(57)【要約】  本発明は、ａ）光源、ｂ）光源からの光を２つの次元の光供給面から外側へ透過する導光板であって、光供給面の一方の次元は、光源からの入射光の経路に直交する幅方向によって定義され、光供給面の他方の次元は、幅方向に直交する長さ方向によって定義される導光板、ｃ）主に幅方向に関して光供給面からの光の発散を低減して、線形的に発散が低減された照明を提供する線形発散低減面であって、幅方向に沿った半値全幅における発散が、長さ方向に沿った半値全幅における発散の約５０％未満である線形発散低減面、ｄ）線形発散低減光を変調して、画像データに従って変調光を形成する液晶ディスプレー構成要素、及びｅ）変調光の経路にある拡散面を備えるディスプレー装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）光源、
ｂ）光源からの光を２つの次元の光供給面から外側へ透過する導光板であって、光供給面の一方の次元は、光源からの入射光の経路に直交する幅方向によって定義され、光供給面の他方の次元は、幅方向に直交する長さ方向によって定義される導光板、
ｃ）主に幅方向に関して光供給面からの光の発散を低減して、線形的に発散が低減された照明を提供する線形発散低減面であって、幅方向に沿った半値全幅における発散が、長さ方向に沿った半値全幅における発散の約５０％未満である線形発散低減面、
ｄ）線形発散低減光を変調して、画像データに従って変調光を形成する液晶ディスプレー構成要素、及び
ｅ）変調光の経路にある拡散面
を備えるディスプレー装置。
【請求項２】
線形発散低減面が、複数の光発散低減構造によって特徴付けられるフィルム基体を構成し、各光発散低減構造は、光供給面に沿って長さ方向に縦に延在し、各光発散低減構造は、
（ａ）光供給面に光学的に結合される入力開口、
（ｂ）入力開口の表面積より大きい表面積を有し、入力開口から遠い出力開口、及び
（ｃ）出力開口と入力開口との間に長さ方向に沿って延在する一対の湾曲側壁を備え、
幅方向に対して直交して切られた断面において、湾曲側壁は、放物線の曲率に近い請求項１記載の装置。
【請求項３】
長さ方向が、光源照明を提供する電球の軸に対して実質的に平行である請求項１記載の装置。
【請求項４】
導光板及び線形発散低減面が、同一材料からなる請求項１記載の装置。
【請求項５】
出力開口の幅が、光発散低減構造の長さにわたって変化する請求項２記載の装置。
【請求項６】
隣接する光発散低減構造間のピッチが、実質的に等しい請求項２記載の装置。
【請求項７】
隣接する光発散低減構造間のピッチが、可変である請求項２記載の装置。
【請求項８】
液晶ディスプレー構成要素が、面内切替を採用する請求項１記載の装置。
【請求項９】
液晶ディスプレー構成要素が、光学的に補償される複屈折型構成要素である請求項１記載の装置。
【請求項１０】
線形発散低減面が、２つの次元の光供給面に成形される請求項１記載の装置。
【請求項１１】
変調光が、補償板物品を用いることなく、約１５０：１よりよい画像コントラストを示す請求項１記載の装置。
【請求項１２】
液晶ディスプレー構成要素が、入射光に対する非対称な応答を示し、垂直入射時の光の場合に、線形発散低減面の幅方向に対する液晶ディスプレー構成要素からの変調光の輝度が、線形発散低減面の長さ方向に対する液晶ディスプレー構成要素からの変調光の輝度とは、半値全幅で１０°以上異なるようになっている請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、例えばラップトップ型ＬＣＤディスプレーなどのバックライト付きディスプレーデバイスで使用するバックライト照明装置に関し、より詳細には、提供される照明の角度発散を調整するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤディスプレーは、ＣＲＴモニタに代わるコンパクトで軽量のディスプレーを提供するが、明るさ、より正確には、輝度が低レベルであるため、ＬＣＤディスプレーでは満足のいかない多くの用途がある。従来のラップトップコンピュータディスプレーに用いられる透過型ＬＣＤは、バックライト付きディスプレーの一種であり、ＬＣＤに向かって、光を外側へ導くために、ＬＣＤの背後に位置する光供給面を有する。光供給面自体は、本質的にランバートの照明、すなわち、広範囲の角度にわたって本質的に一定の輝度を有する照明を提供する。軸上及び軸近傍の輝度を増大させることを目的で、ランバート分布を有するこの光の一部をディスプレー面に対して垂直に方向転換して、この照明のための光のある程度減少した角度発散を提供するために、いくつかの輝度増強フィルムが提案されている。ＬＣＤディスプレー及びその他のタイプのバックライト付きディスプレーで使用する、明るさ又は輝度増強のための様々な提案解決手段が記載されている。
【０００３】
米国特許第５，５９２，３３２号（西尾等）は、ＬＣＤディスプレー装置において光の角度範囲を調節するための２つの交差したレンチキュラーレンズ面の使用を記載する。米国特許第５，６１１，６１１号（荻野等）は、所望の光発散及び輝度を得るために、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとの組み合わせを用いるリアプロジェクションディスプレーを記載する。米国特許第６，１１１，６９６号（アレン等）は、ディスプレー又は照明器具用の輝度増強フィルムを記載する。照明光源と向かい合うフィルムの面は、平滑であり、その反対側の面は、照明角度を方向転換するために、例えば三角プリズムなどの一連の構造を有する。フィルムは、より狭い角度で光を方向転換させるために、軸外光を屈折させて、ある程度の補正を提供する。しかしながら、このフィルム設計は、軸外光を方向転換させるのに最もよく機能し、フィルム面に対して垂直な入射光が透過されるのではなく光源の方へ戻るように反射される可能性がある。
【０００４】
米国特許第５，６２９，７８４号（アビリア等）は、プリズムシートが反射型のＬＣＤディスプレーの輝度、コントラスト比及び色均一性を増強するために採用される種々の実施形態を記載する。その輝度増強フィルムは、低減された周辺光効果だけでなく改善された輝度も提供するために、その構造化された面が反射光の光源と向かい合うように配置されている。この構成要素は、反射型画像デバイスに用いられるため、プリズムシートは、透過型ＬＣＤに関して使用される位置（すなわち、光源とＬＣＤとの間）ではなく観察者とＬＣＤ面との間に設置される。米国特許出願公開第２００１／００５３０７５号（パーカー等）は、プリズム及びその他の構造を含む、ＬＣＤディスプレーのための光方向転換フィルムに用いられる種々のタイプの面構造を記載する。米国特許第５，８８７，９６４号（樋口等）は、ＬＣＤディスプレーにおけるバックライトの伝播及び輝度を改善するために、各面に沿って延在するプリズム構造を有する透明なプリズムシートを記載する。しかしながら、軸上光の大部分が、この配置によって、透過されるのではなく反射される。この配置は、小型の携帯用ディスプレーにのみ使用可能であり、ランバート光源を用いていない。
