(57)【要約】      （修正有）【課題】光を標的角度の方に方向変換するための光方向変換物品を提供すること。【解決手段】光方向変換物品は入力面を含み、当該入力面は複数の光方向変換構造を含む。各光方向変換構造は、（ｉ）入射角の範囲にわたって入射照明を受け入れるための、第１傾斜底角β１、第２傾斜角β２および第１半頂角α２によって画定される一方向に法線から傾斜している２つの傾斜を有する近傍面、並びに（ｉｉ）第２底角γ１および第２半頂角α１によって画定されるように入力面に対して向かい合う方向に法線から傾斜している遠方面を有する。さらに、光方向変換構造は（ｂ）入力面と反対側の出力面を有し、近傍面および遠方面は角（α１＋α２）で互いに向かい合い、かつ底角β１は９０度以上である。【選択図】図４Ａ
2011100131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を標的角度の方に方向変換するための光方向変換物品であって、
当該光方向変換物品は、（ａ）複数の光方向変換構造を含む入力面、および（ｂ）入力面と反対側の出力面を含み；
各光方向変換構造は、
（ｉ）入射角の範囲にわたって入射照明を受け入れるための、第１傾斜底角β１、第２傾斜角β２および第１半頂角α２によって画定される一方向に法線から傾斜している２つの傾斜を有する近傍面、
（ｉｉ）第２底角γ１および第２半頂角α１によって画定されるように入力面に対して向かい合う方向に法線から傾斜している遠方面を有し；
近傍面および遠方面は角（α１＋α２）で互いに向かい合い、かつ底角β１は９０度以上である；
光方向変換物品。
【請求項２】
角（α１＋α２）が６０〜７０度の範囲である、請求項１に記載の光方向変換物品。
【請求項３】
底角β１が９０〜９８度の範囲である、請求項１に記載の光方向変換物品。
【請求項４】
２つの隣接する光方向変換構造がギャップＧおよびピッチＰを有し、かつＧ／Ｐが約０．０８〜０．１２の範囲である、請求項１に記載の光方向変換物品。
【請求項５】
光を標的角度の方に方向変換するための光方向変換物品であって、
当該光方向変換物品は、（ａ）複数の光方向変換構造を含む入力面、および（ｂ）入力面と反対側の出力面を含み；
各光方向変換構造は、
（ｉ）入射角の範囲にわたって入射照明を受け入れるための、第１傾斜底角β１、第２傾斜角β２および第１半頂角α２によって画定される一方向に法線から傾斜している２つの傾斜を有する近傍面、
（ｉｉ）第２底角γ１および第２半頂角α１によって画定されるように入力面に対して向かい合う方向に法線から傾斜している遠方面を有し；
近傍面および遠方面は角（α１＋α２）で互いに向かい合い、２つの隣接する光方向変換構造はギャップＧおよびピッチＰを有し、かつＧ／Ｐは約０．０８〜０．１２の範囲である；
光方向変換物品。
【請求項６】
底角β１が９０〜９８度の範囲である、請求項５に記載の光方向変換物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、表面からの輝度を増大させるためのディスプレイ照明物品に関し、より具体的には導光板からの光を方向変換する複数の傾斜を有する方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ  ｆｉｌｍ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）はコストおよび性能を改良し続けており、多くのコンピューター、器具およびエンタテインメント用途に好ましいディスプレイタイプとなっている。従来のラップトップコンピュータディスプレイに使用される透過型ＬＣＤはバックライトディスプレイのタイプであり、光を外側のＬＣＤに向けるためにＬＣＤの背面に位置する光供給面を有する。コンパクトさおよび低コストを維持しつつ充分に均一な輝度を有する好適なバックライト装置を提供する課題が、以下の２つの基本的なアプローチの１つによって取り組まれてきた。第１のアプローチにおいては、光供給面は、高度に散乱した、広範囲の角度にわたって本質的に一定の輝度を有する本質的にランバーシャン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）光分布を提供するために使用される。この第１のアプローチの後で、軸上および軸付近輝度を増大させる目的で、よりコリメートされた照明を提供するために、ランバーシャン分布を有するこの光の一部分を方向変換させるために、多くの輝度増大膜が提案されてきた。
