(57)【要約】  周辺照射モード及び背面照射モードにおいて動作する前側と裏側を有する光学要素。該光学要素は周辺光を反射するように前側に面する拡散反射層を備える。光吸収層は裏側に面し、背面光が拡散反射層を照らすのを防ぐために配置される。複数個の光伝送領域は、背面光が拡散反射層を照らさないで限られた角度範囲で通り抜けることができるように、光吸収層と拡散反射層を通って延びている。
2009518686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺照射モード及び背面照射モードで稼動するための、前側及び裏側を有する光学要素であって、
周辺光を反射するために前記前側に面した拡散反射層、
背面光が拡散反射層を照らすのを防ぐために配置された、前記裏側に面した光吸収層、及び
背面光が、拡散反射層を照らすことなく、制限された角度範囲で通過することができるように、光吸収層及び拡散反射層を通って延びる複数の光伝送領域
を含む、光学要素。
【請求項２】
拡散反射層が白色材料と組み合わされた樹脂を含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項３】
光吸収層が黒色材料と組み合わされた樹脂を含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項４】
前記裏側に面し、かつ光伝送領域を通して再伝送するよう背面光の向きを変えるために配置された反射層をさらに含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項５】
反射層が金属を含む、請求項４に記載の光学要素。
【請求項６】
光学要素の裏側に結合した拡散層をさらに含む、請求項１に記載の光学要素。
【請求項７】
周辺照射モード及び背面照射モードで稼動するための、前側及び裏側を有する光学要素であって、
背面光が前記裏側から前記前側に通過し、かつ前記前側から制限された角度範囲に出ていくことを可能ならしめる光伝送領域の配列、
伝送経路の間にあり、かつ周辺光を反射するために前記前側に面した光反射層、及び
伝送経路の間にあり、かつ背面光が光反射層に達するのを防ぐために光反射層と関連して配置された光吸収層
を含む光学要素。
【請求項８】
光伝送領域が光学要素を通って延びている伝送経路壁によって規定され、かつ光吸収層が実質的に伝送経路壁を覆っている、請求項７に記載の光学要素。
【請求項９】
光伝送領域の各々が、互いに夾角を形成する伝送経路壁によって規定される、請求項７に記載の光学要素。
【請求項１０】
夾角が約１０°を超えない、請求項７に記載の光学要素。
【請求項１１】
伝送経路の間にあり、かつ光伝送領域を通して再伝送するよう背面光の向きを変えるために前記裏側に面した鏡面層をさらに含む、請求項７に記載の光学要素。
【請求項１２】
鏡面層が金属を含む、請求項１１に記載の光学要素。
【請求項１３】
前記前側にある光反射層の幅の、前記前側にある光伝送領域の幅に対する比がおよそ４対１である、請求項７に記載の光学要素。
【請求項１４】
光透過性フィルムであって、その第一表面内に延びている複数の空洞を有する光透過性フィルム、
周辺光を反射するために各空洞の第一部分を満たす光反射材、及び
背面光が光反射層に達するのを防ぐために各空洞の第二部分を満たす光吸収材
を含む、光学要素。
【請求項１５】
光反射材が白色材料と組み合わされた樹脂を含み、かつ光吸収材が黒色材料と組み合わされた樹脂を含む、請求項１４に記載の光学要素。
【請求項１６】
光反射材が拡散性である、請求項１４に記載の光学要素。
【請求項１７】
光反射材が鏡面性である、請求項１４に記載の光学要素。
【請求項１８】
各空洞の第三部分を満たす鏡面反射材をさらに含む、請求項１４に記載の光学要素。
【請求項１９】
鏡面反射材が金属を含む、請求項１８に記載の光学要素。
【請求項２０】
各空洞が側壁と底とを備え、光吸収材が各空洞の側壁と底とを覆い、かつ光反射材が各空洞の残りの部分を満たす、請求項１４に記載の光学要素。
【請求項２１】
光透過性フィルムが、実質的に平面で光学的に滑らかな第二表面を前記第一表面の反対側にさらに含む、請求項１４に記載の光学要素。
【請求項２２】
第二表面に結合した拡散層をさらに含む、請求項２１に記載の光学要素。
【請求項２３】
光透過性フィルムであって、その第一表面内に延びている複数の空洞を有する光透過性フィルムを形成すること、
空洞の各々の第一部分を光吸収材で満たすこと、及び
空洞の各々の第二部分を光反射材で満たすこと
を含む、光学要素の製造方法。
【請求項２４】
