▶ スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-16
(54)【発明の名称】マイクロレンズ及び遮光層を含む光学システム及び方法
(51)【国際特許分類】
G02B 3/00 20060101AFI20221209BHJP
【ＦＩ】
G02B3/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022522766
(86)(22)【出願日】2020-10-15
(85)【翻訳文提出日】2022-04-15
(86)【国際出願番号】 IB2020059730
(87)【国際公開番号】W WO2021074861
(87)【国際公開日】2021-04-22
(31)【優先権主張番号】62/916,441
(32)【優先日】2019-10-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505005049
【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100130339
【弁理士】
【氏名又は名称】藤井 憲
(74)【代理人】
【識別番号】100135909
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 和歌子
(74)【代理人】
【識別番号】100133042
【弁理士】
【氏名又は名称】佃 誠玄
(74)【代理人】
【識別番号】100171701
【弁理士】
【氏名又は名称】浅村 敬一
(72)【発明者】
【氏名】ヤン，ヅァオフイ
(72)【発明者】
【氏名】ステイ，マシュー エス．
(72)【発明者】
【氏名】スミス，マシュー アール．ディー．
(72)【発明者】
【氏名】プァム，トリ ディー．
(72)【発明者】
【氏名】リングバーグ，アダム ティー．
(72)【発明者】
【氏名】シュレウスナー，セレナ エル．
(57)【要約】
光学システムが開示され、光学システムは、光を受けて画像を形成するように構成された光学センサを含む。光学システムは、第２の主表面の反対側にある構造化された第１の主表面を含むマイクロレンズフィルムを更に含み、構造化された第１の主表面は、マイクロレンズフィルムの幅及び長さにわたって配置された間隔をあけたマイクロレンズの規則的なアレイを含み、各マイクロレンズは、有効撮像領域を有し、画像を光学センサ上に形成するように構成されている。光吸収層は、間隔をあけたマイクロレンズのアレイ上に配置され、各マイクロレンズの有効撮像領域を少なくとも１０％だけ減少させる。ディスプレイパネル、光学センサ、マイクロレンズフィルム、及びディスプレイ平面は、マイクロレンズフィルムの幅及び長さに沿って互いに実質的に同一の広がりを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を受けて画像を形成するように構成された光学センサと、マイクロレンズフィルムであって、
第２の主表面の反対側にある構造化された第１の主表面であって、前記マイクロレンズフィルムの幅及び長さにわたって配置された間隔をあけたマイクロレンズの規則的なアレイを含み、各マイクロレンズが、有効撮像領域を有し、画像を前記光学センサ上に形成するように構成されている、構造化された第１の主表面と、
前記間隔をあけたマイクロレンズのアレイ上に配置され、各マイクロレンズの前記有効撮像領域を少なくとも１０％だけ減少させる、光吸収層と、
を含む、マイクロレンズフィルムと、
を備える、光学システムであって、
ディスプレイパネル、前記光学センサ、前記マイクロレンズフィルム、及び前記ディスプレイ平面が、前記マイクロレンズフィルムの前記幅及び前記長さに沿って互いに実質的に同一の広がりを有し、１ｍｍあたり約４ラインペアの第１の空間周波数を有するオブジェクトが前記マイクロレンズフィルムから約１．５ｍｍに配置されている場合、各マイクロレンズが、前記オブジェクトの画像を前記光学センサ上に形成し、前記画像が、前記第１の空間周波数において約０．２超の変調伝達関数（ＭＴＦ）を有する、
光学システム。
【請求項2】
第１のマイクロレンズのみが前記光学センサ上に前記オブジェクトの画像を形成するように、前記マイクロレンズのうちの前記第１のマイクロレンズを除く全てのマイクロレンズが覆われた場合、前記第１のマイクロレンズによって前記光学センサ上に形成された前記画像の前記変調伝達関数（ＭＴＦ）が、約１０％未満だけ増大する、請求項１に記載の光学システム。
【請求項3】
前記光吸収層が、前記構造化された第１の主表面上において連続的である、請求項１に記載の光学システム。
【請求項4】
前記マイクロレンズフィルムが、ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１に記載の光学システム。
【請求項5】
マイクロレンズフィルムであって、第２の主表面の反対側にある構造化された第１の主表面であって、前記マイクロレンズフィルムの幅及び長さにわたってピッチＰで配置された間隔をあけたマイクロレンズの規則的なアレイを含み、各マイクロレンズが、半視野θを有するように構成されている、構造化された第１の主表面と、
