(57)【要約】  光コリメーティングフィルムは、第１側面と第２側面とを有するシートを含む。該第１側面は、一連の光学部材を含み得、第２側面は、第１の軸に沿って延在する一連の階段状台部および一連の基底平面を含む。台部と基底平面は、第２の軸に沿って互い違いに存在し、該台部は基底平面と異なる高さを有する。
2005515490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側面と第２側面を有するシートを含む光学構造フィルムであって、該第１側面が一連の光学部材を含み、該第２側面が第１の軸に沿って延在する一連の階段状台部および一連の基底平面を含み、該台部と基底平面とが第２の軸に沿って存在し、該台部が基底平面と同一平面上にない、光学構造フィルム。
【請求項２】
前記台部と前記基底平面との間の高さの差が可視光の波長より大きな量を含む、請求項１記載の光学構造フィルム。
【請求項３】
前記台部と前記基底平面との間の高さの差が約０．２〜約２ミクロンの範囲の量を含む、請求項１記載の光学構造フィルム。
【請求項４】
前記台部の面積に対する前記基底平面の面積の比が約１〜約１０の範囲内にある、請求項１記載の光学構造フィルム。
【請求項５】
前記基底平面が約１〜約３００ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１記載の光学構造フィルム。
【請求項６】
前記台部が約１〜約５０ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１記載の光学構造フィルム。
【請求項７】
前記線状光学部材がシーティングの幅方向に延在する線状プリズムを含む、請求項１記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項８】
前記線状光学部材が、並列に配置された三角プリズムを有する線状プリズムを含む、請求項１記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項９】
前記三角プリズムが約６０〜１２０度の範囲の頂角を含む、請求項８記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１０】
前記線状プリズムが二等辺型の三角プリズムを含む、請求項９記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１１】
前記線状プリズムが不等辺二等辺型の三角プリズムを含む、請求項９記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１２】
前記三角プリズムが約６０〜８５度の範囲の頂角を含む、請求項８記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１３】
前記三角プリズムが約９５〜１２０度の範囲の頂角を含む、請求項８記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１４】
前記三角プリズムが約８８度の頂角を含む、請求項８記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１５】
前記三角プリズムが約８９度の頂角を含む、請求項８記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１６】
前記線状光学部材が規則的な間隔のピッチで配設された、請求項１記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１７】
前記線状光学部材がレンズ状線状部材を含む、請求項１記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１８】
前記線状光学部材が約１２．５〜約６，５００ミクロンの範囲のピッチで配設された、請求項１記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項１９】
前記台部と前記基底平面とが第２の軸に沿って互い違いに存在する、請求項１記載の光コリメーティングフィルム。
【請求項２０】
前記基底平面から前記台部までの高さが１の高さ値を超える、請求項１記載のコリメーティングフィルム。
【請求項２１】
前記一連の階段状台部と前記一連の基底平面とが線状プリズムのピークと平行でない溝を形成する、請求項１記載のコリメーティングフィルム。
【請求項２２】
前記一連の階段状台部と前記一連の基底平面とが互いに平行でない溝を形成する、請求項１記載のコリメーティングフィルム。
【請求項２３】
a)照明装置、
b)ディスプレイパネル、および
c)第１側面と第２側面を有し、該第１側面が一連の光学部材を含み、該第２側面が第１の軸に沿って延在する複数の階段状台部および複数の基底平面を含み、該台部と基底平面とが第２の軸に沿って互い違いに存在し、該台部が基底平面と異なる高さを有する、シーティング
を含んでなる、バックライティングディスプレイ装置。
【請求項２４】
