(57)【要約】輝度上昇フィルム（２２Ａ）は、ほぼ半球形で透明の、密に充填された、より大きな直径の半ビーズ（２４）を有している。半ビーズは半球形の形状のため、より大きな直径の半ビーズの隣接するビーズ間に、隙間（２６）が残る。相当数の隙間に、より大きな直径の半ビーズの直径よりも実質的に小さい直径の、少なくとも一つのほぼ半球形の透明の半ビーズ（２８）が提供される。隙間内に、より小さな直径の半ビーズが提供される。これによって、フィルムの反射率値は増加され、その結果、フィルムの見掛け上の輝度は、好適角度観察範囲である０°（法線入射）から約４０°まで変化する観察角に対して、観察角に相対的に滑らかな連続関数として減少する。
2007517250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライト付き表示装置（６０，７０，８０）の輝度上昇フィルムであって、該フィルムは、
（ａ）固体状透明誘電材料から形成される透明シート（６４，７４，８４）と、
（ｂ）前記シートの外向き面を実質的に覆い、前記シートの外向き面から突出する第一複数のほぼ半球形の固体状透明誘電性の半ビーズ（２４）と
を含むことを特徴とする輝度上昇フィルム。
【請求項２】
前記半ビーズの少なくとも幾つかの最小直径が、２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項３】
前記フィルムは更に、
（ａ）第一複数の前記半ビーズ（２４）の隣接するビーズ間の隙間（２６）と、
（ｂ）第二複数のほぼ半球形の固体状透明誘電性の半ビーズ（２８）の少なくとも一つを含む少なくとも幾つかの隙間（２６）であって、第二複数の半ビーズのそれぞれ一つは、前記の第一平均直径よりも小さな第二平均直径を有することと
を含むことを特徴とする請求項２に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項４】
前記シートの屈折率は少なくとも１．５であり、前記半ビーズの屈折率が少なくとも１．５であることを特徴とする請求項１に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項５】
前記シートの屈折率は少なくとも１．５であり、前記半ビーズの屈折率が少なくとも１．５であることを特徴とする請求項３に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項６】
前記シートの屈折率は少なくとも１．６であり、前記半ビーズの屈折率が少なくとも１．６であることを特徴とする請求項１に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項７】
前記シートの屈折率は少なくとも１．６であり、前記半ビーズの屈折率が少なくとも１．６であることを特徴とする請求項３に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項８】
前記第一複数の半ビーズ（２４）は、単層に密に充填されることを特徴とする請求項１に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項９】
前記第一複数の半ビーズ（２４）および第二複数の半ビーズ（２８）は、単層に密に充填されることを特徴とする請求項３に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項１０】
前記隙間（２６）の少なくとも７５％は、前記第二複数の半ビーズ（２８）の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項１１】
前記第一複数の半ビーズ（２４）は、前記シート内に部分的に埋め込まれる、ほぼ球形部材のほぼ半球形部分であることを特徴とする請求項１に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項１２】
前記第一複数の半ビーズ（２４）および前記第二複数の半ビーズ（２８）は、前記シート内に部分的に埋め込まれる、ほぼ球形部材のほぼ半球形部分であることを特徴とする請求項３に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項１３】
前記第一複数の半ビーズ（２４）は、前記シートの外向き面に貼付される、ほぼ半球形部材であることを特徴とする請求項１に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項１４】
前記第一複数の半ビーズ（２４）および第二複数の半ビーズ（２８）は、前記シートの外向き面に貼付される、ほぼ半球形部材であることを特徴とする請求項３に記載の輝度上昇フィルム。