【０００３】
バックライト照明を提供する第２のアプローチは、側部に配置されるランプまたは他の光源から入射光を受けとり、狭い範囲の角度にわたってＬＧＰから光が放出されるように全内部反射（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ；ＴＩＲ）を用いて、この光を内部で導く導光板（ＬＧＰ）を使用する。ＬＧＰからの出力光は典型的には法線に対してかなりの急角度、例えば、７０度以上である。この第２のアプローチに関して、次いで、光方向変換物品の１種である方向変換膜が使用されて、ＬＧＰからの放射光出力を法線の方に方向変換する。ニューヨーク州ボールドウインのＣｌａｒｅｘ，Ｉｎｃ．から入手可能なＨＳＯＴ（Ｈｉｇｈｌｙ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；高散乱光透過）導光パネルが備わっているもののような、広く光方向変換物品または光方向変換膜と称されている方向変換膜は、拡散膜についてまたは製造中のドット印刷についての必要なしに、この種の均一なバックライトを提供するための改良された解決策を提供する。ＨＳＯＴ導光パネルおよび他の種類の方向変換膜はプリズム構造の配列を様々な組み合わせで使用し、導光板からの光を法線に向けて、または典型的にはこの二次元面に対する法線に近い何らかの他の好適な標的角度に向けて方向変換する。一例として、米国特許第６，７４６，１３０号（Ｏｈｋａｗａ）は、ＬＧＰ照明のための方向変換膜として機能する光制御シートを記載する。
【０００４】
図１を参照すると、ディスプレイ装置１００における導光板１０の全体的な機能が示されている。光源１２からの光は入力面１８において入射し、典型的には、示されるようなくさび形である導光板１０内を通る。全内部反射（ＴＩＲ）条件が妨げられるまで、この光は導光板１０内を伝播し、次いでおそらく反射面１４２で反射されて、出力面１６から導光板を出る。この光は、次いで、方向変換膜２０に進み、光ゲーティング（ｌｉｇｈｔ−ｇａｔｉｎｇ）装置１２０、例えば、ＬＣＤもしくは他の種類の空間光変調器または光を変調する他の二次元バックライト構成要素を照明するように向けられる。ほとんどの条件下での最適化された視認のためには、放射光は法線Ｖの周りの比較的狭い角度の範囲にわたって提供されるべきである。変調のために好適に偏光された光を、液晶セルのような光ゲーティング装置１２０に提供するために、偏光子１２４は照明径路に典型的に配置される。反射型偏光子１２５は吸収型偏光子１２４と方向変換膜２０との間に提供されうる。
【０００５】
図２を参照すると、導光板１０と共に使用される従来の方向変換膜２０ａの概略断面図を示し、鍵となる角度および幾何学的関係を示す。方向変換膜２０ａは下方で導光板１０に面する多数のプリズム構造を有し、それぞれの構造は、近傍面２４（図１の実施形態において示されるように、相対的に光源１２に近い）および遠方面２６を有し、両面は頂角α、並びに水平Ｓに対する底角β１およびβ２によって決定されるように、膜の法線方向Ｖから傾斜している。導光板１０からの光は、中心入力角度θｉｎの周りの小さな範囲の角度にわたって入射する。ＬＣディスプレイ構成要素に送達される光の出力角度θｏｕｔは多くの要因、例えば、中心入力角度θｉｎ、方向変換膜２０ａの屈折率ｎ、および遠方面２６が傾斜する底角β１などによって決定される。放射光の出力角度θｏｕｔは好ましくは方向変換膜２０ａに対する法線であるが、出力角度θｏｕｔは、いくつかの用途について法線に対して幾分傾斜していることができる標的角度と見なされることができる。ほとんどの従来の方向変換膜については、標的角度は法線付近である。典型的な配置においては、底角β１およびβ２は約５６度であり、頂角αは６８度である。θｉｎ≒７０°の周りの入力角度を有する一次（または、主）光線５０ａは法線付近の方向に方向変換される。しかし、二次光線５０ｃのいくつかである、θｉｎ＜７０°の周りの入力角度を有する５０ｃ１は、図２において示されるような径路をとることができる。二次光線５０ｃ１は、法線方向から相対的に大きな角度の方に方向変換される。さらに、二次光線５０ｃは光出力面９２によって全体的に反射して戻される。その結果、この既存の方向変換膜の光の利用は満足行くものではない。
