、空孔の幾何学模様とレンズが別個の光拡散作業を遂行するために区別することが可能となるので、光を付形させ、拡散させることの両者に用いることができる。例えば、空気の孔質ポリマーは、大量の拡散を遂行でき、レンズは、一層小さい円錐角で拡散でき、それによって結果として高いパーセントの光拡散と小さい拡散円錐角となる。
【００２４】
本発明の孔質ポリマー層は、高い耐熱移動を有し、したがって、本発明の複合レンズを極端な周囲の環境条件から、あるいは例えば携帯型ＬＣ装置に備えられる熱い光源から隔離するために用いることができる。本発明の材料には、先行技術の孔質ポリマーフィルムに典型的な、バックライト光源に望ましくない散乱を生じさせ、また液晶表示装置の透過率を低減させる無機粒子が含まれない。
【００２５】
更に、当該拡散体の弾性率および耐引掻き傷性は、液晶装置の組立て操作時において、より強い拡散体となる先行技術のキャストコーティングされたポリマー拡散体に優る改善が施されている。これらおよび他の利点は、以下の詳細な記載により明らかとなろう。
【００２６】
用語「ＬＣＤ」は、画像形成に液晶を用いるいかなる背後投影型表示装置をも意味する。用語「拡散体」は、正反射性の光（一次方向の光）を拡散光（ランダム方向の光）に拡散できる材料の全てを意味する。用語「光」は、可視光を意味する。用語「拡散光透過率」は、５００ｎｍの光源での全体の光量と比較したときの５００ｎｍでサンプルを透過する光の割合を意味する。用語「全体の光透過率」は、５００ｎｍの光源での全体の光量と比較したときの５００ｎｍでのサンプルを通って透過した光の割合を意味する。これには、光の分光および拡散透過率の両者が含まれる。用語「拡散光透過効率」は、５００ｎｍでの全体の透過光の％に対する拡散透過光の％に１００の係数を掛けた比率を意味する。用語「ポリマーフィルム」は、ポリマーを含むフィルムを意味する。用語「ポリマー」は、単独重合体および共重合体を意味する。レンズの大きさおよび度数に関する用語「平均」は、全体のフィルム表面積にわたる算術平均を意味する。
【００２７】
「透明」とは、５００ｎｍで５０％以上の全体の光透過率をもつフィルムを意味する。フィルム上の小レンズの配置に関する「いずれの方向」とは、ｘおよびｙ平面におけるいずれかの方向を意味する。用語「パターン」は、規則的またはランダムのいずれでも、所定のレンズ配置を意味する。
【００２８】
バックライトのより良きコントロールと管理とは、液晶表示（ＬＣＤ）に対する技術的進歩を推進させる。ＬＣＤスクリーンと他の電子的ソフト表示媒体は、主として正反射性の（高度の方向性の）蛍光灯で背後から照らされる。拡散フィルムは、全体の表示域にわたって光を均等に分配し、そして当該光を正反射性から拡散性に変えるために使われる。表示スタックの液晶部分を励起させる光は、狭い円柱として放散し、再分散されなければならない。拡散体は、選択的に、高められた視角に向けて水平に光を放散させるために表示のこの部分に使われる。
【００２９】
拡散は、それが屈折率を変えて材料を通過する際に光を散乱させることによって達成される。この散乱によって、光エネルギー用の散乱媒体が生ずる。光の透過率と拡散との間には相反関係があり、これら二つのパラメーターの最適組み合わせが、それぞれの用途に望まれる。
【００３０】
背後の拡散体は、光源の直ぐ前に配置されて、正反射性の光を拡散光に変えることによって表示の全体にわたって光を一様にするために用いられる。拡散フィルムは、ウェッブ材料上の複数の小レンズから作られて、入射光を広げ、拡散させる。ＬＣＤのバックライトを拡散させる先行方法には、異なる屈折率をもつポリマーフィルム、または微孔質ポリマーフィルムを層状に重ねること、あるいは艶消樹脂もしくはビーズをもつフィルムを被覆することが含まれる。前方の拡散体の役割は、方向選択性をもつ液晶（ＬＣＤ）から来る光を広げることである。光は、密に集光されたビームに圧縮されて最高効率でＬＣに入り、そしてそれが出るときは狭い円柱光として現れる。拡散体では、光を選択的に広げるために光学的構造が用いられる。殆どの一団では、一つの軸に沿って光を選択的に伸ばすために、楕円形の微細レンズを形成している。また、この方向性は、化学的または物理的手段によって形成されるポリマーマトリクスおよび表面の微細レンズにおける楕円形状のポリマーによっても達成される。本発明の拡散フィルムは、慣用のフィルム製造設備を用いて高い生産性をもって製造することができる。
【００３１】
このポリマー拡散フィルムは、少なくとも一方の面に、多数のランダムな微小レンズ、即ち小レンズの形態で模様付けされた表面を有する。用語「小レンズ」は、小さいレンズを意味するが、本議論の目的に関しては、用語のレンズおよび小レンズは同じものであるとされている。小レンズは、複合レンズを形成するように重なり合っている。「複合レンズ」は、その表面に多数の小さい方のレンズを有する大きい方のレンズを意味する。「大きい方のレンズ」は、小さい方のレンズがその表面にランダムに形成されている大きい方の小レンズを意味する。「小さい方のレンズ」は、大きい方のレンズ上に形成されている大きい方のレンズより小さいレンズを意味する。カリフラワーに類似する複合レンズの形状を作るために、全てが異なる大きさと形からなる複数のレンズが互いの上部に形成される。小レンズおよび小レンズによって形成される複合レンズは、透明ポリマーフィルムの内方に凹状であってもよいし、あるいは透明ポリマーフィルムの外方に凸状であってもよい。用語「凹」は、フィルム表面に最も近い球体の外面をもつ球体表面のように湾曲していることを意味する。用語「凸」は、フィルム表面に最も近い球体の内面をもつ球体表面のように湾曲していることを意味する。用語「上面」は、光源から離れた方のフィルム表面を意味する。用語「底面」は、光源に近い方のフィルム表面を意味する。
【００３２】
用語「ポリマー」は、ホモポリマーおよびコポリマーを意味する。用語「微小ビーズ」は、典型的に限定凝集法を用いて合成されるポリマー球を意味する。これらの微小ビーズ球は、０．２〜３０μｍの大きさであってよい。これらは、好ましくは０．５〜５．０μｍの範囲にある。用語、微小ビーズは、延伸時に配向ポリマーフィルムに形成される空孔を意味する。これらの空孔は、無機粒子、有機粒子、または微小ビーズのいずれかによって開始される。これら空孔の大きさは、空孔を開始させるために使われる粒子または微小ビーズの大きさによって決まり、また配向ポリマーフィルムを延伸するために使われる延伸比によって決まる。空孔は、フィルムの縦方向および直交縦方向で０．６〜１５０μｍであってよい。それらは、高さで０．２〜３０μｍであってよい。好ましくは、縦方向および直交縦方向の空孔サイズは、１．５〜２５μｍである。好ましくは、空孔の高さは、０．５〜５．０μｍである。用語「実質的に円形」は、長軸が短軸の２倍未満である幾何学的な形状を示す。
【００３３】
本発明の一つの実施態様では、月のクレーター表面に喩えることができる。月を叩く小惑星が、他のクレーターから離れてクレーターを形成し、それが他のクレーターの一つと重なり、その他のクレーター内に形成するか、あるいはその他のクレーターを飲み込んでしまう。更に多くのクレーターが刻まれるに連れて、月の表面は、透明なポリマーフィルムに形成された複雑なレンズのような複雑な陥没となる。
【００３４】
各小レンズの表面は、レンズを通過するエネルギーの光線路を変える小型のレンズとして働く局部的な球体断片である。各小レンズの形態は、各小レンズの表面が球体の扇形であるが、必ずしも半球体ではないことを意味する「半球形」である。その曲面は、透明ポリマーフィルムに並行な第１の軸（ｘ）に関して測定されるときの曲率半径、透明ポリマーフィルムに並行で、かつ第１の軸と直行する第２の軸（ｙ）に関して測定されるときの曲率半径を有する。一連のフィルムにおけるレンズは、ｘおよびｙ方向で同じ寸法を有する必要はない。レンズの寸法、例えば、ｘまたはｙ方向の長さは、一般にフィルムの長さおよび幅よりもかなり小さい。「高さ／直径比」は、複合レンズの直径に対する複合レンズの高さの比を意味する。「直径」は、ｘおよびｙ平面における複合レンズの最大の寸法を意味する。その高さ／直径比の値は、光の拡散量、または各複合レンズが作る拡散の主たる原因の一つである。小さな高さ／直径比は、その直径が、より平らで、より幅広の複合レンズを作るレンズの高さよりもはるかに大きいことを示している。大きい高さ／直径値は、より高くて、より薄い膜の複合レンズであることを示している。複合レンズは、大きさ、形態、光学軸からの偏り、および焦点距離が異なってもよい。
【００３５】
曲率、深さ、大きさ、間隔、構成材料（これらは、ポリマーフィルムおよび基体の基本的屈折率を決める）、および小レンズの位置決めは、拡散の程度を決定し、そしてこれらのパラメーターは、本発明による製造時に確定される。
【００３６】
レンズを通る光の発散は、「非対称」と呼んでもよいが、それは、水平方向の発散が垂直方向の発散と相違していることを意味している。その発散曲線は、非対称であり、ピークの光透過の方向がθ＝０°の方向に沿ってなく、表面に対して非法線方向にあることを意味する。小レンズの拡散フィルムから光を非対称的に拡散させることを可能にするには、少なくとも三つのアプローチ、即ち、直交方向に関する一方向のレンズの寸法を変化させること、レンズの中心からレンズの光学軸を偏らせることおよび乱視レンズを用いること、がある。
【００３７】
光学軸がそれぞれのレンズの中心から偏っているレンズを有する拡散フィルムを用いることの成果は、非対称な方法でフィルムから光を拡散させる結果となる。しかしながら、レンズ表面は、その光学軸がｘおよびｙの両方向におけるレンズの中心から偏るように形成されてもよいことが理解されよう。
【００３８】
小レンズの構造は、基体の反対側に作られてもよい。支持体のどちら側の小レンズ構造も、曲率、深さ、大きさ、間隔、および小レンズの位置決めが変えられてよい。
【００３９】
少なくとも５０％の透過率を示す層を含み、内部に微細空孔をもつ熱可塑性ポリマー材料を含有し、かつその表面に複数の凸および／または凹の複合レンズを含む拡散体が、好ましい。湾曲した凹および凸のポリマーレンズは、非常に効率のよい光の拡散を与えることが分っている。また、本発明のポリマーレンズは、透明で、高い光の透過率を可能とし、ＬＣ表示がより多くの光を放射することを可能とする。湾曲した複合レンズ、即ち凹レンズを微孔質のポリマーシートに付着させることによって、本発明では、二重の光拡散能を有する。本発明では、表面拡散体の最良のもの、主として空中からポリマーへの屈折率を用いる光拡散の達成能力と、塊状拡散体の最良のもの、主として拡散体を、明るさ増強フィルム、表示スクリーンおよび偏光シートのような他の光学要素と光学接触させて置く能力とを併せ持っている。また、本発明の二重の光拡散体は、基材材料の本体内に非対称的なレンズと対称的な空孔を与えることによって、光拡散と光付形の達成手段を与える。
【００４０】
当該ポリマーフィルム表面上の凹レンズ、即ち複合レンズは、ランダムに配置されることが好ましい。レンズをランダムに配置すると、本発明材料の拡散率を増大させる。更に、秩序のある凹または凸レンズの配置を避けることによって、望ましくない光学干渉パターンが回避される。
【００４１】
本発明の実施態様では、凹または凸レンズは、透明ポリマーシートの両側に配置される。透明シートの両側にレンズを配置すると、片側にある本発明のレンズに比して、より効率のよい光拡散が得られる。また、透明シートの両側にレンズを配置すると、ＬＣ表示装置における明るさ強化フィルムから最も離れたレンズの焦点距離が増大する。
【００４２】
本発明の一実施態様では、凸レンズが透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凸レンズが透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィルムの両側に凸レンズを配置すると、レンズによる効率のよい拡散のために要求される必要な空隙を与える他の隣接フィルムから離れた表面が形成される。
【００４３】