空洞の各々の第一部分を光吸収材で満たすことが、各空洞を規定する壁を光吸収材で覆うことを含み、かつ空洞の各々の第二部分を光反射材で満たすことが、各空洞の残りの部分を光反射材で満たすことを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
光吸収材が黒色材料と組み合わされた樹脂を含み、かつ光反射材が白色材料と組み合わされた樹脂を含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学フィルムを組み込む光学ディスプレイに関する。特に、本発明は、背面照射ディスプレイから発せられる高角度光によって引き起こされる反射表面のグレアを低減させるための光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のような乗り物の中にある機器及びコントロールパネルは、太陽光のような周辺光が機器又はコントロールパネルから見ている人の目に反射する日中に見える。夜には、機器及びコントロールパネルを見ることは、日中に見える像の照らされたバージョンを作り出すために光に機器又はコントロールパネルを通過させる背面光によって容易になる。照らされた機器及びコントロールパネルの問題は、光が広い角度範囲を通って機器パネルから発せられることである。この光のいくらかはフロントガラスのようなガラス表面にぶつかり、ドライバーに戻るように反射される。日中は太陽光がそのような反射が見えるのを妨げる一方で、夜間にはそれらがはっきりと見えることが多い。これらの反射は運転者の気を散らしたり、又はさらに運転者の視界を遮ることにより危険な状況を生む可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
第一の態様では、本発明は周辺照射モード及び背面照射モードで稼動するための光学要素である。拡散反射層は周辺光を反射するために前側に面している。光吸収層は裏側に面し、かつ背面光が拡散反射層を照らすのを防ぐように配置される。複数の光伝送領域は、背面光が、拡散反射層を照らすことなく、制限された角度範囲で通過することができるように、光吸収層及び拡散反射層を通って延びている。
【０００４】
第二の態様では、本発明は周辺照射モード及び背面照射モードで稼動するための光学要素であって、背面光が裏側から前側に通過し、前側から制限された角度範囲に出ていくことを可能ならしめる光伝送領域の配列を含む光学要素である。光反射層は伝送経路の間にあり、かつ周辺光を反射するように前側に面している。光吸収層は伝送経路の間にあり、かつ背面光が光反射層に達するのを防ぐために光反射層に関連して配置される。
【０００５】
第三の態様では、本発明は、光透過性フィルムであって、その第一表面内に延びている複数の空洞を有する光透過性フィルムを含む光学要素である。光反射材は各空洞の第一部分を満たし、光吸収材は各空洞の第二部分を満たす。
【０００６】
第四の態様では、本発明は、光透過性フィルムであって、その第一表面内に延びている複数の空洞を有する光透過性フィルムの形成を含む光学要素を製造する方法である。空洞各々の第一部分は光吸収材で満たされる。空洞各々の第二部分は光反射材で満たされる。
【０００７】
上記の概略は、各開示される実施形態又は本発明のすべての実施を記載することは意図していない。以下の図面及び発明を実施するための最良の形態は、実例となる実施形態をより具体的に例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に示す図面は、本発明の様々な実施形態を説明している。議論の中で記されているように、他の実施形態もまた検討される。いかなる場合も、本開示は本発明を限定するのではなく、代表して提示するものである。本発明の原理の範囲及び趣旨に含まれる多数の他の修正及び実施形態は、当業者によって考案され得ることを理解されたい。図面は尺度どおりに描かれていない場合がある。同様の参照番号が、同様の部分を示すために図面を通して使用されている。
【０００９】
図１は、従来の背面照射機器パネル１０を示す。機器パネル１０は一般に、自動車の自動変速装置のための、操作卓が取り付けられたセレクタに結びついたタイプのものである。機器パネル１０上の文字は、太陽光のような周辺光が機器又はコントロールパネルから見ている人の目に反射する日中に見ることができる。機器パネル１０上の情報は、非拡散性インクでの印刷、又は射出成形された層からの文字のカッティング若しくはレーザー切断など、種々の方法で形成されることができる。夜には、機器パネル１０の目視は機器パネルの後ろにある背面光によって容易になる。背面光は光に機器パネル１０を通過させて、日中に見える像の照らされたバージョンを作り出す。光の一部は望ましい結果をもたらす一方、機器パネル１０からの光の一部は散乱されフロントガラス１２にぶつかる。このことが反射１４を作り出し、運転者の気を散らし、又は危険な状況を作り出す可能性さえある。機器パネル１０のみが図１に示されているが、コントロールパネル、ボタン及びスイッチのような自動車内の他の背面照射の装置も同じようにフロントガラス１２に反射を引き起こし、さらに運転者の気を散らす。