【０００６】
図３を参照すると、複数の傾斜を有する改良された方向変換膜９０ａの断面概略図が示される。方向変換膜９０ａは、光の利用を改良しつつ、概して９０°未満の底角を有する。さらに、方向変換膜９０ａの非対称のせいで、方向変換膜９０ａの製造中に、底角β１を正確に制御するのが困難な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，７４６，１３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、ある種のディスプレイ装置および用途に好適な方向変換膜について提案される解決策が存在するが、改良された方向変換膜についての必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光を標的角度の方に方向変換するための光方向変換物品であって、
当該光方向変換物品は、（ａ）複数の光方向変換構造を含む入力面、および（ｂ）入力面と反対側の出力面を含み；
各光方向変換構造は、
（ｉ）入射角の範囲にわたって入射照明を受け入れるための、第１傾斜底角β１、第２傾斜角β２および第１半頂角α２によって画定される一方向に法線から傾斜している２つの傾斜を有する近傍面、
（ｉｉ）第２底角γ１および第２半頂角α１によって画定されるように入力面に対して向かい合う方向に法線から傾斜している遠方面を有し；
近傍面および遠方面は角（α１＋α２）で互いに向かい合い、かつ底角β１は９０度以上である；
光方向変換物品を提供する。
本発明は、光を標的角度の方に方向変換するための光方向変換物品であって、
当該光方向変換物品は、（ａ）複数の光方向変換構造を含む入力面、および（ｂ）入力面と反対側の出力面を含み；
各光方向変換構造は、
（ｉ）入射角の範囲にわたって入射照明を受け入れるための、第１傾斜底角β１、第２傾斜角β２および第１半頂角α２によって画定される一方向に法線から傾斜している２つの傾斜を有する近傍面、
（ｉｉ）第２底角γ１および第２半頂角α１によって画定されるように入力面に対して向かい合う方向に法線から傾斜している遠方面を有し；
近傍面および遠方面は角（α１＋α２）で互いに向かい合い、２つの隣接する光方向変換構造はギャップＧおよびピッチＰを有し、かつＧ／Ｐは約０．０８〜０．１２の範囲である；
光方向変換物品も提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は従来のディスプレイ装置の構成物を示す断面図である。
【図２】図２は導光板の方に下向きに面しているプリズム構造を備えた方向変換膜を示す概略断面図である。
【図３】図３は、９０°未満の底角を有するプリズム構造の近傍面に２つの傾斜を有する従来の方向変換膜の１つの単位を示す概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明に従った９０°以上の底角を有する方向変換膜の２つの単位を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明に従ったギャップＧを有する方向変換膜の２つの単位を示す概略断面図である。
【図５】図５は、ＬＣＤディスプレイシステムにおける本発明の方向変換膜を示す概略断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、方向変換膜の光方向変換構造の溝に対して４５度に向けられた偏光子の対を備えたＬＣＤを示す概略上面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、方向変換膜の光方向変換構造の溝に対して平行または垂直に向けられた偏光子の対を備えたＬＣＤを示す概略上面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、弓形の溝を備えた方向変換膜を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の装置は、概してプリズムとして形作られる光方向変換構造を使用する。真のプリズム（ｔｒｕｅ  ｐｒｉｓｍ）は少なくとも２つの平坦な面を有する。しかし、光方向変換構造の１以上の面は全ての実施形態において平坦であることは必要とされず、湾曲しているかまたは複数のセクションを有していてよいので、より一般的な用語「光方向変換構造」が本明細書において使用される。