本発明のその他の実施態様では、凸レンズが透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凹レンズが透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィルムの上面に凸レンズを配置すると、レンズによる効率のよい拡散のために要求される必要な空隙を与える他の隣接フィルムから離れた表面が形成される。ポリマーフィルムの底面に凹レンズを配置すると、隣接フィルムと光学的に接触させることができ、そして依然として効率よく光を拡散する表面が形成される。
【００４４】
本発明のその他の実施態様では、凹レンズが透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凹レンズが透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィルムの両側に凹レンズを配置すると、いずれの側にも隣接フィルムと光学的に接することができ、そして依然として効率よく光を拡散する表面が形成される。
【００４５】
本発明のその他の実施態様では、凹レンズが透明ポリマーフィルムの上面にあり、そして凸レンズが透明ポリマーフィルムの底面にある。ポリマーフィルムの上面に凹レンズを配置すると、隣接フィルムと光学的に接することができ、かつ依然として光を効率的に拡散する表面が形成される。ポリマーフィルムの底面に凸レンズを配置すると、レンズによる効率のよい拡散のために要求される必要な空隙を与える他の隣接フィルムから離れた表面が形成される。
【００４６】
凹または凸レンズは、いずれの方向にも４〜２５０個の複合レンズ／ｍｍの平均度数を有していることが好ましい。フィルムが２８５個の複合レンズ／ｍｍの平均度数を有するときは、レンズの幅は光の波長に接近する。当該レンズは、レンズを通過する光に色を与え、表示の色温度を変化させる。４個未満の複合レンズ／ｍｍでは大き過ぎて、それ故、光を効果的に拡散しないレンズとなる。いずれの方向にも２２〜６６個の複合レンズ／ｍｍの平均度数をもつ凹または凸レンズは、より好ましい。２２〜６６個の平均度数の複合レンズでは、効率的な光拡散を与え、しかも、これは、ランダムにパターン化されたロールに対するキャスト被覆ポリマーを用いて効率よく製造できることが分っている。
【００４７】
好ましい透明ポリマーフィルムでは、ｘおよびｙ方行に３〜６０μｍの平均幅で凹または凸レンズを有する。レンズが１μｍ未満のサイズを有するときは、当該レンズは、そのレンズの寸法が光の波長に類似するため、通過する光に色ずれを与える。当該レンズがｘおよびｙ方向に６８μｍを超える平均幅を有するときは、そのレンズは、光を効率よく拡散するには大き過ぎる。より好ましくは、凹または凸レンズは、ｘおよびｙ方向に１５〜４０μｍの平均幅を有する。この寸法のレンズは、最も効率のよい拡散を生ずることが分っている。
【００４８】
小さい方のレンズを含む凹または凸レンズでは、その小さい方のレンズが大きい方のレンズ直径の平均して８０％以下であることが好ましい。小さい方のレンズの直径が大きい方のレンズの８０％を超えるときは、その拡散効率は、レンズの複合率が下がるので減少する。
【００４９】
小さい方のレンズを含む凹または凸の複合レンズでは、その小さい方のレンズのｘおよびｙ方向の幅は２〜２０μｍであることが好ましい。小さい方のレンズが１μｍ未満の大きさを有するときは、当該レンズは、そのレンズ寸法が光の波長に類似するので通過する光に色ずれを与える。小さい方のレンズが２５μｍを超える大きさを有するときは、その拡散効率は、レンズの複合率が下がるので減少する。小さい方のレンズがｘおよびｙ方向に３〜８μｍの幅を有することが、より好ましい。この範囲では、最も効率の良い拡散となることが分っている。
【００５０】
凹または凸の複合レンズには、オレフィンの繰返し単位が含まれることが好ましい。ポリオレフィンは、コスト的に低くて、光の透過率が高い。また、ポリオレフィンポリマーは、効率よく溶融押出され、それ故、ロール形態で光拡散体を作るのに用いられる。
【００５１】
本発明のその他の実施態様では、凹または凸の複合レンズには、カーボネートの繰返し単位が含まれる。ポリカーボネートは、高い光学透過値を有し、そのため、高い光の透過と拡散が可能となる。高い光透過率のため、低い光透過値を有する拡散材料よりも一層明るいＬＣ装置が提供される。
【００５２】
本発明のその他の実施態様では、凹または凸の複合レンズには、エステルの繰返し単位が含まれる。ポリエステルは、コスト的に低くて、良好な強度と表面特性を有する。また、ポリエステルポリマーは、８０〜２００℃の温度で寸法的に安定であり、それ故、表示の光源で発生する熱に耐えることができる。
【００５３】
ポリマー支持体には、エステルの繰返し単位が含まれることが好ましい。ポリエステルは、コスト的に低くて、良好な強度と表面特性を有する。また、ポリエステルのポリマーフィルムは、密封された表示装置が遭遇する電流範囲の温度を超えても寸法的に安定である。ポリエステルポリマーは容易に破砕され、それによって表示装置内に組み込まれる拡散体シートの打抜きが可能となる。
【００５４】
本発明のその他の実施態様では、ポリマー支持体には、カーボネートの繰返し単位が含まれる。ポリカーボネートは、ポリオレフィンポリマーに比して高い光学透過値を有し、それ故、表示装置の明るさを改善できる。
【００５５】
本発明のその他の実施態様では、ポリマー支持体には、オレフィンの繰返し単位が含まれる。ポリオレフィンは、コスト的に低くて、良好な強度と表面特性を有する。
【００５６】
本発明のその他の実施態様では、ポリマー支持体には、酢酸セルロースが含まれる。トリアセチルセルロースは、高い光学透過率と低い光学複屈折性の両特性を有し、それによって本発明の拡散体が光を拡散し、かつ不要な光学パターンを減じることを可能とする。
【００５７】
本発明の拡散体材料の好ましい拡散光透過率は、５０％より大きいことである。拡散体が４５％未満の光透過率であると、拡散体を通過する光量が充分でなく、そのため拡散体を非効率にしてしまう。小レンズフィルムのより好ましい拡散光透過率は、少なくとも８０％、典型的には８０〜９５％である。８０％の拡散透過率では、ＬＣ装置の蓄電池の寿命を改善し、スクリーンの明るさを増すことが可能となる。透明ポリマーフィルムの最も好ましい拡散透過率は、少なくとも９２％である。９２％の拡散透過率では、バックライト光源の拡散を可能とし、かつＬＣ装置の明るさを最大なものとし、それによって、ＬＣスクリーンが自然の太陽光と競争せざるを得ない戸外で使用されるＬＣ装置での画質が改善される。
【００５８】
凹または凸レンズは、その各小レンズの表面が球体のセクターであるが、必ずしも半球体である必要はないという意味で、半球形であることが好ましい。これによれば、ｘ−ｙ平面にわたって優れた均一拡散が与えられる。半球形状のレンズは、入射光を均一に散乱し、表示領域が均一に照らされることが必要なバックライト表示の適用に理想的である。
【００５９】
本発明のその他の実施態様では、凹または凸レンズは、レンズの幅がｘおよびｙ方向で異なるという意味で非球面である。これは、ｘ−ｙ表面にわたって選択的に光を散乱させる。例えば、特定のｘ−ｙアスペクト比であれば、楕円形の散乱パターンが生じる可能性がある。このことは、拡大された視角に向けて垂直方向よりも水平方向により多くの光を拡散する、ＬＣ表示の前面において有用となる。
【００６０】
凸または凹レンズは、０．０３〜１．０の高さ／直径比を有することが好ましい。０．０１未満の高さ／直径比（非常に広角で浅いレンズ）であると、そのレンズが光を効率的に拡散するための充分な曲率を有しないレンズであるため、拡散性に制限がある。２．５を超える高さ／直径比であると、レンズの側面と基体との間の角度が大きいレンズが形成される。これによると、レンズの拡散能力を制限する内部反射が発生する。０．２５〜０．４８の高さ／直径比の凸または凹レンズが、最も好ましい。最も効率の良い拡散は、この範囲で起こることが分っている。
【００６１】
大きい方のレンズ当たりの小さい方のレンズの数は、２〜６０個であることが好ましい。大きい方のレンズが１個または０個の小さい方のレンズを有するときは、その複合率は減少して、それ故、効率的に拡散しない。大きい方のレンズがその上に７０個を超える小さい方のレンズを有するときは、数個の小さい方のレンズの幅が、光の波長に接近して透過光に対して色を与える。大きい方のレンズ当たり５〜１８個の小さい方のレンズであることが、最も好ましい。この範囲は、最も効率的な拡散を生じることが分っている。
【００６２】
透明ポリマーフィルムの厚さは、２５０μｍ以下であることが好ましく、１２．５〜５０μｍであることがより好ましい。現在のＬＣ装置に係るデザイン傾向は、より軽く、より薄い装置に向かっている。２５０μｍ以下まで光拡散体の厚さを減らすことによって、そのＬＣ装置を、より軽くてより薄くすることができる。また、光拡散体の厚さを減らすことによって、ＬＣ装置の明るさを、光の透過率を減少させて改善することができる。光拡散体のより好ましい厚さは、１２．５〜５０μｍであるが、それは、また、当該光拡散体をＬＣ装置における他の光学材料、例えば明るさ強化フィルムと適宜組み合わせることも可能である。更に、光拡散体の厚さを減らすことによって、当該拡散体の材料含量が軽減する。
【００６３】
本発明の熱可塑性光拡散体は、典型的に他の光学ウェブ材料と組み合わせて用いられるから、５００ＭＰａより大きい弾性率をもつ光拡散体であることが好ましい。５００ＭＰａより大きい弾性率であれば、光拡散体が、他の光学ウェブ装置との組み合わせのために感圧接着剤で積層されることが可能となる。また、当該光拡散体が機械的に強靭であるため、繊細で組立てが難しい先行技術のキャスト拡散フィルムと比較して、その光拡散体は、組立て処理の厳しさによりよく耐えることが可能である。
【００６４】
図１には、液晶表示装置における使用に好適な、孔質ポリマー光拡散体上に表面形成された複合レンズの断面が示されている。光拡散フィルム１２には、その上に大きい方のレンズ２２が微孔質ポリマー基材の表面２６に付着している微孔質ポリマー基材２０が含まれる。小さい方のレンズ２４は、大きい方のレンズ２２の表面上にある。本発明では、大きい方のレンズ２２の表面に複数の小さい方のレンズ２４が含まれる。本発明の光拡散体には、大きい方のレンズ２２、小さい方のレンズ２４および微孔質ポリマー基材２０から多くの拡散表面が含まれる。
【００６５】
図２には、光拡散体をもつ液晶表示装置が示されている。可視光源１８が照らされて、光が、光ガイド２に導入される。ランプ反射体４は、光エネルギーをアクリルボックスによって表わされる光ガイド２中に導くために使用される。反射テープ６、反射テープ１０および反射フィルム８は、光エネルギーが不必要な方向に光ガイド２を出ることがないようにするために使われている。透明なポリマーフィルムの形態の光拡散フィルム１２は、光拡散体に対して垂直方向に光ガイドを出る光エネルギーを拡散させるために使用されている。明るさ強化フィルム１４は、光エネルギーを偏光フィルム１６に焦点を合わせるために使用される。光拡散フィルム１２は、明るさ強化フィルム１４と接触している。
【００６６】
本発明では、入射光を均一に散乱するフィルムが提供される。本発明の延伸フィルムは、慣用のフィルム製造設備を用いて大量に生産できる。本発明では、微細空孔を含有する孔質の熱可塑性層が使用される。ポリマーマトリクス中の空気の微細空孔が好ましく、それは先行技術の、ＬＣＤ装置用の光拡散を形成するためのポリマーシート上の粗面に依存する拡散体材料に比して、非常に効率的な光の拡散体であることが分っている。空気を含有する微孔質層は、空孔中に含まれる空気（ｎ＝１）とポリマーマトリクス（ｎ＝１．２〜１．８）との間に大きな屈折率の差を有している。この大きな屈折率の差は、優れた拡散と高い光透過率を与え、ＬＣＤ画像を明るくすることおよび／または光に対する出力要件を下げて、それによりバッテリーの寿命を延ばすことを可能とする。本発明の拡散体材料の好ましい拡散光透過率は、６５％より大きい。拡散体の６０％未満の光透過率では、充分な光量を拡散体に通過させられず、それによって拡散体を非効率にしてしまう。微孔質の熱可塑性孔質層のより好ましい拡散光透過率は、８０％より大きい。８０％の拡散透過率であれば、ＬＣ装置のバッテリー寿命を改善し、かつスクリーンの明るさも増す。孔質熱可塑性層の最も好ましい拡散透過率は、８７％より大きい。８７％の拡散透過率であれば、バックライト光源の拡散を可能とし、ＬＣ装置の明るさを最大のものとして、ＬＣスクリーンが自然の太陽光と競争せざるを得ない戸外で使用されるＬＣ装置での画質が改善される。