【０００５】
米国特許第６，３５６，３９１号（ガーディナ等）は、プリズムの配列を用いて、ＬＣＤディスプレーにおける光を方向転換する一対の光学転向フィルムを記載し、そのプリズムは、異なる寸法を有することができる。米国特許第６，２８０，０６３号（フォン等）は、フィルムの一面に、尖っていない又は丸みのある頂点を持つプリズム構造を有する輝度増強フィルムを記載する。米国特許第６，２７７，４７１号（タン等）は、曲面を有する複数の略三角形のプリズム構造を有する輝度増強フィルムを記載する。
米国特許第５，９１７，６６４号（オニール等）は、従来のフィルムタイプに比べて、「ソフト」なカットオフ角を有し、それにより、視野角の増大に伴う輝度の変化を緩和する輝度増強フィルムを記載する。米国特許第５，８３９，８２３号（ホー等）は、マイクロプリズムの配列を用いて、非ランバート光源の光を再利用する照明システムを記載する。米国特許第５，３９６，３５０号（ビーソン等）は、照明装置における光方向転換のために、光源と接触するマイクロプリズムの配列を採用し、光再利用特性を有するバックライト装置を記載する。ここで、熱は問題となる可能性があり、比較的不均一な光出力は許容可能である。
【０００６】
図１は、従来技術の解決手段の１つの典型である、光源１８から提供された光を増強するための輝度増強フィルム１０を示す。輝度増強フィルム１０は、反射面１９を含む導光板（ＬＧＰ）１４と向かい合う平滑面１２と、ＬＣＤ構成要素２０と向かい合うプリズム構造１６の列とを有する。この配置は、米国特許第６，１１１，６９６号、同第５，６２９，７８４号（いずれも前掲）及び同第５，９４４，４０５号（竹内等）に記載されているように、軸外光線の屈折によって軸上輝度を改善し、この光の一部を垂直光軸に近づけるように導き、それにより、ある程度平行になった照明を提供するのに一般によく機能する。図１が示すように、軸外光線Ｒ１は、垂線に向かって屈折する。しかしながら、全内部反射（ＴＩＲ）により、軸近傍光線Ｒ３がより極端な角度で垂線から離れるように屈折する可能性があることに留意することが有益である。加えて、軸上光線Ｒ４が、ＬＣＤ構成要素２０に向かって導かれるのではなく、実際には、反射面１９からの拡散及び反射のために、導光板１４に向かって逆行するように反射する可能性がある。軸近傍光のこの屈折及び軸上光の少なくとも一部の導光板１４へ逆行する反射は、後で説明するように、視野角に対する照明輝度を調節するように作用する。導光板１４及び反射面１９の作用によって、輝度増強フィルム１０から逆行するように反射された光の一部は、最終的には、拡散され、略垂直の角度でＬＣＤ構成要素に向かって外側へ再び方向転換される。当然ながら、反射面１９の非効率性のために、多重反射後に光の多少の損失がある。
【０００７】
輝度増強フィルム１０の目的は、その後、導光板１４から広い角度範囲にわたって提供される光を方向転換することであり、その結果、ＬＣＤ構成要素２０に提供する一層多くの出力光が垂線の方へ導かれ、ある程度の平行を与えることによって光方向を改善する。これを行うことによって、輝度増強フィルム１０は、真っすぐに見る、すなわち、ディスプレー面に対して垂直に見るときだけでなく、斜めの角度から見るときにも、ディスプレー輝度を改善することを助ける。
【０００８】
軸上輝度を増強し、より均一な光の面を提供することが有利であると考えられる一方で、改善されたバックライト照明を提供するために追加の考慮すべき事項がある。ＬＣＤ面に対して垂直以外の入射角の軸外照明は、複数の方法で画質を妥協し得る。ＬＣデバイスの光と角度の依存関係が、図２Ａ及び図２Ｂに示されている。図２Ａにおいて、垂直入射の光は、後方偏光子２０２を通り、次に、ＬＣ層２００の距離ｄを通ってＬＣ層の向こう側に伝播され、その偏光は、ピクセル状態に応じて変調される。照明は、その後に、前方偏光子２０４を通って見られる。図２Ｂに示されているように、軸外光は、同じ構成要素を通過するが、図示されているように、距離ｄ’の間に変調される。ＬＣデバイスのタイプ及び角度θに応じて、わずかに異なる光位相遅延が軸外光に適用される。さらに、ＬＣ材料の複屈折に起因して、異なる屈折率が異なる偏光状態の光に適用される。この動作は、異なる視野角にわたって色ずれをもたらす可能性がある。加えて、軸外照明のこの処理は、また、迷光によってコントラストを低下させ、ＬＣデバイスの全体的なグレースケール解像度を低減させる可能性もある。この動作は、従来のツイストネマチック（ＴＮ）ＬＣＤ構成要素で特に顕著にあり得る。
【０００９】
光学的補償板は、軸外光を扱う際にこの差を補償するための１つの解決手段を提供する。図３を参照すると、支援補償板２１０、２１２及び偏光子２０２、２０４を有し、ＬＣ構成要素２０としてＴＮ  ＬＣＤデバイスを使用するディスプレー装置１００が示されている。その構造の点から、補償板２１０、２１２は、通常、ＬＣ変調器における導光器の正の複屈折を、これらの導光器の一部の空間的定位を幾何学的に正確に映し出すことによって相殺するように作動するディスコチックＬＣ素子の配置を用いる。動作中において、光学的補償板２１０、２１２は、埋め合わせの負の複屈折を提供して、図３においてＴＮ  ＬＣＤ変調器として示されているＬＣＤ構成要素２０の正の複屈折を相殺する。従来のＴＮデバイスでは、２つの補償板２１０、２１２フィルムがＬＣＤの各面に１つずつ用いられる。そのような配置を用いることによって、コントラストが視野角の範囲にわたって著しく改善される可能性がある。
【００１０】
ＬＣＤディスプレーが最初に導入されて以来、ＬＣ技術において多くの改良があった。垂直配向（ＶＡ）型のＬＣＤは、広視野角にわたって改善された性能を提供することが知られている。ＶＡ型ＬＣＤへの補償フィルムの追加は、コントラストの著しい改善をもたらす。比較のため、図４Ａ−図４Ｄは、以下の構成に関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。
図４Ａは、図４Ａに適用する説明文とともに、補償のないＴＮ  ＬＣＤに関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。
図４Ｂは、図４Ｂに適用する説明文とともに、補償のあるＴＮ  ＬＣＤに関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。
図４Ｃは、図４Ｃに適用する説明文とともに、補償のないＶＡ  ＬＣＤに関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。
図４Ｄは、図４Ｄに適用する説明文とともに、補償のあるＶＡ  ＬＣＤに関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【００１１】