【請求項１５】
請求項１に記載される輝度上昇フィルムを備えた、バックライト付き表示装置。
【請求項１６】
請求項３に記載される輝度上昇フィルムを備えた、バックライト付き表示装置。
【請求項１７】
実質的に肉眼的に平行な内向きと外向きの輝度上昇フィルム（７２，７４）を備えたバックライト付き表示装置（７０）であって、前記内向きフィルム（７２）は更にミクロ複製プリズム輝度上昇フィルムを特徴とし、前記外向きフィルム（７４）は更に請求項１に記載される輝度上昇フィルムを特徴とするバックライト付き表示装置。
【請求項１８】
実質的に肉眼で平行な内向きと外向きの輝度上昇フィルム（８２，８４）を備えたバックライト付き表示装置（８０）であって、前記内向きフィルム（８２）は更にミクロ複製プリズム輝度上昇フィルムを特徴とし、前記外向きフィルム（８４）は更に請求項３に記載される輝度上昇フィルムを特徴とするバックライト付き表示装置。
【請求項１９】
実質的に肉眼で平行な内向きと外向きの輝度上昇フィルム（８２，８４）を備えたバックライト付き表示装置（８０）であって、前記内向きフィルム（８２）および外向きフィルム（８４）の各々は更に、請求項１に記載される輝度上昇フィルムを特徴とするバックライト付き表示装置。
【請求項２０】
実質的に肉眼で平行な内向きと外向きの輝度上昇フィルム（８２，８４）を備えたバックライト付き表示装置（８０）であって、前記内向きフィルム（８２）および外向きフィルム（８４）の各々は更に、請求項３に記載される輝度上昇フィルムを特徴とするバックライト付き表示装置。
【請求項２１】
バックライト付き表示装置（６０，７０，８０）の輝度を上昇させる方法であって、該方法は、
（ａ）表示装置のバックライト部分の外向き面に、固体状透明誘電材料から形成される第一シート（６４，７４，８４）を提供することと、
（ｂ）前記第一シート（６４，７４，８４）の外向き面を、外側に突出する第一複数のほぼ半球形の固体状透明性の半ビーズ（２４）で実質的に覆うことと、
（ｃ）前記第一シートおよび前記半ビーズを通過して表示装置から放射される光線を、誘導することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記第一複数の半ビーズ（２４）の隣接ビーズ間には隙間（２６）が残り、第一複数の半ビーズは第一平均直径を有し、前記方法は更に、少なくとも幾つかの隙間（２６）に、第二複数の少なくとも一つのほぼ半球形の透明高屈折率の半ビーズ（２８）を提供し、第二複数の半ビーズ（２８）のそれぞれ一つは、前記第一平均直径よりも小さい第二平均直径を有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法は更に、前記第一複数の半ビーズ（２４）を、単層に密に充填することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記方法は更に、第一複数の前記半ビーズ（２４）および第二複数の前記半ビーズ（２８）を、単層に密に充填することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記方法は更に、前記隙間の少なくとも７５％に、第二複数の前記半ビーズ（２８）の少なくとも一つを提供することを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記方法は更に、固体状透明誘電材料から形成された第二シート（７２）を提供することと、前記第二シート（７２）を、第一シート（７４）に実質的に肉眼で平行、且つ、前記第一シートの内側に整列することと、前記第二シート（７２）上に複数のミクロ複製プリズムを提供することと、前記第二シート（７２）を通過して前記第一シート（７４）の方向に光線を誘導することとを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記方法は更に、第二シート（７２）の外向き面上に複数のミクロ複製プリズムを提供することを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記方法は更に、固体状透明誘電材料から形成された第二シート（８２）を提供することと、前記第二シート（８２）を第一シート（８４）に実質的に肉眼で平行、且つ、前記第一シートの内側に整列することと、前記第二シート（８２）の外向き面を、外側に突出する第二複数のほぼ半球形の固体状透明性の半ビーズで覆うことと、前記第二シート（８２）を通過して前記第一シート（８４）の方向に光線を誘導することとを含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト付き画像表示装置の角度観察範囲を改善する。
