(57)【要約】光方向変更膜（２）は膜の光出力面上に明確な形の個々の光学素子（５）のパターンを含み、バックライトからの光であって膜（２）の入力面に入る光を、出力面に対して垂直な方向に屈折させる。個々の光学素子（５）は互いに重なりかつ交わる。さらに、光学素子（５）の配向、大きさおよび／または形状は、所望の視野角内でバックライトからの入射光をより多く方向付けるよう調整されることができる。
2005508565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を透過する光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は少なくとも１つの湾曲した面および少なくとも１つの平坦面を有して２つの異なる軸に沿った光を再分散させ、光学素子の少なくとも一部は互いに重なる、光方向変更膜。
【請求項２】
光学素子の少なくとも一部は互いに対してずらされている、請求項１に記載の膜。
【請求項３】
光学素子の少なくとも一部は互いに合い交わる、請求項１に記載の膜。
【請求項４】
光学素子の少なくとも一部は互いに連結される、請求項１に記載の膜。
【請求項５】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板の垂直な方向に向けて再分散させ、光学素子の少なくとも一部は少なくとも１つの湾曲した面および少なくとも１つの平坦な面を有して２つの異なる軸に沿った光を再分散させ、光学素子の少なくとも一部の湾曲した面は平坦な面の外周の形状と異なる外周の形状を有する、光方向変更膜。
【請求項６】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は少なくとも１つの湾曲した面および少なくとも１つの平坦な面を有する、角柱状ではない素子を含み、２つの異なる軸に沿った光を再分散させる、光方向変更膜。
【請求項７】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は２つの表面のみを有し、一方の面は湾曲しており、他方の面は平坦であって、２つの異なる軸に沿った光を再分散させる、光方向変更膜。
【請求項８】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は合計３つの表面を有し、表面の少なくとも１つは湾曲しており、表面の少なくとも他方の１つは平坦であって、２つの異なる軸に沿った光の方向を変更させる、光方向変更膜。
【請求項９】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は、傾斜角、密度、位置、配向、高さまたは深さ、形、および大きさの特性のうち少なくとも１つが変更されて、膜を異なるバックライトの光線出力分布に合わせる、光方向変更膜。
【請求項１０】
光学素子の少なくとも一部は所定のパターンが変更されて光を所望の光学分散で再分散させる、請求項９に記載の膜。
【請求項１１】
光学素子の少なくとも一部は異なる種類である、請求項９に記載の膜。
【請求項１２】
光学素子の少なくとも一部は少なくとも１つの湾曲した面を有する、請求項９に記載の膜。
【請求項１３】
光学素子の少なくとも一部は少なくとも１つの湾曲した面および少なくとも１つの平坦な面を有する、請求項９に記載の膜。
【請求項１４】
光学素子の少なくとも一部は基板にわたって任意に配置される、請求項９に記載の膜。
【請求項１５】
光学素子の少なくとも一部は湾曲しておりかつ基板と合い交わるよう角度付けられている面を１つしか有さない、請求項９に記載の膜。
【請求項１６】
光学素子の少なくとも一部は円錐形状である、請求項１５に記載の膜。
【請求項１７】
光学素子の少なくとも一部は半球形状である、請求項１５に記載の膜。
【請求項１８】
光方向変更膜であって、放射線型パターンの光学素子を有する薄い光学的に透明な基板を含んで、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させる、光方向変更膜。
【請求項１９】
光学素子はその長さ方向に沿って湾曲している、請求項１８に記載の膜。
【請求項２０】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子のパターンを有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は基板にわたってグループで配置され、各グループの光学素子の少なくとも一部は各グループに対して平均特性を集合的にもたらすよう、大きさ、形、位置、深さまたは高さ、傾斜角、配向および密度の特性のうち少なくとも１つが変更される、光方向変更膜。
【請求項２１】
各グループの平均特性は基板を通じて変わる、請求項２０に記載の膜。
【請求項２２】
光方向変更膜であって、十分に明確な形状の個々の光学素子のパターンを有する薄い光学的に透明な基板を備え、基板を通る光を基板に対して垂直な方向に再分散させ、光学素子の少なくとも一部は少なくとも２つの異なる形状の表面外周を有する、光方向変更膜。
【請求項２３】
異なる形状表面外周のすべては平坦である、請求項２２に記載の膜。
【請求項２４】
異なる形状の表面外周の１つは湾曲している、請求項２２に記載の膜。
【請求項２５】
異なる形状の表面外周の少なくとも１つは平坦であり、異なる形状表面外周の少なくとも別の１つは湾曲している、請求項２２に記載の膜。
【請求項２６】
光学素子の少なくとも一部は膜にわたって異なる角度で配向される、請求項２２に記載の膜。
【請求項２７】
光学素子の少なくとも一部は互いに重なる、請求項２２に記載の膜。
【請求項２８】
光学素子の少なくとも一部は互いに合い交わる、請求項２７に記載の膜。
【請求項２９】
光学素子の少なくとも一部は互いに連結されている、請求項２７に記載の膜。
【請求項３０】
光学素子の少なくとも一部は互いに対してずらされている、請求項２７に記載の膜。
【請求項３１】
光学素子の少なくとも一部の大きさは膜を通じて変化している、請求項２２に記載の膜。
【請求項３２】
光学素子の少なくとも一部の密度は膜を通じて変化している、請求項２２に記載の膜。
【請求項３３】
光学素子の少なくとも一部は合計２つの面を有し、両方の面は角度付けられている、請求項２２に記載の膜。
【請求項３４】
角度付けられた面の一方は平坦であり、角度付けられた面の他方は湾曲している、請求項３３に記載の膜。
【請求項３５】
光学素子の少なくとも一部は対向する側部が角度付けられている対を含み、対向する端部の対が湾曲している、請求項２２に記載の膜。
【請求項３６】
角度付けられた対向する側部は互いに合い交わる、請求項３５に記載の膜。
【請求項３７】
光学素子の少なくとも一部は角度の付いた対向する側部と合い交わる湾曲した上面および湾曲した対向端部を有する、請求項３５に記載の膜。
【請求項３８】
光学素子の少なくとも一部は膜を通じて面積が変化する角度付けられた面を有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項３９】
光学素子の少なくとも一部は均一の深さまたは高さを有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項４０】
光学素子の少なくとも一部は膜にわたって深さまたは高さが変動する、請求項２２に記載の膜。
【請求項４１】
光学素子の少なくとも一部は膜を通じて密度が変わる、請求項２２に記載の膜。
【請求項４２】
光学素子の少なくとも一部は膜にわたって大きさが変わる、請求項２２に記載の膜。
【請求項４３】
光学素子の少なくとも一部の配向は膜を通じて変わる、請求項２２に記載の膜。
【請求項４４】
光学素子の少なくとも一部は異なる角度で基板と合い交わる角度の付いた面を有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項４５】
光学素子の少なくとも一部は膜にわたって高さまたは深さが変わる角度の付いた面を有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項４６】
光学素子の少なくとも一部は膜を通じてグループで配置され、各グループの光学素子の少なくとも一部は少なくとも１つの異なる形状特性を有して各グループの平均形状特性を集合的にもたらす、請求項２２に記載の膜。
【請求項４７】
グループの少なくとも一部の平均形状特性は膜を通じて変わる、請求項４６に記載の膜。
【請求項４８】
各グループの光学素子の少なくとも一部は、各グループに対する平均深さまたは高さ特性を集合的にもたらす異なる深さまたは高さを有する、請求項４６に記載の膜。
【請求項４９】
グループの少なくとも一部の平均深さまたは高さ特性は膜を通じて変わる、請求項４８に記載の膜。
【請求項５０】
各グループの光学素子の少なくとも一部は異なる傾斜角を有して各グループの平均傾斜角を集合的にもたらす、請求項４６に記載の膜。
【請求項５１】
各グループの平均傾斜角は膜を通じて変わる、請求項５０に記載の膜。
【請求項５２】
各グループの光学素子の少なくとも一部は異なる配向を有して各グループの平均配向を集合的にもたらす、請求項４６に記載の膜。
【請求項５３】
グループの少なくとも一部の平均配向は膜を通じて変わる、請求項５２に記載の膜。
【請求項５４】
各グループ内の光学素子の少なくとも一部は平坦である傾斜面を少なくとも１つ有する、請求項５２に記載の膜。
【請求項５５】