ＬＣＤの最近のタイプは、さらなる改良を提供する。光学的に補償された複屈折（ＯＣＢ）ＬＣＤは、その名称が示すように、固有の複屈折のための本来備わった補償の指標を提供し、従って、多くの用途において補償板を必要としない。比較のため、図５Ａ及び図５Ｂは、補償のないＯＣＢ  ＬＣＤと補償のあるＯＣＢ  ＬＣＤに関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【００１２】
別の最近の開発である面内切替（ＩＰＳ）ＬＣＤは、各ピクセルに横電界を使用し、液晶方位のより均一な方向制御を提供して、コントラスト及び色の視野角による差異を低減させる。図１５Ａ及び１５Ｂは、補償のないＩＰＳ  ＬＣＤ及び補償のあるＩＰＳ  ＬＣＤに関するＩＳＯコントラストのプロットを示す。図１５Ｂにおいて、第１の曲線６６は、２５０のコントラストレベルを示す。第２の曲線６８は、２００のコントラストレベルを示す。図１７は、ＩＰＳ  ＬＣＤのコントラストプロファイルを示す。
【００１３】
以前のＴＮ型ＬＣＤ及びＶＡ型ＬＣＤでは、何らかの補償板フィルムが、図４Ａ−図４Ｄに示されているように、広視野角にわたって性能を改善するために通常必要とされる。最近開発されたＯＣＢ  ＬＣＤ及びＩＰＳ  ＬＣＤでは、補償板フィルムが依然として使用されることがあるが、ＯＣＢデバイス及びＩＰＳデバイスでは、補償板によって提供される性能改善が、これらの追加のフィルムに起因するコスト及び光損失の不利点によって相殺される可能性がある。補償フィルムを必要とすることなく、これらのデバイスを使用するとき、改善されたコントラストを提供する利点があるであろう。
【００１４】
補償フィルムの必要性を最小限にする又は排除する１つの方法は、入射照明の角度を減らすことである。照明の角度発散を低減することは、変調光のよりよいコントラスト特性及び色特性を生み出す。十分に平行になった光は、任意の方位角方向において垂直方向から比較的小さい発散角を有し、理想的であろう。しかしながら、導光板１４（図１）における任意の点から十分に平行になった光を提供することは有利だが、これは達成することが困難であることが分かる。
【００１５】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照すると、ＬＣディスプレーの照明構成要素の斜視図、側面図及び上面図がそれぞれ示されている。２つの方位角方向が定義され、ｘは光源１８に対して平行であり、ｙは垂直である。導光板１４の表面は、ｘ，ｙ基準面である。ここで、光源１８は、高さｄＣＣＦＬ及び長さＷＣＣＦＬを有するＣＣＦＬ（冷陰極蛍光）又は類似の構成要素である。
【００１６】
ｙにおけるエテンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）の考察から、ｙ方向に沿って低減された角度発散を提供することが可能であることが分かる。一般的場合において、エテンデュＥは、
Ｅ＝Ａ×Ω    （１）
を用いて定義され、式中、Ａは、ビームが伝播する面積であり、Ωは、ビーム発散角である。エテンデュは、光学系を介して増大するため、以下の関係が、導光板を使用する装置に関して保持される。
ｄＣＣＦＬθＣＣＦＬ≦ＬＬＧＰθＬＧＰ    （２）
式中、θＣＣＦＬは、ＣＣＦＬからのビームのｙに沿った発散角であり、θＬＧＰは、導光板からのｙに沿った発散角である。
【００１７】
実際には、ＬＬＧＰの値がｄＣＣＦＬの値よりはるかに大きいため、θＣＣＦＬ＞＞θＬＧＰを有するバックライト設計を考案することが可能である。この関係は、ｙにおける照明が、広い角度にわたって発散しないことを示唆する。しかしながら、この状態は、ｘ方向において同様に保持されない。それよりむしろＷＣＣＦＬ及びＷＬＧＰが寸法において近いため、ｘ方向に沿って良好な発散低減を提供することは困難であろう。エテンデュに関して、式（２）に類似の関係が、この場合に保持される。
ＷＣＣＦＬφＣＣＦＬ≦ＷＬＧＰφＬＧＰ    （３）
式中、φＣＣＦＬは、ＣＣＦＬからのビームのｘに沿った発散角であり、φＬＧＰは、ＬＧＰからのｘに沿った発散角である。
【００１８】
φＬＧＰをφＣＣＦＬよりはるかに小さくすることを可能にするバックライト装置、すなわち、ＷＣＣＦＬ及びＷＬＧＰが寸法において近い場合に、良好な発散低減が提供されるようなバックライト装置を設計することは困難である。これは、平行化された照明、又はより一般的には、ｘ軸及びｙ軸の両方に対して低減された発散の照明を提供することを困難とし、又は非効率的にする。従って、ｘ軸及びｙ軸の両方に沿って低減された発散の光を得ることが困難であるため、従来の設計は、通常、コントラスト改善に対する補助として、補償フィルム又は類似の補償板構成要素を採用する。
【００１９】
従って、補償フィルムを必要とせず、全体的光効率に関して大幅に妥協することなく、バックライト付きディスプレーにとって好ましい角度の照明を提供するバックライト解決手段の必要性があることが分かる。
【特許文献１】米国特許第５，５９２，３３２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６１１，６１１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１１１，６９６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６２９，７８４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００１／００５３０７５号明細書
【特許文献６】米国特許第５，８８７，９６４号明細書
【特許文献７】米国特許第６，３５６，３９１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，２８０，０６３号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２７７，４７１号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，９１７，６６４号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，８３９，８２３号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，３９６，３５０号明細書
【特許文献１３】特許文献第５，９４４，４０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明のバックライトユニットは、例えば補償フィルムなどのより高コストの支援構成要素を必要とすることなく、ＬＣディスプレーのコントラストの増大及び色性能の改善の必要性に対処する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、
ａ）光源、