【００１２】
図３は、光入力面９４および光出力面９２を有する基体９６を含む方向変換膜９０ａの１つの単位を示す。膜９０ａの光入力面９４の側は、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４によって描かれ、近傍面２４および遠方面２６によって特徴づけられるプリズム構造であり、近傍面は平坦な第１セグメント２４ａおよび平坦な第２セグメント２４ｂから少なくとも構成され、第１セグメント２４ａと水平方向Ｓとの間の角β２は第２セグメント２４ｂと水平方向Ｓとの間の角β１よりも小さい。このプリズム構造は、２つの半頂角α１およびα２、ピッチＰおよび高さＨ、並びに３つの投影寸法Ｌ１、Ｌ２およびＬ３によってさらに描かれうる。このプリズム構造は屈折率ｎの物質で造られ、基体はｎより大きい、ｎに等しい、またはｎより小さい屈折率を有しうる。プリズム構造の形状および屈折率ｎは、導光板１０からの一次光線５０ａ、一次光線５０ａよりも大きな入射角を有する二次光線５０ｂ、および一次光線５０ａよりも小さな入射角を有する二次光線５０ｃが次のように特徴づけられるように選択される：一次光線５０ａは近傍面２４の第１セグメント２４ａによって屈折させられ、次いで、遠方面２６での全内部反射によって反射され、最終的に標的角度（通常、膜の法線から５度以内）の方に向かって出る；二次光線５０ｂも近傍面２４の第１セグメント２４ａによって屈折させられ、次いで遠方面２６での全内部反射によって反射され、最終的に一次光線５０ａよりもその元の方向からより曲げられた方向に出る；二次光線５０ｃは近傍面２４の第２セグメント２４ｂによって屈折させられ、次いで遠方面２６での全内部反射によって反射され、最終的に、第２セグメント２４ｂが第１セグメント２４ａと同じ傾斜を有する場合よりも標的角度により近い方向に出る。
【００１３】
図４Ａは、本発明に従った方向変換膜９０ｂの２つの隣り合う単位を示し、これは光入力面９４および光出力面９２を有する基体９６を含む。膜９０ｂの光入力面９４の側は、一方の単位について点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４によって、他方の単位について点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’およびＰ４’によって描かれ、並びに近傍面２４および遠方面２６によって特徴づけられるプリズム構造であり、近傍面は平坦な第１セグメント２４ａおよび平坦な第２セグメント２４ｂから少なくとも構成され、第１セグメント２４ａと水平方向Ｓとの間の角β２は第２セグメント２４ｂと水平方向Ｓとの間の角β１よりも小さい。このプリズム構造は、２つの半頂角α１およびα２、ピッチＰおよび高さＨ、並びに３つの投影寸法Ｌ１、Ｌ２およびＬ３によってさらに描かれうる。このプリズム構造は屈折率ｎの物質で造られ、基体はｎより大きい、ｎに等しい、またはｎより小さい屈折率を有しうる。プリズム構造の形状および屈折率ｎは、導光板１０からの一次光線５０ａ、一次光線よりも大きな入射角を有する二次光線５０ｂ、および一次光線よりも小さな入射角を有する二次光線５０ｃが図３に示される方向変換膜９０ａと同様の特徴を有するように選択される。
【００１４】
本発明の一形態に従うと、改良された方向変換膜９０ｂはβ１≧９０°の近傍底角β１を有する。図４Ａにおいては、この底角β１は鋭いが、それは丸められていてもよく、このことは点Ｐ１’およびＰ１の近くに湾曲が存在しうることに留意されたい。
【００１５】
本発明の別の形態に従うと、改良された方向変換膜９０ｂは２つの隣り合うプリズムの底点Ｐ４’とＰ１との間にギャップＧを有する。その結果、投影寸法Ｌ１は、Ｌ１／Ｐ＋Ｌ２／Ｐ＋Ｌ３／Ｐ＝１を維持しつつ、１つのプリズムの２つの隣り合う点の水平方向Ｓ上に投影された座標間の差であるように、マイナスである。
【００１６】