【背景技術】
【０００２】
スリーエム社（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ）、ＭＮから入手できるビキュイティ（Vikuiti）（登録商標）フィルムのような輝度上昇フィルムは、照明管理の改善によって表示装置（通常、液晶表示−ＬＣＤ）の輝度を増加させる透明な光学フィルムである。
【０００３】
図１は、典型的な輝度上昇フィルムの作用を図式的に示す。“内向き”方向および“外向き”方向は、双頭矢印Ｚによって示される。平面１０（観察方向Ｙの角度範囲から観察者Ｖが観察する、いわゆるライトボックス１１の外向き観察面であることが多い）は、表面１０の見掛け上の輝度が、観察方向全てで同じになるように、拡散的（つまり、いわゆるランベルシャン（Lambertian）分布）に、光線１２，１４，１６，１８などを放射する。表面１０は、ライトボックス１１が高い表面反射率ＲＳを有するように、高い拡散反射率をもつ。状況に応じて、ＲＳは、理論的最大（しかし、実際には、得られない）反射率値である１．０に、非常に近くなることができる。例えば、ラップトップ型コンピュータのＬＣＤ表示装置を照射するために通常使用されるタイプの導光体は、非常に高い反射率を有することができる。以下の考察では、ＲＳは１．０であるが、当業者には周知のように、ＲＳを容易に、より低い値に一般化できると想定される。
【０００４】
図１に示されるように、ミクロ構造の面（例えば、多数のミクロ複製プリズム構造を軸受けする）を有する非光吸収性の先行技術の光学フィルム２０は、表面１０の発光平面に隣接して、この発光平面に実質的に平行に配置される。幾らかの光がフィルム２０を通過できる限り、表面１０からフィルム２０に通過する光は全て、最終的にフィルム２０を通過して放射される。これは、光がフィルム２０には吸収されないからである。つまり、フィルム２０を透過せずに、フィルム２０の内向き面に入射する任意の光は、フィルム２０によって反射され、面１０に戻される。このような反射光は、再び、表面１０の発光平面によって拡散的に反射され、この二度目の反射光の一部はフィルム２０を透過し、残りはフィルム２０によって反射され、表面１０に戻され、際限なく反射される。透過光の強度は、式１の等比級数式：
（式１）  ＴＴ＝（１−Ｒｄ）（１＋Ｒｄ＋Ｒｄ２＋Ｒｄ３＋．．．）
１−Ｒｄ
＝―――――＝１
１−Ｒｄ
によって表される。式中、Ｒｄは、光を拡散するフィルム２０の反射率である。この状況をより判り易く表現すると、光がフィルム２０または発光面１０によって吸収されないので、結局のところ、すべて放射されるということである。
【特許文献１】国際公開第０３／０７５０８５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、フィルム２０を定位置に配置した場合、観察者Ｖは、様々な角度観察方向Ｙのうちの一つから観察した際に、表面１０およびフィルム２０を組み込んだ表示装置が必ずしも同じ輝度を有すると感じない。例えば、おおよそ法線（例えば、垂直）の観察方向から観察した場合には実質的に透過性の外観を有するミクロ構造の表面フィルム２０は、より急勾配の観察角で観察した場合には、実質的に反射性の外観を示すかもしれない。明らかに、観察者が認めるような表示装置の空間的平均輝度は、このような急勾配では、一層低いはずである。光の総量は同じであるので、光が透過される角度範囲にかかわらず、表面１０が法線方向から観察された場合、表示装置の空間的平均輝度は一層高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
フィルム２０の対象バックライト側（つまり、内向き）から、対象法線（つまり、垂直）の観察方向で観察した場合、上記のようにＲｄが、光を拡散するランベルシャンフィルム２０の反射率であって、且つ、Ｔｎがフィルム２０の透過率であれば、法線観察方向の相対的輝度ゲインＧｎは、式２の通りである。
【０００７】
Ｔｎ
（式２）  Ｇｎ＝――――  
１−Ｒｄ
Ｇｎは、フィルム２０を出来る限り反射性にすることによって、法線観察方向で光を透過させるフィルム２０の性能を弱めることなく最適化することができる。例えば、スリーエム社（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能な幾つかのビキュイティ（登録商標）輝度上昇フィルムは、透過率値Ｔｎ＝０．９および反射率値Ｒｄ＝０．５を有し、理論的最大ゲイン値Ｇｎ＝１．８を示唆する。実際、ライトボックス１１の発光面の反射率は１．０未満であるので、実際には、この理論的最大ゲイン値を得られないが、比較に有用な測定基準である。
【０００８】