前記構造化された第１の主表面上に配置された光吸収層であって、前記マイクロレンズ間の領域及び前記マイクロレンズの少なくとも一部分を覆って、前記マイクロレンズの有効撮像領域を少なくとも１０％だけ減少させており、前記マイクロレンズフィルムが、前記マイクロレンズフィルムの厚さ方向に沿って、平均厚さＤ及び実効屈折率ｎを有し、その結果、Ｐ、θ、及びｎが、以下の式、
【数1】
を含む、マイクロレンズフィルム、
を備える、光学フィルム。
【請求項6】
θが、少なくとも２０度である、請求項５に記載の光学フィルム。
【請求項7】
θが、少なくとも３０度である、請求項５に記載の光学フィルム。
【請求項8】
θが、少なくとも４０度である、請求項５に記載の光学フィルム。
【請求項9】
前記光吸収層が、前記構造化された第１の主表面上において連続的である、請求項５に記載の光学システム。
【請求項10】
光学構造体であって、構造化光学フィルムであって、第１の表面エネルギーを有する構造化された第１の主表面と、前記構造化光学フィルムの幅及び長さにわたって配置された間隔をあけた構造体の規則的なアレイと、を含み、各構造体が最大高さＨ１を有する、構造化光学フィルムと、
前記構造化された第１の主表面上に配置され、前記構造化された第１の主表面と実質的に同一の広がりを有し、かつ前記構造化された第１の主表面の反対側にある構造化された第２の主表面を含む、中間光学層であって、前記構造化された第２の主表面が、前記第１の表面エネルギーよりも少なくとも２０％だけ小さい第２の表面エネルギーを有し、前記中間光学層が、最大厚さＨ２を有し、ここで、Ｈ２≦０．１Ｈ１である、中間光学層と、
前記構造化された第２の主表面上に配置され、前記構造化された第２の主表面と実質的に同一の広がりを有する光吸収層であって、前記構造体間の領域及び前記構造体に対応する前記中間光学層の少なくとも一部分を覆い、前記構造体間の領域における前記光学構造体の光透過率が、前記構造体に対応する領域における前記光学構造体の光透過率よりも少なくとも１０倍小さくなっている、光吸収層と、
を備える、光学構造体。
【請求項11】
前記中間光学層が、シリコーンを含む、請求項１０に記載の光学構造体。
【請求項12】
前記光吸収層の表面エネルギーが、前記第２の表面エネルギーよりも少なくとも２０％だけ大きい、請求項１０に記載の光学構造体。
【請求項13】
前記構造体間の領域における前記光学構造体の前記光透過率が、前記構造体に対応する領域における前記光学構造体の光透過率よりも少なくとも５０倍小さい、請求項１０に記載の光学構造体。
【請求項14】
前記構造体間の領域における前記光学構造体の前記光透過率が、前記構造体に対応する領域における前記光学構造体の光透過率よりも少なくとも１００倍小さい、請求項１０に記載の光学構造体。
【請求項15】
光を受けて画像を形成するように構成されたセンサと、前記センサ上に配置された請求項１に記載の光学構造体と、を備える、光学システム。
【請求項16】
ラジアンあたり約６サイクルの第１の角周波数を有する前記オブジェクトが、前記マイクロレンズフィルムの前に配置され、各マイクロレンズが、前記第１の角周波数において約０．２超の変調伝達関数（ＭＴＦ）を有する前記オブジェクトの画像を前記光学センサ上に形成する、請求項１に記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
光学システムは、光を集束及び透過するための複数のマイクロレンズを含むことができる。光学素子の様々な配置は、特定の角度範囲に基づくマイクロレンズを通る光の選択的透過を促進することができる。
【発明の概要】
【0002】
いくつかの態様では、光学システムが開示されている。光学システムは、光を受けて画像を形成するように構成された光学センサ、及びマイクロレンズフィルムを含むことができる。マイクロレンズフィルムは、第２の主表面の反対側にある構造化された第１の主表面を含むことができ、構造化された第１の主表面は、マイクロレンズフィルムの幅及び長さにわたって配置された間隔をあけたマイクロレンズの規則的なアレイを含むことができ、各マイクロレンズは、有効撮像領域を有し、画像を光学センサ上に形成するように構成されることができる。光吸収層は、間隔をあけたマイクロレンズのアレイ上に配置され、各マイクロレンズの有効撮像領域を少なくとも１０％だけ減少させることができる。ディスプレイパネル、光学センサ、マイクロレンズフィルム、及びディスプレイ平面は、マイクロレンズフィルムの幅及び長さに沿って互いに実質的に同一の広がりを有することができ、１ｍｍあたり約４ラインペアの第１の空間周波数を有するオブジェクトがマイクロレンズフィルムから約１．５ｍｍに配置されている場合、各マイクロレンズは、オブジェクトの画像を光学センサ上に形成し、画像は、第１の空間周波数において約０．２超の変調伝達関数（ＭＴＦ）を有する。
【0003】
いくつかの態様では、光学フィルムが開示されている。光学フィルムは、第２の主表面の反対側にある構造化された第１の主表面を含むマイクロレンズフィルムを含むことができ、構造化された第１の主表面は、マイクロレンズフィルムの幅及び長さにわたってピッチＰで配置された間隔をあけたマイクロレンズの規則的なアレイを含むことができる。各マイクロレンズは、半視野θを有するように構成されることができる。光吸収層は、構造化された第１の主表面上に配置され、マイクロレンズ間の領域及びマイクロレンズの少なくとも一部分を覆って、マイクロレンズの有効撮像領域を少なくとも１０％だけ減少させることができる。マイクロレンズフィルムは、マイクロレンズフィルムの厚さ方向に沿って、平均厚さＤ及び実効屈折率ｎを有することができ、その結果、Ｐ、θ、及びｎは、以下の式によって関連付けられる。