各グループ内の光学素子の少なくとも一部は異なる幅または長さを有して、各グループに対する平均幅または長さを集合的にもたらす、請求項４６に記載の膜。
【請求項５６】
グループの少なくとも一部の平均幅または膜を通じて変わる、請求項５５に記載の膜。
【請求項５７】
光学素子は基板の中に凹所または基板の上に突出部を含む、請求項２２に記載の膜。
【請求項５８】
光学素子の少なくとも一部は基板を通じて異なる角度で配向されて２つの異なる軸に沿った光を再分散させる、請求項２２に記載の膜。
【請求項５９】
光学素子の少なくとも一部は平坦な面および湾曲した面の組合せを含んで２つの異なる軸に沿った光を方向付ける、請求項２２に記載の膜。
【請求項６０】
平坦面および湾曲した面の面積の比率は所望の視野角をもたらすように選択される、請求項５９に記載の膜。
【請求項６１】
光学素子の少なくとも一部は平坦な面および湾曲した面の組合せを含み、湾曲した面は平坦な面に対して平行な面の光の一部の方向を変更するよう配向されている、請求項２２に記載の膜。
【請求項６２】
基板は平滑である光入力表面を有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項６３】
基板は光学被膜で被覆される光入力表面を有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項６４】
基板はつや消しまたは粗い質感仕上げされた光入力表面を有する、請求項２２に記載の膜。
【請求項６５】
個々の光学素子は基板の対向する側部にある、請求項２２に記載の膜。
【請求項６６】
光方向変更膜であって、バックライトから光を受取る光入力表面と十分に明確な形状の個々の光学素子のパターンを有する光出力表面とを有する薄い光学的に透明な基板を備え、光学素子の少なくとも一部は基板の幅および長さと比較してかなり小さい大きさであり、かつ大きさまたは形状が異なって、バックライトから放出される光をより多く再分散させる、光方向変更膜。
【請求項６７】
光学素子の少なくとも一部は互いに対して異なる角度で配向されて、バックライトから放出される光をより多く所望の視野角内に再分散させる、請求項６６に記載の膜。
【請求項６８】
光方向変更膜システムであって、光源からの光を受取るための少なくとも１つの入力端と光を出力するための少なくとも１つのパネル表面とを含む光出力パネル部材を有するバックライトと、パネル表面の近傍に、パネル表面から放出される光を受取るための光方向変更膜とを備え、前記光方向変更膜は十分に明確な形状の個々の光学素子のパターンを有してパネル表面から放出される光を膜の垂直な方向に再分散させ、光学素子の大きさまたは形状はパネル表面から放出される光をより多く所望の視野角内で再分散するよう合わせられる、光方向変更膜システム。
【請求項６９】
光学素子の少なくとも一部は異なる角度で配向される、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
光学素子の少なくとも一部は異なる傾斜角を有する、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７１】
光学素子の少なくとも一部は平坦な面および湾曲した面の組合せを含む、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７２】
平坦な面および湾曲した面の面積比は所望の視覚をもたらすために選択される、請求項７１に記載のシステム。
【請求項７３】
光学素子の少なくとも一部は膜を通じて異なる角度で配向されて２つの異なる軸に沿った光を再分散させる、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７４】
光学素子の少なくとも一部は互いに重なる、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７５】
光学素子の少なくとも一部は互いに合い交わる、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７６】
光学素子の少なくとも一部は互いに連結される、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７７】
光学素子の少なくとも一部は互いに対してずらされている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７８】
光学素子の少なくとも一部の大きさは膜を通じて変わる、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７９】
光学素子の密度は膜を通じて変わる、請求項６８に記載のシステム。
【請求項８０】
光学素子の少なくとも一部は膜を通じてグループに配置され、各グループの光学素子の少なくとも一部は異なる大きさまたは形状特性を有して各グループの平均大きさまたは形状特性を集合的にもたらす、請求項６８に記載のシステム。
【請求項８１】
各グループ内の光学素子の少なくとも一部は異なる深さまたは高さを有して、各グループの平均深さまたは高さ特性を集合的にもたらす、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８２】
各グループ内の光学素子の少なくとも一部は異なる傾斜を有して、各グループの平均傾斜特性を集合的にもたらす、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８３】
各グループ内の光学素子の少なくとも一部は異なる配向を有して、各グループの平均配向特性を集合的にもたらす、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８４】
各グループの光学素子の少なくとも一部は異なる幅または長さを有して、各グループの
平均幅または長さ特性を集合的にもたらす、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８５】
光学素子は膜の中または上に凹所または凸部を含む、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８６】
パネル部材は、パネル表面の異なる場所で変わる光線出力分布をもたらす、個々の光学的変形体のパターンを有する、請求項６８に記載のシステム。
【請求項８７】
パネル部材の変形体の少なくとも一部は、パネル部材にわたって、入力端縁の光学的に結合される領域に対向するよう配向されている傾斜表面を有する、請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
パネル部材の少なくとも一部の変形体の傾斜面の面積は、パネル部材を通じて変化して、パネル表面から所望の光出力分布を得る、請求項８６に記載のシステム。
【請求項８９】
パネル部材の少なくとも一部の変形体はパネル部材を通じてグループに配置され、各グループの変形体の少なくとも一部は異なる大きさまたは形状特性を有して、各グループの平均大きさまたは形状特性を集合的にもたらす、請求項８６に記載のシステム。
【請求項９０】
各グループの少なくとも一部の変形体は異なる深さまたは高さを有して、各グループの平均深さまたは高さ特性を集合的にもたらす、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９１】
各グループの少なくとも一部の変形体は異なる傾斜角を有して、各グループの平均傾斜角特性を集合的にもたらす、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９２】
各グループの少なくとも一部の変形体は異なる配向を有して、各グループの平均配向特性を集合的にもたらす、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９３】
各グループの少なくとも一部の変形体は異なる幅または長さを有して、各グループの平均幅または長さ特性を集合的にもたらす、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９４】
入力端に光学的に結合される少なくとも１つの光源をさらに含み、パネル部材の変形体は光源が光学的に結合される入力端の面積に対して放射線状に延在する列に配置される、請求項６８に記載のシステム。
【請求項９５】
パネル部材の少なくとも一部の変形体は、少なくとも１つのさらなる表面を有し、さらなる表面に当たる光を異なる方向に反射または屈折させて光をパネル表面全体に拡散させてパネル表面によって放出される光の分布をより均一にする、請求項８７に記載のシステム。
【請求項９６】
傾斜表面は平坦であり、さらなる表面は湾曲している、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９７】
光方向変更膜システムであって、バックライトを備え、バックライトは変形体を有して光をバックライトから所定の光配列出力分布で出力させ、さらにバックライトの近傍に光方向変更膜を備え、前記膜はバックライトの変形体と併せて働く個々の光学素子を有して、システムから最適化された出力光線角分布をもたらす、光方向変更膜システム。
【請求項９８】
光方向変更膜システムであって、パネル表面を含むバックライトを備え、パネル表面の異なる場所で光線出力分布が変わり、さらにパネル表面の近傍に光方向変更膜を備え、光方向変更膜は膜の異なる位置で変わる光学素子のパターンを有して、パネル表面の異なる位置からの光線出力分布を膜に対して垂直な方向に再分散させる、光方向変更膜システム