輝度上昇フィルムの別の望ましい特徴は、観察角の関数としての光透過率特性Ｔの滑らかな変化である。何故なら、多くの状況において、例えば、好適な０°（法線入射）〜４０°の角度観察範囲の広範囲の観察角が存在し得るからである。幾つかの先行技術の輝度上昇フィルムは、非常に高い光透過率を有する観察方向範囲と、非常に低い光透過率を有する観察方向範囲との間に、非常に急激な変わり目を示す。この問題を最小限に抑えるため、一つ以上の光拡散器を、表示装置に加えなければならないことが多い。本発明は、観察角の関数として滑らかな輝度の変動を提供しながら、ＬＣＤタイプの表示装置の輝度を増加させる方法で、この問題に取り組む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の説明を通じて、本発明のより完全な理解を提供するため、具体的な詳細を次に示す。しかし、本発明は、これらの事項なしに実現してもよい。その他の事例では、本発明を不必要にわかりにくくしないようにするべく、詳細には周知の要素を示さなかったし、もしくは記載しなかった。従って、制限的というよりもむしろ例示的意味で明細書および図面を把握すべきである。さらに、この明細書において使用されるように、用語“半球”、“半球形の”および“半ビーズ”は、球体の断面からも得られる幾分小さな容積の形状を含む。
【００１０】
図２は、単層内に分配される多数の固体状透明誘電半球形（あるいは、ほぼ半球形）の半ビーズ２４を有する薄い透明フィルム（つまり、シート）２２のごく一部を示す。半ビーズ２４は、フィルム２２を形成するのに使用される固体の透明な誘電重合体材料の少なくとも一つの表面から突出する。半ビーズ２４は、屈折率η１を有する。フィルム２２を形成するのに使用される重合体材料の屈折率は、η２〜η１である。観察者（図２には表示なし）は、観察方向の角度範囲を通じて、フィルム２２の外向き観察面を観察する。フィルム２２および半ビーズ２４は、一般的特徴を有しており、この明細書において特許文献１により盛り込んである２００３年９月１２日付けの国際公開パンフレットに記載されるように形成してもよい。しかし、前記の特許文献１の表示装置とは異なり、電気泳動媒体や他の液体媒体は、本発明に従って形成される表示装置では必要とされない。さらに、前記特許文献１の表示装置は、実質的に平らな外向き観察面を有するシート（つまり、フィルム）の内向き面上に半ビーズを提供する。しかし、本発明の好適実施例においては、フィルム２２の外向き観察面（つまり、観察者が直接観察する表示装置面）に半ビーズを有しており、フィルム２２の内向き面は、実質的に平らである。フィルム２２は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネートまたはポリビニル樹脂のような重合体材料から形成してもよい。当業者には、多くの他の材料がフィルム２２の形成における用途に適していることがわかるであろう。
【００１１】
半ビーズ２４は、フィルム２２上にランダムまたは区画された方法のいずれかで単層に分配してもよい。好適な、しかし非制限的な本発明の実施例において、半ビーズ２４は、フィルム２２の外向き面上に、図２に示される密に充填された単層配置のように区画された方法で分配される。しかし、半ビーズ２４が出来るだけ密に充填されるとしても、間質性の隙間２６が、半ビーズ２４の互いに隣接するビーズ間にやむを得ず残ってしまう。任意の隙間２６に入射する光線は、フィルム２２上に表示される画像に有益な貢献をすることなく、不都合な画像アーチファクト（artifact）を引き起す虞さえある。これらのアーチファクトは、目に付かないくらい小さいので、表示装置の外観を損なわないだろうが、フィルム２２の正味平均反射率は損なう。図２に示されたような、密に充填された半ビーズ構造の透過率値Ｔｎは、Ｔｎ＝０．８５である。反射率値を上記のようにＲｄ＝０．５と仮定すると、式２は、最大理論的相対輝度ゲイン値Ｇｎ＝１．７を得る。
【００１２】
本発明に従い、一つ以上の、より小さな直径の半ビーズ２８は、隣接するより大きな直径の半ビーズ２４間の各隙間２６に提供され、図３に示されるような輝度上昇フィルム（つまりシート）２２Ａを形成する。隙間２６内に、より小さな直径の半ビーズ２８を提供することにより、図３のフィルム２２Ａの反射率値はＲｄ＝０．５３の値に増加し、最大理論的ゲイン値Ｇｎ＝１．８を得る。この値は、現在最も利用可能な輝度上昇フィルムによって得られるゲイン値並の値である。様々な技術を用いて、隙間２６内に、より小さな直径の半ビーズ２８を提供することができる。例えば、半ビーズ２４と２８は、前記特許文献１に記載されるように、半ビーズ２４と２８の屈折率に対応する屈折率を有する接着性材料の薄層内に部分的に埋め込まれた、サイズの異なるビーズのランダム分布を構成してもよい（つまり、例えば、フィルム２２Ａと半ビーズ２４，２８が、ポリカーボネートのような材料から構成されるなら、η１＝η２≧１．