ｂ）光源からの光を２つの次元の光供給面から外側へ透過する導光板であって、光供給面の一方の次元は、光源からの入射光の経路に直交する幅方向によって定義され、光供給面の他方の次元は、幅方向に直交する長さ方向によって定義される導光板、
ｃ）主に幅方向に関して光供給面からの光の発散を低減して、線形的に発散が低減された照明を提供する線形発散低減面であって、幅方向に沿った半値全幅における発散が、長さ方向に沿った半値全幅における発散の約５０％未満である線形発散低減面、
ｄ）線形発散低減光を変調して、画像データに従って変調光を形成する液晶ディスプレー構成要素、及び
ｅ）変調光の経路にある拡散面
を備えるディスプレー装置を提供する。
【００２２】
一実施形態において、線形発散低減面は、複数の光発散低減構造によって特徴付けられるフィルム基体を構成し、各光発散低減構造は、光供給面に沿って長さ方向に縦に延在し、各光発散低減構造は、
（ａ）光供給面に光学的に結合される入力開口、
（ｂ）入力開口の表面積より大きい表面積を有し、入力開口から遠い出力開口、及び
（ｃ）出力開口と入力開口との間に長さ方向に沿って延在する一対の湾曲側壁を備え、
幅方向に対して直交して切られた断面において、湾曲側壁は、放物線の曲率に近い。
【００２３】
他の実施形態において、液晶ディスプレー構成要素は、入射光に対して非対称の応答を示し、垂直入射の光に対して、線形発散低減面の幅方向に対する液晶ディスプレー構成要素からの変調光の輝度が、線形発散低減面の長さ方向に対する液晶ディスプレー構成要素からの変調光の輝度とは、半値全幅で１０°以上異なるようになっている。一実施形態において、出力開口の幅は、光発散低減構造の長さにわたって変化する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の線形発散低減装置及び方法は、特に、ＯＣＢ  ＬＣＤ又はＩＰＳ  ＬＣＤによって提供されるコントラスト及び色を改善し、補償板の必要性を最小限に抑える。
【００２５】
本明細書は、本発明の主題を特に指摘し、個別に主張する請求項によって完結するが、本発明は、添付図面とともに考慮するとき、以下の説明からより良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
上記の背景技術の欄に記載したように、バックライトユニットから、ｘ及びｙの両方向に十分に平行化された光を提供することは困難である。これが、従来のＬＣデバイスによるバックライトの平行化のための効果的な解決手段の開発を妨げていた。しかしながら、ｘ及びｙの両方向に十分に平行化された光を提供することは非常に難しいが、十分なレベルの発散の低減は、ｙ方向において得ることが可能である。その一方で、特定のタイプのＬＣセルは、一方向においてより大きい視野角を有するものが開発されている。上記の背景技術の欄に記載したように、新たに導入されたＩＰＳ  ＬＣＤ及びＯＣＢ  ＬＣＤ、あるいはいくつかのタイプのＶＡ  ＬＣＤが、この動作を示す。例えば、ＩＰＳ型ＬＣは、０°及び９０°の方向により高いコントラストを有し、他の方向では貧弱なコントラストを有する。そして、本発明は、この偏った応答を示すＬＣの発散低減に向けた新規な戦略に適合し、線形に延在する放物面反射体を用いて発散低減を示すｙ方向における光を提供する。
【００２７】
放物面反射体は、軸に沿って電磁エネルギーを集める又は送るための様々なタイプの用途において周知である。例えば、室内照明用途において、放物面反射体及びその形状が放物面形状に近い反射体は、ランプ又は他の光源の周囲に位置して、光を集め、その光を、通常一方向に外側へ向ける。軸に沿った光の最適な放物面反射のために、光源は、放物面反射体の焦点に配置される。
【００２８】
例えば複合放物面集光器（ＣＰＣ）などの効率的な集光器は、種々の用途、特に太陽エネルギ−用途において光を集めるための放物面反射の原理を用いている。例えば、米国特許第４，００２，４９９号及び米国特許第４，００３，６３８号（いずれもウィンストン）は、放射エネルギー集積のための反射型放物面集光素子の使用を開示している。米国特許第６，３８４，３２０号（チェン）は、住宅用太陽光発電システムに用いられる反射型ＣＰＣデバイスの配列の使用を開示している。集光器は、また、光検知デバイスを支援するために用いられている。例えば、英国特許出願第２３２６５２５号（レオナード）は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）などの光センサ用に光を得るための集光器としての反射型ＣＰＣ配列の使用を開示している。しかしながら、要するに、ＣＰＣ及び類似の構造は、改善された光分布及び方向転換を達成するためではなく、様々な用途において光を集めて検知するために開発されている。
【００２９】
照明用途においてよく知られている放物面反射体は、放物面構造の形状を利用して、コリメータの一種を提供し、ここで、平行化の程度は、その構造の形状が理想的な放物線にどれほど近いか、及びその焦点において光源が理想的な点光源にどれほど近いかに基づいている。「完全な」点光源を有する「完全な」放物面反射体のために、点光源からの光は、放物面反射体によってうまく平行化される。実際には、放物面形状が近似し、入射光が従来の光源からである場合には、真の平行化は達成されない。しかしながら、都合の良いことに、入射光の著しい発散低減は、ＣＰＣ及び類似の構造によって達成される。このため、本発明のＣＰＣ構造は、「コリメータ」ではなく、「発散低減構造」と称される。
【００３０】
複合放物面集光器（ＣＰＣ）は、いくつかの好ましい集光特性を示す。ここで、図７の断面側面図を参照すると、本発明の装置は、この基本形状の線形光発散低減構造３２の配列を使用し、各光発散低減構造３２は、断面において、実質的に放物面の輪郭を有し、配列に沿って線形に延在する。光発散低減構造３２の内部では、入力面３４上の入力開口３３における点Ｐから広範囲の角度にわたって放射される光線Ｒが、全内部反射（ＴＩＲ）によって反射され、通常、出力面３６において出力開口３５から同一の出射角で出現する。出力開口３５は、入力開口３３から遠い位置にある。具体的には、点Ｐを通過する光線は、発散低減構造３２の側壁３８で反射され、通常、その地点からの反射光線の最大ビーム角θｍに対応する角度θｍで出て行く。導光板１４に対する光発散低減構造３２の配置によって、又は導光板１４の不可欠な部分として、入力開口３３は、導光板１４内の光エネルギーの大部分のための唯一の出口を提供する。導光板１４は、光の漏れを防止し、角度θｍが適切な値に維持されるならば、光発散低減構造３２を通るだけで光が出て行くことを可能にする。
【００３１】