【００６７】
本発明の微細空孔は、実質的に空気であるので、空孔を含有する空気の屈折率は１である。気孔と熱可塑性マトリクスとの間の屈折率の差は、０．２より大きいことが好ましい。０．２より大きい屈折率の差は、ＬＣＤのバックライト光源に優れた拡散を与えることが分っており、０．２より大きい屈折率の差があると、薄膜内で大量の拡散が可能となり、そのため、ＬＣＤの製造者がＬＣスクリーンの厚さを減らすことが可能となる。熱可塑性拡散層は、垂直方向では０．２より大きい少なくとも４の屈折率の変化を含むことが好ましい。４を超える屈折率の変化があると、殆どのＬＣ装置に対して充分な拡散を与えることが分っている。垂直方向に３０以上の屈折率の差があると、優れた拡散を与えつつ、かなり透過光の量を減らし、かなりＬＣ装置の明るさを低下させる。
【００６８】
本発明の熱可塑性光拡散体は、典型的に、他の光学ウェブ材料と組み合わせて使用されるので、５００ＭＰａより大きい弾性率をもつ光拡散体が好ましい。５００ＭＰａより大きい弾性率であると、その光拡散体は、他の光学ウェブ材料と組み合わせて感圧接着剤でラミネートすることが可能となる。また、当該光拡散体が機械的に強靭であるため、繊細で組立てが難しい先行技術のキャスト拡散フィルムと比較して、その光拡散体は、組立て処理の厳しさによりよく耐えることが可能である。０．６ＧＰａより大きい耐衝撃性をもつ光拡散体が、好ましい。０．６ＧＰａより大きい耐衝撃性であると、当該光拡散体は、望ましくない不均一な光拡散によってＬＣ装置に「ホット」スポットを発生する原因となる引掻きおよび機械的変形を阻止することが可能となる。
【００６９】
光拡散体の厚さは、２５０μｍ未満であることが好ましく、１２．５〜５０μｍであることがより好ましい。現在のＬＣ装置に係るデザイン傾向は、より軽く、より薄い装置に向かっている。２５０μｍ未満まで光拡散体の厚さを減らすことによって、そのＬＣ装置を、より軽く、より薄くすることができる。また、光拡散体の厚さを減らすことによって、ＬＣ装置の明るさを、光の透過率を減少させることによって改善することができる。光拡散体のより好ましい厚さは、１２．５〜５０μｍであるが、それは、また、当該光拡散体をＬＣ装置における他の光学材料、例えば明るさ強化フィルムと適宜組み合わせることも可能である。更に、光拡散体の厚さを減らすことによって、当該拡散体の材料含量が軽減する。
【００７０】
拡散体を横切る光拡散体の厚さの均一性は、０．１０μｍ未満であることが好ましい。厚さの均一性は、最大の拡散体の厚さと最小の拡散体の厚さとの間における拡散体の厚さの差として定義される。本発明の光拡散体を延伸することによって、当該拡散体の厚さの均一性は０．１０μｍ未満となり、それにより、キャスト塗布された拡散体に比して、ＬＣ装置を横切る光拡散体を一層均一にすることが可能となる。ＬＣ市場は、より大きなサイズ（４０ｃｍ以上の対角線）に移行しているので、光拡散体の均一性は、重要な画質パラメータとなっている。拡散体ウェブを横切って０．１０μｍ未満の厚さの均一性をもつ孔質の光拡散体を与えることによって、画質は維持される。
【００７１】
図１には、液晶表示装置での使用に好適な断面孔質のポリマー拡散体材料が示されている。光拡散体１２には、ポリマーマトリクス２６および気孔２４が含まれる。表面層２２には、開孔しているがポリマーマトリクス２６に含まれない気孔が含まれている。光拡散体１２の表面粗さは、当該光拡散体の表面で開孔した気孔のために、連続ポリマー層よりも大きい。
【００７２】
図２には、光拡散体をもつ液晶表示装置が示されている。可視光源１８が照らされて、光が、アクリルボード２に導入される。反射体テープ４は、アクリルボード２に向けて光エネルギー軸の焦点を合わせるために使用される。反射テープ６、反射テープ１０および反射フィルム８は、光エネルギーが不必要な方向にアクリルボードを出ることがないようにするために使われている。ポリマーの孔質光拡散体１２は、当該拡散フィルムに対して垂直方向にアクリルボードを出る光エネルギーを拡散させるために使用されている。明るさ強化フィルム１４は、光エネルギーを偏光フィルム１６に焦点を合わせるために使用される。孔質ポリマー層を有するポリマーの孔質光拡散体１２は、明るさ強化フィルム１４と接触している。
【００７３】
本発明の光拡散体用には、微孔質の複合二軸延伸ポリオレフィンシートが好ましく、これは、コアと表面層が共押出され、次いで二軸延伸されることによって空孔がコア層に含まれる空孔開始材料の周りに形成されることで製造される。二軸延伸層の場合には、好ましい複合体シートの二軸延伸シートおよびコアマトリクスポリマー用の好適な種類の熱可塑性ポリマーには、ポリオレフィンが含まれる。好適なポリオレフィンには、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリブチレンおよびそれらの混合物が含まれる。また、プロピレンとヘキサン、ブテン、およびオクテンのようなエチレンとのコポリマーを含む、ポリオレフィンコポリマーも有用である。ポリエチレンは、それがコスト的に低く、望ましい強度特性を有するので、好ましい。かかる複合体シートは、例えば、米国特許第４，３７７，６１６号、同第４，７５８，４６２号および同第４，６３２，８６９号明細書に開示されているが、これを開示したことにより、これらを本明細書中に含める。軽い光拡散体フィルムには、少なくとも一層の孔質ポリマー層をもつポリマーシートが含まれ、それには非孔質のポリエステルポリマー層が含まれてもよい。それには、前記ポリマーシートの前記孔質層からなる約２〜６０容量％の空孔スペースが含まれていなければならない。バックライトおよびフィラメントを隠すに適当な拡散能を与えながら透過性および反射特性を最適にするためには、かかる空孔濃度であることが望ましい。本発明の微細空孔含有延伸フィルムの厚さは、好ましくは約１μｍ〜４００μｍ、より好ましくは５μｍ〜２００μｍである。ポリマーシートは、６５％より大きいパーセント透過率を有することが好ましい。
【００７４】
本発明の熱可塑性拡散体には、その孔質層に隣接して一層以上の非孔質スキン層が与えられることが好ましい。複合体シートの非孔質スキン層は、コアマトリクス用に前掲されたと同じポリマー材料から作られてよい。複合体シートは、コアマトリクスと同じポリマー材料のスキンで作られてよく、あるいは、コアマトリクスと異なるポリマー組成物のスキンで作られてもよい。一体化のためには、コアに対するスキン層の付着を促進するために、補助層が使われてもよい。好適なポリエステルシートであれば、延伸されることを条件として、当該部材用に使用されてもよい。延伸によって当該多層構造に強さを与え、ディスプレーの組立て時における取扱い性を向上させる。微孔質の延伸シートは、その空孔によってＴｉＯ_２を用いなくても不透明性が与えられるので、好ましい。微孔質層は、コア層と薄膜層を適宜共押出し、次いで二軸延伸することによって製造され、それによって、空孔が、薄膜層に含有する空孔開始材料の周囲に形成される。
【００７５】
また、ポリエステル微孔質光拡散体は、その延伸ポリエステルが優れた強度、耐衝撃性および耐化学性を有しているので好ましい。本発明で用いられるポリエステルは、約５０℃〜約１５０℃、好ましくは約６０〜１００℃のガラス転移温度を有し、延伸可能で、少なくとも０．５０、好ましくは０．６〜０．９の固有粘度を有しなければならない。好適なポリエステルには、４〜２０個の炭素源原子の芳香族、脂肪族、または環状脂肪族ジカルボン酸、および２〜２４個の炭素原子を有する脂肪族または脂環式アルコールから得られるものが含まれる。好適なジカルボン酸の具体例には、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、ナトリウムスルホイソフタル酸およびそれらの混合物が含まれる。好適なグリコールの具体例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、他のポリエチレングリコールおよびそれらの混合物が含まれる。かかるポリエステルは、当該分野で周知であり、そして周知な技術、例えば、米国特許第２，４６５，３１９号および同第２，９０１，４６６号明細書に記載されるものによって作られてよい。好ましい連続マトリクスのポリマーは、テレフタル酸またはナフタレンジカルボン酸と、エチレングリコール、１，４−ブタンジオールおよび１，４−シクロヘキサンジメタノールから選ばれる少なくとも１個のグリコールとの繰返し単位を有するものである。ポリ（エチレンテレフタレート）が、これは少量の他のモノマーで変性されてもよいが、特に好ましい。また、ポリプロピレンは有用である。他の好適なポリエステルには、スチルベンジカルボン酸のような協力酸成分の好適な量を含めることによって形成される液晶コポリエステルが含まれる。かかる液晶コポリエステルの具体例は、米国特許第４，４２０，６０７号、同第４，４５９，４０２号および同第４，４６８，５１０号明細書に開示されるものである。
【００７６】
ポリエステル拡散体シートの共押出、冷却、延伸、および熱硬化は、当該延伸シートを得るために公知である、例えば、平面シート法、またはバブルもしくは平板法のいかなる方法によって達成されてもよい。その平面シート法には、ブレンドをスリットダイに通して押出して、シートのコアマトリクスポリマー成分とスキン成分がそれらのガラス転移温度以下で冷却されるように、速やかにその押出されたウェブを冷却キャスティングドラム上で冷却することが含まれる。次いで、その冷却されたシートは、マトリクスポリマーのガラス転移温度以上、融点温度以下の温度で、相互に直角方向に延伸することによって延伸される。当該シートは、一方の方向に延伸され、次いで第２の方向に延伸されてよく、あるいは同時に両方向に延伸されてもよい。当該シートは、延伸された後、ある程度まで両延伸方向における収縮を抑えながら当該ポリマーを結晶化しまたはアニールするのに充分な温度まで加熱することによって熱硬化される。
【００７７】
異なる効果を達成する付加的な層が、微孔質ポリエステル拡散シートに加えられることが好ましい。かかる層には、特異な特性を有するシートを作るために、着色剤、帯電防止材料、または異なる空孔形成材料が含まれてよい。二軸延伸シートは、改善された接着を与える表面層に形成されてよい。当該二軸延伸の押出は、所望の場合には、ある特定の所望の特性を達成するために、１０層のような多くの層で実施されてよい。
【００７８】
画像形成要素の色を変えるために、添加剤がポリエステルスキン層に加えられることが好ましい。スキン層の共押出には３２０℃を超える温度が必要であるから、３２０℃を超える押出温度に耐える着色顔料が好ましい。
【００７９】
添加できる本発明の添加剤は、蛍光増白剤である。蛍光増白剤は、紫外光を吸収してそれを可視光として放射する、実質的に無色で、蛍光性の、有機化合物である。具体例には、４，４´−ジアミノスチルベン−２，２´−ジスルホン酸の誘導体、４−メチル−７−ジエチルアミノクマリン、１−４−ビス（ｏ−シアノスチリル）ベンゾールおよび２−アミノ−４−メチルフェノールのようなクマリン誘導体が含まれるが、これらに限定されない。この効率のよい蛍光増白剤の使用についての望ましい特徴は、期待していない。透過表示材料用の紫外線源は画像の反対側にあるので、その紫外光の強度は、画像形成層に共通の紫外線フィルターによっては減少しない。その結果、所望の背景色を達成するためには、より少ない蛍光増白剤が必要となるだけである。
【００８０】