５５およびη１−η２≧１．６が好適である）。このような場合、より小さな直径の半ビーズは、大体において、より大きな直径の半ビーズ間の隙間に密集する。半ビーズ２４は、好ましくは、２μ〜５０μの平均直径を有する。より詳細には、少なくとも幾つかの半ビーズ２４は、全反射（“ＴＩＲ”）により光を反射させるために、最小直径が２μでなければならない。半ビーズ２４が全て同じ直径であるならば、それらの最小直径は２μである。半ビーズ２４が異なる直径を有するならば、最小半ビーズの最小直径は２μでなければならない。
【００１３】
また、より大きな半ビーズおよびより小さな半ビーズは、隣接するより大きな直径の半ビーズ間の各間質性隙間内に一つ以上のより小さな直径の半ビーズを有するように、より大きな半ビーズとより小さな半ビーズの成型単層を形成するのに適したミクロ機械処理金属鋳型を用いて、所定のサイズおよび所定の単層配列で同時形成してもよい。さらに別の選択肢として、半ビーズ２４と２８は、フィルム２２Ａを形成するのに使用されるシートの外向き面に透明に貼付される、ほぼ半球形部材でもよい。
【００１４】
半ビーズ２４，２８のように円形またはほぼ円形の断面要素の配置は、完全に隙間２６を排除することはできない。しかし、充填効率の実質的有用な付加的増加は、フィルム２２Ａの隙間２６の実質的パーセント内で、直径が連続的に際限なく小さくなる一つ以上の半ビーズ２８を提供することによって、得られる。フィルム２２Ａの隙間２６の任意のパーセント内で半ビーズ２８が提供されることによって、充填効率は増加する。さらに、最も密に充填された六角形配列は、最良の充填効率を有する。しかし、実際の製造によれば、単一サイズの半ビーズの透視立方充填は、合理的に密に充填された配列を得る。このような立方配列の充填効率は、π／４または〜７８％である（半径ｒの円の面積を、長さ２ｒの辺を有する同心正方形の面積で割る）。引き続き、より小さな直径の半ビーズを、隣接するより大きな直径の半ビーズ間の間隙に配置すると、充填効率が１００％に近い半ビーズ配列が形成されるかもしれない。単一のより大きな直径の半ビーズと、そのより大きな直径の半ビーズ間の間隙に充填された単一のより小さい直径の半ビーズとを含む、最も密に充填された六角形配列は、規則的配列構造の合理的な実用限界を示す。このような配列は、約９４％の充填効率を有しており、これは、サイズの異なる多くの半ビーズのランダム分布を、前述の二つの異なるサイズのビーズの代わりに使用するのであれば、増加するかもしれない。
【００１５】
球体と、半球のような球体部分とは、任意の方位角から観察した場合に同じ形状になるという有用な性質をもつ。結果的に、このような形状内で一旦ＴＩＲを受けた入射光線は、入射した同じ表面を通過して出射するまで、そうし続けることになり、これは、高いＲｄ値を示し得る。この証拠は、様々な角度から観察した場合の半ビーズ２４の平坦面の外観を示す図４Ａ〜図４Ｇにおいて把握される。より詳細には、図４Ａ〜図４Ｇでは、半ビーズ２４の反射率が、広範囲の入射角にわたって維持されるので、多数のこのような半球体をもつ輝度上昇フィルムを組み込む表示装置の、広い角度観察特性および見掛け上の輝度を上昇させる。
【００１６】
詳細には、図４Ａは、垂直入射（つまり、垂線から０°オフセットした入射角）から観察される半ビーズ２４を示す。半ビーズ２４は、正規化半径ｒ＝１および屈折率η１を有する。半球体３０の内向き側面（つまり、表示装置の外向き観察面に向かい合う側面）に隣接する空気媒体は、比較的低い屈折率η３〜１．０を有する。
【００１７】
半ビーズ２４の中心から半径距離ａで、半ビーズ２４に垂直に入射する光線は、ａ≧ａｃ（ａｃ＝η３／η１）であれば、半ビーズ２４によって完全に内部反射される。半ビーズ２４の領域では、ａ≧ａｃがリング３２を形成し、図４Ａ〜図４Ｇにおいて白色で示される。これは、前記特許文献１で説明されるように、ＴＩＲによって入射光線を反射する半ビーズ２４領域であるという事実に相当する。リング３２は、暗色で示される円形領域３４を取り囲む。これは、入射光線がＴＩＲを受けない、半ビーズ２４の非反射領域であるという事実に相当する。このような非反射光線は、半ビーズ２４を透過する。不都合な画像アーチファクトは、半ビーズ２４が小さければ（つまり、平均直径が２μ〜５０μであれば）、防止される。
【００１８】