第１側面および第２側面を有する第２のシーティングをさらに含んでなり、該第１側面が一連の光学部材を含み、第２側面が第１の軸に沿って延在する複数の階段状台部および複数の基底平面を含み、該台部と基底平面とが第２の軸に沿って存在し、該台部が基底平面と異なる高さを有する、請求項２１記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記線状プリズムが約９０度の頂角を有する三角プリズムを含む、請求項２３記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
a)ピークを有する複数の第１の線状プリズムを備える第１表面および複数の階段状台部と複数の基底平面とを有する第２表面を有し、前記台部が基底平面と異なる高さを有し、該台部と基底平面が該第１の線状プリズムのピークに対して平行に配設される、第１のコリメーティングフィルム、および
b)ピークを有する複数の第２の線状プリズムを備える第１表面および複数の階段状台部と複数の基底平面とを有する第２表面を有し、前記台部が基底平面と異なる高さを有し、該台部と基底平面が該第２の線状プリズムのピークに対して平行に配設される、第２のコリメーティングフィルム、
を含む、光コリメータ構造体。
【請求項２７】
第１のコリメーティングフィルムの台部と第２のコリメーティングフィルムの台部とが互いに向かい合っている、請求項２６記載の光コリメータ構造体。
【請求項２８】
シーティングの第１側面上に、ピークを含む一連の線状プリズムを形成すること、および
シーティングの第２側面上に複数の基底平面と、該基底平面と異なる高さを有する複数の階段状台部とを形成すること、ここで、該台部と基底平面が線状プリズムのピークと平行に配設されている、
を含む、光コリメーティングフィルムの形成方法。
【請求項２９】
第２のシーティングの第１側面上に、ピークをも含む一連の線状プリズムを形成する工程、および
第２のシーティングの第２側面上に複数の基底平面と、該基底平面と異なる高さを有する複数の階段状台部とを形成する工程、ここで、該台部と基底平面が線状プリズムのピークに対して平行に配設されている、
をさらに含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
第１のシーティングの台部が第２のシーティングの台部と向かい合うように、第１のシーティングと第２のシーティングを配置させる工程をさらに含む、請求項２８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００２年１月１５日に提出された米国出願第１０／０４６，９２９号の一部継続出願である。上記出願のすべての教示は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
発明の背景
輝度増強フィルム（BEF）は、照明器具（luminaires）、ラップトップ型コンピュータのディスプレイ、および平面パネルデスクトップモニターまたはディスプレイを通って照明設備（lighting fixture）から光を指向するためのライティングパネルに使用されている。輝度増強フィルム（線状プリズムを有し得る）は、所望の指向性を伴って光を拡散する。しばしば、このフィルムは、蛍光源と組み合わせて使用されている。このフィルムは、光が出現する角度を制御することにより、照明器具またはディスプレイの輝度を改善するのに部分的には成功している。
【０００３】
光学フィルム（optical film）は、しばしば、他のフィルムまたはシートと組み合わせて使用される。たとえば、２つの拡散フィルムと２つのコリメーティングフィルムが、液晶ディスプレイの背後の光導体上でスタックとして使用される。平滑な表面と近接する光学層（optical layer）は、ニュートン環の微細な好ましくないパターンや意図されない光のゆがみの「あいまいなパッチ」を形成し得、ここではフィルムが別のものと接触して「液浸（wet out）」現象を引き起こす。
【０００４】
したがって、輝度を維持しつつ、フィルム間の液浸を低減する必要性がある。
【０００５】
発明の要約
本発明は、第１側面と第２側面をもつシートを含む光学構造フィルムを有する光コリメーティングフィルムを含む。第１側面は一連の光学部材（optical element）を含み、第２側面は第１の軸に沿って延在する(run)一連の階段状台部(stepped plateau)と、一連の基底平面(base plane)とを含む。台部と基底平面は、第２の軸に沿って存在し、台部は、基底平面と異なる高さを有する。台部は、基底平面からの高さにおいて変化しうる。異なる高さをもつ多くの台部は、各々と近接して設置され得る。また、台部と基底は、第２の軸に沿って非線形の溝を形成し得る。
【０００６】
別の態様において、本発明は、照明装置、ディスプレイパネル、および第１側面と第２側面とを有するシーティングを有したバックライティングディスプレイ装置を含む。第１側面は一連の光学部材を含む。第２側面は、第１の軸に沿って延在する複数の階段状台部と複数の基底平面とを含む。台部と基底平面は第２の軸に沿って互い違いにあり得、台部は基底平面と同一平面上にはない。台部と基底平面は実質的に垂直な壁で連続される。
【０００７】