【００１０】
図２は、本発明の実施形態による光学要素２０を示す。光学要素２０は所望により、担体表面２４を有する担体基材２３を含んでもよい。担体表面２４は、その上に形成された複数の光伝送領域２６を含む。空洞２８は、隣接する光伝送領域２６によって規定される。伝送経路又は溝を形成するために、空洞２８も実質的に途切れずに担体表面２４を越えて延びるように、光伝送領域２６は実質的に途切れずに担体表面２４を越えて延びてもよい（ページ内に延びる寸法に沿って）。或いは、光伝送領域２６は、光伝送領域２６が各空洞２８を取り囲み、担体表面２４に沿ってくぼみや縦列を形成するように、担体表面２４上に周期的に形成されている柱、又は上部が平らなピラミッド、又は円錐であってもよい。加えて、拡散体フォイル２９が所望により光学要素２０の背面に結合されている。
【００１１】
各空洞２８は拡散反射材３０及び光吸収材３２によって占められている。拡散反射材３０は、拡散反射材３０が担体基材２３に近接した空洞２８の部分を占めるように、空洞２８の中に分配される。拡散反射材３０は光学要素２０の背面に面してほぼ凸形を形成する。１つの実施形態では、拡散反射材３０は白色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、拡散反射材３０は液状の硬化性樹脂に混合されたＴｉＯ２粉末である。拡散反射材３０はまた顔料コーティング又は金属化コーティングを含んでもよく、炭酸カルシウム又は金属フレークのような拡散反射性添加剤を含んでもよい。代替の実施形態では、シルバーインクのような反射材が拡散反射材３０の代わりに空洞２８の中に使われる。
【００１２】
各空洞２８の残りは光吸収材３２により占められる。光吸収材３２は、光吸収材３２及び光伝送領域２６が背面光ＢＬに面する光学的に滑らかな平坦な表面を規定するように、空洞２８を満たす。図２に示される実施形態では、光吸収材３２は空洞２８の側壁を覆う。側壁の間の区域もまた光吸収材３２によって占められる。１つの実施形態では、光吸収材３２は黒色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、光吸収材３２は液状の硬化性樹脂に混合されたカーボンブラック粉末である。代替の実施形態では、拡散反射材３０及び光吸収材３２は空洞２８の反対側の部分を占める。
【００１３】
光学要素２０は一般に、背面照射機器パネル１０のように、背面光ＢＬを含む光学システムに組み込まれる。光学要素２０は、その背面が背面光ＢＬに面し、その前側表面が機器パネル１０に面するように光学システムに組み込まれる。１つの実施形態では、担体基材２３は（もしあるならば）化学的又は機械的な接合を介して機器パネル１０の裏側に貼り合わされている。光学要素２０を機器パネル１０に貼り合わせる前に、保護層もまた光学要素２０の前側表面に貼り合わされてもよい。機器パネル１０上に与えられる情報は、太陽光が該情報を見ることができるようにする日中のように、十分な周辺光があるときに見ることができる。光学要素２０は、周辺光が最小限になる夜のように背面光ＢＬの使用が必要であるときに、機器パネル１０上の情報を見ることができるようにする。より重要なことには、光学要素２０の構造は、背面照射状態の間、光が、フロントガラス１２及び他の反射性表面上に反射を引き起こすような角度で光学要素２０から出てゆくのを妨げるようになっている。
【００１４】
日中又は人工的に照らされた区域のように、周辺光の状態が十分であるとき、光線は機器パネル１０に衝突する。周辺光の一部は機器パネル１０の表面を照らす。機器パネル１０によって反射され吸収される光のパターンによって、機器パネル１０に印刷された情報が見られるようになる。加えて、周辺光の一部は、図２に示されている光線３５のように、機器パネル１０を通過し拡散反射材３０に衝突する。光線３５は拡散反射材３０に当たると、機器パネル１０を通って見る人の方に戻るように拡散して散乱される。このことは、機器パネル１０を通過する散乱光のために、機器パネル１０上の情報を周辺光条件においてより目立つようにする。
【００１５】