。
【請求項９９】
膜の近傍に液晶ディスプレイをさらに備え、膜上の光学素子のパターンの変動はパネル表面からの光線出力分布の角度を変化させて、光線出力分布が液晶ディスプレイ内を通りやすくする、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１００】
光学素子の少なくとも一部は少なくとも２つの異なる形状表面外周を有する、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０１】
光学素子はＶ字型溝、角柱状溝、およびレンズ状溝の少なくとも１つを含む、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０２】
１つの異なる形状表面は平坦である、請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０３】
異なる形状表面の他方は湾曲している、請求項１０２に記載のシステム。
【請求項１０４】
光学素子の少なくとも一部は互いに重なる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０５】
光学素子の少なくとも一部は互いに合い交わる、請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１０６】
光学素子の少なくとも一部は互いに連結される、請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１０７】
光学素子の少なくとも一部は互いに対してずらされている、請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１０８】
光学素子の少なくとも一部は異なる角度で配向されて２つの異なる軸に沿った光を再分散させ方向付ける、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１０９】
光学素子の少なくとも一部の大きさは膜を通じて変わる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１０】
光学素子の少なくとも一部の形状は膜にわたって変わる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１１】
光学素子の少なくとも一部の高さまたは深さは膜を通じて変わる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１２】
光学素子の少なくとも一部の位置は膜を通じて変わる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１３】
光学素子の密度は膜を通じて変わる、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１４】
光学素子は、１つの冷陰極蛍光灯から光を受けるバックライトの光線出力分布を膜に対して垂直な方向に再分布するよう調整されるパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１５】
光学素子は、２つ以上の冷陰極蛍光灯から光を受けるバックライトの光線出力分布を膜に対して垂直な方向に再分散させるよう調整されるパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１６】
光学素子は、１つの発光ダイオードから光を受けるバックライトの光線出力分布を再分
散させるよう調整されるパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１７】
光学素子は、複数の発光ダイオードから光を受けるバックライトの光線出力分布を分散させるよう調整されるパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１８】
光学素子は、周囲の照明から光を受けるバックライトの光線出力分布を再分散させるよう調整されるパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１１９】
光学素子は、角が点灯されるバックライトの光線出力分布を再分散させるよう調整される放射線状のパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２０】
光学素子は、１つの合焦光源によって点灯されるバックライトの光線出力分布を再分散させるよう調整される放射線状のパターンに配置される、請求項９８に記載のシステム。
【請求項１２１】
光源は発光ダイオードである、請求項１２０に記載のシステム。
【請求項１２２】
反射型液晶ディスプレイおよび反射型液晶ディスプレイの近傍にある光方向変更膜であって、光方向変更膜は十分に明確な形状の個々の光学素子のパターンを有して反射型液晶ディスプレイの輝度を増加させ、光学素子の少なくとも一部は大きさ、形、位置、傾斜角、高さまたは深さ、パターン、配向および密度のうち少なくとも１つの特性が変わる、反射型液晶ディスプレイおよび光方向変更膜。
【請求項１２３】
半透過型液晶ディスプレイおよび半透過型液晶ディスプレイの近傍にある光方向変更膜であって、光方向変更膜は十分に明確な形状の個々の光学素子のパターンを有して半透過型液晶ディスプレイの輝度を増加させ、光学素子の少なくとも一部は、大きさ、形、位置、傾斜角、高さまたは深さ、パターン、配向および密度の少なくとも１つの特性が変わる、半透過型液晶ディスプレイおよび光方向変更膜。
【請求項１２４】
特定の用途用の光方向変更膜を選択するための方法であって、パターンの長さ方向に沿って変わる光学的変形体の反復パターンを有する膜長を与えるステップと、特定の用途に最も適合するパターンの領域を選択するステップと、選択された領域を膜長から取除くステップとを含む、方法。
【請求項１２５】
選択された領域は膜の長さ方向から打抜かれる、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
膜長は選択された領域が取除かれる膜のロールを含む、請求項１２４に記載のシステム。
【請求項１２７】
特定の用途用の光方向変更膜を選択するための方法であって、パターンの長さに沿って変わる光学素子のパターンを有する膜長を与えるステップと、特定の用途に最も適合するパターンの領域を選択するステップと、選択された領域を膜長から取除くステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を膜の面に対して垂直な方向に変更するための光方向変更膜および光方向変更システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光方向変更膜は、薄く透明なもしくは半透明な光学膜または基板であって、膜から出る光の分散が膜の表面に対してより垂直な方向に向けられるよう、膜を通る光の方向を再分散する。従来、光方向変更膜の光出力面上には角柱状の溝、レンズ状の溝、または角錐が設けられて、膜から出力される光線の膜／空気界面の角度を変えて、溝の屈折面と直角をなす面を進行する入射光分散の成分が、膜の表面に対してより垂直な方向に再分散される。このような光方向変更膜は、ラップトップコンピュータ、ワープロ、航空電子工学ディスプレイ、携帯電話、ＰＤＡなどで用いられる、たとえば液晶ディスプレイに用いられてディスプレイをより明るくしている。
【０００３】
膜の光入力面は所望の外観に応じて、一般に透明なまたは艶消し仕上げを有する。艶消し仕上げはより落ち着いた画像を提供するが、艶消しされたまたは分散する表面によってさらなる分散およびそれによる光損失により、画像はそれほど明るくない。
【０００４】
従来の大部分の用途では、溝のある２枚の膜層であって、それぞれの膜層の溝が互いに９０度であるよう回転されているものが用いられてきた。その理由は、溝の付いた光方向変更膜は、溝の屈折力を有する面に対して直角をなす面を進む入射光分散成分のみを膜表面に対して垂直な方向に変更するからである。したがって、光の方向を平面的に膜表面に対して垂直に方向付けるためには、互いに対して９０度回転させられた２枚の溝の付いた膜層が必要であり、一方の膜層は溝の方向に対して直角をなす面に進行する光を方向付け、他方の膜層は溝の方向に対して直角をなす面に進行する光を方向付ける。
【０００５】
単一層の光方向変更膜であって、互いに９０度異なる２つの軸に沿って進行する入射光分散の成分の方向を変更させる膜を作成する試みが今まで行われてきた。これを達成する１つの方法は、互いに直角をなして延在する２組の溝を備えた単一層膜を設けることであり、それによりこのような２つの方向に進行する光を方向付けるピラミッド構造がもたらされた。しかし、このような膜では、互いに９０度回転させられる各々が単一の溝の構成を備えた２枚の膜層よりも輝度が遥かに劣る。なぜなら、単一層膜において第２の組の溝によって第１の組の溝から取除かれる面積により、光の方向を変えるために利用できる表面積は各進行方向において実質的に５０％減少するからである。
【０００６】