ポリエステル拡散体シートは、その共押出および延伸処理の後に、あるいはキャスティングと充分な延伸との間に、印刷適正を含むシートの特性を改良するため、蒸気バリアを与えるため、それを熱シール性とするため、あるいは接着性を改良するために用いられてよいある数の塗膜で被覆され、処理されてよい。これの具体例には、印刷適正用のアクリル塗膜、熱シール性用のポリ塩化ビニリデン塗膜がある。更に、具体例には、印刷適正または接着性を改良するための火炎、プラズマまたはコロナ放電処理が含まれる。微孔質のコア上に少なくとも一層の非孔質スキンを有することによって、当該シートの曲げ強度は増大し、その製造が容易になる。それによって、シートが全て孔質層で作られるときよりも、シートをより幅広で、かつ高延伸比で作ることが可能となる。非孔質層は、フィルムが作られた後に剥がされてもよい。更に、層を共押出することは、製造工程を単純化する。
【００８１】
本発明の延伸熱可塑性拡散体シートは、光学補償フィルム、偏光フィルムおよび基体構造の液晶層から選ばれる一以上の層と組み合わせて用いられてよい。本発明の延伸フィルムは、好ましくは、延伸フィルム／偏光フィルム／光学補償フィルムをこの順に組み合わせることによって用いられる。液晶表示装置に上記フィルムの組み合わせを用いる場合には、そのフィルム同士は、例えば、反射の損失などを最小限にするため、粘着性接着剤によって相互に結合されることが好ましい。その粘着性接着剤は、界面での光の反射損失を抑制するため、延伸フィルムのそれに近い屈折率を有するものであることが好ましい。
【００８２】
本発明の延伸熱可塑性拡散シートは、透明ポリマーから作られたフィルムまたはシートと組み合わせて用いられてよい。かかるポリマーの具体例には、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンなフタレートのようなポリエステル、ポリメチルメタクリレートのようなアクリルポリマー、およびポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレートおよび三酢酸セルロースがある。
【００８３】
本発明の延伸熱可塑性拡散体シートは、例えば、フィルムの絞り性および表面滑性を改善するために、入射角で光の散乱特性を変える光学特性を悪化させない範囲で添化剤、即ちシリカのような滑剤が含まれてもよい。かかる添化剤の具体例は、キシレン、アルコールまたはケトンのような有機溶媒、アクリル樹脂の微細粒子、シリコーン樹脂または金属酸化物またはフィラーである。
【００８４】
本発明の微細空孔含有延伸フィルムは、通常、光学異性体を有している。熱可塑性ポリマーからなる二軸延伸フィルムは、一般に、引張方向に光軸を有する光学異方性を示す光学的に異方性の材料である。光学異方性は、フィルム厚ｄおよび複屈折Δｎの積、即ち、Δｎ×ｄ（減速度）で表わされる。ここで、Δｎは、フィルム平面における遅い光軸方向における屈折率と速い光軸方向における屈折率との差である。延伸方向は、本発明フィルムにおける引張軸と一致している。引張軸は、正の固有複屈折を有する熱可塑性ポリマーの場合には遅い光軸方向であり、負の固有複屈折を有する熱可塑性ポリマーの場合には速い光軸方向である。Δｎ×ｄ値の必要なレベルに関しては、そのレベルがフィルムの用途に依存しているので、その確定的な要件は全くないが、それは５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００８５】
本発明の微細空孔含有延伸フィルムは、光を拡散するための機能を有している。これら多くの微細空孔によって形成される屈折率分布および微細空孔によって形成される微細レンズを周期的に変えると、光を散乱させるための光学特性に寄与する回折格子様のある構造が形成される。この孔質熱可塑性拡散体シートは、高いパーセント光拡散率を有しながら優れた光の散乱性を与える。本明細書では、「空孔」とは、それはおそらく気体を含む「空孔」であろうが、固体および液体を含まない意味で用いられる。所望の形態と大きさの空孔を作るためには、完了したパッキングシート内に残留する空孔開始粒子は、直径０．１〜１０μｍで、好ましくは形態が丸くなければならない。この大きさの開始粒子を用いて得られる空孔を、本明細書では「微細空孔」と呼ぶ。当該空孔は、未延伸方向の厚さ、即ち層のＺ方向において１０μｍ以下の寸法であることを示す。また、空孔の大きさは、縦および横方向での延伸度合による。理想的には、空孔は、二つが対向して端部が接触する凹ディスクによって決まる形態が予想される。換言すれば、空孔は、光エネルギーの方向に垂直な平面内（本明細書では、また鉛直方向とも呼ぶ）において実質的に円形断面を有する傾向がある。空孔は、その二つの主要な寸法（長軸と短軸）が当該シートの縦および横方向に沿って整列するように配向する。そのＺ方向軸は、副次的な寸法であり、略、空孔粒子の交差直径である。空孔は、一般に、独立気泡となる傾向を有し、そこで、実際上は、空孔コアの一方の側から他方の側に気体または液体が移行できる開孔路は無い。
【００８６】
有機の球体から形成される微細空孔は、それらが光の拡散の点では低いため、実質的には、円形空孔を形成し、容易にポリエステル中に分散されることが好ましいことが分っている。更に、孔質拡散層の大きさおよび形態は、有機の球体の寸法および量を適宜選択することによって変えることができる。また、散乱性の無機粒子が実質的に無い空孔が好ましい。粘度、ＴｉＯ_２およびシリカのような無機粒子を用いる先行技術の孔質ポリマー層は、容認できないほど可視光エネルギーを散乱することが分っている。バックライト光源からの散乱光エネルギーは、光エネルギーがＬＣから離れて光源の背後に向かって散乱することによって、表示ユニットの効率を減退させる。無機の微細空孔粒子は、８％もの多くの透過光エネルギーの喪失を生じさせることが分っている。
【００８７】
実質的に円形の空孔、即ち短軸に対する長軸が２．０〜０．５である空孔は、その実質的に円形の空孔が光エネルギーの効率的な拡散を与え、かつ光エネルギーの不規則な拡散を低下させることが分っているために、好ましい。２．０未満の短軸直径に対する長軸直径の比であることが、好ましい。２．０未満の比であると、ＬＣ光源の優れた拡散を与えることが分っている。更に、３．０より大きい比であると球形である空孔を与え、しかもその球形空孔は、不均質な光拡散を与えることが分っている。１．０〜１．６の比は、光拡散および光透過率が最適となるので、最も好ましい。
【００８８】
微細空孔は、１００μｍ^３未満の容積を有する拡散体のポリマー層における空孔である。１００μｍ^３より大きい微細空孔は、可視光を拡散できるが、その空孔サイズが大きいため不規則な光拡散が起こり、その結果、表示装置の不均一な照明となってしまう。８〜４２μｍ^３の熱可塑性微細空孔容積が、好ましい。６μｍ^３用に必要な空孔形成剤では、典型的な３×３倍のポリエステル延伸で空孔を形成するには小さ過ぎるので、６μｍ^３未満の微細空孔容積は、これを得るのが難しい。５０μｍ^３を超える微細空孔容積では、拡散は与えられるが、過剰な材料と経費を要する厚い拡散層が形成されてしまう。熱可塑性拡散体用の最も好ましい空孔容積は、１０〜２０μｍ^３である。１０〜２０μｍ^３では、優れた拡散と透過特性が与えられることが分っている。
【００８９】
有機の空孔開始材料は、種々の材料から選ばれてよく、それは、コアのマトリクスポリマーの重量当たり、約５〜５０重量％の量で存在していなければならない。好ましくは、この空孔開始材料には、ポリマー材料が含まれる。ポリマー材料が用いられるときは、それは、コア材料が作られるポリマーと溶融混合でき、その懸濁液が冷却するにつれて分散した球状粒子を形成できるポリマーであってよい。これの具体例には、ポリプロピレン中に分散したナイロン、ポリプロピレン中に分散したポリブチレンテレフタレート、またはポリエチレンテレフタレート中に分散したポリプロピレンが含まれる。仮に、ポリマーが、予備成形されて、マトリクスポリマー中に混入されるならば、その重要な特性は、粒子の大きさと形状である。球体が好ましく、それは、中空であっても、あるいは中実であってもよい。これらの球体は、一般式Ａｒ−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ_２（式中、Ａｒは、ベンゼン系の芳香族炭化水素基、または芳香族ハロ炭化水素基を表わし、そしてＲは、水素またはメチル基である）を有するアルケニル芳香族化合物；式ＣＨ_２＝Ｃ（Ｒ′）−Ｃ（Ｏ）（ＯＲ）　（式中、Ｒは、水素および約１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選ばれ、そしてＲ′は、水素およびメチルからなる群より選ばれる）のモノマーを含むアクリレート型モノマー；塩化ビニルと塩化ビニリデンとのコポリマー、アクリロニトリロと塩化ビニル、臭化ビニル、式ＣＨ_２＝ＣＨ（Ｏ）ＣＯＲ（式中、Ｒは、２〜１８個の炭素原子を有するアルキル基である）を有するビニルエステルとのコポリマー；アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、オレイン酸、ビニル安息香酸；テレフタル酸およびジアルキルテレフタル化物またはそのエステル形成誘導体と、式ＨＯ（ＣＨ_２）ＯＨ（式中、ｎは、２〜１０の範囲内の全数である）のグリコールとを反応させることによって作製され、そのポリマー分子内に反応性オレフィン結合を有する合成ポリエステル樹脂、からなる群より選ばれる部材である架橋されたポリマーから作られてよく、共重合された２０重量％までの第２の酸またはそのエステルを含む前記ポリエステルは、反応性のオレフィン不飽和モノマーおよびその混合物、およびジビニルベンゼン、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジアリルフマレート、ジアリルフタレートおよびそれらの混合物からなる群より選ばれる架橋剤を有する。
【００９０】
好ましい架橋ポリマービーズは、２．０μｍ未満、より好ましくは０．３〜１．７μｍの平均粒度を有する。０．３μｍ未満の架橋ポリマービーズでは、法外に高価につく。１．７μｍを超える架橋ポリマービーズでは、大きくて、光を効果的に散乱しない空孔を作ってしまう。
【００９１】
シート形成時の空孔形成に用いられる微細ビーズ用の好適な架橋ポリマーは、一般式：
【化１】

（式中、Ａｒは、ベンゼン系の芳香族炭化水素基、または芳香族ハロ炭化水素基であり、そしてＲは、水素またはメチル基である）
を有するアルケニル芳香族化合物；
式：
【化２】

（式中、Ｒは、水素および約１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選ばれ、そしてＲ′は、水素およびメチルからなる群より選ばれる）
のモノマーを含むアクリレート系モノマー；
式：
【化３】

（式中、Ｒは、２〜１８個の炭素原子を有するアルキル基である）
を有する塩化ビニルと塩化ビニリデンとのコポリマー、アクリロニトリロと塩化ビニル、臭化ビニル、ビニルエステルとのコポリマー；
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、オレイン酸、ビニル安息香酸；
テレフタル酸およびジアルキルテレフタル化物またはそのエステル形成誘導体と、式ＨＯ（ＣＨ_２）_ｎＯＨ（式中、ｎは、２〜１０の範囲内の全数である）のグリコールとを反応させることによって作製され、そのポリマー分子内に反応性オレフィン結合を有する合成ポリエステル樹脂、
からなる群より選ばれる部材である重合性有機材料であり、
共重合された２０重量％までの第２の酸またはそのエステルを含む前記ポリエステルは、反応性のオレフィン不飽和モノマーおよびその混合物、およびジビニルベンゼン、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジアリルフマレート、ジアリルフタレートおよびそれらの混合物からなる群より選ばれる架橋剤を有する。
【００９２】