【数1】
【0004】
いくつかの態様では、光学構造体が開示されている。光学構造体は、第１の表面エネルギーを有する構造化された第１の主表面と、構造化光学フィルムの幅及び長さにわたって配置された間隔をあけた構造体の規則的なアレイと、を含む構造化光学フィルムを含むことができ、各構造体は、最大高さＨ１を有し得る。中間光学層は、構造化された第１の主表面上に配置され、かつ構造化された第１の主表面と実質的に同一の広がりを有し得、構造化された第１の主表面の反対側にある構造化された第２の主表面を含む。構造化された第２の主表面は、第１の表面エネルギーよりも少なくとも２０％だけ小さい第２の表面エネルギーを有することができ、中間光学層は、最大厚さＨ２を有することができ、ここで、Ｈ２≦０．１Ｈ１である。光吸収層は、構造化された第２の主表面上に配置され、かつ構造化された第２の主表面と実質的に同一の広がりを有し、構造体間の領域及び構造体に対応する中間光学層の少なくとも一部分を覆うことができ構造間の領域における光学構造体の光透過率が、構造体に対応する領域における光学構造体の光透過率よりも少なくとも１０倍小さくなっている。
【0005】
本明細書に開示されているシステム、構造体、及び特徴は、指紋などの画像をディスプレイの後方から光学センサを介して検出する際の信号対雑音比を改善することができる。他の利益及び使用がまた予見される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本開示の例示的な実施形態による、光学システムの概略側面図である。
【図2】本開示の例示的な実施形態による、例示的なマイクロレンズフィルムの概略斜視図である。
【図3】本開示の例示的な実施形態による、例示的なマイクロレンズフィルム及び光吸収層の概略斜視図である。
【図4】本開示の例示的な実施形態による、光学層の概略側面図である。
【図5】本開示の例示的な実施形態による、光学層の、特に有効撮像領域及びマイクロレンズ表面領域を示す、概略上面図である。
【図6】本開示の例示的な実施形態による、光学層の概略側面図である。
【図7】本開示の例示的な実施形態による、光学層の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下の説明では、本明細書の一部を形成し様々な実施形態が例示として示されている添付図面が参照される。図面は、必ずしも実際の縮尺ではない。他の実施形態が想到され、本明細書の範囲又は趣旨から逸脱することなく実施されてもよい点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されない。
【0008】
光学センサに光を伝送するために光学デバイスを使用することが望ましい場合がある。特定の角度の光線が反射源から光学層を通過するのを防止するために、特定の他の光線の通過も可能にする様々な構造体、材料、及び形状を採用することができる。そのようなシステムは、例えば、電子デバイス内に配置された光学センサの信号対雑音比を改善することができる。
【0009】
図１は、例示的な光学システム１００の例示的な側面図である。光学システム１００は、ディスプレイ１０４（又はディスプレイパネル）と、光学センサ１１２を含むことができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１０４は、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）又はマイクロ発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）などの発光型ディスプレイ、又は液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）などの透過型ディスプレイを含むことができる。
【0010】
光学センサ１１２は、複数の集光感光性画像要素、又はピクセル１１４に分割され得る。光学センサ１１２は、電荷結合素子、相補型金属酸化物半導体を含むことができる、又は任意の他の光感知センサ技術若しくは光感知技術の組み合わせを採用することができる。加えて、光学センサ１１２は、１つ以上の光センサ、有機光センサ、フォトダイオード、及び／又は有機フォトダイオードを含むことができる。
【0011】
いくつかの実施形態では、光学システム１００は、光学層１３０を含む。光学層１３０は、実質的に、光学センサ１１２とディスプレイ１０４との間に配置され得る。光学層１３０は、構造化された第１の主表面１４４及び第２の主表面１４８を画定するマイクロレンズフィルム１４０を含むことができる。構造化された第１の主表面１４４及び第２の主表面１４８は、マイクロレンズフィルム１４０の実質的に反対側に配置され得る。複数のマイクロレンズ１４２は、マイクロレンズフィルム１４０上に形成されることができ、いくつかの実施形態では、構造化された第１の主表面１４４上に形成されることができる。
【0012】