さらに、従来の光方向変更膜は、すべての溝が同じ角度、だいたい４５度で膜の表面に交わるよう構成されていた。この設計は、ランバート光源のような光源からの、または光を引出すために印刷もしくはエッチング技術を用いているバックライトパネルからの、または高密度の拡散体の後ろにあるバックライトパネルからの、一定の拡散される光の角分布を前提としている。すべての光方向変更面が同じ角度で膜に交わる光方向変更膜は、光源上の異なる領域においてその光放射が均一ではない方向性成分を有する光源には最適化されていない。たとえば、光を引出すために溝またはマイクロ光学面を用いる、現代の高性能エッジ点灯バックライトを中心とする平均角度は、光源からの距離が異なるのに応じて変わり、光を膜の垂直な方向に最適に方向付けるためには、光方向変更面と膜の面との間の角度を異ならせる必要がある。
【０００７】
したがって、落ち着いた画像を提供することができ、かつ膜の光入力側での艶消し仕上げまたは分散仕上げに関連する輝度の減少をなくした、光方向変更膜が必要である。さらに、角柱状またはレンズ状の溝を用いた単一層の膜よりも明るく、溝のある膜の屈折力を有する面に対して平行な面に進行する光の一部の方向を変更することができる単一層の膜が必要である。さらに、液晶ディスプレイを照らすために用いられるバックライトのように、光源上の異なる位置において特定の光源に存在し得る異なる光の角分布を補償することができる光方向変更膜が必要である。さらに、膜がバックライトまたは他の光源の光出力分布に適合または調整されて、所望の視野角内でバックライトからより多くの入射光の配向または方向を変更する、光方向変更膜システムが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、バックライトまたは他の光源から放射される光のより多くを、膜の面に対してより垂直な方向に方向付ける、光方向変更膜および光方向変更システム、ならびに有効性を向上させるために、膜の光入力面に艶消し仕上げまたは分散仕上げを有する膜に伴う輝度の減少をなくした落ち着いた画像を提供する光方向変更膜に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
膜の光出力面は十分に明確な形の別の個々の光学素子のパターンを有し、膜から出る光の分散は膜の表面に対してより垂直な方向になる。これらの個々の光学素子は膜の出力面にある凹凸によって形成されることができ、入射光を出力面に対して垂直な方向に屈折させる１つ以上の傾斜面を含む。これらの傾斜面は、光を所望の視野角内に方向付けるたとえば平坦なおよび湾曲した表面の組合せを含むことができる。さらに、表面の曲率、または個々の光学素子の湾曲した面に対する平坦な面の割合、ならびに湾曲した面および平坦な面の外側の形状は、膜の光出力分布を調整するように変化させて、膜と併せて用いられる表示装置の視野角をカスタマイズすることができる。さらに、表面の曲率、または個々の光学素子の平坦な面に対する湾曲した面の比率を変えて、角柱状またはレンズ状の溝の付いた膜の溝に対して平行である面を進行する光をより多くまたはより少なく方向付けることができる。さらに、個々の光学素子の大きさおよび密度、ならびに個々の光学素子の表面の曲率は、より多くのもしくはより少ない分散出力をもたらすように、または光源からの入力光分布を無作為化するために選ぶことができ、膜の法線方向を中心とした特定の角領域内に光出力分布を維持しながらやわらかいより多くの拡散する光出力分布をもたらす。
【００１０】
膜の光入力面は、反射防止膜、反射偏光子、阻止膜または偏光子などのような光学被膜を有することができる。さらに、所望の外観に応じて光入射面を艶消し仕上げにするまたは分散組織を設けてもよい。艶消し仕上げにより、落ち着いた画像が得られるが、輝度は低くなる。
【００１１】
膜の出力面の個々の光学素子は、液晶ディスプレイの画素間隔と干渉するのをなくすような態様で無作為化されてもよい。この無作為化は光学素子の大きさ、形状、位置、深さ、配向、角度または密度を含むことができる。これにより、拡散体層がモアレおよび類似した影響をなくす必要がなくなる。さらに、個々の光学素子の少なくとも一部は膜の出力面全体にわたってグループで配置されて、各グループの光学素子の少なくとも一部は異なった大きさまたは形状特性を有して、膜に亘って変化する、各グループの平均大きさまたは形状特性を集合的にもたらし、単一の光学素子の機械加工の許容値を超える平均特性値を得て、液晶ディスプレイの画素間隔に対するモアレおよび干渉効果をなくす。さらに、個々の固体素子の少なくとも一部は互いに異なる角度で配向されて、２つの異なる軸に沿った光の配向／方向を変える膜の機能をカスタマイズすることができる。
【００１２】
個々の光学素子の光方向変更膜が膜の光出力面に対してなす角度は、液晶ディスプレイの表示領域に亘って変えることにより、膜の光方向変更機能を、光源の表面に亘って均一ではない光入射分布に対して調整できる。
【００１３】
光方向変更膜の個々の光学素子は望ましくは交互にずれた、連結した、および／または交差する構成で互いに重なり、優れた表面被覆率を備えた光学的構造体をもたらす。さらに、個々の光学素子をグループ化し、一部の個々の光学素子を一方軸に沿って配向し、他の個々の光学素子を別の軸に沿って配向することができる。さらに、各グループ内での個々の光学素子の配向も変えてもよい。さらに、光方向変更膜の個々の光学素子の大きさ、形、位置および／または配向は、光源から発せられる光の分散における変動を考慮して変えることができる。
【００１４】
光方向変更膜の光学素子の特性およびパターンをカスタマイズして、異なる光分布を出す異なる種類の光源に対して光方向変更膜を最適化することができる。たとえば、１つのパターンは電球が１つあるラップトップ用として、別のパターンは電球が２つあるフラットパネルディスプレイ用とすることができる。
【００１５】
さらに、提供される光方向変更膜システムは、光方向変更膜の個々の光学素子の配向、大きさ、位置および／または形がバックライトまたは他の光源の光出力分布に対して調整されて、所望の視野角内で、バックライトからの入射光をより多く配向または方向付ける。さらに、バックライトは一方の軸に沿った光を平行にする個々の光学的変形体を含むように、かつ光方向変更膜はその一方軸に対して直角をなす他方軸に沿った光を平行にする個々の光学素子を含むようにしてもよい。
【００１６】
上記の目的および関連する目的を達するために、本発明は以下でより完全に記載されかつ特にクレームに記載される特徴を含み、下記の記載および添付される図面は本発明の特定の例示的実施例を詳細に説明するが、これらは本発明の原理が用いられるいくつかの方法のうちのいくつかを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２は本発明に係る光方向変更膜システム１の１つの形を概略的に示し、バックライトＢＬまたは他の光源から発せられる光をより多く、膜の面に対してより垂直な方向に分散させる光方向変更膜２を含む。膜２を用いて殆どすべての光源からの光を所望の視野角内に再分散させて、たとえばラップトップコンピュータ、ワープロ、航空電子工学ディスプレイ、携帯電話、ＰＤＥなどで用いられる液晶ディスプレイのようなディスプレイＤを照らしてディスプレイをより明るくする。液晶ディスプレイは図１および図２に概略的に示される透過型液晶ディスプレイ、図３に概略的に示されるような反射型液晶ディスプレイ、ならびに図４に概略的に示されるような半透過型液晶ディスプレイを含めて、どのような種類であってもよい。
【００１８】
図３に示される反射型液晶ディスプレイＤは、裏面に隣接する背面反射体４０を含み、ディスプレイに入る周囲の光をディスプレイの外に反射させてディスプレイの輝度を増加させる。本発明の光方向変更膜２は反射型液晶ディスプレイの上面に隣接して配置され、ディスプレイに入る周囲光（またはフロントライトからの光）を、ディスプレイの中に膜の面に対してより垂直な方向に変更させて、背面反射体によって所望の視野角で反射および出力させてディスプレイの輝度を増加させる。光方向変更膜２は液晶ディスプレイの上面に対して装着、積層、または他の態様で保持される。
【００１９】
図４に示される半透過型液晶ディスプレイＤは、ディスプレイとバックライトＢＬとの間に配置されるトランスリフレクタＴを含み、明るい環境ではディスプレイの上面から入る周囲光をディスプレイ外に反射させてディスプレイの輝度を増加させ、暗い環境ではバックライトからの光をトランスリフレクタを通してディスプレイから出力し、ディスプレイを照らす。本実施例において、光方向変更膜２はディスプレイの上面に隣接して、またはディスプレイの底面に隣接して、または図４に示されるように両方に配置して、周囲光および／またはバックライトからの光を、膜の面に対してより垂直に方向付けるまたは分散させて、光線の出力分布がより容易にディスプレイを進行するようにしてディスプレイの輝度を上げる。
【００２０】
光方向変更膜２は薄い透明な膜または基板８を含み、これは膜の光出力面６上に十分に明確な形状の別の個々の光学素子５のパターンを有して、入射光分布を屈折させて膜から出る光の分布が膜の面に対してより垂直な方向になるようにする。
【００２１】
各個別の光学素子５の幅および長さは、膜の幅および長さよりも何倍か小さく、膜の出力面における凹所または凸部によって形成できる。これらの個々の光学素子５は、入射光を光出力面に対して垂直な方向に向けるために、少なくとも１つの傾斜面を含む。図５は膜２上の個々の光学素子５の１つのパターンを示す。これらの光学素子は多くの異なる形をとることができる。たとえば、図５ａは合計２つの面１０および１２を有し、両方の面が傾斜している角柱状ではない光学素子５を示す。図５ａに示される一方の面１０は平坦または平らであり、他方の面１２は湾曲している。さらに、両面１０および１２は互いに合い交わって、さらに膜の表面と合い交わる。代替的に、個々の光学素子の両方の面１０および１２は図５ｂに概略的に示されるように湾曲していてもよい。