当該架橋ポリマーを作るための典型的なモノマーの具体例には、スチレン、ブチルアクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ビニルピリミジン、酢酸ビニル、メチルアクリレート、塩化ビニルベンジル、塩化ビニリデン、アクリル酸、ジビニルベンゼン、アリールアミドメチル−プロパンスルホン酸、ビニルトルエン等が含まれる。好ましくは、その架橋ポリマーは、ポリスチレンまたはポリ（メチルメタクリレート）である。最も好ましくは、それはポリスチレンであり、そして、架橋剤は、ジビニルベンゼンである。
【００９３】
当該分野で周知の方法では、ブロードな粒度分布によって特徴付けられる不均一な大きさの粒子が得られる。得られるビーズは、スクリーニングによって分球して、その元の粒度分布の範囲に亘るビーズを得てもよい。懸濁重合、限界凝集のような他の方法では、直接、非常に均一サイズの粒子が得られる。米国特許第６，０７４，７８８号明細書は、これを開示したことによって本明細書中に含める。被覆され、架橋されたポリマー微細ビーズを得るために、「限界凝集」技術を用いることが好ましい。この方法は、米国特許第３，６１５，９７２号明細書に詳細に記載されている。しかしながら、本発明で用いられる被覆微細ビーズの作製には、この特許に記載されるような発泡剤は使用されない。好適な滑り剤または滑剤には、コロイドシリカ、コロイドアルミナ、および酸化チタンおよび酸化アルミニウムのような金属酸化物が含まれる。好ましい滑り剤は、コロイドシリカおよびコロイドアルミナであり、最も好ましくはシリカである。滑り剤の塗膜を有する架橋ポリマーは、当該分野で周知な手段によって作製されてよい。例えば、滑り剤が懸濁液に加えられる慣用の懸濁重合法が、好ましい。滑り剤としては、コロイドシリカが好ましい。
【００９４】
架橋ポリマーの微細ビーズは、０．１〜５０μｍの大きさの範囲にあり、ポリエステルの重量当たり、５〜５０重量％の量で存在する。ポリスチレンの微細ビーズは、連続マトリクスポリマーのＴｇより少なくとも２０℃高いＴｇを有し、かつ連続マトリクスのポリマーに比して硬いことが必要である。
【００９５】
微細ビーズの弾性およびレジリエンスによって、一般に、空孔が増大する結果となるから、そこで延伸時での変形を避けるためには、微細ビーズのＴｇは、マトリクスポリマーのＴｇよりもできるだけ高いことが好ましい。微細ビーズのレジリエンスおよび弾性点を超えて架橋すると、実際上の利点があるということは考えられないことである。架橋ポリマーの微細ビーズの周りは、少なくとも部分的に空孔で縁取られている。支持体における空孔スペースは、フィルム支持体の２〜６０容量％、好ましくは３０〜５０容量％占めることが必要である。支持体が作られる製法にもよるが、空孔は、微細ビーズを完全に取り囲んでいてもよく、例えば、空孔が、微細ビーズを取り囲むドーナツ形態（平らなドーナツ）であっても、あるいは、空孔が、単に部分的に微細ビーズと接していてもよく、例えば、一対の空孔が、反対側で微細ビーズと接していてもよい。
【００９６】
延伸時に、空孔は、微孔質フィルムの一軸延伸に対して均等二軸延伸からの特徴的な形状の様相を呈する。均衡の採れた微細空孔は、延伸の平面内で大部分円形である。微細空孔の大きさおよび究極の物性は、延伸の度合および釣り合い、延伸の温度および速度、結晶動力学、微細空孔の粒度分布などに依存している。本発明によるフィルム支持体は、（ａ）溶融連続マトリクスポリマーと架橋ポリマーとの混合物を形成し、ここで、架橋ポリマーは、マトリクスポリマー中に均一分散した多数の微細ビーズであり、そのマトリクスポリマーは前記され、架橋ポリマービーズも前記されている、（ｂ）押出またはキャスト法によってその混合物からフィルム支持体を形成し、（ｃ）該製品を引き伸ばすことによって延伸して、製品中に均一分散した架橋ポリマーの微細ビーズと、その方向、即ち延伸方向側で微細ビーズと少なくとも部分的に接している空孔とを形成することによって作製される。
【００９７】
シートまたはフィルム材料の二軸延伸法は、当該分野で周知である。基本的に、かかる方法には、シートまたはフィルムがキャストまたは押し出された後に、その原寸法の約１．５〜１０倍の量で少なくとも縦、即ち長さ方向に延伸することが含まれる。また、かかるシートまたはフィルムは、当該分野で周知な装置および方法によって、原寸法の概ね１．５〜１０倍（通常、ポリエステルの場合は３〜４倍、ポリプロピレンの場合は６〜１０倍）の量で、横、即ち横断方向にも延伸される。かかる装置および方法は、当該分野で周知であり、米国特許第３，９０３，２３４号明細書に記載されている。
【００９８】
空孔、即ち本明細書で微細ビーズを取り囲んでいると言われる空孔スペースは、連続マトリクスポリマーが当該マトリクスポリマーのＴｇを超える温度で延伸されるに連れて形成される。その架橋ポリマーの微細ビーズは、連続マトリクスポリマーに比して、比較的硬い。また、その微細ビーズとマトリクスポリマーとの非一体性および非相溶性のために、連続マトリクスポリマーは、それが延伸される際に微細ビーズを滑走して、結果としてその方向、即ち延伸方向側に空孔が形成され、その空孔は、マトリクスポリマーが連続して延伸されるに連れて長くなる。かくして、空孔の最終の大きさと形状は、延伸方向と延伸量に依存する。仮に、延伸が一方向のみであったら、微細空孔は、延伸方向の微細ビーズ側に形成される。仮に、延伸が二方向（二方向延伸）であるならば、実際には、かかる延伸は任意の位置から放射状に伸びるベクトル成分を有し、結果として各微細ビーズを取り囲むドーナツ形状の空孔となる。
【００９９】
好ましい予備成形延伸操作では、微細空孔の開口とマトリクス材料の延伸とを同時に行なう。最終製品の特性は、延伸の時間−温度関係および延伸のタイプと度合に依存し、かつこれらによって調整できる。最大の不透明性とテキスチャーが求められる場合には、延伸は、マトリクスポリマーのガラス転移温度より僅か高い温度で実施される。延伸が、より高いガラス転移温度の近傍で行なわれるときは、両相は一緒に引き伸ばされて、透明度が減少する。前者のケースでは、両材料は離れて引っ張られ、機械的非相溶処理となる。
【０１００】
一般に、空孔の形成は、マトリクスポリマーの結晶配向とは無関係に起こり、それを必要としない。不透明で、微孔質のフィルムは、マトリクス相として完全にアモルファスで、非結晶質のコポリエステルを用いて本発明の方法によって作製されている。結晶性／配向性（歪硬化性）マトリクス材料は、引張強度およびガス透過バリアのようないくつかの特性のために好ましい。他方、アモルファスマトリクス材料は、耐引裂性およびヒートシール適性のような他の分野で格別な利用を有している。特定のマトリクス組成物は、多くの製品要求に適応させることができる。結晶からアモルファスに至る全ての範囲のマトリクスポリマーは、本発明の一部である。
【０１０１】
本発明の複合レンズには、好ましくはポリマーが含まれる。ポリマーは、それが先行技術のガラスレンズと比較して、一般にコストが低く、優れた光学特性を有していて、かつ溶融押出、真空成形および射出成型のような公知の方法を用いて効率的にレンズに成形できるので、好ましい。複合レンズの形成に好適なポリマーには、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、セルロースエステル、ポリスチレン、ポリビニル樹脂、ポリスルホンアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリビニリデンフルオリド、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリスルホネート、ポリエステルイオノマー、およびポリオレフィンイオノマーが含まれる。これらポリマーのコポリマーおよび／または混合物も、機械的または光学的特性を改善するために用いることができる。透明な複合レンズ用の好ましいポリアミドには、ナイロン６、ナイロン６６、およびこれらの混合物が含まれる。また、ポリアミドのコポリマーも、好適な連続相のポリマーである。有用なポリカーボネートの具体例は、ビスフェノール−Ａポリカーボネートである。複合レンズの連続相ポリマーとしての使用に好適なセルロースエステルには、硝酸セルロース、三酢酸セルロース、二酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、およびこれらの混合物またはコポリマーが含まれる。好適なポリビニル樹脂には、ポリ塩化ビニル、ポリ（ビニルアセタール）、およびこれらの混合物が含まれる。また、ビニル樹脂のコポリマーも、使用できる。本発明の複合レンズ用に好ましいポリエステルには、４〜２０個の炭素原子の芳香族、脂肪族または脂環式ジカルボン酸と２〜２４個の炭素原子を有する脂肪族または脂環式グリコールとから得られるものが含まれる。好適なジカルボン酸の具体例には、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、ナトリウムスルホイソフタル酸およびこれらの混合物が含まれる。好適なグリコールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、他のポリエチレングリコールおよびこれらの混合物が含まれる。
【０１０２】
画像形成要素の色を変えるために、ポリエステルスキン層に添加剤を加えることが好ましい。添加できる本発明の添化剤は、蛍光増白剤である。蛍光増白剤は、実質的に、無色で、蛍光性の、有機化合物であり、それは、紫外光を吸収して可視青色光としてそれを放射する。具体例には、４，４´−ジアミノスチルベン−２，２´−ジスルホン酸の誘導体、４−メチル−７‐ジエチルアミノクマリンのようなクマリン誘導体、１‐４−ビス（ｏ−シアノスチリル）ベンゾールおよび２‐アミノ−４−メチルフェノールが含まれるが、これらに限定されない。この効率のよい蛍光増白剤の使用についての望ましい特徴は、期待していない。透過表示材料用の紫外線源は画像の反対側にあるので、その紫外光の強度は、画像形成層に共通の紫外線フィルターによっては減少しない。その結果、所望の背景色を達成するためには、より少ない蛍光増白剤が必要となるだけである。
【０１０３】
拡散体シートは、熱可塑性小レンズのキャスティングの前または後に、印刷適正を含むシートの特性を改良するため、蒸気のバリアを与えるため、それを熱シール性とするため、あるいは接着性を改良するために使用されてよいある数の塗膜で被覆され、処理されてよい。これの具体例には、印刷適正用のアクリル塗膜、熱シール性用のポリ塩化ビニリデン塗膜がある。更に、具体例には、印刷適正または接着性を改良するための火炎、プラズマまたはコロナ放電処理が含まれる。
【０１０４】
本発明の拡散体シートは、光学補償フィルム、偏光フィルムおよび基体構造の液晶層から選ばれる一以上の層と組み合わせて用いられてよい。本発明の拡散体フィルムは、好ましくは、拡散フィルム／偏光フィルム／光学補償フィルムをこの順に組み合わせることによって用いられる。液晶表示装置に上記フィルムの組み合わせを用いる場合には、そのフィルム同士は、例えば、反応の損失などを最小限にするため粘着性接着剤によって相互に結合されてよい。その粘着性接着剤は、界面での光の反射損失を抑制するため、延伸フィルムのそれに近い屈折率を有するものであることが好ましい。
【０１０５】
また、本発明の拡散体シートは、その他の光拡散体、例えば、バルク拡散体、微小凸レンズで型押しされた層、ビーズ層、表面拡散体、ホログラフ拡散体、微細構造拡散体、その他のレンズ配列、またはそれらの種々の組み合わせと関連させて用いてもよい。この小レンズ拡散体フィルムは、光を分散、または拡散して、それによって、整列された周期的レンズ配列の追加から起こる回折パターンを破壊してしまう。小レンズ拡散体フィルムは、いかなる拡散体またはレンズ配列の前または後に配置してもよい。
【０１０６】
本発明の拡散シートは、透明ポリマーから作られたフィルムまたはシートと組み合わせて用いられてよい。かかるポリマーの具体例には、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンなフタレートのようなポリエステル、ポリメチルメタクリレートのようなアクリルポリマー、およびポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレートおよび三酢酸セルロースがある。バルク拡散体の層は、支持体用のガラスシートに固定されてよい。