本発明の例（「Ｉ」と示される）および比較例（「Ｃ」と示される）の方向変換膜９０ｂが表１−表２に示される。これらの例の全てにおいて、屈折率ｎは１．５で一定に保持され、プリズムのピッチＰは約５０μｍであるが、プリズムのピッチは１５〜１５０μｍの範囲、好ましくは２０〜７５μｍの範囲、より好ましくは２５〜５０μｍの範囲であることができる。ｎおよびＰが一定に保持される場合には、方向変換膜９０ｂの形状を特定するために４つの独立パラメータが存在し、これらはＬ１／Ｐ、Ｌ２／Ｐ、β１およびβ２であるように選択される。高さＨおよび角度は以下のように計算されうる：
【数１】
2011100131.tif 000003
α１＝α２の場合には、これは
【数２】
2011100131.tif 000004
に従う。
上記論述と一致して、β１＝９０°の場合には、
【数３】
2011100131.tif 000005
であり、および、β１≧９０°の場合には、
【数４】
2011100131.tif 000006
である。
【００１７】
表１−２においては、列Ｌ１／Ｐ、β１およびβ２は独立パラメータである。Ｌ２／Ｐは
【数５】
2011100131.tif 000007
であるように選択され、α１＝α２＝９０°−β２およびα≡２α１を確実にする。この右端からの４つの列は全出力、最大強度比、最大強度角および軸上強度比の観点での方向変換膜の出力を表す。本発明の方向変換膜は出力≧８５％、最大強度比≧１．１を有しおよび最大強度角が−５°以内および−５°である。
【００１８】
【表１】
2011100131.tif 000008
【００１９】
表１においては、例Ｃ１．１〜Ｃ１．７、Ｃ１．８〜Ｃ１．１１およびＩ１．１〜Ｉ１．６は、所定のα１＝α２＝３４°およびβ２＝５４°での、β１、Ｌ１／Ｐ、Ｌ２／Ｐおよびギャップ／Ｐの影響を示す。本発明の例Ｉ１．１からＩ１．６の方向変換膜は全てβ１≧９０°を有し、以下の基準を満たす：高い出力（＞０．８８）、大きな最大ピーク強度比（≧１．１０）、および法線からの小さな最大強度角（≦±５°）。β１が９０°〜９８°の好ましい範囲の外であるか、またはギャップ／Ｐが０．１９〜０．０７の好ましい範囲の外である場合には、比較例Ｃ１．１〜Ｃ１．７からの出力は、出力（＞０．８５）、最大強度比（≧１．１０）、および最大強度角（≦±５°）に関する基準の全てを満たすわけではない。
【００２０】
Ｇ／Ｐ＝０、または、好ましい範囲外のＧ／Ｐを有する比較例Ｃ１．８〜Ｃ１．１１と比較して、本発明の例Ｉ１．１〜Ｉ１．６は、２つの隣り合うプリズムの底点Ｐ４、Ｐ４’（もしくはＰ１、Ｐ１’）間のギャップ、および／または底角β１≧９０°の存在のせいで、製造するのがより容易であり得る。
【００２１】
【表２】
2011100131.tif 000009
【００２２】
表２は、他のパラメータが一定；Ｌ１／（Ｐ−Ｇ）＝−０．１０１１９、Ｌ２／（Ｐ−Ｇ）＝０．２０６４１、β１＝９５．７°、β２＝５６°、α１＝α２＝α＝３４°、およびｎ＝１．５；に維持される場合のＧ／Ｐの影響を示す。これらのパラメータによって特定されるプリズムの形状は表１の例Ｉ１．２と同じである。
【００２３】
本発明の例Ｉ２．１〜Ｉ２．１７の方向変換膜は以下の基準：高い出力（＞０．８８）、大きな最大ピーク強度比（≧１．１０）、および法線からの小さな最大強度角（≦±５°）：を満たすが、一方で、比較例Ｃ２．１〜Ｃ２．４は満たさない。最大強度比は最初はＧ／Ｐにつれて減少し、次いでＧ／Ｐにつれて増加することに留意されたい。最大強度比は、Ｇ／Ｐが約０．０８〜０．１２の範囲にあるときに、約１．１５の極大値に到達する。Ｇ／Ｐがさらに増加すると、最大強度比は減少し、次いで、Ｇ／Ｐが約０．２１のときに、約１．１４の第２の極大値まで増大する。Ｇ／Ｐが約０．２５より大きい場合には、例Ｃ２．１〜Ｃ２．４に示されるように最大強度比は１．１０未満になる。
【００２４】
よって、表２は、容易な製造を可能にする一方で、最大強度比を最大化するのに選択的なＧ／Ｐ比を有する、本発明に従った方向変換膜を示す。
【００２５】
底角β１≧９０°を有する方向変換膜９０ｂについて、約０．０８〜０．１２の好ましいＧ／Ｐ範囲が見いだされているが、出願人は、このＧ／Ｐ範囲が底角β１＜９０°を有する方向変換膜９０ｃについても良好に機能することを見いだしている。図４Ｂは、本発明に従って、プリズム構造の近傍面の２つの傾斜並びにβ１＜９０°の底角およびギャップＧを有する方向変換膜９０ｃの２つの隣り合う単位を示す概略断面図である。図３、４Ａおよび４Ｂにおける同様の部分は同じ部分番号によって表される。