光学センサ１１２、マイクロレンズフィルム１４０、及び／又は光学層１３０は、可撓性であり得る。そのような可撓性光学センサ１１２、マイクロレンズフィルム１４０、及び／又は光学層１３０は、クラックを伴わずに屈曲可能であるという特性を有することができる。そのような可撓性光学センサ１１２、マイクロレンズフィルム１４０、及び／又は光学層１３０はまた、ロールに形成されることができる。いくつかの実施形態では、可撓性光学センサ１１２、マイクロレンズフィルム１４０、及び／又は光学層１３０は、７．６センチメートル（ｃｍ）（３インチ）、６．４ｃｍ（２．５インチ）、５ｃｍ（２インチ）、３．８ｃｍ（１．５インチ）、２．５ｃｍ（１インチ）、１．９ｃｍ（３／４インチ）、１．３ｃｍ（１／２インチ）、又は０．６３５ｃｍ（１／４インチ）の曲率半径を有するロールコアの周りで屈曲することができる。
【0013】
マイクロレンズフィルム１４０及びマイクロレンズ１４２は、共通の材料から形成され得る。この材料は、特定の熱特性又はレオロジー特性を有するポリマー材料であってもよい。例えば、材料は、加工中に材料の形態又は剛性を保持するために、十分に高いガラス転移温度を有してもよい。いくつかの実施形態では、材料は、連続鋳造及び硬化高精細プロセス（ｍｉｃｒｏｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって高精細化（ｍｉｃｒｏｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ）されてもよい。そのような材料は、放射線（熱又は紫外光など）の適用によって硬化可能であってもよい。いくつかの実施形態では、マイクロレンズフィルム１４０及びマイクロレンズ１４２は、ポリエチレンテレフタレートを含むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロレンズ１４２は、場合により、ポリカーボネートを含み得る基材上で連続的に鋳造及び硬化することによって形成されることができる。いくつかの実施形態では、マイクロレンズフィルム１４０は、ポリエチレンテレフタレート及び／又はポリカーボネート上に光硬化性材料を使用して形成されることができる。
【0014】
図２は、例示的なマイクロレンズフィルム１４０を示している。マイクロレンズフィルム幅Ｗ及びマイクロレンズフィルム長さＬもまた、マイクロレンズ１４２及び構造化された第１の主表面と共に示されている。
【0015】
図３は、例示的なマイクロレンズフィルム１４０を示し、光吸収層１７０を更に示している。光吸収層１７０は、マイクロレンズフィルム１４０と実質的に同一の広がりを有し得る。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、マイクロレンズフィルム１４０に隣接し、接合し、接触し、及び／又は近接している。いくつかの実施形態では、第２の主表面１４８に垂直な軸に沿って測定されたマイクロレンズ１４２のうちの１つのマイクロレンズ上にある光吸収層１７０の厚さは、第２の主表面１４８に垂直な軸に沿って測定されたマイクロレンズ１４２間のマイクロレンズフィルム１４０の領域の上にある光吸収層１７０の厚さよりも大きい。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、構造化された第１の主表面１４４に隣接し、接合し、接触し、及び／又は近接している。
【0016】
図４は、光学層１３０の例示的な実施形態を示している。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、結合剤、遮光材料、及び溶媒の混合物を含むか、又はそれらから形成され得る。溶媒が十分に蒸発すると、光吸収層１７０は、マイクロレンズ１４２及び構造化された第１の主表面１４４上に、連続的又は非連続的に形成され得る。遮光材料は、染料又は顔料を含み得る。いくつかの実施形態では、遮光材料は、Ｏｒａｓｏｌ（商標）Ｘ４５ブラックダイ（ＢＡＳＦ）を含む。
【0017】
結合剤は、溶媒可溶性ニトロセルロース、エステル可溶性ニトロセルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、エチルセルロース、マレイン酸樹脂、ケトン樹脂、シェラック、アルコール可溶性ポリアミド樹脂、尿素及びメラミン／ホルムアルデヒド樹脂、ポリ塩化ビニルコポリマー、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂及びポリビニルブチラール（ＰＶＢ３０Ｈ、又はＫｕｒａｒａｙからＭｏｗｉｔａｌグループの任意のＰＶＢ）のうちの１つ以上を含み得る。
【0018】
溶媒は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、及び１－メトキシ－２－プロパノールのうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、６．８重量％のＯｒａｓｏｌ（商標）Ｘ４５黒色ダイ（ＢＡＳＦ）、８．２重量％のＭｏｗｉｔａｌ（商標）ポリビニルブチラール（ＰＶＢ３０Ｈ）、及び８５重量％のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を含む。いくつかの実施形態では、ポリマー結合剤は、染料がＵＶ硬化性アクリレートモノマー及び光開始剤と混合された場合など、乾燥剤をコーティングした後に重合され得る。