【００２２】
代替的に、各光学素子５は１つの面だけが湾曲、傾斜して膜と交わるものであってもよい。図５ｃは円錐１３の形にあるこのような光学素子５を示し、図５ｄは半球状またはドーム状の形１４を有するこのような光学素子の別のものを示す。さらに、このような光学素子では２つ以上の傾斜面が膜と合い交わってもよい。
【００２３】
図５ｅは合計３つの面を有する光学素子５を示し、すべての面は膜に交わりかつ互いに合い交わる。２つの面１５および１６は湾曲しており、第３の面１７は平坦である。
【００２４】
図５ｆはピラミッド１８の形にある光学素子５を示し、４つの三角形の側面１９は互いに交わり、かつ膜に交わる。ピラミッド１８の側面１９は図５ｆに示されているようにすべて同じ大きさおよび形状であってもよいし、ピラミッド１８の側面１９は引き延ばされて、図５ｇに示されるように異なる外面形状を有してもよい。さらに、光学素子５の平らな傾斜側面の数は任意である。図５ｈは４つの平坦な傾斜側面２０を備えた光学素子５を示し、図５ｉは８つの平坦な傾斜側面２０を備えた光学素子５を示す。
【００２５】
個々の光学素子５はさらに２つ以上の湾曲した面および２つ以上の平坦な傾斜面を備えて、すべてが膜と合い交わってもよい。図５ｊは対向する傾斜平坦側面２２の組と対向する丸いもしくは湾曲した端部または側面２３とを備えた光学素子５を示す。さらに、傾斜平坦側面２２および湾曲端部または側面２３は、図５ｋおよび図５ｌに示されているように異なった角度の傾斜を有してもよい。さらに、光学素子５は膜と合い交わらない湾曲面を少なくとも１つ含んでもよい。このような光学素子５は図５ｍに示されており、１対の対向する傾斜平坦側面２２、対向する丸められたもしくは湾曲した端部または側面２３、ならびに対向する傾斜側面および対向する丸められた端部と合い交わる丸められたまたは湾曲した上面２４を含む。さらに、光学素子５は図５ｎに示されているようにその長さ方向に沿って湾曲してもよい。
【００２６】
個々の光学素子５に平坦な面および湾曲した面の組合せを設けることにより、溝の付いた膜で可能な視覚領域よりも広い視覚領域で方向または配向を変えることができる。さらに、表面の曲率または個々の光学素子の平坦面積に対する湾曲面積の比率を変えて、膜と合せて用いられる表示装置の視覚領域をカスタマイズするために膜の光出力分布を調整することができる。
【００２７】
膜２の光入力面７は、反射防止膜、反射偏光子、阻止膜、または偏光子のような光学被膜を有することができる。さらに、所望の外観に応じて、艶消しされたまたは分散した組織を光入力面７に設けてもよい。艶消し仕上げは落ち着いた画像をもたらすが、輝度は劣る。本発明の個々の光学素子５の平坦面および湾曲面の組合せは、膜の入力面にさらなる分散または艶消し仕上げを必要としないで、落ち着いた画像を提供するよう異なる方向で入射する光線の一部を変更するよう構成されてもよい。
【００２８】
光方向変更膜２の個々の光学素子５は互い違いにずれた、連結した、および／または交わる構成で互いに重なって、優れた表面被覆率の光学構造体をもたらす。図６、図７、図１３および図１５はたとえば互いにずらされた光学素子５を示す。図８−１０は互いに交わる光学素子５を示す。図１１および図１２は互いに交わる光学素子５を示す。
【００２９】
さらに、光方向変更膜２の光学素子５の傾斜角度、密度、位置、配向、高さまたは深さ、形、および／または大きさは、バックライトから放出される光をより多く所望の視野角で分散するために、バックライトから発せられる光の分散の変動を考慮してバックライトＢＬまたは他の光源の特定の光出力分布に合せるまたは整合させてもよい。たとえば、光学素子５の傾斜面（たとえば面１０、１２）が光方向変更膜２の表面となす角度は、図２に概略的に示されるように、光源からの距離が長くなるにつれてバックライトが異なる角度で光線Ｒを放射する態様を考慮して、光源２６からのバックライトＢＬからの距離が大きくなるにつれて変動させてもよい。さらに、バックライトＢＬ自身がより低い角度で多くの光線を放出するよう設計して、バックライトから放出する光量を増加させ、光方向変更膜２に依拠して所望の視野角内でより多くの放出光を分散してもよい。このように、光方向変更膜２の個々の光学素子５はバックライトの光学的変形と合せて働くよう選択してシステムから最適化された出力光線角分布をもたらす。
【００３０】
図２、図５および図９は同じ高さまたは深さの個々の光学素子５の異なるパターンを示し、図７、図８、図１０、図１３および図１４は異なる形、大きさ、および高さまたは深さの個々の光学素子５のパターンを示す。
【００３１】
個々の光学素子５は図１６および図１７に概略的に示されているように、液晶ディスプレイの画素間隔の干渉をなくすような態様で膜２上に無作為化されてもよい。これにより、図１および図２に示される光学的拡散体層３０はモアレおよび類似した影響をなくす必要はない。さらに、個々の光学素子５の少なくとも一部は膜上でグループ３２に配置され、各グループの光学素子５の少なくとも一部は異なる大きさまたは形状特性を有して、図７、図１３および図１５に概略的に示されるように、膜全体を通して異なるグループの各々に対して平均大きさまたは形状特性を集合的にもたらし、機械加工での許容値を超える特性値を得て、液晶ディスプレイ画素の間隔に対するモアレおよび干渉効果をなくす。たとえば、各グループ３２の光学素子５の少なくとも一部は、膜全体を通して異なるグループの各々に対して平均深さまたは高さ特性を集合的にもたらす異なる深さまたは高さを有してもよい。さらに、各グループの光学素子の少なくとも一部は膜全体を通して異なるグループの各々に対して平均傾斜角を集合的にもたらす異なる傾斜角を有してもよい。さらに、各グループの個々の光学素子の少なくとも１つの傾斜面は膜全体を通して異なるグループの各々に対して平均深さまたは長さ特性を集合的にもたらす異なる幅または長さを有してもよい。
【００３２】
個々の光学素子５が平坦な面１０および湾曲した面１２の組合せを含む場合、湾曲面１２の曲率、または個々の光学素子の平坦面積に対する湾曲面積の比率、ならびに湾曲面および平坦面の外周形状は、膜の光出力分布を調整するよう変えてもよい。さらに、湾曲面の曲率、または個々の光学素子の平坦面積に対する湾曲面積の比率は、角柱状またはレンズ状の溝のある膜の溝に対して平行である面に進行する光をより多くまたはより少なく方向付けるよう変えることができ、それにより光方向変更膜に第２の層を設ける必要を部分的にまたは完全に置換える。さらに、個々の光学素子の少なくとも一部は図１３および図１６に概略的に示されるように互いに異なる角度で配向され、２つの異なる軸に沿った、光源から発せられる光をより多く、膜の表面に対してより垂直な方向に分散できる。しかし、個々の光学素子５が同じまたは異なるパターンを上に有するこのような光方向変更膜の２つの層は、層が互いに９０度（または０度よりも大きくかつ９０度よりも小さい他の角度）で回転されている、光源および視覚領域間に配置し、それぞれの膜層の個々の光学素子は異なる面方向に進む、光源からの光をより多くそれぞれの膜の表面に対してより垂直な方向に分散する。
【００３３】
さらに、光方向変更膜２は図１５に概略的に示されているように、膜の異なる場所で違ったパターンの光学素子５を有して、バックライトまたは他の光源の異なる位置からの光線出力分布を分散して、異なる位置からの光線出力分散を膜に垂直な方向に分散できる。
【００３４】
さらに、光方向変更膜の光学素子の特性およびパターンをカストマイズして異なる光分布を放つ異なる種類の光源に対して光方向変更膜を最適化することができる。たとえば、あるパターンは電球が１個のラップトップ用として、別のパターンは２個の電球を有するフラットパネルディスプレイ用として用いることができる。
【００３５】
図１７は膜の外側端縁から中心に向かって放射線状のパターンに配置される光学素子５を示し、バックライトの４つの辺に沿って冷陰極蛍光灯２６から光を受けるバックライトＢＬの光線出力分布を分散させる。
【００３６】
図１８は膜２に亘って角度付けられたグループ３２のパターンに配置される光学素子５を示し、バックライトの１つの入力端縁に沿って１個の冷陰極蛍光灯２６から、または複数の発光ダイオード２６から、光を受けるバックライトＢＬの光線出力分布を分散するよう調整されている。
【００３７】
図１９は膜２の角に向かって放射線状のパターンで配置される光学素子５を示し、発光ダイオード２６によって角が点灯されるバックライトＢＬの光線出力分布を分散させる。図２０は膜２の一つの入力端縁の中心に向かう放射線状のパターンに配置される光学素子５を示し、１つの発光ダイオード２６によってバックライトの一つの入力端縁の中央点で照らされる、バックライトＢＬの光線出力分布を分散させる。
【００３８】
図２１は膜の角に対向する湾曲したパターンで膜を延在する光学溝３５を有する光方向変更膜２を示し、発光ダイオード２６によって角が照らされるバックライトＢＬの光線出力分布を分散させる。図２２−２４は一つの端縁からの距離が長くなるにつれ曲率が減少する膜の一端縁に沿って中央点に向かって膜を延在する光学溝３５パターンを有する光方向変更膜２を示し、バックライトの一つの入力端縁の中央点にある発光ダイオード２６によって端が照らされるバックライトＢＬの光線出力分布を分散させる。
【００３９】