図７に示したように、入力面３４は、導光板１４に接触している。光発散低減構造３２は、フィルム基体上に形成される特徴として製造された後、各光発散低減構造３２が入力面３４で取り付けられる状態で、導光板１４に取り付けられてもよい。あるいは、光発散低減構造３２は、導光板１４の放射面の不可欠な部分として成形又は他の方法で形成されてもよい。光発散低減構造３２が個別に製造されるか、導光板１４と一体であるかに関係なく、同一の透明な材料が光発散低減構造３２及び導光板１４の両方の製造のために一般的に用いられる。この配置は、光発散低減構造３２及び導光板１４の両方に同一の屈折率ｎを提供する。
【００３２】
再検討として、ＴＩＲ（中空構造の場合）は、以下の式（４）で定義されるように、入射光に関して臨界角φＴＩＲが超えるときに達成される。式中、ｎは、光発散低減構造３２に用いられる材料の屈折率である。
【数１】
2009512159.tif 000003
【００３３】
本発明は、一方向において、図７の光発散低減構造３２によって示されるように、放物面集光器の光処理動作を利用する。図８Ａを参照すると、導光板１４に結合し、線形発散低減面を提供する線形発散低減フィルム３０の一部の断面図が示されている。リブ型光発散低減構造３２は、幅方向に沿って延在する略放物面断面を有するように形成される。上記のように、線形発散低減フィルム３０は、導光板１４の一部であるか、又は導光板１４と接触している。各光発散低減構造３２は、ディスプレーイメージング技術で周知の光動作に従って、１つ又は複数の光源１８から発せられ、導光板１４を介して導かれた光を導く。
【００３４】
さらに図８Ａを参照すると、各線形光発散低減構造３２の断面形状は、一対の溝４５によって定義されると考えることができる。各溝４５の側面は、略凹面であると観察でき、従って、実質的に凸面形状を有するように光発散低減構造３２の側面を形成する。
【００３５】
図８Ｂは、線形発散低減フィルム３０が、個別の光発散低減構造３２のための支援構造を提供する追加の出力面３６を有する代替実施形態を示す。
【００３６】
図９の斜視図を参照すると、線形発散低減フィルム３０の三次元構造を有する照明システム５８が示されており、光発散低減構造３２は、重要な関係を示すためにサイズを拡大してある。個別の線形光発散低減構造３２のそれぞれは、線形発散低減フィルム３０に沿った長さ方向Ｌにおいて、線形発散低減フィルム３０の入力側に沿って延在する。直交する幅方向Ｗにおいて、線形光発散低減構造３２は、（導光板１４の観点から）リブ又はリッジとして現れる。この配置によって、理想的な放物面の輪郭の有利な特性は、一方向の光に適用される。すなわち、図９の斜視図に示されている方向に関して、Ｗ方向における光の角度は、線形発散低減フィルム３０を用いて、図７に示される態様において方向転換され得る。一実施形態において、光発散低減構造３２は、従来のＣＣＦＬバルブなどの光源１８の中心軸に対して実質的に平行に長さ方向Ｌに沿って延在する。
【００３７】
図１０の斜視図及び図１１の側面図に示されているように、光方向づけ構造の組み合わせは、ディスプレー装置６０の照明システム５８の一部として光を方向転換する。示された実施形態において、単一の光源１８は、反射面２４を有する導光板５４に光を提供する。あるいは、複数の光源１８が設けられることも可能である。図１１の側面図から、線形発散低減フィルム３０における個別の線形光発散低減構造３２のそれぞれの実質的放物面形状が示されている。線形発散低減フィルム３０の入力面４４は、導光板５４に接触している。照明システム５８は、光源の照明をＬＣＤ構成要素２０に提供する。観察者側には、ＬＣＤ構成要素２０を介して透過された光を拡散するためにディフューザ４０が配置される。本発明の照明システム５８は、ＬＣデバイス特性に十分に適した方向に沿って低減された発散を有する光を提供するため、少なくとも約１５０：１から約２００：１までの範囲又はそれより良好なコントラスト比が、垂線の＋／−５°以内の狭い視野角にわたって達成可能である。従って、補償フィルム又は類似の物品は、必要とされない。
【００３８】
照明システム５８の構成要素は、図１０及び図１１において一定の縮尺で描かれていないことを再度強調しなければならない。これらの図及びその他の図は、各構成要素の全体的な機能を示すために、サイズを拡大している。ほとんどの実施形態で、光発散低減構造３２は、通常、これらの図に表されている縮尺よりはるかに小さい。
【００３９】
光発散低減構造３２の断面形状の最適化
図７を再び参照すると、放物面の輪郭に概ね従う側壁３８を有する光発散低減構造３２の理論的性能が、少数の光線Ｒに関して示されている。この原理を実際の用途に適合させ、より少ないコストで線形発散低減フィルム３０を製造可能にするために、光発散低減構造３２がどのように動作するのかをより明確に理解することが有益であろう。次に、光発散低減構造３２による光動作のより正確な知識を駆使することにより、光発散低減構造３２（図３）の理想化された形状を線形発散低減フィルム３０の光発散低減構造３２（図４ａ）の実際の用途に適合させることが可能である。例えば、ある程度の許容誤差を緩和し、より容易に製造可能な光発散低減構造３２に形状を適合させることが可能である。また、曲率及び寸法のパラメータの適切な選択によって、上記のように、交差効果を最小限に抑えることも可能である。
【００４０】
図１２を参照すると、主要な寸法関係及び角度関係を有する光発散低減構造３２の側壁３８の断面形状が示されている。図７を参照して記載したように、角度θｍは、光発散低減構造３２の所与の断面形状に関して、垂直に対する最大ビーム角と定義される。これは、入力開口３３で光発散低減構造３２に入射する光が、次式の角度φであることを意味する。
θｍ≦φ≦９０°      （５）
式中、角度θｍは、図７に示されているとおりである。図１２における寸法ｒｉ及びｒｏは、それぞれ、光発散低減構造３２の入力開口の半径と出力開口の半径である。
【００４１】
ｘ、ｚの座標に関して、角度φで光線が側壁３８に衝突する点は、以下の表記を用いて表される。
Ｐ（ｘ（φ；θｍ，θｒ），ｚ（φ；θｍ，θｒ））      （６）
式中、値φは、光発散低減構造３２の側壁３８に沿った位置を決定する変数である。値θｍ及びθｒは、選択可能な設計パラメータである。一般に、光発散低減構造３２から反射されるビームの輝度分布を考慮すると、角度θｍは、全体的な角度範囲を制御し、角度θｒは、輝度ピークの角度位置を制御する。従って、続いて説明するように、角度θｒは、また、交差効果を最小限に抑え又は削減するために制御され得る。軸上のピーク輝度を位置決めするために、θｒの近似値は、次式を用いて計算することができる。
【数２】
2009512159.tif 000004
θｒの標準値は、１０〜３０°の範囲内である。
【００４２】
角度θｍは、輝度の角度範囲に必ずしも等しいわけではなく、この角度範囲に比例することに留意されたい。同様に、角度θｒは、輝度分布における最も高いピークの角度位置に等しいわけではなく、このピークの位置を決定する。
【００４３】