【0019】
図４に例示的に示されるように、少なくとも１つのマイクロレンズ１４２は、マイクロレンズ直径Ｄ及びマイクロレンズ高さＨを画定する。Ｄは、円形又は実質的に円形のマイクロレンズ１４２にわたる直径を示すために使用され得るが、Ｄは、任意の形状を有するマイクロレンズ１４２にわたる距離、マイクロレンズ１４２の両側のマイクロレンズフィルム１４０部分間の最短距離に沿って測定されたマイクロレンズ１４２にわたる距離、及び／又はマイクロレンズ１４２にわたる全ての可能な距離の平均を示すために使用され得ることを理解されたい。マイクロレンズ高さＨは、マイクロレンズ１４２の基部Ｂからマイクロレンズ１４２の頂点Ａまでの高さを示すために使用され得る。基部Ｂは、マイクロレンズ１４２の両側のマイクロレンズフィルム１４０部分に隣接するマイクロレンズ１４２の両側のエッジから等距離の空間点として画定され得る。マイクロレンズ１４２はそれぞれ、実質的に同じ形状（例えば、球面又は非球面）、直径Ｄ、高さＨ、サイズ、及び／又はアスペクト比（高さＨと直径Ｄとの比）を有することができる。
【0020】
いくつかの実施形態では、１つ以上のマイクロレンズ１４２のマイクロレンズ高さＨは、１つ以上のマイクロレンズ１４２の直径Ｄよりも大きい。いくつかの実施形態では、１つ以上のマイクロレンズ１４２は、１つ以上のマイクロレンズ１４２のマイクロレンズ高さＨの約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％のマイクロレンズ直径Ｄを有する。いくつかの実施形態では、１つ以上のマイクロレンズ１４２のマイクロレンズ高さＨは、１つ以上のマイクロレンズ１４２のマイクロレンズ直径Ｄよりも小さい。いくつかの実施形態では、１つ以上のマイクロレンズ１４２は、１つ以上のマイクロレンズ１４２の直径Ｄの約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％のマイクロレンズ高さＨを有する。いくつかの実施形態では、１つ以上のマイクロレンズ１４２のマイクロレンズ高さＨは、１つ以上のマイクロレンズ１４２の直径Ｄにほぼ等しい。
【0021】
様々な実施形態では、マイクロレンズ高さＨは、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１５０、２００、又は２５０マイクロメートルであり得るが、マイクロレンズ直径Ｄは、約５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２１０、２２５、２５０、２７５、３００、３５０、４００、４５０、又は５００マイクロメートルであり得る。さらに、いくつかの実施形態では、マイクロレンズ１４２は、マイクロレンズフィルム１４０上で約７００マイクロメートルのピッチで間隔をあけることができる。
【0022】
いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、図５に示されるように、入射光の特定の割合が通過するマイクロレンズ１４２の一部分として画定され得る。いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、実質的にマイクロレンズ１４２の表面領域１５５であり得る。いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、マイクロレンズ１４２の表面領域１５５よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、光吸収層１７０によって減少され得、これは、光がマイクロレンズ１４２及び／又はマイクロレンズ表面領域１５５のいくつかの部分を通過することを防止することができる。
【0023】
いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、入射光の少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％を通過する、マイクロレンズ１４２の一部分を画定する。いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、光吸収層１７０によって、約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％だけ、サイズが減少している。いくつかの実施形態では、有効撮像領域１５３は、光吸収層１７０によって、少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％だけ、サイズが減少している。
【0024】
いくつかの実施形態では、ディスプレイ１０４、光学センサ１１２、及び／又はマイクロレンズフィルム１４０は、マイクロレンズフィルム１４０の長さＬ及び幅Ｗに沿って互いに実質的に同一の広がりを有し、ディスプレイ１０４、光学センサ１１２、及び／又はマイクロレンズフィルム１４０が互いに隣接し、接触し、近接し、及び／又は形成されていることを示し得る。
【0025】