図４Ｂ〜図４Ｇは、垂線からそれぞれ１５°、３０°、４５°、６０°、７５°および９０°オフセットした入射角から観察される半ビーズ２４を示す。図４Ｂ〜図４Ｇを図４Ａと比較すると、半ビーズ２４の反射領域３２の観察領域では、入射角が増加する場合、ａ≧ａｃは徐々にしか減少しないという事実が示される。視射入射角付近でさえ（図４Ｆ）、観察者は、反射領域３２の実質的部分を依然として観察することになる。よって、見掛け上の高い輝度が維持される広い角度観察範囲を、表示装置に与える。リング領域３２は、反射がＴＩＲによって生じている場所である。つまり、この反射領域の部分のサイズは、角度に若干依存するのみであるので、多くの反射が、非常に広い角度範囲にわたって生じることになる。よって、Ｒｄ値が大きな値になることがわかる。
【００１９】
最も密に充填される六角形配列に、半ビーズ２４を配置することによって得られる相対輝度ゲインＧｎ（半ビーズ全てが同じ直径を有すると仮定した場合）は、現在最も利用できる輝度上昇フィルムとほぼ同じ値になることができる。フィルム２２Ａの半ビーズ単層が、フィルム２２の半ビーズ単層よりも密に充填されるように、一つ以上のより小さな直径の半ビーズ２８を隙間２６内に挿入することによって、Ｇｎはさらに増加し得る。しかも、フィルム２２Ａの見掛け上の輝度は、好適角度観察範囲である、０°（法線入射）から約４０°まで変動する観察角に対して、比較的滑らかな観察角の連続関数として減少する。これは、特に、角度制限が一層重要になる大スクリーン表示装置に適用する場合に好適である。
【００２０】
前述の反射率と観察角の関係は、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃおよび図５Ｄに、極形式でグラフ式に示す。プロットしたデータは、当業者には周知のモンテカルロ（Monte Carlo）光線追跡モデリング技法を用いて得た。例えば、表示装置から出射する光線は、球座標，γ，θおよびφの条件を、特徴とすることができる。ここで、γは光線の強度を示し、θとφは、光線が表示装置から出て行く角度を表す。角度θは−９０°から＋９０°まで、φは０°から３６０°まで変動し、図５Ａ〜図５Ｄの極軸に相当する。
【００２１】
ここで、各光線は、同じ強度を有すると仮定される。よって、各光線は、プロット上では単一点によって示される。観察角の関数として、表示装置の知覚輝度は、これらの点の集積度により表される。例えば、図５Ａでは、光線は均一に分配される。これは、表示装置の輝度はかなり悪いものの、その輝度が観察角の関数としては変動しないことを意味する。図５Ｂ〜図５Ｄでは、光線は、プロットの原点付近に集積される。これは、０°（法線入射）で観察される場合には、表示装置の見掛け上の輝度が高いが、その輝度は、より高い観察角では有意に減少することを意味する。先行技術の輝度上昇フィルムを組み込んだ表示装置は、比較的鋭敏なカットオフ観察角を有し、これを超えると輝度が明らかに低下する。本発明の半ビーズ単層フィルム２２Ａを組み込んだ表示装置は、増加観察角の関数として、より穏やかな輝度低下を示すことになり、これは本発明の有意な利点である。
【００２２】
より詳細には、図５Ａは、輝度上昇フィルムを備えないランベルシャン光源によって放射された、光の反射率対角度分布をプロットする。垂線から約２０°オフセットしたビューイングコーン内の、図５Ａの相対的輝度ゲインＧｎを１．０と規定することによって、比較のための基本参照値を提供する。図５Ｂは、スリーエム（３Ｍ）のビキュイティ（登録商標）輝度上昇フィルム−ＩＩ（ＢＥＦＩＩ）９０／２４、ビキュイティ（登録商標）輝度上昇フィルム−ＩＩ（ＢＥＦＩＩ）９０／５０、ビキュイティ（登録商標）輝度上昇フィルム−ＩＩＩ−マット（ＢＥＦＩＩＩ−Ｍ）９０／５０、ビキュイティ（登録商標）輝度上昇フィルム−ＩＩＩ−透明（ＢＥＦＩＩＩ−Ｔ）９０／５０、ビキュイティ（登録商標）円形輝度上昇フィルム（ＲＢＥＦ）、ビキュイティ（登録商標）薄い輝度上昇フィルム（Ｔ−ＢＥＦ）及びビキュイティ（登録商標）波形輝度上昇フィルムＷＢＥＦのいずれか一つよりなる先行技術の輝度上昇フィルムを備えた、同じランベルシャン光源によって放射された光の反射率対角度分布をプロットする。図５Ｂのモンテカルロ光線追跡モデリングは、垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーン内の相対的輝度ゲインＧｎが１．８であると示した。図５Ｃは、図３の輝度上昇フィルムを備えた、同じランベルシャン光源によって放射された光の反射率対角度分布をプロットする。図５Ｃのモンテカルロ光線追跡モデリングは、垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーン内の相対的輝度ゲインＧｎが１．８であると示した。図５Ｄは、前述のような先行技術の輝度上昇フィルムおよび図３の輝度上昇フィルムの両方を備えた、同じランベルシャン光源によって放射された光の反射率対角度分布をプロットする。図５Ｄのモンテカルロ光線追跡モデリングは、垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーン内の相対的輝度ゲインＧｎが２．５であると示した。従って、本発明は、単独または他の輝度上昇フィルムとの組み合わせのいずれかで、バックライト付き表示装置の輝度を改良する性能を有することがわかる。