膜の長さ方向に沿って変わる光学素子５のパターン４０を有する光方向変更膜２の場合、膜２のロール４１は図１５に概略的に示されているように光学素子の反復パターンを有して設けられて、特定の用途に最も適合するパターンの選択された領域を膜のロールから打ち抜くことができる。
【００４０】
バックライトＢＬは実質的に平坦な、もしくは湾曲した、または単一層のもしくは多層であって、所望の異なる厚さおよび形を有することができる。さらに、バックライトは可撓性または硬質であって、様々な化合物から作られてもよい。さらに、バックライトは中空で、液体もしくは空気で満たされる、または中実であって、孔またはリッジを有してもよい。
【００４１】
さらに、光源２６は適切な種類ならどのようなものであってもよく、たとえばアーク灯や、色付けられる、濾過されるまたは色が塗られる白熱電灯、レンズ終端球、線光源、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤからのチップ、ネオン管、冷陰極蛍光灯、遠隔源から伝えられる光ファイバ管、レーザもしくはレーザダイオード、または他の適切な光源を含み得る。さらに、光源２６は多色ＬＥＤまたは多色放射光源の組合せであって、所望の色または白い光出力分布を提供する。たとえば、異なる色（たとえば、赤、青、緑）のＬＥＤのような複数の色のついた光、または多色チップの単一ＬＥＤを用いて、各個々の着色光の強度を変えることにより、白色光または他の色の光出力分布をもたらすことができる。
【００４２】
光学的変形体のパターンはバックライトＢＬの一方もしくは両側に、または所望のバックライトの一方または両側の１つ以上の選択された領域上に設けることができる。本明細書において、光学的変形体の用語は、光の一部をバックライトから出力させる、表面および／または被膜の形状もしくはジオメトリの変更、または表面処理を意味する。これらの変形体はさまざまな方法でもたらすことができる。たとえば、バックライトの選択された領域上に、塗膜パターン、エッチングされたパターン、機械加工されたパターン、印刷パターン、熱間スタンプパターン、または成形パターンなどを設けることによって与えられる。インクまたは印刷パターンは、たとえばタコ印刷、シルク印刷、インクジェット、熱転写膜処理などによって与えられる。変形体をバックライトに与えるのに用いられる板または膜の上に変形体を印刷してもよい。この板または膜はたとえばその板または膜をバックライトの一方もしくは両側に装着または他の態様で位置付けることによってバックライトの恒久部分となり得る。
【００４３】
バックライトの上、またはバックライトの領域内に、変形体の密度、不透明度または透光度、形、深さ、色、面積、屈折率または変形体の種類を変えることにより、バックライトの光出力を制御することができる。変形体はバックライトの光発光領域からの光出力の割合を制御するためにも用いられ得る。たとえば、光出力を抑えたい場所の表面により少ない数のおよび／またはより小さいサイズの変形体を置くことができる。逆に、より大きな光出力が望むところでは、バックライトの表面により多くの割合のおよび／または大きな変形体を置くことができる。
【００４４】
実質的に均一な光出力分散を与えるためには、バックライトの異なる領域に変形体の割合および／または大きさを変える必要がある。たとえば、バックライトを透過する光の量は通常光源から遠いところよりも光源により近いところで大きい。バックライトでの光の変動を調整するために変形体のパターンを用いることができる。たとえば光源からの距離が離れるにつれより密集した変形体を設けることにより、バックライトからの光出力分布がより均一なものとなる。
【００４５】
特定の用途に適合するために、バックライトからの出力光線の角分布を制御するために変形体を用いてもよい。たとえば、バックライトは液晶ディスプレイを照らすために用いられているのなら、変形体（またはバックライトと組合せて光方向変更膜２が用いられる）が低損失で液晶ディスプレイを通過するよう所定の光線角度でバックライトから放たれる光線を方向付けるのなら、光出力はより効率的になる。さらに、光学的変形体のパターンはバックライトの光の引出しに属する光出力変動を調整するためにも用いることができる。光学的変形体のパターンは、光沢のあるものから不透明なものまで、または両方を含めて、広い範囲の塗料、インク、被膜、エポキシなどを用いてバックライト表面領域に印刷することができ、さらに変形体の被覆率を変えるために網掛け分離技術を用いてもよい。さらに、光学的変形体のパターンは複数の層でもあってもよいし、屈折率が変わってもよい。
【００４６】
光学的変形体の印刷パターンは、ドット、四角形、菱形、楕円、星型、ランダム図形などのような形状を変えてもよい。さらに、１インチ当たり６０本以上のプリントパターンも好ましくは用いられる。特定の用途において印刷パターンの変形体または形状が人間の目にとってほとんど見えないものとなり、それにより、より大きな素子を用いる光引出しパターンに一般的に見られる傾斜または縞状の線が検出されるのを防ぐ。さらに、変形体はバックライトの長さおよび／または幅方向に沿ってその形状および／または大きさを変えてもよい。さらに、変形体の任意の配置パターンはバックライトの長さ全体におよび／または幅全体に用いることができる。変形体はモアレまたは他の干渉効果を減らすための特定の角度をもたない形状またはパターンを有してもよい。このような任意のパターンを作成する方法の例としては、確率的印刷パターン技術を用いた形状のパターン、周波数変調されたハーフトーンパターン、またはランダムドットハーフトーンを印刷する方法を含む。さらに、変形体はバックライトの色補正を行なうために色付けられてもよい。変形体の色はバックライト全体で変えて、たとえば同じまたは異なる光出力領域に対して異なる色を提供することができる。
【００４７】
光学的変形体のパターンに加えて、またはその代わりに、角柱状もしくはレンズ状の溝または交差する溝、または成形パターンでより複雑な形を用いたさまざまな形状の凹所もしくは突出面を含めた他の光学的変形体が、バックライトの表面領域内にまたは上に成形、エッチング、スタンピング、熱成形、熱間スタンプなどによって作られる。角柱状またはレンズ状の表面、凹所または突出表面はそこに当たる光線の一部をバックライトから放出させる。さらに、角柱、凹所または他の面の角度は所望の光出力分散または効果をもたらすために光を異なる方向に向けるよう変えることができる。さらに、反射または屈折力のある面はモアレまたは他の干渉効果を減らすための特定の角度を持たない形状またはパターンを有してもよい。
【００４８】
図１および図２に概略的に示されるように、背面反射体４０をバックライトＢＬの一方側に装着または位置付けて、その側から放出される光をバックライトに反射させて反対側から出力させることにより、バックライトの光出力効率を向上させる。さらに、光学的変形体５０のパターンは、図１および図２に概略的に示されるようにバックライトの一方または両側に設けて、内部の臨界角を超えて光の一部がバックライトの一方側または両側から放出されるよう、光路を変える。
【００４９】
図２５−２８はそれぞれのバックライト表面領域５２上の個々の凸部５１またはこのような表面における個々の凹所５３であり得る光学的変形体５０を示す。どちらの場合も、これらの光学的変形体５０の各々は十分に明確な形状を有し、一方端５５でそれぞれのバックライト表面領域５２と合い交わる反射または屈折力を有する面５４を含み、その長さ方向に沿って均一の傾斜を有して各変形体によって光の放出をより正確に制御する。各反射／屈折力を有する面５４の周囲端縁部５６に沿って各変形体５０の端部壁５７があり、それぞれ反射／屈折力を有する面５４とパネル表面領域５２との間の内角Ｉ′より大きい内角Ｉでパネル表面領域５２と合い交わり（図２７および２８参照）、パネル表面領域の端部壁の突出表面領域を小さくする。それにより端部壁５７の突出表面領域が反射／屈折力を有する面５４の突出表面領域と実質的に同じまたは大きい場合に可能であるよりも多くの変形体５０をパネル表面領域に配置することができる。
【００５０】
図２５および図２６において、反射／屈折力を有する表面５４および関連する端部壁５７の外周縁部分５６は横断方向に湾曲している。さらに図２７および図２８において、変形体５０の端部壁５７は変形体の反射／屈折力を有する表面５４に対して実質的に垂直に延在するよう示されている。代替的に、このような端部壁５７は、図２９および図３０に概略的に示されているように、パネル表面領域５２に対して実質的に垂直に延在してもよい。これによりパネル表面領域５２上には端部壁５７の突出した面がなくなり、それによりパネル表面領域上の変形体の密度をさらに増やすことができる。
【００５１】
光学的変形体は他の明確な形をとってパネル表面領域から所望の光出力分布を得ることができる。図３１はパネル表面領域５２上の個々の光引出し変形体５８を示し、各変形体は一般に平坦な矩形の反射／屈折力を有する面５９と、その長さおよび幅方向において均一の傾斜を有する関連する端部壁６０と、一般に平坦な側壁６１とを含む。代替的に、変形体５８′は図３２に概略的に示されるように、丸いまたは湾曲した側壁６２を含んでもよい。
【００５２】
図３３はパネル表面領域５２上の個々の光引出し変形体６３を示し、各変形体は平坦な傾斜する三角形の反射／屈折力を有する面６４と、関連する平坦で一般に三角形の側壁または端部壁６５とを含む。図３４は個々の光引出し変形体６６を示し、各変形体は平坦な傾斜反射／屈折力を有する面６７を含み、角度のついた外周端部６８と、関連する角度付けられた端部６９および側壁７０を含む。