当該技術分野で既知であるように、変調伝達関数（ＭＴＦ）は、分解能を特徴付けるための有用な量であり得る。ＭＴＦは、所与の空間周波数においてラインチャートの画像を表示し、表示された画像における最大強度及び最小強度を判定することによって決定され得る。ＭＴＦは、最大強度と最小強度との差を最大強度と最小強度の合計で割った比率によって与えられる。本開示において、１ミリメートルあたり約４ラインペアの空間周波数を有するオブジェクト１７４が、マイクロレンズフィルム１４０、光吸収層１７０、又は光学層１３０から約１．５ｍｍに配置されている場合、光学センサ１１２上の各マイクロレンズ１４２によって形成される画像１９３は、様々な実施形態では、空間周波数において、約０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５又は０．５超のＭＴＦを有する。
【0026】
いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズ１４２のみがオブジェクト１７４の画像を光学センサ１１２上に形成するように、マイクロレンズ１４２のうちの第１のマイクロレンズを除く全てのマイクロレンズ１４２が覆われている。そのような場合、第１のマイクロレンズ１４２によって光学センサ１１２上に形成された画像１９７のＭＴＦは、約５％、１０％、１５％、２０％、又は２５％未満だけ増大する。いくつかの実施形態では、マイクロレンズフィルム１４０及びマイクロレンズ１４２は、ポリエチレンテレフタレートを含むことができる（及び更には、ＰＥＴフィルム上のＵＶ硬化性ポリマー組成物から形成され得る）。
【0027】
角周波数を使用して、撮像距離及びオブジェクト距離に依存しない撮像システムの解像度を測定することができる。角周波数は、（サイクル数）／（オブジェクトがマイクロレンズによって撮像されたときのサイクル数の角度範囲）として定義され得る。いくつかの実施形態では、オブジェクト１７４がラジアンあたり約６サイクルの第１の角周波数を有し、かつマイクロレンズフィルム１４０の前に配置される場合、各マイクロレンズ１４２は、第１の角周波数において約０．２超の変調伝達関数（ＭＴＦ）を有するオブジェクトの画像１９８を光学センサ１１２上に形成する。様々な実施形態では、光学センサ１１２上のオブジェクトの画像１９８は、第１の角周波数において、約０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５、又は０．５超の変調伝達関数（ＭＴＦ）を有し得る。
【0028】
いくつかの実施形態では、図６に見られ得るように、マイクロレンズフィルム１４０は、構造化された第１の主表面１４４及び第２の主表面１４８を画定することができる。構造化された第１の主表面１４４及び第２の主表面１４８は、マイクロレンズフィルム１４０の実質的に反対側に配置され得る。構造化された第１の主表面１４４は、マイクロレンズフィルム１４０の幅Ｗ及び長さＬにわたってピッチＰで配置された間隔をあけたマイクロレンズ１４２の規則的なアレイを含むことができる。いくつかの実施形態では、間隔をあけたマイクロレンズ１４２の規則的なアレイは、（図２及び３に示されるように）各マイクロレンズ１４２が最も近い６個の他のマイクロレンズ１４２と実質的に等距離にある、六角形又は六角パックのアレイ、又は各マイクロレンズ１４２が最も近い４個の他のマイクロレンズ１４２に実質的に等距離にある、正方形グリッド状のアレイを含む。三角形アレイ、長方形アレイ、五角形アレイ、七角形アレイ、及び八角形アレイなどの他の配置は、本開示の範囲内である。
【0029】
いくつかの実施形態では、各マイクロレンズ１４２は、半視野θを有するように構成される。光吸収層１７０は、構造化された第１の主表面１４４の少なくとも一部分上に配置されることができ、マイクロレンズ１４２間の構造化された第１の主表面１４４の領域を少なくとも部分的に覆うように更に配置されることができる。さらに、光吸収層１７０は、上述のように、マイクロレンズ１４２の少なくとも一部分を覆って、マイクロレンズ１４２の有効撮像領域１５３を少なくとも１０％だけ減少させることができる。
【0030】
図６に示されるように、マイクロレンズフィルム１４０は、（長さＤを示す矢印で示されている）その厚さ方向に沿って平均厚さＤ及び実効屈折率ｎを有し得る。マイクロレンズフィルム１４０は、マイクロレンズ層２０５、基材２０９、及びマイクロレンズ層２０５と基材２０９との間に配置された屈折率マッチング層２０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材２０９は、ポリカーボネートを含む。
【0031】
いくつかの実施形態では、Ｐ、ｎ、Ｄ、及びθは、以下の式によって関連付けられる。
【数2】
【0032】
様々な実施形態では、θは、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、又は７０度であり得る。上述のように、光吸収層１７０は、マイクロレンズ１４２及び／又は構造化された第１の主表面１４４を覆って、マイクロレンズ１４２及び／又は構造化された第１の主表面１４４上に、マイクロレンズ１４２及び／又は構造化された第１の主表面１４４に隣接して、及び／又は近接して、連続層又は実質的な連続層として、配置され得る。
【0033】