周辺光の状態が不十分なときは、背面光ＢＬが機器パネル１０を照らすために使われる。機器パネル１０を通って伝送される、またそれによって吸収される光のパターンが、機器パネル１０に印刷された情報を光伝送領域２６を通して見えるようにする。光線３６は、機器パネル１０に印刷された情報の像を作り出すために、背面光ＢＬから伝送され機器パネル１０を通る光を表現するように、図２に示されている。光伝送領域２６及び光吸収材３２により形成された光学的に滑らかな表面に所望により結合された拡散体フォイル２９は、背面光ＢＬからの光をより均一に機器パネル１０にわたって分配する。
【００１６】
背面光ＢＬから発せられた光がフロントガラス１２に反射を作り出すのを防ぐために、光学要素２０は背面光ＢＬからの光が望ましくない角度で光伝送領域２６から散乱するのを防ぐ。このことは、光線３８で示されるように、光が光伝送領域２６を望ましくない角度で通過し、光吸収材３２により吸収されるときに起こる。夾角θは、光吸収材３２によって吸収される光線角度を定めるときの要因である。１つの実施形態では、夾角θは約０°〜１０°の範囲にある。光学要素２０の光制御特性を決めるもう１つの要因は、光吸収材３２が空洞２８の側壁を覆う程度である。即ち、光吸収材３２による空洞２８の側壁の被覆率が大きいほど、背面光ＢＬからの光の望ましくない角度での伝送が少ない。光学要素２０の光制御特性を決めるさらなる要因は、空洞２８の幅と深さ及び空洞間の間隔である。これら要因の全ては、特定の背面照射光学システムにとって望ましい性質を実現するために調整可能である。
【００１７】
光学フィルム２０は様々な技術を使って形成され得る。１つの実施形態では、光伝送領域２６にとって望ましい形を有するウエルを含む微細複製ツールが最初に作られる。次に、液状硬化性溶液がウエルを満たすように、該溶液が微細複製ツールに注がれる。続いて、担体基材２３が微細複製ツール上に均一に分配されるように、担体基材２３が微細複製ツールに結合されてもよい。１つの実施形態では、担体基材２３はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような透明な高分子物質から作られる。次に、光伝送領域２６を形成するために、該構造体が液状硬化性溶液の仕様にしたがって硬化される。硬化プロセスの間、光伝送領域２６は担体基材２３と架橋して、結合された構造体を形成し、これはその後、微細複製ツールから剥がされる。続いて、拡散反射材３０は光伝送領域２６上及び空洞２８内に均等にかけられる。スキージ又はいくつかの別の平滑化器具が、拡散反射材３０を光伝送領域２６の上部から除去するために使われてもよい。拡散反射材３０の硬化後、空洞２８の残りの部分を満たすために、同じ手順が液状硬化性光吸収材３２に使われてよい。
【００１８】
図３は、光学要素４０の背面に面する反射材４２を含む、本発明のもう１つの実施形態による光学要素４０を示す。光学要素４０はまた、任意の担体基材２３、光伝送領域２６、及び任意の拡散体フォイル２９を含む、図２に示された光学要素２０と同じような多くの構成要素を含む。光学要素４０は、その背面が背面光ＢＬに面し、その前側表面が機器パネル１０に面するように、機器パネル１０のような背面照射光学システムに組み込まれる。１つの実施形態では、担体基材２３は（もしあるならば）機器パネル１０の裏側に貼り合わされている。光学要素２０を機器パネル１０に貼り合わせる前に、保護層が光学要素２０の前側表面に貼り合わされてもよい。
【００１９】
光学要素４０にある各空洞２８は、拡散反射材３０、光吸収材３２、及び反射材４２によって占められる。拡散反射材３０及び光吸収材３２は、図２に示される実施形態におけるように空洞２８内に連続的に分配されている。次に、反射材４２（約５０％を超える反射率を有する）は、光学要素４０の背面に最も近い各空洞２８の部分を満たすように、空洞２８に分配される。１つの実施形態では、反射材４２は銀色のエナメル塗料又はインクである。他の実施形態では、反射材４２は銀のような反射性金属である。さらなる実施形態では、反射材４２は異なる屈折率を有する反射性材料の層を含む多層構造である。代替の実施形態では、拡散反射材は反射材４２の代りをする。
【００２０】
光学要素２０同様、周辺光の状態が十分なときは、機器パネル１０によって反射及び吸収される光のパターンが機器パネル１０に印刷された情報を見えるようにすることができるように、光線の一部は機器パネル１０の表面を照らす。また、周辺光の一部（例えば、光線３５）は、光学要素２０の前側表面に沿って機器パネル１０を通過し、拡散反射材３０に衝突する。光線３５が拡散反射材３０に当たると、機器パネル１０を通って見る人の方に戻るように拡散して散乱される。このことが、機器パネル１０を通過する散乱光のために、周辺光条件における機器パネル１０上の情報の見易さを向上させる。
【００２１】