【００２３】
前述の透過率Ｔｎ、反射率Ｒｄおよび相対輝度ゲイン値Ｇｎは、任意の反射防止膜なしで屈折率がη１＝１．６の材料から半ビーズ２４が形成されるものと、仮定する。
図７Ａ〜図９Ｂは、本発明に従って形成できる様々なバックライト付き表示装置構造を示す。比較のため、図６Ａと図６Ｂは、スリーエム（３Ｍ）社、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ）、ＭＮから入手できるミクロ複製プリズム構造をもつビキュイティ（登録商標）輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）のような先行技術の光学フィルムからなる二つの層５２，５４を、互いに９０°異なる向きで組み込んだバックライト付き表示装置５０を示す。図５Ｂは、表示装置５０に相似する先行技術の、バックライト付き表示装置の光線の角度分布を、グラフ式に示す。このような表示装置は、約１．８の相対輝度ゲインＧｎを得るが、それは制限された観察角範囲内（つまり、垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーン）だけである。図５Ｂは、表示装置５０が、垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーンの外側の観察角では、ほとんど相対輝度ゲインを示さないことを示す。
【００２４】
図７Ａと図７Ｂは、半ビーズ構造の光学フィルム単層６４を組み込んだバックライト付き表示装置６０を示す。表示装置６０は、導光体６６によって、背後から光が当てられる。図５Ｃは、表示装置６０に相似したバックライト付き表示装置の光線の角度分布を、グラフ式に示す。このような表示装置でも、垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーン内で、約１．８の相対輝度ゲインＧｎを得ることができる。しかも、図５Ｂを図５Ｃと比較すると、前述の垂線から約４０°オフセットしたビューイングコーンの外側縁では、図５Ｂに示される相対的に急激な低下に比較して、図５Ｃでは観察角の関数として緩やかな相対的輝度ゲインＧｎの低下を示す。これは、表示装置６０によれば、最も優れた先行技術のバックライト付き表示装置並の相対輝度ゲインＧｎを得られ、更に、最も優れた先行技術のバックライト付き表示装置よりも広い観察角範囲内であるという事実を例示する。
【００２５】
図８Ａと図８Ｂは、ビキュイティ（登録商標）ＢＥＦのような先行技術の構造の光学フィルム層７２と、半ビーズ構造の光学フィルム単層７４とを組み込んだバックライト付き表示装置７０を示す。表示装置７０は、導光体７６によって、背後から光が当てられる。図５Ｄは、表示装置７０に相似したバックライト付き表示装置の光線の角度分布を、グラフ式に示す。このような表示装置によれば、最も優れた先行技術のバックライト付き表示装置よりも広い観察角範囲内で、約１．８の相対輝度ゲインＧｎを得ることができる。より詳細には、図５Ｄは、図５Ｃに比較して、観察角の関数として更に緩やかな相対輝度ゲインＧｎの低下を示す。
【００２６】
図９Ａと図９Ｂは、半ビーズ構造の二つの光学フィルム単層８２，８４を組み込んだバックライト付き表示装置８０を示す。表示装置８０は、導光体８６によって背後から光が当てられる。このような表示装置も、約１．８の相対輝度ゲインＧｎを得られるが、先行技術の表示装置によって得られるよりも観察角の関数として緩やかな輝度低下を有する。
【００２７】
前述の開示内容の光分野の専門業者には明らかなように、本発明を実施する上で、その趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの変更および改変が可能である。例えば、好ましくは、より小さな直径の半ビーズ２８が前述のように隙間２６に提供されるが、バックライト付き表示装置の輝度は、隙間２６に、任意のより小さな直径の半ビーズを提供することなく、上昇させることができる。具体的に言うと、実際に有用な輝度上昇フィルムは、フィルムの外向き観察面（つまり、観察者が直接観察できる表示装置面）から突出する固体状透明誘電性の半ビーズからなる単層を有する固体状透明誘電フィルムを提供することによって形成することができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される内容に従って解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】先行技術の非光線吸収構造の光学フィルムと結合した、先行技術の平面状発光面の一部分の大きな倍尺での側断面図。