さらなる態様において、本発明は、ピーク(peak)を有する複数の第１の線状プリズムを有する第１表面を有する第１のコリメーティングフィルムを有する光コリメータ構造体を含む。第２表面は、複数の階段状台部と複数の基底平面とを有する。台部は、基底平面と異なる高さをもつ。台部と基底平面は、第１の線状プリズムのピークに対して平行に配向され得る。第２のコリメーティングフィルムは、ピークを有する複数の第２の線状プリズムを備えた第１表面および複数の階段状台部と複数の基底平面とを有する第２表面を有する。台部は、基底平面と異なる高さをもつ。台部と基底平面は、第２の線状プリズムのピークに対して平行に配向され得る。
【０００８】
ピークを含む一連の線状プリズムをシーティングの第１側面に形成する工程、および複数の階段状台部および複数の基底平面を形成する工程を含む光コリメーティングフィルムの形成方法も提供される。台部は、該台部を備えるシーティングの第２側面上の基底平面と異なる高さをもつ。基底平面は、線状プリズムのピークに平行に配向され得る。この方法は、複数の階段状台部および複数の基底平面を形成する工程をさらに含み得る。この台部は、第２のシーティングの第２側面上の基底平面と異なる高さをもち、台部と基底平面が線状プリズムのピークに対して平行に指向されている。
【０００９】
本発明は、ニュートン環とモアレ縞(moire fringe)を低減しつつ、第２のフィルムのウィンドウ側(window side)と接触した第１のフィルムのプリズムのピーク間の液浸を低減するという利点を有する。
【００１０】
本発明の前記および他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示す本発明の態様の以下のより具体的な記載から明らかとなろう。図において、同様の参照文字は異なる図全体を通して同じ部分を指示する。図面は、必ずしも同じ縮尺ではなく、かわりに本発明の原理を示すことに重点が置かれている。全てのパーセンテージおよび部は、特に記載のない限り、重量基準である。
【００１１】
発明の詳細な説明
コリメーティングフィルムの光学性能に関し、個々の活マトリックス液晶ディスプレイバックライティングシステム設計では、個々のランプ、導波管および拡散体系の光学的効率は、回折効果および屈折効果の使用が最大となるようにコリメーティングフィルムを設計することにより改良され得ることがわかっている。例えば、図１に示すように、バックライティングシステム10は、光源12および光反射体14を含む。光源12は、蛍光、白色光または他の適切な光源であり得る。導波管16は、バックライティングシステムの外側に光を指向するものであり、透明固体材料から形成され得、しばしばくさび形である。導波管16の一面側には、光を導波管16に反射し返すための、アルミニウムなどの鏡面材料または白色コーティング面で形成された導波管反射体18である。導波管反射体18は、湾曲または平坦であり得る。拡散体20は、導波管からの光を実質的に均一な分布に拡散するフィルムである。適切な拡散体の一例は不規則なざらざらした表面または屈折率分布型フィルムまたは加工された回折構造体である。
【００１２】
拡散体20の上部は、第１のコリメーティングフィルム22が、導波管16に近接する第１側面に溝状構造体24を有する。溝状構造体22は、一連の基底平面26と、コリメーティングフィルム22の一側面からコリメーティングフィルム22の第２側面に向かう第１の軸方向に延在し、プリズム面と反対側に非平坦面を提供する台部(plateau)28とを有する。基底平面26および台部28は、基底平面26および台部28に実質的に垂直な壁30により連続している。壁30は、基底平面26および台部28のいずれかに垂直方向から数度傾いていてもよい。また、壁は湾曲していてもよい。基底平面26および台部28は、フィルムの面同士またはプリズムのピークとの接触を最小限にしつつ、ニュートン環およびモアレ縞の出現を低減し、それにより液浸を低減するような大きさである。基底平面26の幅は約１〜約300ミクロンの範囲であり得る。別の態様において、基底平面26の幅は約10〜約200ミクロンの範囲であり得る。台部28の幅は約１〜50ミクロンの範囲であり得る。別の態様において、台部28の幅は約10〜約50ミクロンであり得る。台部28の幅の基底平面26の幅に対する比率は、約１〜約10の範囲である。一態様において、基底平面は約150ミクロン（0.006インチ）の幅を有し、台部は約25ミクロン（0.001インチ）の幅を有する。別の態様において、基底平面は約185ミクロン（0.0073インチ）の幅を有し、台部は約33ミクロン（0.0013インチ）の幅を有する。壁30は、約0.4〜約0.8ミクロンの範囲の高さを有し得、これは、フィルムの基点から基底平面26と台部28との間に高差をもたらす。一態様において、壁30の高さは約0.5〜0.8ミクロンの範囲である。基底平面と台部との間の高差は、およそ可視光の波長未満であり得る。台部の幅の寸法は、各々約3.175ミクロン（1.25×10-4インチ）未満であり得る。
【００１３】