周辺光の状態が不十分なとき、光（例えば、光線３６）は、機器パネル１０に印刷された情報の像を作り出すために、背面光ＢＬから伝送され機器パネル１０を通る。光伝送領域２６及び反射材４２により形成され、所望により光学的に滑らかな表面に結合された拡散体フォイル２９は、背面光ＢＬからの光をより均一に機器パネル１０にわたって分配する。背面光ＢＬから発せられた光がフロントガラス１２上に反射を作り出すのを防ぐために、光吸収材３２は光伝送領域２６を望ましくない角度で通過する光（例えば、光線３８）を吸収する。
【００２２】
光学システムの効率を向上させるために、反射材４２は空洞２８内に背面光ＢＬに面して供給されてよい。背面光ＢＬからの光が反射材４２に衝突すると（例えば、光線４６）、背面光ＢＬに向かって戻るように反射される。この反射光の一部は次に、背面光ＢＬによって、該反射光が光伝送領域２６の１つを通過できる角度で光学要素４０に向かって戻るように該反射光の向きを変えることで、「再利用」され得る。結果として、光吸収材３２によって吸収された可能性がある、又はさもなければ使われなかった可能性がある背面光ＢＬからの光は、機器パネル１０を通して見る人へ伝送されるために光学要素２０に戻される。
【００２３】
図４は、本発明の他の実施形態による光学要素６０を示す。光学要素６０は所望により、担体表面６４を有する担体基材６３を含んでもよい。担体表面６４は、その上に形成された複数の光伝送領域６６を含む。空洞６８は、隣接する光伝送領域６６によって規定される。伝送経路又は溝を形成するために、空洞６８も実質的に途切れずに担体表面６４を越えて延びるように、光伝送領域６６は実質的に途切れずに担体表面６４を越えて延びてもよい（ページ内に延びる寸法に沿って）。或いは、光伝送領域６６は、光伝送領域６６が各空洞６８を取り囲み、担体表面６４に沿ってくぼみや縦列を形成するように、担体表面６４上に周期的に形成されている柱、又は上部が平らな逆さまのピラミッド、又は円錐であってもよい。光学要素６０は、その背面が背面光ＢＬに面し、その前側表面が機器パネル１０に面するように、機器パネル１０のような背面照射光学システムに組み込まれる。１つの実施形態では、担体基材６３は（もしあるならば）化学的又は機械的な接合を介して機器パネル１０の裏側に貼り合わされている。光学要素６０を機器パネル１０に貼り合わせる前に、保護層が光学要素６０の前側表面に貼り合わされてもよい。
【００２４】
各空洞６８は拡散反射材７０及び光吸収材７２によって占められている。光吸収材７２が空洞６８の側壁を濡らし光学要素６０の前側表面に近接した凹形のメニスカスを形成するように、光吸収材７２が最初に空洞６８に供給される。側壁の間の区域もまた光吸収材７２によって占められる。１つの実施形態では、光吸収材７２は黒色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、光吸収材７２は液状の硬化性樹脂に混合されたカーボンブラック粉末である。
【００２５】
各空洞６８の残りは拡散反射材７０によって占められている。拡散反射材７０は、拡散反射材７０及び光伝送領域６６が光学的に滑らかな平坦な前側表面を規定するように、空洞６８に分配される。換言すれば、拡散反射材７０は、光吸収材７２によって形成される凹形のメニスカスの上の区域を満たす。１つの実施形態では、拡散反射材７０は白色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、拡散反射材７０は液状の硬化性樹脂に混合されたＴｉＯ２粉末である。拡散反射材７０はまた顔料コーティング又は金属化コーティングを含んでもよく、炭酸カルシウム又は金属フレークのような拡散反射性添加剤を含んでもよい。代替の実施形態では、拡散反射材７０及び光吸収材７２は空洞６８の反対側の部分を占める。もう一つの代替の実施形態では、シルバーインクのような反射材が、拡散反射材７０の代わりに空洞６８の中に使われる。
【００２６】
構造上、光学要素６０は、空洞６８が光学要素６０の背面におけるより光学要素６０の前側表面でより広いという点で、光学要素２０（図２及び３）とは異なる。即ち、光伝送領域６６は背面に面した側から前側表面に向けて狭くなる。しかしながら、光学要素６０の稼動は光学要素２０の稼動に類似している。即ち、機器パネル１０によって反射され吸収される光のパターンによって、機器パネル１０に印刷された情報が見られるようになる。加えて、機器パネル１０を通過する周辺光（例えば、光線７５）は、拡散反射材７０によって機器パネル１０に戻るように拡散して散乱される。背面光ＢＬが機器パネル１０を照らすために使われるときには、光（例えば、光線７６）は背面光ＢＬから光学要素６０を通って機器パネル１０へ伝送されて、機器パネル１０に印刷された情報の像を作り出す。背面光ＢＬから発せられた光がフロントガラス１２上に反射を作り出すのを防ぐために、光吸収材７２は光伝送領域６６を望ましくない角度で通過する光（例えば、光線７８）を吸収する。図３に示された実施形態と同じように、背面光ＢＬからの光の一部を反射し再利用するために、反射材の層（示されていない）が空洞６８の底に加えられてもよい。加えて、背面光ＢＬからの光をより均一に機器パネル１０にわたって分配するために、拡散体フォイル（示されていない）が所望により光学要素６０の背面に結合されてもよい。