【０１０７】
また、本発明の透明ポリマーフィルムには、他の側面で、１個以上の小レンズ通路を通る光学透過率を改善するために、一層以上の光学塗膜が含まれてもよい。それには、屡、当該拡散体の効率を上げるために、反射防止（ＡＲ）膜の層で拡散体を被覆することが望ましい。
【０１０８】
本発明の拡散体シートは、例えば、フィルムの表面滑性を改善するために、入射角で光の散乱特性を変える光学特性を悪化させない範囲で、添化剤、即ちシリカのような滑剤が含まれてもよい。かかる添化剤の具体例は、キシレン、アルコールまたはケトンのような有機溶媒、アクリル樹脂の微細粒子、シリコーン樹脂または金属酸化物またはフィラーである。
【０１０９】
本発明の小レンズ拡散体フィルムは、通常、光学異性体を有している。ウェブ材料およびキャストされた熱可塑性樹脂は、一般に、引張方向に光軸を有する光学異方性を示す光学的に異方性の材料である。光学異方性は、フィルム厚ｄおよび複屈折Δｎの積、即ち、Δｎ×ｄ（減速度）で表わされる。ここで、Δｎは、フィルム平面における遅い光軸方向における屈折率と速い光軸方向における屈折率との差である。延伸方向は、本発明フィルムにおける引張軸と一致している。引張軸は、正の固有複屈折を有する熱可塑性ポリマーの場合には遅い光軸方向であり、負の固有複屈折を有する熱可塑性ポリマーの場合には速い光軸方向である。Δｎ×ｄ値の必要なレベルに関しては、そのレベルがフィルムの用途に依存しているので、その確定的な要件は全くない。
【０１１０】
本発明に係る製造方法では、好ましいレンズポリマーは、スリットダイから溶融押出される。一般に、Ｔダイまたはコートハンガーダイが好ましく用いられる。当該方法には、ポリマーまたはポリマーブレンドをスリットダイに通して押出し、その押出されたウェブを、透明シートのレンズポリマー成分がそのガラス凝固温度以下に冷却されて拡散レンズの形状が保持されるように、好ましいレンズの幾何学模様をもつ冷却されたキャスティングドラム上で、急冷することが含まれる。
【０１１１】
拡散フィルム集成体の製造法は発展した。その好ましいアプローチには、複数の複合体レンズを有する凸状のマスター冷却ロールを提供する工程が含まれる。当該拡散フィルムは、溶融ポリマー材料を冷却ロール表面にキャスティングすることによってそのマスター冷却ローラから型取され、次いでその小レンズ構造体をもつポリマー材料が透明ポリマーフィルム上に移される。
【０１１２】
冷却ロールは、ローラ表面に銅の層を電気メッキし、次いでガラスまたは二酸化ケイ素のようなビーズでその銅層の表面を研磨して噴射仕上げし、半球形の形状をもつ表面テキスチャーを形成する工程を含む方法によって製作される。その得られた噴射仕上げ表面は、底まで光沢ニッケルメッキされるかあるいはクロムメッキされ、結果としてロール内方に凹形状かあるいはロール外方に凸形状のいずれかをもつ表面テキスチャーとなる。冷却ロール表面の剥離特性のため、樹脂が、ロール表面に付着することはない。
【０１１３】
ビーズ噴射仕上げ操作が、噴射仕上げ操作時におけるノズルの供給速度、ローラ表面からのノズル距離、ローラの回転速度および粒子の速度が正確にコントロールされる自動直圧方式を用いて実施されて、所望の小レンズ構造が形成される。
【０１１４】
面積あたりの冷却ロールにおける形状部の数は、ビーズの大きさおよびパターンの深さによって決まる。より大きなビーズ直径およびより深いパターンであると、結果として、所定面積における形状部の数はより少なくなる。それ故、形状部の数は、ビーズの大きさとパターンの深さによって必然的に決まる。
【０１１５】
また、本発明の複合レンズは、パターン周辺を真空成形すること、レンズを射出成型することおよびレンズをポリマーウェブに型押しすることによって製造されてもよい。これらの製造技術では、効率的に光を拡散できる満足のいくレンズが得られるが、パターン化されたロール上にポリマーを溶融キャスト塗布し、引き続いて透明ポリマーウェブ上に移動させると、本発明のレンズをロール内に形成することが可能となり、それによって拡散レンズの製造コストが下がる。更に、キャスト塗布ポリマーでは、型押しおよび真空成形に比較して、より効率よく所望の複合レンズの幾何学模様を複製できることが分っている。
【０１１６】
本発明は、いかなる液晶表示装置に関連して用いられてもよく、その典型的な集成装置は以下に記載されている。液晶（ＬＣ）は、広く電子表示用に使われている。これらの表示方式では、ＬＣ層は偏光子層と検光子層の間に配置され、そして法線軸に対して層を旋回して進む方位角を示す配向ベクトルを有している。検光子は、その吸収軸が偏光子のそれと垂直であるように向けられる。液晶セルを通過する偏光子によって偏光された入射光は、液晶内の分子配向に影響されるが、それはセルを横切る電圧を印加することによって変えることができる。この原理を用いることによって、周囲の光を含む外部光源からの光の透過率をコントロールすることができる。このコントロールの達成に必要なエネルギーは、一般に、陰極線管のような他の表示タイプに使われる蛍光材料に必要なそれよりもはるかに少ない。したがって、ＬＣ技術は、軽量化、低電力消費および長期の操作寿命を重要な特徴としている、ディジタル時計、計算機、ポータブルコンピュータ、電子ゲーム機を含むがそれらに限定されない多くの用途に使われている。
【０１１７】
能動マトリクス液晶表示（ＬＣＤ）は、各液晶画素の駆動用スイッチ装置として薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を用いている。これらのＬＣＤは、そのそれぞれの液晶画素が選択的に駆動されるため、混信無しに高精細度の画像を表示することができる。光学モード干渉（ＯＭＩ）表示は、液晶表示であり、それは、「通常は白色」、つまり、光がオフ状態の表示層を透過する。ねじれネマティック液晶を用いるＬＣＤの動作モードは、大雑把に、複屈折モードと旋光モードに分かれる。「フィルム補償型超ねじれネマティック」（ＦＳＴＮ）ＬＣＤは、通常は黒色、つまり、電圧が印加されないときはオフ状態で光の透過を禁止する。ＯＭＩ表示は、報告によれば、より速い応答時間とより広い動作温度範囲を有している。
【０１１８】
白熱電球または太陽からの通常光は、ランダムに偏光されている、つまり、それには、可能なあらゆる方向に向かう波が含まれている。偏光子は、ランダムに偏光された（「偏光されていない」）光ビームを、入射光ビームから二つの垂直平面に偏光された成分の一方を選択的に除去することによって偏光されたものに変換するように機能する二色材料である。線形偏光子は、液晶表示（ＬＣＤ）装置の基本的な構成部品である。
【０１１９】
ＬＣＤ装置に使用するために充分な光学的性能をもつ高二色性比率の偏光子には、いくつかのタイプがある。これらの偏光子は、一方の偏光成分を透過し、他方の互に直交する成分を吸収する（この効果は、二色性として知られている）薄いシート状材料から作られる。最も普通に用いられるプラスチックシート偏光子は、薄い、一軸延伸された（ＰＶＡポリマー鎖が、多少並行状態で一列に並んでいる）ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムからなる。この一列に並んだＰＶＡは、次いで、沃素分子または着色二色性色素の組み合わせでドープされて（例えば、住友化学社の欧州特許第０１８２６３２号明細書を参照のこと）、これらは、中性のグレー着色された高異方性のマトリクスを得るように吸収され、そして一軸延伸されたＰＶＡとなる。脆いＰＶＡフィルムを機械的に支持するため、それは、次いで、両側を三酢酸セルロース（ＴＡＣ）の堅い層、または類似の支持体で積層される。
【０１２０】
コントラスト、カラー再現性、および安定なグレースケール強度は、電子表示に係る重要な品質特性であり、これらは液晶技術に採用されている。液晶表示のコントラストを制約する主要な因子は、光が、液晶要素またはセルを通る際に「漏れる」傾向であり、そうなると、暗黒、即ち「黒色」画素状態となる。更に、漏洩およびそれによる液晶表示のコントラストは、表示スクリーンが見られる角度にも左右される。典型的に、最適なコントラストは、表示に対する凡その法線入射を中心として狭い視角内でのみ観察され、視角が大きくなると急速に落ちる。カラー表示では、この漏洩の問題は、コントラストを悪化するばかりでなく、カラー再現の減退と関連して色ずれまたは色相ずれの原因となる。黒色状態の光の漏洩に加えて、典型的なねじれネマティック液晶表示における狭い視角の問題は、液晶材料の光学的異方性のために、視角関数としての明るさ−電圧曲線におけるシフトによって悪化する。
【０１２１】
本発明の透明ポリマーフィルムは、当該フィルムがバックライト方式における光散乱フィルムとして用いられるときは、輝度を平準化できる。ポータブルコンピュータに使われるような、バックライト型ＬＣＤ表示スクリーンでは、光源に相当する個々の「ホットスポット」が検出されるように、ＬＣＤスクリーンに比較的近くに配置された比較的集中した光源（例えば、蛍光）または比較的集中した一連の光源を有していてよい。拡散体フィルムは、表示装置に亘る照度を平準化するのに役立つ。液晶表示装置には、例えば、能動マトリクス駆動および単純マトリクス駆動から選択される駆動法と、例えば、ねじれネマティック液晶モード、超ねじれネマティック液晶モード、強誘電性液晶モードおよび反強誘電性液晶モードから選択される液晶モードとの組み合わせを有する表示装置が含まれるが、しかし、本発明では、上記組み合わせによって限定されない。液晶表示装置では、本発明の延伸フィルムは、バックライトの前面に配置されることが必要である。本発明の小レンズ拡散体フィルムでは、当該フィルムがあらゆる方向に優れた可視性を与えるように光を拡散するという優れた光散乱性を有しているので、液晶表示装置の明るさを表示全体に亘って平準化することができる。上記の効果は、このような小レンズ拡散体フィルムを単一使用しても達成できるが、複数枚のフィルムが組み合わされて用いられてもよい。この均質化する小レンズ拡散体フィルムは、透過モードでＬＣＤ材料の前に置いて、光を分配し、それを更によく均質化させるようにしてもよい。本発明には、光源を有意破壊する装置としての重要な用途も有している。多くの用途では、試料全体に分散した光が変化するが、これは望ましくないので、ある用途に問題があるフィラメント構造それ自体を光源の出力から除いてしまうことが望ましい。また、光源が置換された後に光源のフィラメントやアークの位置に変動があると、誤った、誤解を招きかねない読みが生じる。光源と検出器との間に置かれた本発明の均質化する小レンズ拡散体フィルムでは、光源の出力からどんな痕跡量のフィラメント構造をも除くことができるので、したがって、光源から光源へと全く同一の均質化した出力が生じる。
【０１２２】
小レンズ拡散体フィルムは、所望の場所に向けた快い均質化した光を与えることによって舞台用の照明をコントロールするために用いられてもよい。舞台およびテレビの製作では、広範な種類の舞台光を用いて、適当な照明に必要な異なる効果を全て達成することが必要である。これには、不便で高価な多くの異なるランプを用いることが要求される。ランプを覆って配置される本発明のフィルムは、それに必要な殆ど制限のない柔軟性のある分散光を与えることができる。その結果として、殆どのあらゆる対象、動くものであれ動かないものであれ、いかなる形態からなるものであっても、正確に照明することができる。
【０１２３】
本発明の小レンズ拡散体フィルムに金属フィルムなどからなる反射層を塗付して形成される反射フィルムは、例えば、交通信号用の逆反射性部材として使用できる。それは、自動車、二輪車、人などに貼り付けた状態で使用できる。
【０１２４】
また、本発明の小レンズ拡散体フィルムは、法の施行と安全システムの分野において、赤外（ＩＲ）検出器に一層高いコントラストを与えるために、全体の安全確保地域にわたるレーザダイオード（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）からの出力光を均質化するために用いられてもよい。また、本発明の当該フィルムは、紙幣読取機または皮膚治療装置のようなＬＥＤまたはＬＤ源を用いる装置から構成物を取り除くために使用されてもよい。これにより、より正確さが増すことになる。