第１のコリメーティングフィルム22の第２側面はプリズム構造体32を有する。任意の磨耗低減層34が第１のコリメーティングフィルム22と第２のコリメーティングフィルム36との間に存在する。磨耗低減層34は、湿潤を低減することにより性能を向上させるために１つまたは２つの表面上に溝状構造体を有し得る。第２のコリメーティングフィルム36は、第１のコリメーティングフィルム22に近接する第１の面側の第２の溝状構造体38、およびプリズム構造体40を有する。第２のコリメーティングフィルム36のプリズム構造体40は、第１のコリメーティングフィルム22上のプリズムと同じ方向に配設されていてもよい。あるいはまた、それは、プリズムの向きを約180度まで回転させることにより角度をなして(offset)いてもよい。一態様において、モアレ縞形成を低減し、存在している発光分布の均一性を向上させるため、第２のコリメーティングフィルム36は、第１のコリメーティングフィルムに対して約90度回転させている。また、ピークは、フィルム間の湿潤を低減するため、最小限の接触を伴って溝状構造体と交差する。第２のコリメーティングフィルム36の上部は、液晶ディスプレイ42である。光源、導波管および拡散体に適合する傾き、サイズおよび内抱角で設計された線状プリズムを有するコリメーティングフィルムは、強化された性能を提供する。85度〜120度の範囲の内抱角を有する線状プリズムアレイを使用することの利点は、コンピュータースクリーンの視角に最適となり得る光分布をもたらすことである。内抱角は、三角プリズム構造体の頂点の角度とみなす。
【００１４】
溝状構造体を有する線状プリズムフィルムの一例を、図２に斜視図で、図３に側面図で示す。線状プリズムフィルム50は、プリズム面52およびウィンドウ面54を有し、透明ポリマー材料で形成されている。プリズム56は、ピーク60および谷62を有する側面58を有する。プリズム56のピッチ（ｐ）は、谷62から次の谷62まで測定される。ピッチは、25〜76μm（0.001〜0.003インチ）の範囲であり得る。線状プリズムの高さ（ｈ）は、谷62からピーク60までの垂直距離により測定される。この高さは、7.6〜38μm（0.0003〜0.0015インチ）の範囲であり得る。内抱角（α）は、ピーク60で接する２つの側面間で測定される。この角度（α）は約60〜120度であり得る。一態様において、この角度（α）は約60〜85度または約95〜120度の範囲である。ピーク60の両側の側面58は、二等辺三角形を形成するような谷62からピーク60までの辺長（ｌ）であり得る。あるいはまた、側面は、不等辺三角形の場合などの異なる長さを有し得、それによりプリズムを傾斜または傾むかせる。プリズムのマスト傾斜角（β）は、光軸64と、ウィンドウ面54に垂直な線66との間である。プリズムは、約-44〜+44度の範囲で傾斜し得る。一態様において、マスト傾斜角(tilting)は約７度である。また、線状プリズムは、３つ以上のさらなる側面を有する基部などの基部を有するさらなる側面を有し得る。
【００１５】
非プリズム側では、溝状構造体68が、ピーク60と平行に延在する一連の基底平面70と、台部72とを有し、プリズム側と反対側に凸凹面を提供する。基底平面70および台部72は、基底平面70および台部72に実質的に垂直な壁74により連続している。基底平面および台部は、実質的に平行であるが同一平面上ではなく、それにより基底平面は台部と異なる高度を有する。
【００１６】
図４に示すように、溝状構造体68は、曲線69のような非直線状の溝を有し得る。一態様において、曲線は互いに平行である。別の態様において、曲線は非平行である。また、溝状構造体68は、直線形部分を有する溝を有し得るが、該部分は一緒になって直線構造を形成しない。
【００１７】
図５の断面図に示すように、溝状構造体68は、異なる高さの複数の台部を有し得る。例えば、第１の台部80、第２の台部82および基底平面84が存在し得る。第１の台部と基底平面との間の第１の高さ（h1）は、第２の台部と基底平面との間の第２の高さ（h2）と異なる。第１の高さ（h1）および第２の高さ（h2）と異なる高さを有し得る第３の台部またはそれより多くの台部が存在し得ることが想定される。第１の高さ（h1）は約0.1〜約1.5ミクロンの範囲の高さを有し得る。第２の高さ（h2）は約0.1〜約1.5ミクロンの範囲の高さを有し得る。
【００１８】
プリズム構造体22、40は光学部材とみなされる。線状プリズムが例示されているが、光を再指向するための他の多くの光学部材または構造体を代替使用または追加され得る。光学部材としては、三角プリズム（基底および２つの側面）、４以上の側面のプリズム（基底および３つ以上の側面）を含む線状プリズム、および線状レンズ状部材などのレンズ状部材が挙げられ得る。レンズ状線状部材の例は、1997年1月7日にNishioらに付与された米国特許第5,592,332号に開示されており、その教示は参照により本明細書に取りこまれる。また、光学部材は必ずしも線形でなくてもよい。光学部材はまた、ガラスビーズで形成されたものなどのざらざらした表面を含み得る。さらに、フレネルレンズおよびキューブ-コーナー(cube-corner)プリズムは光学部材の他の例である。
【００１９】
本発明の別の態様を図６に示す。バックライティングシステム100は、光源102および光反射体104を含む。導波管106は、透明固体材料から形成され得、しばしばくさび形であり得る。導波管106の第１の側面108に近接して、鏡面反射材料で形成された導波管反射体110がある。導波管反射体110は、面108からわずかに離れており、面108での内部全反射が起こることを可能にする。あるいはまた、反射体は、導波管106に面する面側に溝状構造体を有し得る。反射体の溝状構造体は、鏡面反射材料でコートされていてもよい。あるいはまた、反射体110が透明である場合、該反射体は、導波管106から遠い側面がコートされていてもよい。第１側面108は形状が階段状であってもよい。導波管106の第２側面112は、導波管反射体110から遠い反対側にある。第２側面112は、溝状構造体114を有し得る。