【００２７】
図５は、本発明の他の実施形態による光学要素８０を示す。光学要素８０は所望により、担体表面８４を有する担体基材８３を含んでもよい。担体表面８４は、その上に形成された複数の光伝送領域８６を含む。空洞８８は、隣接する光伝送領域８６によって規定される。伝送経路又は溝を形成するために、空洞８８も実質的に途切れずに担体表面８４を越えて延びるように、光伝送領域８６は実質的に途切れずに担体表面８４を越えて延びてもよい（ページ内に延びる寸法に沿って）。或いは、光伝送領域８６は、光伝送領域８６が各空洞８８を取り囲み、担体表面８４に沿ってくぼみや縦列を形成するように、担体表面８４上に周期的に形成されている柱、又は上部が平らなピラミッド、又は円錐であってもよい。光学要素８０は、その背面が背面光ＢＬに面し、その前側表面が機器パネル１０に面するように、機器パネル１０のような背面照射光学システムに組み込まれる。１つの実施形態では、担体基材８３は（もしあるならば）化学的又は機械的な接合を介して機器パネル１０の裏側に貼り合わされている。
【００２８】
各空洞８８は拡散反射材９０及び光吸収材９２によって占められている。拡散反射材９０は、拡散反射材９０が担体基材８３に近接した空洞８８の部分を占めるように、空洞８８の中に分配される。拡散反射材９０は、拡散反射材９０が空洞８８の約半分を満たすように、担体表面８４に沿って空洞８８の側壁の部分及び空洞８８の底を覆う。１つの実施形態では、拡散反射材９０は白色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、拡散反射材９０は液状の硬化性樹脂に混合されたＴｉＯ２粉末である。拡散反射材９０はまた顔料コーティング又は金属化コーティングを含んでもよく、炭酸カルシウム又は金属フレークのような拡散反射性添加剤を含んでもよい。代替の実施形態では、シルバーインクのような反射材が拡散反射材９０の代わりに空洞８８の中に使われる。
【００２９】
各空洞８８の残りは光吸収材９２により占められる。光吸収材９２は、光吸収材９２及び光伝送領域８６が背面光ＢＬに面する光学的に滑らかな平坦な表面を規定するように、空洞８８を満たす。図５に示される実施形態では、光吸収材９２は空洞８８の約半分を満たす。或いは、拡散反射材９０及び光吸収材９２は、光吸収材９２が空洞８８の側壁の殆どを覆うように（図２及び３に示される実施形態同様に）空洞８８を満たすことができる。１つの実施形態では、光吸収材９２は黒色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、光吸収材９２は液状の硬化性樹脂に混合されたカーボンブラック粉末である。代替の実施形態では、拡散反射材９０及び光吸収材９２は空洞８８の反対側の部分を占める。
【００３０】
光学要素８０の動作は光学要素２０の動作に類似している。即ち、機器パネル１０によって反射され吸収される光のパターンが機器パネル１０に印刷された情報を見られるようにする。加えて、機器パネル１０を通過する周辺光（例えば、光線９５）は、拡散反射材９０によって機器パネル１０に戻るように拡散して散乱される。背面光ＢＬが機器パネル１０を照らすために使われるときには、光（例えば、光線９６）は背面光ＢＬから光学要素９０を通って機器パネル１０へ伝送されて、機器パネル１０に印刷された情報の像を作り出す。背面光ＢＬから発せられた光がフロントガラス１２上に反射を作り出すのを防ぐために、光吸収材９２は光伝送領域８６を望ましくない角度で通過する光（例えば、光線９８）を吸収する。図３に示された実施形態と同じように、背面光ＢＬからの光の一部を反射し再利用するために、反射材の層（示されていない）が空洞８８の底に加えられてもよい。加えて、背面光ＢＬからの光をより均一に機器パネル１０にわたって分配するために、拡散体フォイル（示されていない）が所望により光学要素８０の背面に結合されてもよい。
【００３１】