【図２】複数の先行技術の半球形（あるいは、ほぼ半球形）のビーズを密に充填した配置で組み込んだフィルムの、ごく一部の大きな倍尺での平面図。
【図３】本発明に従ってビーズの充填効率を増加するため、より大きなビーズ間の間質性の隙間に設置された、より小さな半球形の（あるいは、ほぼ半球形の）ビーズを備えた図２のフィルム部分。
【図４Ａ】垂線から０°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図４Ｂ】垂線から１５°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図４Ｃ】垂線から３０°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図４Ｄ】垂線から４５°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図４Ｅ】垂線から６０°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図４Ｆ】垂線から７５°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図４Ｇ】垂線から９０°オフセットした観察角から見たときの半球形要素。
【図５Ａ】先行技術の構造に対する光線の角度分布。
【図５Ｂ】先行技術の構造に対する光線の角度分布。
【図５Ｃ】本発明を組み込んだ構造に対する光線の角度分布。
【図５Ｄ】本発明を組み込んだ構造に対する光線の角度分布。
【図６Ａ】先行技術の構造の光学フィルムの二つの層を組み込んだ、先行技術のバックライト付き表示装置の、一部分の大きな倍尺での側断面図。
【図６Ｂ】先行技術の構造の光学フィルムの二つの層を組み込んだ、先行技術のバックライト付き表示装置の、一部分の大きな倍尺での、図６Ａに対して９０°方向の側断面図。
【図７Ａ】本発明に従う半ビーズ構造の光学フィルム単層を組み込んだ、バックライト付き表示装置の大きな倍尺での側断面図。
【図７Ｂ】本発明に従う半ビーズ構造の光学フィルム単層を組み込んだ、バックライト付き表示装置の大きな倍尺での、図７Ａに対して９０°方向の側断面図。
【図８Ａ】先行技術の構造の光学フィルム層と、本発明に従う半ビーズ構造の光学フィルム単層とを組み込んだ、バックライト付き表示装置の大きな倍尺での側断面図。
【図８Ｂ】先行技術の構造の光学フィルム層と、本発明に従う半ビーズ構造の光学フィルム単層とを組み込んだ、バックライト付き表示装置の大きな倍尺での、図８Ａに対して９０°方の側断面図。
【図９Ａ】本発明に従う二つの半ビーズ構造の光学フィルム単層を組み込んだ、バックライト付き表示装置の大きな倍尺での側断面図。
【図９Ｂ】本発明に従う二つの半ビーズ構造の光学フィルム単層を組み込んだ、バックライト付き表示装置の大きな倍尺での、図９Ａに対して９０°方向の側断面図。
【図１】
2007517250.tif 000003
【図２】
2007517250.tif 000004
【図３】
2007517250.tif 000005
【図４Ａ】
2007517250.tif 000006
【図４Ｂ】
2007517250.tif 000007
【図４Ｃ】
2007517250.tif 000008
【図４Ｄ】
2007517250.tif 000009
【図４Ｅ】
2007517250.tif 000010
【図４Ｆ】
2007517250.tif 000011
【図４Ｇ】
2007517250.tif 000012
【図５Ａ】
2007517250.tif 000013
【図５Ｂ】
2007517250.tif 000014
【図５Ｃ】
2007517250.tif 000015
【図５Ｄ】
2007517250.tif 000016
【図６Ａ】
2007517250.tif 000017
【図６Ｂ】
2007517250.tif 000018
【図７Ａ】
2007517250.tif 000019
【図７Ｂ】
2007517250.tif 000020
【図８Ａ】
2007517250.tif 000021
【図８Ｂ】
2007517250.tif 000022
【図９Ａ】
2007517250.tif 000023
【図９Ｂ】
2007517250.tif 000024
【国際調査報告】
2007517250.tif 000025
2007517250.tif 000026