【００２０】
導波管106の上部は、第１のコリメーティングフィルム116が、導波管106に向かって鋭角をなすピーク120を有する第１のプリズム構造体118と、プリズム構造体118のウィンドウ側の第１の溝状構造体122とを有する。第１のコリメーティングフィルム116上の線状プリズムのピークは光源102と平行に延在し得る。第１の溝状構造体122は、基底平面124と、ピーク120と平行な台部126とを有し、非平滑構造面を提供する。基底平面124および台部126は壁128により連続しており、壁128は、基底平面124および台部126に実質的に垂直であり得、基底平面および台部のいずれかに垂直方向から数度の角度をなしていてもよい壁128を含む。また、壁は湾曲していてもよい。基底平面および台部は、実質的に平行であるが同一平面上ではない。第１のコリメーティングフィルム116の上部は、第２のコリメーティングフィルム130が第２の溝状構造体132および第２のプリズム構造体134を有する。第２のプリズム構造体134のピーク136は、導波管106から離れる方向に鋭角をなす。第２の溝状構造体132は、基底平面138と、ピーク136に対して平行な台部140とを有し、非平滑構造面を提供する。基底平面138および台部140は、壁142により連続している。基底平面および台部は、実質的に平行であるが同一平面上ではない。第２のプリズム構造体134のピーク136は、第１のプリズム構造体118のピーク120に非平行な方向に配設されていてもよい。別の向きは90度である。
【００２１】
一態様において、第１の溝状構造体122は、第１のコリメーティングフィルム116上の線状プリズムのピークに対して平行に配設されている。一態様において、第１のコリメーティングフィルム116上の線状プリズムの角度（α）は約88度である。別の態様において、角度（α）は約89度である。
【００２２】
第２の溝状構造体132は、第２のコリメーティングフィルム130のピークに対して平行に配設され得る。一態様において、コリメーティングフィルム116上の線状プリズムの角度（α）は約88度である。別の態様において、角度（α）は約89度であるか、あるいはまた89度である。溝状構造体122、132は、それぞれコリメーティングフィルム116、130の線状プリズムに対してほぼ平行に配設されている。
【００２３】
それぞれの線状プリズムに対して約90度で配設された溝状構造体122、132を有するコリメーティングフィルム116、130上に88度の線状プリズムを有する態様において、90度プリズムを有する市販の輝度増強フィルムに匹敵する性能が達成された。
【００２４】
それぞれの線状プリズムに対してほぼ平行に配置された溝状構造体122、132を有するコリメーティングフィルム116、130上に89度の線状プリズムを有する態様において、90度プリズムを有する市販の輝度フィルムよりも２〜３％の性能増大が達成された。
【００２５】
活マトリックス液晶ディスプレイフラットパネルディスプレイにおけるバックライティングシステムからの光の出力を増加させるために使用される、しばしばBEF（輝度増強フィルム）と呼ばれるTIR（内部全反射）フィルムの性能は、線状プリズムの傾斜角度、線状プリズム内抱角、また線状プリズムアレイのピッチを変えることにより向上させ得る。さらなる向上は、モノリシックまたはポリリシックフィルムを形成することによりなされ得る。モノリシックフィルムは（基材上の）一材料界面を除去し、光透過を向上させる。ポリリシックフィルムの場合、拡散体が、独立した拡散体を作製する必要性を省き、必要とされるコリメーション度に依存したフィルム構造体内にくみこまれ得る。
【００２６】
線状コーナー-キューブ(corner cube)プリズム構造体の微細なピッチは、導波管の上部平滑面と線状ミクロコーナー-キューブシートの平坦面との間に拡散体が使用されていない場合、バックライティングシステム内の第１の層として適切な性能を提供し得る。コーナー-キューブアレイの、約1.3〜2.5μm（0.00005〜0.0001インチ）の間の範囲などの微細なピッチは、回折により屈折光および逆反射光を放散することを補助し、リサイクル(recycled)光の拡散増大を生じる。別の態様において、ピッチは約1.9μm（0.000075インチ）である。屈折光および逆反射光は、線状コーナー-キューブアレイの二面角の精度に依存して１〜２度だけ広げられる。次いで、この拡大は導波管の第２の表面上の拡散構造体により増大され得、導波管と線状コーナー-キューブシートコリメーティングシートとの間に拡散体を必要とすることなく、平滑拡散光パターンを生じる。また、線状コーナー-キューブアレイ内の溝状構造体は、導波管の後部上の拡散ドットパターンにより変調されない方向に配設されている。したがって、モアレ縞は生じない。「磨砕ガラス型拡散」を作り出すために散漫透過を行なうための粗構造体10μm（0.004インチ）を使用する表面は、1997年２月４日にSuzukiらに付与された米国特許第5,600,462号に開示されており、その教示は参照により本明細書に取りこまれる。