【００５３】
図３５は一般に円錐形の個々の光引出し変形体７１を示す。図３６は個々の光引出し変形体７２を示し、各変形体は丸い反射／屈折力を有する面７３と、丸い端部壁７４と、丸いまたは湾曲した側壁７５とを含み、すべて互いに一体となる。これらのさらなる面により、異なる方向からそこに当たる他の光線を反射または屈折させて光をバックライト／パネル部材ＰＢ全体に拡散させて、パネル部材からより均一な光分布を提供する。
【００５４】
個々の変形体の反射／屈折力を有する表面ならびに端部および側壁の特定の形状にかかわらず、このような変形体は、パネル表面領域５２に対して平行な間隔をあけて、反射／屈折力を有する面と端部および／または側壁とに合い交わる平坦な面をも含むことができる。図３７−３９はパネル表面領域上に個別の突出部として形成される変形体７６、７７および７８を示すが、それぞれの形は図３１、図３２および図３５に示されるものと類似している。ただし各変形体はパネル表面領域５２に対して平行な間隔をあけた平坦な面７９と合い交わる。同様に、図４０はパネル表面領域５２において個別の凹所８１として形成される複数の変形体８０の１つを示し、各変形体はパネル表面領域５２の一般の平坦な表面に対して平行な間隔をあけた平坦面７９と合い交わる。図４０で概略的に示されるように、パネル表面領域５２からの光を放出する臨界角よりも小さい内角でこのような平坦面７９に射突する光線は平坦面７９によって内部に反射されるが、臨界角より大きい内角でこのような平坦面７９に射突する光線は、光学的不連続性が抑えられて平坦面から放出される。
【００５５】
変体体がパネル表面領域５２上の突出部である場合、反射／屈折力を有する面は図２７および図２９で概略的に示されているように、光源２６からの光線がパネル内を進行する方向と一般に反対の方向に、パネル外に角度づけられて延在する。変形体がパネル表面領域において凹所である場合、反射／屈折力を有する表面は、図２８および図３０で概略的に示されるように、光源２６からの光線がパネル部材を通る一般的方向と同じ方向にパネル内に角度づけられて延在する。
【００５６】
変形体がパネル表面領域５２上または中の突出部または凹所であるか否にかかわらず、変形体の光反射／屈折力を有する面の傾斜を変えて、そこに当たる光線を光出力パネルから出るよう反射させる、またはパネル内に戻るよう反射してパネルの反対側から出力させてもよい。このパネルの反対側は出力する光を拡散するようエッチングされてもよいし、所望の効果をもたらすために光方向変更膜２によって被覆されてもよい。さらに、パネル表面領域上の光学的変形体のパターンは希望により均一または変えて、パネル表面領域から所望の光出力分布を得ることができる。図４１および図４２は図３７および図３８に示されるものと形状が類似していて、パネル表面領域５２の長さおよび幅方向に沿って一般に真っ直ぐの均一に間隔があけられている複数の列に配列される変形体７６および７７を示す。図４３および図４４はパネル表面領域の長さ方向に沿って互いに重なる互い違いにずれた配列される変形体７６および７７をそれぞれ示す。
【００５７】
光学的変形体の大きさは、その幅、長さおよび深さまたは高さを含めて、角度的配向および位置とともに、パネル表面領域から所望の光出力分布を得るために所与のパネル表面領域の長さおよび／または幅方向に沿って、変えることができる。図４５および図４６は図３１および図３２に示されるものと形状が類似しているが、パネル表面領域５２上に互い違いにずれた列で配列される異なる大きさの変形体５８および５８′の任意のまたは可変のパターンを示す。図４７は図３８に示されるものと形状が類似している変形体７７を示すが、変形体７７は光源からの変形体の距離が長くなるにつれ、またはパネル表面領域の長さおよび／または幅方向に沿って光の強度が減少するにつれ、大きくなる。図４５および図４６に示される変形体５８および５８′はパネル表面全体で塊８２に配置され、各塊の変形体の少なくとも一部はパネル表面にわたって変わっている各塊に対して平均の大きさまたは形状特性を集合的にもたらす、異なる大きさまたは形状特性を有する。たとえば、各塊の変形体の少なくとも一部は異なる深さもしくは高さまたは異なる傾斜もしくは配向を有して、パネル表面にわたって変わる平均深さもしくは高さ特性または平均傾斜もしくは配向をもたらす。同様に、各塊の変形体の少なくとも一部は、パネル表面にわたって変わる平均幅または長さ特性を集合的にもたらす異なる幅または長さを有してもよい。これにより、機械加工の許容値を超える所望の大きさまたは形状特性を得ることができ、さらにモアレおよび干渉効果をなくすことができる。
【００５８】
図４８および図４９はパネル表面領域５２の長さおよび幅方向に沿って所望の形状の光学的変形体８５の異なる角度的配向を概略的に示す。図４８では、変形体はパネル表面領域の長さ方向に沿って真っ直ぐな列８６に配列されるが、すべての変形体が光源から発せられる光線と実質的に合致するよう各列の変形体は光源２６に対向するよう配向されている。図４９では、変形体８５は図４８と同様に、光源２６に対向するよう配向されている。さらに、図４９の変形体の列８７は光源２６と実質的に放射線状で整列している。
【００５９】
図５０および図５１は、本発明に従い光発光パネルアセンブリＢＬの光移行領域９１内にインサート成形または鋳造される合焦光源２６から発せられる光線９０が、どのように発光パネル部材９２内を進行してパネル表面領域５２上のまたは中の明確な形状を有する個々の光引出し変形体５０および７７に当たって反射されて、より多くの光線がパネル部材の他方側９４よりも一方側９３から反射または屈折されて出るかを示す。図５０では、例示的光線９０は変形体５０の反射／屈折力を有する表面５４によって同じ一般的方向に反射されてパネル部材の同じ側９３から出力される。図５１では、光線９０は光線がパネル部材の同じ側９３から反射／屈折して出されるまでに、変形体７７０丸い側壁６２によってパネル部材９２の異なる方向で分散されるのを示す。本発明に係る、明確な形状の個々の光引出し変形体のパターンは、パネル部材の入力端縁９５を通して受取られる光の６０から７０％以上がパネル部材と同じ側から放出されるのを可能にする。
【００６０】
以上に鑑み、本発明の光方向変更膜はバックライトまたは他の光源から発せられる光をより多く、膜の面に対してより垂直な方向に向けることは明らかである。さらに、本発明の光方向変更膜およびバックライトは調整または互いに合わせてバックライトの光学的変形体と合わせて光方向変更膜の個々の光学的素子が働くシステムを提供して、システムから最適の出力光線角度分布をもたらすことができる。
【００６１】
本発明は特定の実施例に基づき図示および記載されているが、当業者は本発明を読みかつ理解すれば、他の均等な変更および変形ができることは自明である。特に、上記の構成によって行なわれる種々の機能について、（「手段」の言及も含めて）このようなコンポーネントを記載するのに用いられる用語は特に示さない限り、記載されているコンポーネントの特定の機能を果たすコンポーネント（たとえば、機能的に均等である）に対応することが意図され、本発明の図示される例示的実施例の機能を果たす開示されたコンポーネントと構造的に均等でないとしても対応する。さらに、本発明の特定の特徴は１つの実施例に対してのみ開示されたとしても、このような特徴は望むのなら、他の実施例の１つ以上の特徴と組合せることができ、所与のまたは特定の用途に対して有利である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る、光方向変更膜の１つの形を示す略側部立面図である。
【図２】図１のバックライトおよび光方向変更膜システムの一部の拡大部分側部立面図である。
【図３】本発明の光方向変更膜システムの他の形を示す略側部立面図である。
【図４】本発明の光方向変更膜システムの他の形を示す略側部立面図である。
【図５】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図である。
【図５ａ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｂ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｃ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｄ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｅ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｆ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｇ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｈ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｉ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｊ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｋ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｌ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｍ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図５ｎ】光方向変更膜上の個々の光学素子がとり得る異なるジオメトリ形状の概略斜視図である。