いくつかの実施形態では、光学構造体３００が開示されている。図７に最もよく示されている光学構造体３００は、マイクロレンズフィルム１４０を含む。マイクロレンズフィルム１４０は、上述のように、構造化された第１の主表面１４４及び間隔をあけた構造体の規則的なアレイ、又はマイクロレンズ１４２を画定することができる。構造化された第１の主表面１４４は、第１の表面エネルギーを有し得る。各マイクロレンズ１４２は、最大高さＨ１を有し得る。いくつかの実施形態では、図７に例示的に示されるように、Ｈ１は、マイクロレンズ１４２の基部Ｂからマイクロレンズ１４２の頂点Ａまで測定され得る。
【0034】
光学構造体３００は、中間光学層３０４を更に含むことができる。中間光学層３０４は、構造化された第１の主表面１４４上に、構造化された第１の主表面１４４に隣接して、近接して、及び／又は接触して、配置され得る。いくつかの実施形態では、中間光学層３０４は、構造化された第１の主表面１４４と実質的に同一の広がりを有する。中間光学層３０４は、構造化された第２の主表面３０８を画定することができる。構造化された第２の主表面３０８は、構造化された第１の主表面１４４と隣接し、近接し、接触し、及び／又は構造化された第１の主表面１４４上にある中間光学層３０４の側面とは別の実質的に反対側の中間光学層３０４の側面上にあり得る。
【0035】
いくつかの実施形態では、光吸収層１７０のビードアップを伴わない、構造化された第１の主表面１４４上の光吸収層１７０の受容は、構造化された第１の主表面１４４の「濡れ性」として定義され得る。濡れ性とは、（光吸収層１７０を形成する）結合剤、遮光材料、及び溶媒の混合物が、構造化された第１の主表面１４４上でその連続性を保持し、それによって、混合物が乾燥するときに第１の構造化された主表面１４４及びマイクロレンズ１４２上に連続層が形成されることを指し得る。混合物の「脱濡れ（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）」は、構造化された第１の主表面１４４上にコーティングされた混合物に穴が現れるように、混合物を断裂させ得る。構造化された第１の主表面１４４の濡れは、構造化された第１の主表面１４４上に堆積されたときに、混合物の表面張力が基材の（又は構造化された第１の主表面１４４の）表面エネルギーよりも低い場合に達成され得る。構造化された第１の主表面１４４の所望の濡れ性を得るために、混合物の表面張力は、構造化された第１の主表面１４４の表面エネルギーよりも実質的に低くなり得、様々な実施形態では、構造化された第１の主表面１４４の表面エネルギーの１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％であり得るか、又はおおよそそうであり得る。混合物の表面張力が構造化された第１の主表面の表面エネルギーよりも高い場合、混合物の脱濡れが起こり得る。混合物の表面張力がマイクロレンズ１４２の表面エネルギー、又は構造化された第１の主表面１４４に近づくと、混合物は、マイクロレンズ１４２の表面において脱濡れし始め、溶媒が混合物から乾燥したときに混合物を含まないしたがって、光吸収層１７０を含まないマイクロレンズ１４２を残すことが観察されている。
【0036】
マイクロレンズ１４２の表面エネルギーの典型的な範囲は、３０～５５ダイン／ｃｍの範囲であり得る。典型的な混合物は、２２～４５ダイン／ｃｍの範囲の表面張力を有し得る。マイクロレンズ１４２及び／又は構造化された第１の主表面１４４からの混合物の脱濡れを促進するために、構造化された第１の主表面１４４の表面エネルギーは、混合物の表面エネルギーに対して低下され得る。中間光学層３０４は、混合物の少なくとも一部分の脱濡れを促進することができる。中間光学層３０４層は、混合物の表面張力を十分に下回る表面エネルギーを有するように選択され得る。中間光学層３０４の好適な表面エネルギーは、２０ダイン／ｃｍの低さとすることができ、これは２４ダイン／ｃｍの典型的な混合物の表面張力よりも低くなる。
【0037】
いくつかの実施形態では、混合物の表面張力は、中間光学層３０４の表面エネルギーよりも実質的に低くなり得、様々な実施形態では、中間光学層３０４の表面エネルギーの約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％であり得るか、又はおおよそそうであり得る。
【0038】
いくつかの実施形態では、混合物の表面張力は、１、２、３、４、５、１０、１５、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、５００、又は１０００ダイン／ｃｍであり得るか、又はおおよそそうであり得る。いくつかの実施形態では、中間光学層３０４の表面エネルギーは、１、２、３、４、５、１０、１５、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、５００、又は１０００ダイン／ｃｍであり得るか、又はおおよそそうであり得る。いくつかの実施形態では、構造化された第１の主表面１４４の表面エネルギーは、１、２、３、４、５、１０、１５、２４、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、５００、又は１０００ダイン／ｃｍであり得るか、又はおおよそそうであり得る。
【0039】