【００２７】
また、微細ピッチ線状コーナー-キューブシートの上部に0.0019インチ（48μm）ピッチを有し、コーナー-キューブアレイに向いて配設された溝状構造体を有する１または２つの95度線状プリズムシートの追加は、さらに輝度を増強することがわかっている。第２の線状プリズムシートは第１のシートに対して約90度に配設されている。
【００２８】
光学溝状構造フィルムに功を奏する材料は、ポリエステルまたはポリカーボネート基材に結合した紫外線硬化ポリマーであり、これは、コリメーティングフィルムの取扱いの際に重要な耐摩耗性を有し得る。プリズムの先端が取扱いの際に破損されると、得られるディスプレイは、軸上では周囲領域よりも明るさが劣り、軸外では周囲領域より明るく見える微細な線または斑点を有し得る。フィルムは、ポリカーボネート材料、アクリル、または1995年３月７日にBeesonらに付与された米国特許第5,396,350号（その教示は参照により本明細書に取りこまれる）に開示されたものなどの他の適切な材料から構成され得る。溝状構造体22は、紫外光または熱の存在下での金属鋳型上でのオリゴマーの成型および硬化により形成され得る。あるいはまた、溝状構造体22は、圧縮成形により形成され得る。溝を形成するための鋳型は、銅製ドラム上などのフライカッティング(fly-cutting)装置で作製し得る。ドラムは、腐食を防止するためにニッケルまたはクロムなどの適当な金属でコートされ得る。
【００２９】
くさび形導波管のためのコリメーティングフィルムの組み合わせは、導波管のくさび形および拡散層により生じるゆがみを補正するために傾斜させたプリズムを有し、ユーザーの視野を最適化するように設計されたプリズム角を有する第１のコリメーティングフィルムと、第１のコリメーティングフィルムに対して90度で配設され、対称線状プリズムパターンを有する第２のコリメーティングフィルムとを含み得る。第２のコリメーティングフィルムにおいて、プリズムは、軸に関してユーザーの視野を最適化するプリズム角を有するように両方向に均一に傾斜（反対方向に１つおきにプリズムを傾斜）させ得る。
【００３０】
さらに、性能の変更は、第１のコリメーティングフィルムの第１のゾーン内に拡散体を組み合わせてフィルム構成成分を１つ除くことにより達成され得る。しかしながら、第１の表面の集光効果は失われ得る。拡散体は、ざらざらしたフィルムを使用し、該フィルムの平滑側面上に線状プリズムを成型することにより、または拡散層上への線状プリズムの成型前にポリエステル上に拡散層を慣用エンボス加工、コーティング加工もしくはプリント加工することにより作製され得る（本態様では、拡散層は線状プリズムと基材フィルムとの間に挟まれる）。プリズムおよび拡散層は、同じ材料で作製し、一緒に最終硬化させるか、またはタイコート(tie coat)上に線状プリズムを成型する前にタイコート内に粒子を添加することにより、および基材シート内に粒子を分散した後、基材シート上に線状プリズムを成型することにより作製し得る。
【００３１】
光は第１の溝層を透過した後、約42度にコリメートし、屈折による第１のフィルム層の95度線状プリズムの第２の表面は光を約+/-30度コリメートする。次いで、光は、第２の層フィルムの第１の表面上の溝表面に入り、ここで屈折によりさらにコリメートされる。光の大部分は、溝表面に入り、強度低下をほとんど伴わずに溝層を透過するとき、標準から+/-30度である。光は第２の層フィルムを透過し、95度線状プリズム構造体による屈折およびリサイクルによってさらに再指向される。95度プリズム形状は、広範囲の入射角でなお発散している任意の光のリサイクルを補助する。この光は、ＸおよびＹ軸の両方において最終+/-29度の光拡散の範囲内で最終的にライティングシステムから放出され得る。
【００３２】
線状プリズムの平滑な表面への溝状構造体の適用は、液浸を低減しつつ、溝状構造体表面とプリズム境界面の全面で光を増幅し、広い入射角の光線を再指向することで、フィルムの光コリメータ能を有意に向上させる。回折効果は、また、このシステムの向上した性能において重要な役割を果たす。
【００３３】
溝状の光学的効果は、でこぼこにすることにより鏡面反射率を低減する効果と混同すべきではない。でこぼこは、拡散散乱として反射光を再分布させ、伝搬波面(transmitted wavefront)を減損するにすぎない。溝状構造体については、拡散散乱の増大はなく、伝搬波面が再指向されるが、減損されない。
【００３４】