光発散低減構造３２の形状を最適化する際の第１のステップは、入力開口の半径ｒｉに関して適切な値を選択することである。これを行うために考慮すべき重要事項として、相対的サイズが挙げられる。すなわち、ｒｉが減少するにつれて、光発散低減構造３２が見えにくくなり、モアレパターンを生じる可能性が低くなる。しかしながら、ｒｉが小さくなりすぎる場合には、光発散低減構造３２は、製造することがより困難になる。
【００４４】
ｒｉの値が決定したら、次のステップは、θｍに関して適切な値を選択することである。これは、用途の基準によって決まる。例えば、小型のディスプレーの場合には、より小さい視野角及び高い輝度を有することが望ましい場合がある。そのような場合、適切なθｍ値は、１０〜３０°の範囲であってもよい。大型のディスプレーの場合には、より大きなθｍ値が通常用いられるであろう。
【００４５】
上記及び図１２から分かるように、ｙ（ｚ）＝−ｒｉの線から測定される角度φは、π／２の上限とθｍより一般に大きい下限φｌｏｗｅｒとの間で変化する。次に、この下限φｌｏｗｅｒは、光発散低減構造３２の出力半径ｒｏ及び高さｈを決定するために、設計パラメータ値θｍ及びθｒとともに用いることができる。
【００４６】
用途における下限φｌｏｗｅｒを特定するための基準を理解するために、図１２及び図１３に示されているように、導光板１４がどのように作用するのかを再検討することが有用である。導光板１４内部で、ＴＩＲは、光ビームが導光構造３２に出現するまで光ビームを封じ込めるのに利用される。フレネルの法則によって、一旦ビームが導光板１４に入射すると、図１３に示したように、Ｙ軸に対するそのビーム角ηｉは、式（４）において与えられたように、ＴＩＲ角φＴＩＲより小さいままである。なお、式中、ｎは、導光板１４の屈折率である。導光構造３２が同一の（又はきわめて近い）屈折率ｎを有するため、この角度制限は、また、導光構造３２の内部でも適用される。
【００４７】
ここで図１４を参照すると、最も極端な考えられる角度φＴＩＲで導光構造３２に入射するビームの経路が（点線で）示されている。垂線（Ｚ軸）に対して、導光構造３２に入射する他のすべての光のビームは、
【数３】
2009512159.tif 000005
より大きいか又は等しい。
【００４８】
図１２に示されているように、φｌｏｗｅｒが線ｙ（ｚ）＝−ｒｉから測定されることを想起されたい。φｌｏｗｅｒがπ／２−φＴＩＲよりそれほど小さくないことが推奨され、そうでない場合には、導光構造３２の結果として生じる高さｈは高すぎる可能性があり、製造がさらに困難になる。高さｈを低く維持し、小さいアスペクト比（幅ｒｏに対する高さｈによって定義される）を維持することが好ましい。一般に、
【数４】
2009512159.tif 000006
である。これによって、以下の範囲が変数φに適用される。
【数５】
2009512159.tif 000007
【００４９】
決定されたこの値によって、光発散低減構造３２の全体的な形状は、以下の式を用いて計算することができる。
【数６】
2009512159.tif 000008
式中、ｒｉは、入力面の半径であり、ｆ＝ｒｉ［１＋ｓｉｎ（θｍ）］である。
【００５０】
出力開口の半径ｒｏ及び高さｈは、以下の座標を用いて側壁３８上の点を求めることによって計算することができる。
【数７】
2009512159.tif 000009
以下の計算は、出力開口の半径ｒｏ及び高さｈを決定する。
【数８】
2009512159.tif 000010
【００５１】
以下は、例示の値を用いたステップの概要であり、一実施形態において、適切な値をどのように決定することができるのかを示している。
ステップ１．ｒｉ及びθｍの値を決定する。
一実施形態において、ｒｉ＝５０μｍである。線形に低減される発散のために、±１０°の視野角が適切であり、θｍ＝１０°という結果になる。
ステップ２．θｒの値を決定する。
式（７）を用いて、θｒは、約５°とすることができる。例えば、６°という実際的な値を選択する。
ステップ３．変数φｌｏｗｅｒの値を決定する。
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）から製造される導光板１４の場合には、ｎ＝１．４９である。
式（９）及び（１０）から、φｌｏｗｅｒ≒４０°である。
ステップ４．式（１４）を用いて半径ｒｏ及び高さｈの値を計算する。
ここでは、ｒｏ＝１９．３μｍ及びｈ＝５０．４μｍである。
【００５２】
設計考慮事項
光発散低減構造３２（図７〜図１０）のための任意の実行可能な設計に関していくつかの制約条件が必然的にあり、最適な設計を達成するためにいくつかの妥協を考慮する必要がある。例えば、垂直角度の近くで増大した輝度の場合には、小さい範囲の値の中でθｍを維持することが通常最良である。しかしながら、入力開口３３が光発散低減構造３２に入る光の全体量を制限するため、好ましい範囲の角度の達成とそれらの角度における十分な輝度の提供との間でなんらかの譲歩がされなければならない。
【００５３】
実際の光発散低減構造３２設計を用いた動作において、導光板１４に入射する光が、図１３に示されるように、一定の円錐角内で閉じ込められるとき、衝突点Ｐ（ｘ（φ），ｚ（φ））は、一般に、出力開口３５より入力開口３３に近い位置に分布されることが観察されている。この効果によって、式（１１）において特定される最小高さｈを用いて、高さｈを減少させることが可能である。これは、線形発散低減フィルム３０の製造に関して多くの実際的な利点を提供し、製造を簡素化し、機械的安定性を高める。この改良は、また、全体的な充填率を改善することによって、明るさも高める。
【００５４】
交差効果の問題が図８Ａに関して上述された。図８Ａの側面図を再び参照すると、反対方向からの光線は、同一の光発散低減構造３２に入射することができ、透過経路に沿って交差点４８で交差し得ることが観察できる。この動作が生じる場合には、望ましくない交差効果が、線形発散低減フィルム３０からの軸外ピーク出力を引き起こす可能性がある。θｒの角度で側壁を回転することによって、交差効果が最小限に抑えられることが示されている。この交差効果は、相対的な高さｈを増大させることなく、光発散低減構造３２の側壁３８の曲率をわずかに変化させることによって、最小限に抑えることが可能である。図８Ａの実施形態における光線Ｒの交差点４８は、側壁３８を再成形することによって生じる光発散低減構造３２内のＴＩＲ動作の結果として生じる変化によって修正される。垂線からわずかに離れる側壁３８の回転は、線形発散低減フィルム３０の軸上輝度を増大させるというさらなる利点を提供する。
【００５５】
用いられる材料
一般に、線形発散低減フィルム３０は、いくつかの方法で形成することができる。好ましい実施形態において、線形発散低減フィルム３０は、アクリルフィルムから形成される。しかしながら、線形発散低減フィルム３０は、例えば、ポリカーボネート又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む種々のタイプの透明材料のいずれかから形成されてもよい。ベース基体に関する要件は、少なくとも約２の平方根又はそれより大きい屈折率ｎである。線形発散低減フィルム３０に用いられる材料は、導光板１４、５４の屈折率ｎと同一又は略同一である屈折率ｎを有する必要がある。
