(57)【要約】  第１の表面と、複数のプリズム状構造体を含む構造化表面とを有する光学フィルムが開示される。各プリズム状構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する。複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの第１および第２の辺の少なくとも１つは、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の第１および第２の辺の少なくとも１つに対してずれている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と構造化表面とを有する光学フィルムであって、前記構造化表面は複数のプリズム状構造体を含み、各構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する、光学フィルムにおいて、
前記複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの前記第１および第２の辺の少なくとも１つが、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の前記第１および第２の辺の少なくとも１つに対してずれている、光学フィルム。
【請求項２】
前記２つの第１の辺が第１の一般的な方向に沿って互いに対向して配置され、および前記２つの第２の辺が第２の一般的な方向に沿って互いに対向して配置され、
前記光学フィルムは、前記第１の表面に対して角度をつけて配置された軸に対して入射角が第１の角度内である場合には、前記第１の表面に入射する光の大部分を前記第１の一般的な方向に沿って透過させ、および前記入射角が前記第１の角度外である場合には光の大部分を反射し、および
前記光学フィルムは、入射角が前記軸に対して第２の角度内である場合には、前記第１の表面に入射する光の大部分を前記第２の一般的な方向に沿って透過させ、および前記入射角が前記第２の角度外である場合には光の大部分を反射する、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記軸が前記第１の表面に対して略直角である、請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記第１の角度が前記第２の角度とは異なる、請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記基部が略矩形または略正方形である、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記複数のプリズム状構造体のそれぞれが、約６０度〜約１２０度の範囲内にある頂角によってさらに特徴付けられる、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記複数のプリズム状構造体のそれぞれが、少なくとも１つの他のプリズム状構造体と接触して配置されている、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記光学フィルムが、前記構造化表面の光学的特徴とは異なる付加的な光学的特徴を有する基板部分をさらに含む、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記基板部分が、偏光子、ディフューザ、輝度上昇フィルム、ターニングフィルムおよびそのいずれかの組み合わせの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
前記複数のプリズム状構造体のそれぞれが少なくとも４つの表面を含み、および前記少なくとも４つの表面のうちの少なくとも２つが接触している、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１１】
前記複数のプリズム状構造体のそれぞれが５つの表面を含み、４つの表面が前記基部に取り付けられている、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１２】
光源と、前記構造化表面が前記光源とは反対側を向くように配置されている請求項１に記載の光学フィルムとを含む光学装置。
【請求項１３】
前記光源と前記光学フィルムとの間に配置されたライトガイドをさらに含む、請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記光学フィルムを通って透過される光を受理するために配置されたライトバルブ構成体をさらに含む、請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１５】
第１の表面と構造化表面とを有する光学フィルムであって、前記構造化表面は複数のプリズム状構造体を含み、各構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する、光学フィルムにおいて、
前記複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの前記第１および第２の辺の少なくとも１つが、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の前記第１および第２の辺の少なくとも１つに対して横方向にずれている、光学フィルム。
【請求項１６】
前記基部が略矩形または略正方形である、請求項１５に記載の光学フィルム。
【請求項１７】
前記複数のプリズム状構造体の前記基部が、前記第１および第２の辺が互いに実質的に平行となるように配置されている、請求項１５に記載の光学フィルム。
【請求項１８】
前記光学フィルムが、前記構造化表面の光学的特徴とは異なる付加的な光学的特徴を有する基板部分をさらに含む、請求項１５に記載の光学フィルム。
【請求項１９】
前記複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの前記第１および第２の辺が、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の前記第１および第２の辺の少なくとも１つに対して、それぞれ第１および第２の距離だけ横方向にずれている、請求項１５に記載の光学フィルム。
【請求項２０】
前記第１の距離は、前記第２の距離とは異なる、請求項１９に記載の光学フィルム。
【請求項２１】
第１の表面と構造化表面とを有する光学フィルムであって、前記構造化表面は複数のプリズム状構造体を含み、各構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する、光学フィルムにおいて、
前記複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの前記第１および第２の辺の少なくとも１つが、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の前記第１および第２の辺の少なくとも１つに対して角度的にずれている、光学フィルム。