光子研究モデル番号PR650を用いてディスプレイから１４インチ（３５．６ｃｍ）の間隔で測定した場合、前記の平滑な側面に溝状構造体を有する１つの９０度線状プリズムフィルムに関する結果は、１つの９０度BEFフィルムの約１．０２を超える、改善した輝度を示した。表１は、観察者の方に向かって鋭角をなすプリズムピークと、溝状構造体表面上に光源とを有する２０／２５cmシートの光強度を3M BEF IIフィルムと比較して開示する。プリズムは、ピーク間で４８ミクロンで配設される。溝状構造シートは、３つのセクションを備え、それぞれはほぼ同じ面積を有している。セクション１は、高さ約０．５ミクロンの溝状構造体、幅約３５０ミクロンの台部、および幅約３００ミクロンの基底平面を有する。図７は、第１の溝状構造体を有するフィルムの表面の一部を横切って行なわれた干渉顕微鏡追跡を用いた、第１の表面プロフィールのプロットを示す。セクション２は、高さ約０．５ミクロンの溝状構造体、約３５０ミクロンの台部および約５００ミクロンの基底平面を有する。図８は、第２の溝状構造体を伴うフィルムの表面の一部を横切って行なわれた干渉顕微鏡追跡を用いた、第２の表面プロフィールのプロットを示す。セクション３は、高さ約０．５ミクロンの溝状構造体、幅約６００ミクロンの台部および幅約３５０ミクロンの基底平面を有する。図９は、第３の溝状構造体を伴うフィルムの表面の一部を横切って行なわれた干渉顕微鏡追跡を用いた、第３の表面プロフィールのプロットを示す。
【００３５】
図１０は、フィルム上で測定されたポイントの位置の説明図を示す。溝状構造体のセクション１の強度は、位置６、９および１１で示される。溝状構造体のセクション２の強度は、位置１〜５、７および１２で示される。溝状構造体のセクション３は、位置８、１０および１３で示される。ほぼ同じ大きさの線状プリズムを備えた溝状構造体は、位置１１を除く各位置で輝度がより大きくなることを示す。
【００３６】
【表１】
2005515490.tif 000003
【００３７】
本発明は、その態様に関して具体的に示され、且つ記載されているが、特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく、本明細書において形態および詳細に種々の変更がなされ得ることは当業者に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、バックライティングシステムの断面図を示す。
【図２】図２は、線状プリズム構造体の斜視図を示す。
【図３】図３は、図２に示される線状プリズム構造体の側面図を示す。
【図４】図４は、非線形の溝を備えた態様を示す。
【図５】図５は、多くの台部高さを備えた態様の断面図を示す。
【図６】図６は、バックライティングシステムの第２の態様の断面図を示す。
【図７】図７は、第１の溝状構造体を伴って作製されたフィルム表面の一部を横切って行なわれた干渉顕微鏡追跡を用いた、第１の表面のプロフィールのプロットを示す。
【図８】図８は、第２の溝状構造体を伴って作製されたフィルム表面の一部を横切って行なわれた干渉顕微鏡追跡を用いた、第２の表面のプロフィールのプロットを示す。
【図９】図９は、第３の溝状構造体を伴って作製されたフィルム表面の一部を横切って行なわれた干渉顕微鏡追跡を用いた、第３の表面のプロフィールのプロットを示す。
【図１０】図１０は、フィルム上で測定された位置の説明図を示す。
【図１】
2005515490.tif 000004
【図２】
2005515490.tif 000005
【図３】
2005515490.tif 000006
【図４】
2005515490.tif 000007
【図５】
2005515490.tif 000008
【図６】
2005515490.tif 000009
【図７】
2005515490.tif 000010
【図８】
2005515490.tif 000011
【図９】
2005515490.tif 000012
【図１０】
2005515490.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月13日(2003.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側面と第２側面を有するシートを含む光学フィルムであって、該第１側面が一連の光学部材を含み、該第２側面が第１の軸に沿って光学フィルムの長さ方向に延在する一連の階段状台部および一連の基底平面を含み、該台部と基底平面とが第２の軸に沿って互い違いに存在し、該台部が基底平面と実質的に平行であるが同一平面上になく、該台部および基底平面が実質的に垂直な壁により連続してなる、光学フィルム。
【請求項２】
前記台部と前記基底平面との間の高さの差が可視光の波長より大きな量を含む、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記台部と前記基底平面との間の高さの差が約０．２〜約２ミクロンの範囲の量を含む、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記台部の面積に対する前記基底平面の面積の比が約１〜約１０の範囲内にある、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記基底平面が約１〜約３００ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記台部が約１〜約５０ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記線状光学部材がシーティングの幅方向に延在する線状プリズムを含む、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記線状光学部材が、並列に配置された三角プリズムを有する線状プリズムを含む、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記三角プリズムが約６０〜１２０度の範囲の頂角を含む、請求項８記載の光学フィルム。