【００２６】
【表３】
2011100131.tif 000010
【表４】
2011100131.tif 000011
【００２７】
表３は、他のパラメータが一定；Ｌ１／（Ｐ−Ｇ）＝０．０７７、Ｌ２／（Ｐ−Ｇ）＝０．１６６３３、β１＝８５°、β２＝５６°、α１＝α２＝α＝３４°、およびｎ＝１．５；に維持される場合のＧ／Ｐの影響を示す。Ｌ１／（Ｐ−Ｇ）＝０．０７７、Ｌ２／（Ｐ−Ｇ）＝０．１６６３３、β１＝８５°、β２＝５６°、α１＝α２＝α＝３４°、およびｎ＝１．５によって特定されるプリズムの形状。
【００２８】
本発明の例Ｉ３．１〜Ｉ３．３６は以下の基準を満たす：高い出力（＞０．８８）、大きな最大ピーク強度比（≧１．１０）、および法線からの小さな最大強度角（≦±５°）。ギャップ／ピッチ比（Ｇ／Ｐ）が０〜０．３の好ましい範囲の外にある場合には、比較例Ｃ３．１〜Ｃ３．４からの出力は、出力（＞０．８５）、最大強度比（≧１．１０）、および最大強度角（≦±５°）に関する基準の全てを満たすわけではなく、劣った性能を示す。
【００２９】
表３における例Ｉ３．３〜Ｉ３．９も、Ｇ／Ｐについてのより好ましい範囲が０．０８〜０．１２であることを示す。この範囲においては、本発明の方向変換膜は製造するのが容易であり、かつ１．１７を超える大きな最大ピーク強度比によって示されるような合理的に良好な光学的性能も有する。
【００３０】
ディスプレイ装置および偏光子の方向
本発明の装置および方法は、構成要素を支持するための多くの可能な構造が、ＬＣＤのための光を提供することを可能にする。図５は、本発明に従って９０ｂまたは９０ｃであることができる方向変換膜９０を使用するディスプレイ装置６０を示す概略断面図である。ＬＣ空間光変調器７０は、導光板１０および方向変換膜９０から受けとった光を変調する。背面偏光子７２および前面偏光子７３はＬＣ空間光変調器７０のために提供される。
【００３１】
図６Ａは、図６Ａの図において垂直に伸びる方向変換膜９０の溝および光方向変換構造７５に対して４５度に向けられた偏光子の対を使用する、ＬＣ空間光変調器７０のための偏光透過軸１７２および１７３を示す概略上面図である。この場合、ＬＣ空間光変調器７０はねじれネマチック（ＴＮ）ＬＣＤであることができ、これはノートブックおよびモニターディスプレイにおいて使用される基本モードである。
【００３２】
図６Ｂは、方向変換膜９０の光方向変換構造７５および溝に対して平行または垂直に向けられた偏光子の対を使用する、ＬＣ空間光変調器７０のための偏光透過軸１７２および１７３を示す概略上面図である。この場合、ＬＣ空間光変調器７０は垂直配置（ＶＡ）ＬＣＤまたはＩＰＳＬＣエレメントを使用することができる。背面偏光子透過軸１７２は横断面に対して平行である。
【００３３】
ある実施形態においては、ディスプレイ装置は交差した偏光子の対を含み、光方向変換構造は伸長方向に伸びており、交差した偏光子のそれぞれは光方向変換物品のこの伸長方向に対して実質的に平行または垂直に向けられる。別の実施形態においては、ディスプレイ装置は交差した偏光子の対を含み、光方向変換構造は伸長方向に伸びており、偏光子は光方向変換物品のこの伸長方向に対して実質的に±４５度に向けられる。
【００３４】
図６Ｃは別の実施形態における、弓状に伸びている光方向変換構造７５を備えた方向変換膜９０を示す概略上面図である。この配置は、よりコンパクトなデザインを有するために、導光板１０の１以上の角で発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点光源を使用するのに有利である。背面偏光子透過軸１７２は横断面に対しておおよそ平行である。
【００３５】
方向変換膜を形成するための物質