【００５６】
代表的な寸法、形状及び製造
本発明によって製造される線形発散低減フィルム３０に関する典型的に好ましい値及び範囲は、以下を含む。
（ｉ）隣接する光発散低減構造３２（図１１）間のピッチＫ：８０ミクロン。この値は、通常、１０〜２００ミクロンである。
（ｉｉ）高さＨ：２５ミクロン。高さの値は、通常、１０〜１００ミクロンの範囲内である。アパーチャサイズ及び側壁３８の曲率を含むいくつかの因子が特定の用途に最適な高さを決定する。
（ｉｉｉ）プリズム配列構造５０に関するプリズムの角度：１００°。
（ｉｖ）出力開口に対する入力開口の比：１：１．５〜１：１０の範囲内である。
【００５７】
線形発散低減フィルム３０は、非均一な明るさ特性を有する面撮像装置の均一性を改善するために用いることができる。この目的のために有用であるために、光発散低減構造３２自体の非均一な構造化及び空間分布が使用できる。非均一な構造化は、例えば、長さに沿って光発散低減構造３２の方向を変えることによって達成し得る。図８Ａを参照すると、線形発散低減フィルム３０の空間的均一性は、線形発散低減フィルム３０に用いられる基体の入力面に沿って正確に平行に走っていない溝４５を用いて強化してもよい。
【００５８】
ピッチＫは、また、改善された均一性を提供するために必要に応じて変更することができる。隣接する光発散低減構造間のピッチは、実質的に等しくてもよく、又は隣接する光発散低減構造間のピッチは、可変であってもよい。光発散低減構造間のピッチＫに関して異なる間隔を有する光発散低減構造３２の非一様な分布が使用され得る。２つの光源１８が用いられる場合には、ピッチＫは、線形発散低減フィルム３０のシートの中心で最小であってもよい。
【００５９】
本発明の線形発散低減フィルム３０は、例えば、基体材料のシートに溝４５（図８Ａ）を形成する方法を使用するなど、いくつかの方法で製造することができる。基体のスクライビングは、光発散低減構造３２を形成するための１つの可能な方法である。あるいは、例えば、ウェブベースの製造を用いるインジェクションロール成形又は押出プレートを用いる押出成形を含む成形など、種々の技術が光発散低減構造３２を形成するために採用され得る。線形発散低減フィルム３０は、例えば、１つのシートとして製造され、既存のタイプの導光板１４上に積層されてもよい。
【００６０】
図６ａ、図６ｂ及び図７に示されているように、バックライト用途に本発明の線形発散低減フィルム３０を用いるためには、以下の特別な要件が満たされる必要がある。
（ｉ）線形発散低減フィルム３０を形成するために用いられる材料は、導光板５４の屈折率と実質的に同一の、すなわち約＋／−０．１以内の屈折率ｎを有する。
（ｉｉ）本実施形態の導光板５４は、その発せられた照明のためのディフューザを提供しない。
（ｉｉｉ）光発散低減構造３２の入力開口３３は、導光板５４と直接的に接触している、すなわち、入力開口３３の平面が空隙を介することなく、導光板５４に接触している。入力開口３３は、導光板５４の表面に、例えば、接着、圧入、成形、その一部として形成又は他の方法で取り付けることができる。
【００６１】
本実施形態のために、ライトパイプの一種である導光板５４は、また、ＬＣＤバックライト技術の当業者に周知の構造を用いて、その光源に対向する反射面を必要とする。
【００６２】
バックライティングに関する別の実施形態
光源１８は、従来のＣＣＦＬ蛍光灯であってもよく、何か別のタイプの光源として具現されてもよく、光源の組み合わせであってもよい。例えば、１つ以上のＬＥＤが、光源１８として従来のＣＣＦＬバルブの代わりに用いられ、光を導光板１４又は他の適切な導波路に方向づけてもよい。
【００６３】
レンチキュラーディフューザ４０の設計
線形発散低減フィルム３０は、１つの軸に対する光の改善された方向転換を提供するため、その視野角は、この軸の方向において、狭すぎることがある。適正な視野角を提供するために、ＬＣＤ構成要素２０の観察者側（図１０、図１１）に配置されるディフューザ４０を用いて、一方向における拡散を利用することが必要である。レンチキュラー配列又はスクリーンは、この目的に非常に適している。レンチキュラー配列は、光の焦点を合わせることによって、一方向においてのみ入射光を拡散する。すなわち、その光パワーは、拡散能に比例する。焦点距離ｆは、
【数９】
2009512159.tif 000011
を用いて決定される。式中、ｒは曲率半径であり、ｎはスクリーンの屈折率である。ビーム発散角ωは、各小型レンズの焦点距離とハーフピッチによって決定される。
【数１０】
2009512159.tif 000012
式中、ｐは、小型レンズ配列のピッチである。
【００６４】
ピッチｐと視野角ωが与えられると、曲率半径ｒは、以下の式を用いて決定することができる。
【数１１】
2009512159.tif 000013
【００６５】
一実施形態において、公称の小型レンズピッチは、５０ミクロンである。従って、視野角の＋／−３０°を得るために、焦点距離は、約４３ミクロンでなければならない。対応する曲率半径は、屈折率１．５の材料の場合に、８６ミクロンである。
【００６６】
ＩＰＳ  ＬＣ構成要素に関するモデリング実施例
ＬＣＤ構成要素２０に関してＩＰＳ構成要素を用いたディスプレー装置６０における線形発散低減フィルム３０の使用は、特に有利である。図１６のグラフを参照すると、２つの輝度曲線が示されている。曲線６２（実線）は、ＣＣＦＬ光源１８に対して平行な輝度を示す。第２曲線６４（点線）は、ＣＣＦＬ光源１８に対して垂直な輝度を示す。
【００６７】
ＬＣＤ構成要素２０のほとんどのタイプの場合、図１６に示される輝度の非対称性は、表示される画像において認識可能な非対称性を生じることになる。しかしながら、図１５ＢのＩＳＯコントラストのプロットを再び参照すると、ＬＣＤ構成要素２０のＩＳＰ型が、ＣＣＦＬ光源１８の長さに対して直交方向におけるコントラストに測定可能な差を示すことが分かる。図１５Ｂにおいて、軸１１０は、ＣＣＦＬ光源１８の長さに対して平行な光に対応する。別の軸１２０は、ＣＣＦＬ光源１８の長さに対して垂直な光に対応する。このプロットが示すように、ＣＣＦＬ光源１８の長さに対して平行な光は、より広範囲の角度にわたってより高いコントラストを示す。すなわち、曲線６６及び６８は、軸１１０に沿って広がる。この軸に沿った光は、図１６における曲線６２に対応し、半値全幅（ＦＷＨＭ）で約＋／−３０°を示す。比較すると、直交軸１２０に沿った光は、図１６における曲線６４に対応し、ＦＷＨＭで約＋／−５°を示す。
【００６８】