構造上、光学要素８０は、空洞８８が光伝送領域８６より広いという点で、光学要素２０とは異なる。図５に示されるように、光伝送領域８６は光学要素８０の前側表面に沿って幅ｗ１を有し、一方空洞８８は光学要素８０の前側表面に沿って幅ｗ２を有する。幅ｗ２の幅ｗ１に対する比は、約１：５〜１０：１の範囲、好ましくは約１：１〜６：１の範囲、最も好ましくは約２：１〜５：１の範囲であってよい。空洞８８を光伝送領域８６より広くすることにより、より多くの拡散反射材９０が光学要素８０の前側表面で露出される。結果として、より多くの周辺光が前側表面から機器パネル１０に向かって拡散して散乱される。
【００３２】
図６は、本発明の他の実施形態による光学要素１００を示す。光学要素１００は所望により、担体表面１０４を有する担体基材１０３を含んでもよい。担体表面１０４は、異なる夾角α及びβを有する２つの部分を含む、その上に形成された複数の光伝送領域１０６を含む。空洞１０８は隣接する光伝送領域１０６によって規定され、光学要素１００の背面に沿って距離ｄだけ離れている。伝送経路又は溝を形成するために、空洞１０８も実質的に途切れずに担体表面１０４を越えて延びるように、光伝送領域１０６は実質的に途切れずに担体表面１０４を越えて延びてもよい（ページ内に延びる寸法に沿って）。或いは、光伝送領域１０６は、光伝送領域１０６が各空洞１０８を取り囲み、担体表面１０４に沿ってくぼみや縦列を形成するように、担体表面１０４上に周期的に形成されている柱であってよい。光学要素１００は、その背面が背面光ＢＬに面し、その前側表面が機器パネル１０に面するように、機器パネル１０のような背面照射光学システムに組み込まれる。１つの実施形態では、担体基材１０３は（もしあるならば）化学的又は機械的な接合を介して機器パネル１０の裏側に貼り合わされている。
【００３３】
各空洞１０８は、拡散反射材１１０及び光吸収材１１２によって占められている。拡散反射材１１０は、拡散反射材１１０が担体基材１０３に近い空洞１０８の部分を占めるように、空洞１０８の中に分配される。１つの実施形態では、拡散反射材１１０は、夾角αを有する空洞１０８の部分を満たす。或いは、拡散反射材１１０は、夾角αと夾角βとの間の移行場所と一致しない空洞１０８の部分を満たしてもよい。１つの実施形態では、拡散反射材１１０は白色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、拡散反射材１１０は液状の硬化性樹脂に混合されたＴｉＯ２粉末である。拡散反射材１１０はまた顔料コーティング又は金属化コーティングを含んでもよく、炭酸カルシウム又は金属フレークのような拡散反射性添加剤を含んでもよい。代替の実施形態では、反射材が拡散反射材１１０の代わりに空洞１０８の中に使われる。
【００３４】
各空洞１０８の残りは光吸収材１１２により占められる。光吸収材１１２は、光吸収材１１２が空洞１０８の残りを満たし、背面光ＢＬに面する光伝送領域１０６と光学的に滑らかな表面を形成するように、空洞１０８の中に分配される。１つの実施形態では、拡散反射材１１０は、夾角αを有する空洞１０８の部分を高さｈまで占める。１つの実施形態では、光吸収材１１２は黒色のエナメル塗料又はインクである。別の実施形態では、光吸収材１１２は液状の硬化性樹脂に混合されたカーボンブラック粉末である。代替の実施形態では、拡散反射材１１０及び光吸収材１１２は空洞１０８の反対側の部分を占める。
【００３５】
周辺光の状態が十分なときは、周辺光の一部が、機器パネル１０上の情報を見るために機器パネル１０の表面を照らす一方、周辺光の一部（例えば、光線１１５）は、拡散反射材１１０に衝突し機器パネル１０を通って見る人の方に戻るように拡散して散乱される。散乱光は、機器パネル１０上の情報と拡散反射材１１０との間のコントラストにより、機器パネル１０上の情報を周辺光状態でより目立つようにする。
【００３６】
周辺光の状態が不十分なとき、光（例えば、光線１１６）は、機器パネル１０上に印刷された情報の像を作り出すために、背面光ＢＬから光学要素１００を通って機器パネル１０に伝送される。背面光ＢＬから発せられた光がフロントガラス１２上に反射を作り出すのを防ぐために、光吸収材１１２は光伝送領域１０６を望ましくない角度で通過する光（例えば、光線１１８）を吸収する。光伝送領域１０６の寸法と形、夾角α及びβの値、光吸収材１１２の高さｈ、並びに隣接する空洞１０８間の距離ｄは、光吸収材１１２によって吸収される光線の角度を形成するのに寄与する。これらのパラメータが適切に選択されると、拡散反射材は光吸収材１１２によって背面光ＢＬから遮蔽されるため、背面光ＢＬからの光は拡散反射材１１０上に衝突しない。その結果、背面光ＢＬからの光は拡散反射材１１０によって散乱されることなく光伝送領域１０６を通過する。このことは、機器パネル１０上の情報の「ゴースティング」（即ち、かすかな、位置を変えた複製）が見る人に伝送されることを防ぐ。１つの実施形態では、夾角βは約０°〜約１０°の範囲であり、夾角αは以下の式から求められる。