【０１２５】
外科医の頭部に取り付けられる光ファイバー集成体により、仮に手術時に光ファイバー要素の一部が破壊しても、手術部位に散漫性の光度変化を放つことができる。ファイバー束の末端に配置された本発明の小レンズ拡散体フィルムは、残りのファイバーから来る光を均質化して、患者に放つ光から破壊したファイバーの痕跡を排除してしまう。標準の擦りガラス製の拡散体では、著しい背後散乱によって処理量に損失が生じるため、この用途には効果的でない。
【０１２６】
また、本発明の小レンズ拡散体フィルムは、光源のフィラメントまたはアークを有意破壊することによって顕微鏡下の試料を均質に照らして、均質的に照らされた視野を得ることができる。また、当該フィルムは、ファイバーを伝わる種々のモード、例えば、螺旋状ファイバーから来る光の出力を均質化するために使用することができる。
【０１２７】
また、本発明の小レンズ拡散体フィルムは、仕事および生活空間に好適な光を与えるような重要な建築的な用途も有している。典型的な商業上の用途では、低廉な透明ポリマー拡散体フィルムが、部屋全体に光を拡散させることを助けるために用いられる。これら慣用の拡散体の一つと置き換わる本発明のホモジナイザーでは、光が部屋全体にわたって一様でかつ全くホットスポットが無く、あらゆる角度に拡散されるように、より均一な光出力が与えられる。
【０１２８】
また、本発明の小レンズ拡散体フィルムは、芸術品を照らす光を拡散するために用いられてもよい。この透明なポリマーフィルム拡散体は、最も望ましい様式で芸術品を描写するため、適宜な大きさと方向性をもつ好適な絞りを与える。
【０１２９】
更に、本発明の小レンズ拡散体フィルムは、表示装置のような光学装置の一部として広く使うことができる。例えば、それは、液晶表示装置のバックライト方式について先に記載した光散乱板に加えて、反射型液晶表示装置における金属フィルムのような反射フィルムで積層された光反射板として、あるいは当該装置の裏面側（観察者と反対側）に金属フィルムを置く場合に当該フィルムを前面側（観察者側）に向ける前面散乱性フィルムとして用いることができる。本発明の小レンズ拡散体フィルムは、ＩＴＯフィルムによって示される酸化イリジウムからなる透明導電層を積層させることによって電極として用いられてもよい。
【０１３０】
透明ポリマー拡散体フィルムのその他の用途には、後部投影スクリーンがあるが、それは、大画面のスクリーン上に光源から画像を投影することが望ましい。テレビ用の視角は、典型的に、水平方向よりも縦方向に小さい。
【０１３１】
拡散フィルムのサンプルは、積分球を備えた日立Ｕ４００１ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ分光光度計を用いて測定された。全体の透過スペクトルは、複合レンズの前面を積分球に向けたビームポートにサンプルを置いて測定された。検量された９９％拡散反射性の標準（ＮＩＳＴ−痕跡量）は、標準のサンプルポートに置かれた。拡散透過スペクトルは、同様に測定されたが、９９％タイルを取り去った。拡散反射スペクトルは、塗布側を積分球に向けたサンプルポートにサンプルを置いて測定された。サンプルの裏張り材からの反射を排除するために、サンプルの背後には何も置かれなかった。得られたスペクトルの全ては、３５０〜８００ｎｍであった。拡散反射率の結果は、９９％タイルについて引用されるので、その値は絶対ではなく、９９％タイルの検量報告によって修正されることが必要となる。
【０１３２】
全透過光のパーセンテージは、全ての角度でサンプルを透過する光のパーセントを指している。拡散透過は、入射光から２°の角度を除くサンプルの透過光パーセントとして定義される。拡散光の透過は、拡散透過によってサンプルを透過した光のパーセントである。拡散反射は、サンプルによって反射される光のパーセントとして定義される。実施例に引用したパーセンテージは、５００ｎｍで測定された。これらの値は、サンプルの吸収性または測定されたサンプルの僅かな変化のため、合計で１００％にはならない。
【０１３３】
本発明の実施態様によれば、改善された光の拡散性および透過性のみならず、薄くされた拡散フィルムも提供され、しかもこの拡散フィルムは、光の散乱性を低減している。
【０１３４】
本明細書で言及した特許および他の刊行物の全ての内容は、これを参照したことにより本明細書中に含める。
【０１３５】
【実施例】
実施例
この実施例では、孔質ポリマーの光拡散体上に表面形成されたレンズを、複合レンズの幾何学形状を含むパターン形成された冷却ロールに対して、押出級のポリオレフィンポリマーを押出注型することによって作製した。次いで、この複合レンズの形態にパターン形成されたポリオレフィンポリマーを、孔質ポリエステルウェブ材料に移動して、それにより複合表面レンズをもつ微孔質光拡散体を形成した。この実施例では、孔質ポリマーウェブ材料上に形成した複合表面レンズが、透明なポリマーウェブ、微孔質基材およびアクリルマトリクス中に球状ビーズを分散させることを利用する先行技術の光拡散体の表面に形成された複合ポリマーレンズに比して、非常に優れた光拡散性を与えることを示す。更に、この光拡散体は、コストが低く、ＬＣ装置に組み込める機械的特性を有していることが明らかである。
【０１３６】
複合レンズの幾何学模様を形成するために用いられるパターン形成された冷却ロールを、ローラーの表面に銅層を電気メッキし、次いでその銅層の表面をガラスビーズで研磨噴射仕上げして、半球形の形状をもつ表面テキスチャーを作製する工程を含む方法によって製作した。その得られた噴射仕上げした表面に、光沢ニッケルメッキを底まで施して、結果としてロール内に凹形状かあるいはロール外に凸形状のいずれかをもつ表面テキスチャーとした。ビーズ噴射仕上げ操作は、自動直圧方式を用いて行なったが、そこでは、噴射操作時のノズル供給速度、ローラー表面からのノズル距離、ローラーの回転速度および粒子速度を正確にコントロールして、所望の複合レンズ構造を作製した。表面積当たりの冷却ロールにおける形状の数はビーズの大きさおよびパターンの深さによって決まる。ビーズの直径が大きく、そしてパターンが深い程、所定面積における形状の数は少なくなる。
【０１３７】
複合レンズがパターン形成されたロールを、スチールのロール形板から始まって、４４７ＭＰａの圧力下で、サイズ１４のグリットでグリットブラスト仕上げすることによって製作した。次いで、このロールにクロムメッキした。ロール表面に得られた複合レンズは、凸であった。単一のレンズがパターン形成されたロール（対照）は、銅のロール形板から始まって、３１０ＭＰａの圧力下で、サイズ１４の球形グリットでグリットブラスト仕上げすることによって製作した。ロール表面に得られた単一のレンズは、凹であった。
【０１３８】
複合レンズの幾何学模様を含むパターン形成された冷却ロールを使用して、コートハンガースロットダイから、９７．２％の光透過率をもち、実質的に９６．５％のＬＤＰＥ（Ｅａｓｔｍａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ級の　Ｄ４００２Ｐ）、３％の酸化亜鉛および０．５％のステアリン酸カルシウムを含むポリオレフィンポリマーを押出塗布することによって光拡散シートを作製した。このポリオレフィンキャスト塗膜の付着量は、２５．８８ｇ／ｍ^２であった。
【０１３９】
この複合レンズを、９５％の光透過率をもつ１００μｍの市販のポリエステル基材（対照）および本発明の微孔質ポリマー基材に付着した。１６ｃｍの全幅を有する２層からなる透明アモルファスフィルムから構成される微孔質基材を、共押出法によって作製した。以下で層（Ａ）という層の一つは、ポリ（エチレンテレフタレート）（「ＰＥＴ」、Ｅａｓｔｐａｋ　＃７３５２として　Ｅａｓｔｍａｎ　ｃｈｅｍｉｃａｌ社より入手可能）からなっていた。ＰＥＴ７３５２樹脂の固有粘度（Ｉ．Ｖ．）は、０．７４であった。この層は、７３７〜８６４μｍの厚さであった。以下で層（Ｂ）という他の層は、空孔形成剤が充満したＰＥＴ（Ｅａｓｔｐａｋ　＃９９２１として　Ｅａｓｔｍａｎｃｈｅｍｉｃａｌ社より入手可能）からなっていた。ＰＥＴ９９２１樹脂の固有粘度（Ｉ．Ｖ．）は、０．８０であった。この層は２５〜１５２μｍの厚さであった。
【０１４０】
空孔形成剤は、以下のように作製した。２７５℃に加熱した２７ｍｍの二軸スクリュー混練押出機を用いて、ジビニルベンゼンで架橋したポリスチレンビーズをＰＥＴ９９２１と混合した。当該ビーズは、２μｍの平均粒径を有していた。ビーズを、ＰＥＴ９９２１マトリクス中に２０重量％の充填量に達するように加えた。全ての成分を秤量して混練機に装填し、一回の通過で充分にポリエステルマトリクス中にビーズを分散させた。配合材料を、ストランドダイに通して押出し、水浴中で冷却して、ペレット化した。
【０１４１】
共押出工程の前に、ＰＥＴ７３５２樹脂および配合ペレットを、デシケーター乾燥器内で別個に１５０℃下、１２時間乾燥させた。キャストシートは、Ａ／Ｂ層構造で共押出した。標準の３．１８ｃｍ直径のスクリュー押出機を用いて、ＰＥＴ７３５２樹脂を層（Ａ）用に押出した。標準の１．９１ｃｍ直径のスクリュー押出機を用いて、配合ペレットを層（Ｂ）用に押出した。２７５℃の溶融流を、また２７５℃に加熱した７インチの多重マニホールドダイ中に送り込んだ。押出されたシートがダイから現れたら、それを５０〜６０℃にセットした冷却ロール上にキャストした。層（Ａ）は、８６４μｍの厚さであった。層（Ｂ）は、２５μｍの厚さであった。
【０１４２】
アモルファスのキャストシートを、１３ｃｍ×１３ｃｍ平方に切断した。次いで、シートを、標準ラボ用フィルム延伸装置を用いてＸおよびＹ方向に同時延伸した。キャストシートを、元のシート寸法の４倍程度までＸおよびＹ方向に対称的に延伸した。
【０１４３】
複合レンズを含む本発明の材料には、２７．１μｍの平均直径をもつ大きい方のレンズと、その大きい方のレンズの表面に６．７μｍの平均直径をもつ小さい方のレンズとをランダムに分布して含むレンズを有していた。小さい方のレンズ対大きい方のレンズの平均比率は、１７．２：１であった。対照の拡散シートは、２５．４μｍの平均直径をもつ単一レンズをランダムに分布して含んでいた。
【０１４４】
本発明のキャスト被覆した拡散シートの構造は、以下のとおりであった。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
形成されたポリオレフィンレンズ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
微孔質ポリエステル基材
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【０１４５】
上記（本発明および対照）から形成されたポリマーレンズを含む二枚の拡散シート、微孔質ポリマーシートおよびポリエステルウェブ材料上に被覆されたアクリルバインダー中に８μｍのポリマービーズを含有する先行技術のポリマー光拡散体について、光透過率％、拡散光透過率％、分光透過率％および拡散反射率％に関して測定した。
【０１４６】
拡散フィルムのサンプルを、積分球を備えた日立Ｕ４００１ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ分光光度計を用いて測定した。全体の透過スペクトルは、複合レンズの前面を積分球に向けたビームポートにサンプルを置いて測定した。検量された９９％拡散反射性の標準（ＮＩＳＴ−痕跡量）を標準のサンプルポートに置いた。拡散透過スペクトルを同様にして測定したが、９９％タイルは取り去った。拡散反射スペクトルは、被覆側を積分球に向けたサンプルポートにサンプルを置いて測定した。サンプルの裏張り材からの反射を排除するために、サンプルの背後には何も置かなかった。得られたスペクトルの全てが、３５０〜８００ｎｍであった。拡散反射率の結果は、９９％タイルについて引用されるので、その値は絶対ではなく、９９％タイルの検量報告によって修正されることが必要となる。