このように、線形発散低減フィルム３０の非対称性をＩＳＰ型ＬＣＤ構成要素２０の非対称性に適合させることによって、本発明の方法は、光源１８に対して平行な方向及び垂直な方向において、照明の発散低減を均等にする必要性を最小限に抑える。従って、本発明の線形発散低減フィルム３０は、全体的な光効率を著しく妥協することなく、かつ補償フィルムを必要とすることなく、改善された輝度及びコントラストを提供する。この結果は、同一出願人による出願であって、特により大きいディスプレーに用いられるとき、補償フィルム又はある種の物品を一般に必要とする、チュンワン・リー（代理人整理番号８７６０２）による「集光器の線形配置を用いる輝度増強フィルム」に開示された装置と対比することができる。以前の出願に開示された装置とは異なり、本発明の装置は、比較的狭い視野角を提供するため、ＬＣデバイスによって変調される光の角度を拡散するためのディフューザ４０を必要とする。
【００６９】
用語として本発明に関して使用される、線形的に発散が低減される照明は、直交軸よりもむしろ１つの軸に沿って実質的により大きい発散低減を有する光である。ＦＷＨＭで、１つの軸に沿って線形的に発散が低減される照明は、直交軸に沿った光の角距離の５０％以下に広がる。従って、線形的に発散が低減される照明によって、１つの軸に沿ったビーム発散は、直交軸に沿ったビーム発散より実質的に小さい。好ましくは、線形的に発散が低減される照明は、ＦＷＨＭで、約＋／−５°を有する。
【００７０】
本発明は、その特定の好ましい実施形態を特に参照して詳細に記載されるが、当然のことながら、変形及び改良は、上記のように、及び添付の特許請求の範囲において記載されるように、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者によって、本発明の範囲内で実施可能である。例えば、ピッチＫは、線形発散低減フィルム３０のすべての構造に関して一定であってよいが、線形発散低減フィルム３０の幅にわたってピッチＫを変化させることの利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ＬＣＤディスプレーで用いられる従来技術の輝度増強フィルムの動作を示す断面側面図である。
【図２Ａ】垂直視野角で見たＬＣデバイスを示す断面概略図である。
【図２Ｂ】軸外視野角で見たＬＣデバイスを示す断面概略図である。
【図３】ＬＣＤディスプレー装置の種々の層状構成要素を示す側面概略図である。
【図４Ａ】補償板がないＴＮ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図４Ｂ】補償板があるＴＮ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図４Ｃ】補償板がないＶＡ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図４Ｄ】補償板があるＶＡ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図５Ａ】補償板がないＯＣＢ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図５Ｂ】補償板があるＯＣＢ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図６Ａ】照明装置の構成要素の重要な寸法関係及び幾何的関係を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの照明装置の構成要素の側面図である。
【図６Ｃ】図６Ａの照明装置の構成要素の平面図である。
【図７】線形発散低減フィルムにおける光発散低減構造の断面図である。
【図８Ａ】線形発散低減フィルムの実施形態の光処理動作を示す断面図である。
【図８Ｂ】線形発散低減フィルムの異なる実施形態の光処理動作を示す断面図である。
【図９】線形発散低減フィルムを用いる照明システムの斜視図である。
【図１０】線形発散低減フィルムを用いるディスプレー装置の斜視図である。
【図１１】線形発散低減フィルムを用いるディスプレー装置の側面図である。
【図１２】転向フィルム構成要素内部の重要な幾何的関係を示す詳細側面図である。
【図１３】光源及び導光板の一部を示す詳細側面図である。
【図１４】転向フィルム構成要素内部の重要な幾何的関係を示す詳細側面図である。
【図１５Ａ】補償板がないＩＰＳ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図１５Ｂ】補償板があるＩＰＳ  ＬＣＤのＩＳＯコントラストのプロットを示す。
【図１６】本発明の線形的に低減される発散を有するバックライトユニットの輝度プロファイルを示すグラフである。
【図１７】ＩＰＳ  ＬＣＤのコントラストプロファイルを示す。
【符号の説明】
【００７２】
１０  線形発散低減フィルム
１２  平滑面
１４  導光板
１６  プリズム構造
１８  光源
１９  反射面
２０  ＬＣＤ構成要素
２２，２４  反射面
３０  線形発散低減フィルム
３２  光発散低減構造
３３  入力開口
３４  入力面
３５  出力開口
３６  出力面
３８  側壁
４０  ディフューザ
４４  入力面
４５  溝
４８  交差点
５４  導光板
５８  照明システム
６０  ディスプレー装置
６２，６４，６６，６８  曲線
１００  ディスプレー装置
１１０，１２０  軸
２００  ＬＣ層
２０２，２０４  偏光子
２１０，２１２  補償板
Ｈ＝高さ
Ｗ＝幅
Ｋ＝ピッチ
Ｌ＝長さ
Ｒ  光線
【図１】
2009512159.tif 000014
【図２Ａ】
2009512159.tif 000015
【図２Ｂ】
2009512159.tif 000016
【図３】
2009512159.tif 000017
【図４Ａ】
2009512159.tif 000018
【図４Ｂ】
2009512159.tif 000019
【図４Ｃ】
2009512159.tif 000020
【図４Ｄ】
2009512159.tif 000021
【図５Ａ】
2009512159.tif 000022
【図５Ｂ】
2009512159.tif 000023
【図６Ａ】
2009512159.tif 000024
【図６Ｂ】
2009512159.tif 000025
【図６Ｃ】
2009512159.tif 000026
【図７】
2009512159.tif 000027
【図８Ａ】
2009512159.tif 000028
【図８Ｂ】
2009512159.tif 000029
【図９】
2009512159.tif 000030
【図１０】
2009512159.tif 000031
【図１１】
2009512159.tif 000032
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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