本発明の方向変換膜９０ｂ−９０ｃは、典型的に約１．４０〜約１．６６の範囲の屈折率を有するポリマー物質を使用して製造されうる。可能なポリマー組成物には、これに限定されないが、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（シクロオレフィン）、ポリカーボネート、ポリスルホン、並びにアクリラート、脂環式アクリラート、カーボナート、スチレン系、スルホンおよび所望の光学特性、特に可視範囲における高い透過率および低水準の曇りを付与することが知られている他の部分の様々な組み合わせを含む様々なコポリマーが挙げられる。上記ポリマーの様々な混和性ブレンドも、本発明において使用されうる可能な物質の組み合わせである。このポリマー組成物は熱可塑性または熱硬化性であることができる。前者は、良好な溶融加工性を必要とする好適な溶融プロセスによって製造可能であり、一方、後者は好適なＵＶキャストおよび硬化プロセスまたは熱硬化プロセスによって製造されうる。
【００３６】
本発明の方向変換膜９０ｂ−９０ｃは１．１２〜１．４０の範囲の屈折率を有する物質を用いて製造されうる。代表的な物質は無機物質、例えば、ＭｇＦである。また、１．４８〜１．５９の範囲の屈折率を有する一般的なポリマー物質と空気（ｎ＝１）との間に形成される回折格子を有する物質。さらに、低屈折率物質（ｎ＜１．４）と約１．４０〜１．５０の屈折率を有する物質との混合物も同様に使用されうる。
【００３７】
方向変換膜の最大強度比（または光学利得）、最大強度角（または、ピーク角）および出力
一般に、光分布は空間および角度分布に関して特定される。光の空間分布は完全に均一にされることができ、導光板の上面および／または底面でのマイクロフィーチャー（ｍｉｃｒｏ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）の注意深い配置によって達成されうる。光の角度分布は、極角θと方位角との関数として光度Ｉに関して特定される。光の角度分布はＥＺコントラスト１６０（フランス、エルジム（Ｅｌｄｉｍ）から入手可能）を用いて測定される。極角θは光の方向と導光板の法線Ｖとの間の角である。方位角は、法線方向Ｖに垂直な面上への光の投影と、導光板の長さ方向に平行な方向との間の角である。導光板の長さ方向は、光源１２および法線方向Ｖに対して垂直である。光の角度分布は、極角θと方位角との関数として輝度Ｌに関して特定されることもできる。輝度Ｌおよび光度Ｉは、Ｌ＝Ｉ／ｃｏｓ（θ）によって関連づけられる。
【００３８】
光分布のピーク角とも称される最大強度角は、最大光度が起こる極角として定義される。ひいては、それぞれの光度分布は、最大（またはピーク）光度および最大強度（またはピーク）角を特定する。
【００３９】
方向変換膜の光学利得または正規化ピーク強度とも称される最大強度比は、導光板から放射される光の最大光度に対する、方向変換膜を透過した光の最大光度の比率として定義される。結果的に、方向変換膜の最大強度比は、光源の絶対的水準に依存しないが、方向変換膜デザイン自体に主として依存する。
【００４０】
方向変換膜の出力は、方向変換膜に入射する光の全量に対する、方向変換膜を通過する光の全量の比率である。よって、２つの重要な量：すなわち、方向変換膜を透過した光の最大強度比（または光学利得）および最大強度角：に関して、様々な方向変換膜デザインが比較されうる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  導光板
１２  光源
１６  出力面
１８  入力面
２０、２０ａ  方向変換膜
２４  近傍面
２４ａ  第１セグメント
２４ｂ  第２セグメント
２６  遠方面
５０ａ  一次（または、主）光線
５０ｃ、５０ｃ１、５０ｂ  二次光線
７０  ＬＣ空間光変調器
７２  背面偏光子
７３  前面偏光子
７５  光方向変換構造
９０ａ、９０ｂ  方向変換膜
９２  光出力面
９４  光入力面
９６  基体
１００  ディスプレイ装置
１２０  光ゲーティング装置
１２４  吸収型偏光子
１２５  反射型偏光子
１４２  反射面
１７２、１７３  偏光子透過軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
2011100131.tif 000018
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【外国語明細書】
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2011100131000002.pdf
2011100131000003.pdf
2011100131000004.pdf