【図６】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図７】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図８】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図９】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１０】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１１】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１２】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１３】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１４】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１５】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１６】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１７】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１８】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図１９】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図２０】本発明の光方向変更膜上の個々の光学素子の異なるパターンを示す概略斜視図または平面図である。
【図２１】膜の角に対向し、湾曲したパターンで膜に延在する、光学溝を有する光方向変更膜の概略斜視図である。
【図２２】一方端からの距離が長くなるにつれ曲率が小さくなる、膜の一方端の中央に対向する、膜に延在する光学溝のパターンを有する光方向変更膜の上平面図である。
【図２３】図２２の光方向変更膜であって、左側から見た端部立面図である。
【図２４】図２２の光方向変更膜の側部立面図である。
【図２５】バックライトの表面上または中に形成されるさまざまな形の光学的変形体を示す、バックライト／発光パネルアセンブリの表面領域の拡大略部分平面図である。
【図２６】バックライトの表面上または中に形成されるさまざまな形の光学的変形体を示す、バックライト／発光パネルアセンブリの表面領域の拡大略部分平面図である。
【図２７】図２５の光学的変形体の１つを通る拡大横断面図である。
【図２８】図２６の光学的変形体の１つを通る拡大縦断面図である。
【図２９】バックライトの表面上または中に形成される他の形の光学的変形体を通る拡大略縦断面図である。
【図３０】バックライトの表面上または中に形成される他の形の光学的変形体を通る拡大略縦断面図である。
【図３１】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３２】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３３】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３４】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３５】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３６】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３７】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３８】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図３９】他の十分に明確な形状の個々の光学的変形体のさまざまなパターンを含むバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図４０】バックライトの表面上または中に形成される他の形の光学的変形体を通る拡大略縦断面図である。
【図４１】図３７に示されるものと形状が類似していて、表面領域の長さおよび幅方向に沿って複数の直線で配置される、光学的変形体を含むバックライト表面領域の拡大略上平面図である。
【図４２】図３８に示されるものと形状が類似していて、表面領域の長さおよび幅方向に沿って複数の直線に配列される、光学的変形体を含むバックライト表面領域の拡大略上平面図である。
【図４３】図３７に示されものと形状が類似していて、表面領域の長さ方向に沿って互いにずれた列で配列される、光学的変形体を含むバックライト表面領域の拡大略上平面図である。
【図４４】図３８に示されるものと形状が類似していて、表面領域の長さ方向に沿って互いにずれた列で配列される、光学的変形体を含むバックライト表面領域の拡大略上平面図である。
【図４５】表面領域上に異なる大きさの光学的変形体の任意のまたは可変のパターンを含むバックライト表面領域の拡大略上平面図である。
【図４６】表面領域上に異なる大きさの光学的変形体の任意のまたは可変のパターンを含むバックライト表面領域の拡大略上平面図である。
【図４７】光入力面からの変形体の距離が長くなるにつれて、または表面領域の長さ方向に沿って光の強度が増加するにつれて大きくなる光学的変形体を示すバックライト表面領域の拡大略斜視図である。
【図４８】バックライト表面領域の長さ方向および幅方向に沿った光学的変形体の異なる角度の配向の略斜視図である。
【図４９】バックライト表面領域の長さ方向および幅方向に沿った光学的変形体の異なる角度の配向の略斜視図である。
【図５０】合焦光源から発せられる光線が、どのようにバックライト表面領域の十分に明確な形状の異なる個々の光学的変形体によって反射または屈折されるかを示す拡大斜視図である。
【図５１】合焦光源から発せられる光線が、どのようにバックライト表面領域の十分に明確な形状の異なる個々の光学的変形体によって反射または屈折されるかを示す拡大斜視図である。
【国際公開パンフレット】
2005508565.tif 000003
2005508565.tif 000004
2005508565.tif 000005
2005508565.tif 000006
2005508565.tif 000007
2005508565.tif 000008
2005508565.tif 000009
2005508565.tif 000010
2005508565.tif 000011
2005508565.tif 000012
2005508565.tif 000013
2005508565.tif 000014
2005508565.tif 000015
2005508565.tif 000016
2005508565.tif 000017
2005508565.tif 000018
2005508565.tif 000019
2005508565.tif 000020
2005508565.tif 000021
2005508565.tif 000022
2005508565.tif 000023
2005508565.tif 000024
2005508565.tif 000025
2005508565.tif 000026
2005508565.tif 000027
2005508565.tif 000028
2005508565.tif 000029
2005508565.tif 000030
2005508565.tif 000031
2005508565.tif 000032
2005508565.tif 000033
2005508565.tif 000034
2005508565.tif 000035
2005508565.tif 000036
2005508565.tif 000037
2005508565.tif 000038
2005508565.tif 000039
2005508565.tif 000040
2005508565.tif 000041
2005508565.tif 000042
2005508565.tif 000043
2005508565.tif 000044
2005508565.tif 000045
2005508565.tif 000046
2005508565.tif 000047
2005508565.tif 000048
2005508565.tif 000049
2005508565.tif 000050
2005508565.tif 000051
2005508565.tif 000052
2005508565.tif 000053
2005508565.tif 000054
2005508565.tif 000055
2005508565.tif 000056
2005508565.tif 000057
【国際調査報告】
2005508565.tif 000058