【００３７】
【数１】
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【００３８】
図３に示されている実施形態と同じように、背面光ＢＬからの光の一部を反射し再利用するために、光学要素１００の背面に面するように、反射材の層（示されていない）が空洞１０８に加えられてもよい。加えて、背面光ＢＬからの光をより均一に機器パネル１０にわたって分配するために、拡散体フォイル（示されていない）が所望により光学要素１００の背面に結合されてもよい。
【００３９】
図７は、本発明の他の実施形態による光学要素１２０を示す。光学要素１２０は前側表面１２４及び背面１２６を有する基材１２２を含む。背面１２６は、その上に形成された複数の構造体１２８を含む。各構造体１２８は、光吸収部１３０及び拡散反射部１３２を含む。光学要素１２０の機能は実質的には似たようなものであるが、光学要素１２０は、基材１２２の上に形成された構造体１２８がそれら自身光を制御し、構造体１２８間の空間が光伝送領域として機能するという点で、これまでに述べられた実施形態とは異なる。図７に示される実施形態の利点は、構造体１２８に対する損傷の恐れが無いように、構造体１２８が基材１２２によって見る人から保護されていることである。加えて、前側表面１２４は、その上に情報が直接提供されるように（例えば、非拡散黒色インクでの印刷）、実質的に平面のままである。
【００４０】
周辺光の状態では、周辺光の一部は構造体１２８の間を通過して、背面光ＢＬによって基材１２２を通って見る人の方に戻るように反射される。加えて、周辺光の一部は拡散反射部１３２に衝突し、見る人の方に戻るように拡散して散乱される（光線１３５によって描かれているように）。散乱された周辺光によって、前側表面１２４上に印刷された情報を見ることができる。周辺光の状態が不十分なとき、光（例えば、光線１３６）は背面光ＢＬから基材１２２を通って伝送されて、前側表面１２４に印刷された情報の像を作り出す。背面光ＢＬから発せられた光がフロントガラス１２上に反射を作り出すのを防ぐために、光吸収部１３０は光学要素１２０に望ましくない角度で衝突する光（例えば、光線１３８）を吸収する。
【００４１】
要約すると、自動車内の照らされた機器及びコントロールパネルの問題は、光が広い角度範囲を通って機器パネルから発せられることである。この光のいくらかはフロントガラスのようなガラス表面にぶつかり、ドライバーに戻るように反射される。これらの反射を防ぐ１つのアプローチは、機器パネルを覆う窓に光制御フィルムを使うことである。従来の光制御フィルムは、周辺光の反射不良（故に、日中に黒く見える）、過度の厚さ、及びフィルムの印刷部分を通る光の散乱などの、様々な欠点を抱えている。本発明は、周辺照射モード及び背面照射モードで稼動するための、前側及び裏側を有する光学要素である。拡散反射層は、周辺光を反射するように前側に面している。光吸収層は裏側に面し、かつ背面光が拡散反射層を照らすのを防ぐように配置される。複数の光伝送領域は、背面光が、拡散反射層を照らすことなく、制限された角度範囲で通過することができるように、光吸収層及び拡散反射層を通って延びている。
【００４２】
本発明について、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形状及び細部において変更をなし得ることが、当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の背面照射ディスプレイ及びそれに関連した望ましくない反射を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による光学要素を示す断面図である。
【図３】光学要素の裏側に面する反射材を含む、本発明の他の実施形態による光学要素を示す断面図である。
【図４】光学要素の背面光側から見る側に向かって広がる光制御空洞を含む、本発明の他の実施形態による光学要素を示す断面図である。
【図５】広い光制御空洞を含む、本発明の他の実施形態による光学要素を示す断面図である。
【図６】複数角度の光制御空洞を含む、本発明のさらなる実施形態による光学要素を示す断面図である。
【図７】光制御構造体及び印刷するための平坦な表面を含む、本発明のさらなる実施形態による光学要素を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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