【請求項１０】
前記線状プリズムが二等辺型の三角プリズムを含む、請求項９記載の光学フィルム。
【請求項１１】
前記線状プリズムが不等辺二等辺型の三角プリズムを含む、請求項９記載の光学フィルム。
【請求項１２】
前記三角プリズムが約６０〜８５度の範囲の頂角を含む、請求項８記載の光学フィルム。
【請求項１３】
前記三角プリズムが約９５〜１２０度の範囲の頂角を含む、請求項８記載の光学フィルム。
【請求項１４】
前記三角プリズムが約８８度の頂角を含む、請求項８記載の光学フィルム。
【請求項１５】
前記三角プリズムが約８９度の頂角を含む、請求項８記載の光学フィルム。
【請求項１６】
前記線状光学部材が規則的な間隔のピッチで配設された、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項１７】
前記線状光学部材がレンズ状線状部材を含む、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項１８】
前記線状光学部材が約１２．５〜約６，５００ミクロンの範囲のピッチで配設された、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項１９】
前記台部と前記基底平面とが第２の軸に沿って互い違いに存在する、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項２０】
前記基底平面から前記台部までの高さが１の高さ値を超える、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項２１】
前記一連の階段状台部と前記一連の基底平面とが線状プリズムのピークと平行でない溝を形成する、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項２２】
前記一連の階段状台部と前記一連の基底平面とが互いに平行でない溝を形成する、請求項１記載の光学フィルム。
【請求項２３】
a)照明装置、
b)ディスプレイパネル、および
c)第１側面と第２側面を有し、該第１側面が一連の光学部材を含み、該第２側面が第１の軸に沿って延在する複数の階段状台部および複数の基底平面を含み、該台部と基底平面とが第２の軸に沿って互い違いに存在し、該台部が基底平面と異なる高さを有し、該台部が実質的に該基底平面と平行であるシーティング
を含んでなる、バックライティングディスプレイ装置。
【請求項２４】
第１側面および第２側面を有する第２のシーティングをさらに含んでなり、該第１側面が一連の光学部材を含み、第２側面が第１の軸に沿って延在する複数の階段状台部および複数の基底平面を含み、該台部と基底平面とが第２の軸に沿って存在し、該台部が基底平面と異なる高さを有し、該台部と基底平面が実質的に垂直な壁で連続してなる、請求項２３記載のバックライティングディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記線状プリズムが約９０度の頂角を有する三角プリズムを含む、請求項２３記載のバックライティングディスプレイ装置。
【請求項２６】
a)ピークを有する複数の第１の線状プリズムを備える第１表面および複数の階段状台部と複数の基底平面とを有する第２表面を有し、前記台部が基底平面と異なる高さを有し、該台部と基底平面が該第１の線状プリズムのピークに対して平行に配設される、第１の光指向フィルム、および
b)ピークを有する複数の第２の線状プリズムを備える第１表面および複数の階段状台部と複数の基底平面とを有する第２表面を有し、前記台部が基底平面と異なる高さを有し、該台部と基底平面が実質的に互いに平行であり、且つ該第２の線状プリズムのピークに対して平行に配設される、第２の光指向フィルム、
を含む、光指向構造体。
【請求項２７】
第１のコリメーティングフィルムの台部と第２のコリメーティングフィルムの台部とが互いに向かい合っている、請求項２６記載の光指向構造体。
【請求項２８】
シーティングの第１側面上に、ピークを含む一連の線状プリズムを形成すること、および
シーティングの第２側面上に、複数の基底平面と、該基底平面と異なる高さを有する複数の階段状台部とを形成すること、ここで、該台部と基底平面が線状プリズムのピークと平行に配設されている、
を含む、光指向フィルムの形成方法。
【請求項２９】
第２のシーティングの第１側面上に、ピークをも含む一連の線状プリズムを形成する工程、および
第２のシーティングの第２側面上に複数の基底平面と、該基底平面と異なる高さを有するが実質的に互いに平行である複数の階段状台部とを形成する工程、ここで、該台部と基底平面が線状プリズムのピークに対して平行に配設されている、
をさらに含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
第１のシーティングの台部が第２のシーティングの台部と向かい合うように、第１のシーティングと第２のシーティングを配置させる工程をさらに含む、請求項２９記載の方法。
【国際調査報告】
2005515490.tif 000014
2005515490.tif 000015
2005515490.tif 000016