【０１４７】
全透過光のパーセンテージは、全ての角度でサンプルを透過する光のパーセントを指している。拡散透過率は、入射光の角度から２°の角度を除く、サンプルを通過する光のパーセントとして定義される。拡散光の透過率は、拡散透過によってサンプルを透過した光のパーセントである。拡散反射率は、サンプルによって反射される光のパーセントとして定義される。実施例に引用したパーセンテージは、５００ｎｍで測定した。これらの値は、サンプルの吸収性または測定されたサンプルの僅かな変化のため、合計で１００％にならない。
【０１４８】
本発明、対照および先行技術に係る測定値を、以下の表１に挙げる。
【表１】

【０１４９】
上記データが明らかに示すように、微孔質ポリマー基材の表面に形成された複合ポリマーレンズは、ポリマーマトリクス中に球形ビーズが含まれる先行技術の拡散体材料に比して、より明るい液晶表示装置用に許容される、優れた光拡散および透過率％を与える。本発明材料に係る７３．６％の拡散光透過率は、先行技術材料（６５．７％）よりかなり良好である。本発明の複合レンズと微孔質基材の両者は、複合レンズの対照または微孔質基材の対照に比して、透過される光拡散のためにかなり多くの曲面積を与えている。拡散光透過率は、その拡散シートがＬＣ装置に共通な導光器のパターンをマスクしなければならないという点で、ＬＣ装置の品質に重要な因子である。驚くことに、孔質基材に複合レンズを付着すると、本発明の透過率％を０．３％だけ減少させるばかりでなく、微孔質拡散体の対照に比して２．６％だけ拡散透過率を増大させ、かつ微孔質拡散体の対照に比して４．２％だけ望ましくない分光透過率を減少させた。
【０１５０】
表１における測定値の全てをまとめると、本発明材料は、マトリクス中に球形ビーズを用いる先行技術よりも、結果として本発明材料を用いると先行技術の材料に比してＬＣ装置での明るさを増すことになるので、全体の透過率および拡散透過率に関してかなり良好であった。また、本発明材料は、孔質ポリマーの対照拡散体よりも、拡散透過率および分光透過率の両者に関しても良好であった。本発明の透過率％は、透明基材に付着した複合レンズの性能に匹敵しなかったが、分光透過率はかなり減少し、表示装置上の「ホットスポット」をかなり少なくした。更に、本発明材料は、表面拡散体および塊状拡散体の両者であるため、本発明では、他の光学フィルムと光学接触させて光操作システムを形成でき、そしてその孔質層は、熱エネルギーの隔離を与え、光を拡散させるために用いられるその孔質クッション層のため耐振動性も与え、結局、それは携行拡散体の用途において重要な市場価値を有する。
【０１５１】
更に、本発明の材料は、延伸ポリエステル基材上に形成されたので、当該材料は、キャストされた拡散体シートに比して、より高い弾性率を有している。実施例の延伸ポリマー基材は、当該実施例材料の材料含量が先行技術の材料に比して減少しているので、光拡散体を薄くすることを可能とし、そのためコスト効率もよく、かつ軽い。
【０１５２】
本実施例では、主として、ＬＣ装置用の熱可塑性光拡散材料を指向したが、本発明の材料は、他の拡散用途、例えばバックライト表示、表示スクリーン、前面投射表示装置、拡散層を有する画像形成要素、正反射性の家庭照明および私的スクリーン用の拡散体、画像捕獲の拡散レンズおよび温室光の拡散に有用性を有する。
【０１５３】
最後に、本発明の好ましい実施態様を挙げると、次のとおりである。
１．内部に微細空孔を有する熱可塑性ポリマー材料を含み、かつその表面に複数の複合レンズを含む、少なくとも５０％の透過率を示す透明なポリマー拡散フィルム。
２．前記複合レンズが表面上にランダムに分散している、１に記載のフィルム。
３．前記フィルムの上面および底面の両者に複合レンズを含む、１に記載のフィルム。
４．凸レンズがフィルムの上面に存在し、そして凸レンズがフィルムの底面に存在する３に記載のフィルム。
５．凸レンズがフィルムの上面に存在し、そして凹レンズがフィルムの底面に存在する３に記載のフィルム。
６．凹レンズがフィルムの上面に存在し、そして凹レンズがフィルムの底面に存在する３に記載のフィルム。
７．凹レンズがフィルムの上面に存在し、そして凸レンズがフィルムの底面に存在する３に記載のフィルム。
８．前記複合レンズがいずれの方向にも４〜２５０個の複合レンズ／ｍｍの平均度数を有する、１に記載のフィルム。
９．前記複合レンズがいずれの方向にも２２〜６６個の複合レンズ／ｍｍの平均度数を有する、８に記載のフィルム。
１０．前記複合レンズがｘおよびｙ方向に３〜６０μｍの平均幅を有する、１に記載のフィルム。
【０１５４】
１１．前記複合レンズがｘおよびｙ方向に１５〜４０μｍの平均幅を有する、１０に記載のフィルム。
１２．前記複合レンズが大きい方のレンズと小さい方のレンズを含み、その小さい方のレンズの直径が、平均して、関連する大きい方のレンズの直径の８０％以下である、１に記載のフィルム。
１３．前記複合レンズがｘおよびｙ方向に２〜２０μｍの幅を有する小さい方のレンズを含む、１に記載のフィルム。
１４．前記複合レンズがｘおよびｙ方向に３〜８μｍの幅を有する小さい方のレンズを含み、そして内部の微細空孔が３．６〜１．０の短軸直径に対する長軸直径比を有する、１に記載のフィルム。
１５．前記レンズがオレフィンの繰返し単位を含む材料からなる、１に記載のフィルム。
１６．前記レンズがカーボネートの繰返し単位を含む材料からなる、１に記載のフィルム。
１７．前記レンズがエステルの繰返し単位を含む材料からなる、１に記載のフィルム。
１８．内部に微細空孔をもつ材料がエステルの繰返し単位を含む材料からなる、１に記載のフィルム。
１９．内部に微細空孔をもつ材料がカーボネートの繰返し単位を含む材料からなる、１に記載のフィルム。
２０．内部に微細空孔をもつ材料がオレフィンの繰返し単位を含む材料からなる、１に記載のフィルム。
２１．内部に微細空孔をもつ材料が酢酸セルロースを含む材料からなる、１に記載のフィルム。
２２．拡散光の透過率が５０％を超える、１に記載のフィルム。
２３．拡散光の透過率が少なくとも８０％である、１に記載のフィルム。
２４．拡散光の透過率が少なくとも９２％である、１に記載のフィルム。
２５．前記複合レンズが半球形である、１に記載のフィルム。
２６．前記複合レンズが非球形である、１に記載のフィルム。
２７．前記複合レンズが０．０３：１．０の高さ／直径比を有する、１に記載のフィルム。
２８．前記複合レンズが０．２５：０．４８の高さ／直径比を有する、２７に記載のフィルム。
２９．大きい方のレンズ当たりの小さい方のレンズの数が平均して２〜６０個である、１２に記載のフィルム。
３０．大きい方のレンズ当たりの小さい方のレンズの数が平均して５〜１８個である、２９に記載のフィルム。
【０１５５】
３１．前記フィルムが２５０μｍ以下の厚さを有する、１に記載のフィルム。
３２．前記フィルムが１２．５〜５０μｍの厚さを有する、３１に記載のフィルム。
３３．前記フィルムの弾性率が５００ＭＰａより大きい、１に記載のフィルム。
３４．前記熱可塑性ポリマー材料と内部の微細空孔との間の屈折率の差が０．２より大きい、１に記載のフィルム。
３５．前記内部の微細空孔が有機の微細球体を含有する、１に記載のフィルム。
３６．前記内部の微細空孔が実質的に散乱性の無機粒子を含まない、１に記載のフィルム。
３７．前記内部の微細空孔が架橋ポリマービーズを含有する、１に記載のフィルム。
３８．前記内部の微細空孔がガスを含有する、１に記載のフィルム。
３９．前記光フィルムを横切る厚さの均一性が０．１０μｍ未満である、１に記載のフィルム。
４０．前記内部の微細空孔がフィルム平面の断面で実質的に円形である、１に記載のフィルム。
【０１５６】
４１．前記内部の微細空孔が２．０未満の長軸対短軸比を有する、１に記載のフィルム。
４２．前記内部の微細空孔が１．６〜１．０の長軸対短軸比を有する、１に記載のフィルム。
４３．前記熱可塑性層が光の進行方向に並行して０．２より大きく変わる平均して４を超える屈折率を有する、１に記載のフィルム。
４４．前記内部の微細空孔が１ｍ^２の面積当たり８〜４２μｍ^３の平均容積を有する、１に記載のフィルム。
４５．前記内部の微細空孔が１ｍ^２の面積当たり１２〜１８μｍ^３の平均容積を有する、４４に記載のフィルム。
４６．前記架橋ポリマービーズが２．０μｍ未満の平均粒度を有する、３７に記載のフィルム。
４７．架橋ポリマービーズが０．３０〜１．７μｍの平均粒度を有する、４６に記載のフィルム。
４８．実質的に円形の微孔質ポリマー基材、上面および底面を含むフィルム、複数の凸および凹の複合レンズを含む少なくとも一の表面を有する透明フィルム。４９．前記少なくとも一の表面が基材表面である、４８に記載のフィルム。
５０．前記少なくとも一の表面が基材上に一体的に配置された別個のポリマー層の表面である、４８に記載のフィルム。
【０１５７】
５１．光源を含み、そして内部に微細空孔をもつ熱可塑性ポリマー材料を含有しかつ表面に複数の複合レンズを含有する少なくとも５０％の透過率を示す透明ポリマー拡散フィルムを含むバックライト型画像形成媒体であって、当該フィルムが少なくとも６５％の拡散光透過率を有することを特徴とするバックライト型画像形成媒体。
５２．光源および表面に複数の複合レンズを含む透明ポリマー拡散フィルムを含む液晶装置であって、当該フィルムが少なくとも６５％の拡散光透過率を有し、当該ポリマー層が光源と偏光フィルムの間に配置されていることを特徴とする液晶装置。
５３．光源および表面に複数の複合レンズを含む透明ポリマー拡散フィルムを含む液晶装置部材であって、当該部材が少なくとも６５％の拡散光透過率を有する液晶装置部材。
５４．ポリマー材料の溶融層を支持体上に被覆すること、次いで当該層を所望パターンのネガに対応するパターンを有する成形用雄型と接触しながら当該材料を冷却することの工程を含む、所望パターンの複数のポリマー複合レンズを実質的に円形の孔質ポリマー支持体上に形成する方法。
５５．ポリマー複合レンズ材料を冷却ロールと接した支持体上に注型すること、次いで当該層を所望パターンのネガに対応するパターンを有する成形用雄型と接触しながら当該ポリマー複合レンズ材料を冷却することを含む、所望パターンの複数のポリマー複合レンズを実質的に円形の孔質ポリマー支持体上に形成する方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、液晶表示装置の使用に好適な、孔質ポリマー基材材料上に形成された複合レンズの断面を示す。
【図２】図２は、孔質ポリマー光拡散体上に複合レンズを形成した表面をもつ液晶表示装置を示す。
【符号の説明】
２…光ガイド
４…ランプ反射体
６…反射テープ
８…反射フィルム
１０…反射テープ
１２…透明ポリマーの拡散フィルム
１４…明るさ強化フィルム
１６…偏光フィルム
１８…可視光源
２０…微孔質ポリマー基材
２２…大きい方のレンズ
２４…小さい方のレンズ
２６…微孔質ポリマー基材の表面

Claims (6)

1. 内部に微細空孔を有する熱可塑性ポリマー材料を含み、かつ表面に複数の複合レンズを含む、少なくとも５０％の透過率を示す透明なポリマー拡散フィルム。
2. 前記フィルムの上面および底面の両者に複合レンズを含む、請求項１に記載のフィルム。
3. 前記複合レンズが大きい方のレンズと小さい方のレンズを含み、その小さい方のレンズの直径がそれと結合される大きい方のレンズ直径の平均して８０％以下である、請求項１または２に記載のフィルム。
4. 前記複合レンズがｘおよびｙ方向に３〜８μｍの幅を有する小さい方のレンズを含み、かつ前記内部の微細空孔が３．６〜１．０の短軸直径に対する長軸直径の比を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルム。
5. 前記フィルムの拡散光透過率が少なくとも９２％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルム。
6. 前記フィルムの厚さが２５０μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルム。

Images