中間光学層３０４は、マイクロレンズ１４２に対応する光学構造体３００の領域３１２から、マイクロレンズ１４２間の光学構造体３００の領域３１６まで、溶媒及び光吸収材料を含む（上記の光吸収層１７０を形成する）混合物の少なくとも一部分の脱濡れを促進することができる。いくつかの実施形態では、中間光学層３０４は、マイクロレンズ１４２に対応する光学構造体３００の領域３１２から、マイクロレンズ１４２間の光学構造体３００の領域３１６まで、混合物の少なくとも一部分の脱濡れを可能にするが、混合物の一部分は、中間光学層３０４がない場合は、マイクロレンズ１４２に対応する光学構造体３００の領域３１２から、マイクロレンズ１４２間の光学構造体３００の領域３１６まで、脱濡れすることはない。
【0040】
構造化された第２の主表面３０８は、第２の表面エネルギーを有することができ、第２の表面エネルギーは、第１の表面エネルギー未満であり得る。様々な実施形態では、第２の表面エネルギーは、第１の表面エネルギーの約０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％である。様々な実施形態では、第２の表面エネルギーは、第１の表面エネルギーの約０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％未満である。
【0041】
中間光学層３０４は、最大厚さＨ２を有し得る。いくつかの実施形態では、Ｈ２≦Ｈ１である。いくつかの実施形態では、Ｈ２＜Ｈ１である。様々な実施形態では、Ｈ２≦Ｈ１の約０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％、である。様々な実施形態では、Ｈ２＜Ｈ１の約０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％、である。様々な実施形態では、Ｈ２は、Ｈ１の約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％である。
【0042】
光吸収層１７０は、中間光学層３０４上に、中間光学層３０４に近接して、接触して、及び／又は隣接して配置され得る。様々な実施形態では、光吸収層１７０は、構造化された第２の主表面３０８上に、構造化された第２の主表面３０８に近接して、接触して、及び／又は隣接して配置され得る。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、中間光学層３０４及び／又は構造化された第２の主表面３０８と実質的に同一の広がりを有する。
【0043】
光吸収層１７０は、マイクロレンズ間又は構造体１４２間に、少なくとも部分的に配置され得る。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０はまた、マイクロレンズ又は構造体１４２に対応するか、又はマイクロレンズ又は構造体１４２上に配置された中間光学層３０４の一部分上に、中間光学層３０４の一部分に隣接して、近接して、及び／又は接触して配置され得る。いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、中間光学層３０４上に、中間光学層３０４に隣接して、接触して、及び／又は近接して不連続に配置される。さらに、いくつかの実施形態では、光吸収層１７０は、マイクロレンズ１４２に対応する光学構造体３００の領域３１６の少なくとも一部分上に、領域３１６に隣接して、接触して、及び／又は近接して配置されない。
【0044】
いくつかの実施形態では、特定の要素の光透過率は、要素を通過する、要素に入射する光の割合として説明され得る。様々な実施形態では、マイクロレンズ１４２間の領域３１６における光学構造体３００の光透過率は、マイクロレンズ１４２に対応する領域３１２における光学構造体３００の光透過率よりも、少なくとも約２、５、１０、２５、５０、１００、１５０、２００、２５０、５００、１，０００、又は５，０００倍小さくなり得る。いくつかの実施形態では、構造体間又はマイクロレンズ１４２間の領域３１６における光学構造体３００の光透過率は、構造体に対応する領域３１２における光学構造体３００の光透過率よりも、約２、５、１０、２５、５０、１００、１５０、２００、２５０、５００、１，０００、又は５，０００倍小さくなり得る。いくつかの実施形態では、中間光学層３０４は、シリコーン、ポリオレフィン、フッ素化材料、及びそれらの混合物を含み得る。
【0045】
上記において参照された参照文献、特許、又は特許出願の全ては、それらの全体が参照により本明細書に一貫して組み込まれている。組み込まれている参照文献の部分と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の説明における情報が優先される。
【0046】
図中の要素についての説明は、別段の指示がない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されると理解されたい。具体的な実施形態が本明細書に例示及び記載されているが、例示及び記載されている具体的な実施形態は、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な代替的及び／又は均等の実施形態により置換され得ることが当業者には理解されよう。本出願は、本明細書で論じられた特定の実施形態のいずれの適応例又は変形例も包含することが意図されている。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】