【請求項２２】
前記基部が略矩形または略正方形である、請求項２１に記載の光学装置。
【請求項２３】
前記複数のプリズム状構造体の前記基部は、前記角度的なずれが前記構造化表面にわたって変化するように配置されている、請求項２１に記載の光学フィルム。
【請求項２４】
前記光学フィルムが、前記構造化表面の光学的特徴とは異なる付加的な光学的特徴を有する基板部分をさらに含む、請求項２１に記載の光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に光透過性光学フィルムに関し、とりわけ、ずらして配置された複数のプリズム状構造の構造体を備える光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）は、例えば、テレビ、携帯端末、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、およびコンピュータ用モニタなど、様々な用途に使用される。ＬＣＤには、重量、ユニットの大きさおよび消費電力の削減のほか、明るさの増大といった、従来の陰極線管（「ＣＲＴ」）ディスプレイを上回る利点がいくつかある。しかしながら、ＬＣＤは自発光式ではないので、一部の用途においては、バックライト組立体、すなわち「バックライト」を必要とする。バックライトは一般に、実質的に線状の光源（例えば、冷陰極管（「ＣＣＦＴ」））や発光ダイオード（「ＬＥＤ」）からの光を実質的に平面状の出力部に結合する。次に平面状の出力部はＬＣＤに結合される。
【０００３】
ＬＣＤの性能は、その明るさによって判断されることが多い。光源を多く使用するか、または明るい光源を使用することによって、ＬＣＤの明るさを向上させてもよい。広面積のディスプレイにおいては、しばしば直接照射型ＬＣＤバックライトを使用して明るさを維持する必要がある。これは、光源に利用できる空間は外周に対して直線的に増大するものの、照射領域は外周の二乗で増大するからである。それゆえ、液晶テレビは一般に、ライトガイドエッジ照射型ＬＣＤバックライトの代わりに、直接照射型バックライトを使用するのである。追加の光源および／または明るい光源はエネルギーをより多く消費し、それは、ディスプレイ装置への割り当て電力を減少できる能力に反する。携帯機器では、これは電池寿命の短命と関連付けられるかもしれない。また、光源をディスプレイ装置に加えることによって、製品原価を上げるかもしれず、かつディスプレイ装置の信頼性の減少をもたらす場合もある。
【０００４】
ＬＣＤの明るさはまた、ＬＣＤ内で利用可能な光を効率よく利用する（例えば、ディスプレイ装置内で利用可能な光のより多くを好ましい視軸に沿うように向ける）ことによって、向上するかもしれない。例えば、３Ｍ社（３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できるビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）輝度上昇フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）（「ＢＥＦ」）はプリズム状表面構造を有し、そのプリズム状表面構造は、視野範囲の外側にある光の一部を実質的に視軸に沿うように再指向させ、かつＢＥＦとバックライトとの間の光の一部を多重反射によって再循環させる。これにより、実質的に視軸に沿って光学利得がもたらされ、かつまた、ＬＣＤの照明の空間的均一性が改善される。それゆえ、ＢＥＦは、明るさを向上し空間的均一性を改善するので、有利である。電池式の携帯機器では、これは、稼働時間が長いかまたは電池の大きさが小さく、かつよりよい視聴感を与えるディスプレイとなり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、第１の表面と、複数のプリズム状構造体を含む構造化表面とを有する光学フィルムに関する。各構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する。複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの第１および第２の辺の少なくとも１つは、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の第１および第２の辺の少なくとも１つに対してずれている。
【０００６】
例示的な一実施態様においては、本開示は、第１の表面と、複数のプリズム状構造体を含む構造化表面とを有する光学フィルムに関する。各構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する。複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの第１および第２の辺の少なくとも１つは、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の第１および第２の辺の少なくとも１つに対して横方向にずれている。
【０００７】
例示的な別の実施態様においては、本開示は、第１の表面と、複数のプリズム状構造体を含む構造化表面とを有する光学フィルムに関する。各構造体は、少なくとも２つの第１の辺および少なくとも２つの第２の辺を含む基部を有する。複数のプリズム状構造体の少なくとも１つの第１および第２の辺の少なくとも１つは、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の第１および第２の辺の少なくとも１つに対して角度的にずれている。
【０００８】
本発明に関係する当業者が、本発明をいかに製造し、使用するかについてより容易に理解するように、その例示的な実施形態を以下に図面を参照して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本開示は、光源からの光の分布を制御可能で、いくつかの例示的な実施形態においては、異なる２方向に沿って光の分布を制御するための光学フィルムに関する。本開示による光学フィルムは、ＬＣＤバックライト（例えば、図１Ａ〜１Ｄに示すＬＣＤバックライト）のための光分布の制御に有用であるかもしれない。
【００１０】
図１Ａ〜図１Ｄは、ＬＣＤに使用されてもよいバックライトなどの光学装置の例をいくつか示す。図１Ａは、バックライト２ａを示す。バックライト２ａは、バックライトの異なる側面または端部から光をもたらす、１つ以上の冷陰極管（「ＣＣＦＴ」）やＬＥＤアレイなどの光源４ａと、光源４ａの周りに配置されたランプリフレクタ４ａ’と、実質的に平面状のライトガイドとして示しているライトガイド３ａと、背面リフレクタ３ａ’と、任意の適切な光学フィルムでよい光学フィルム３ａ”とを含む。図１Ｂは、１つ以上のＣＣＦＴやＬＥＤアレイなどの光源４ｂと、光源４ｂの周りに配置されたランプリフレクタ４ｂ’と、くさび状のライトガイドとして示しているライトガイド３ｂと、背面リフレクタ３ｂ’と、任意の適切な光学フィルムでよい光学フィルム３ｂ”とを含むバックライト２ｂを示す。図１Ｃは、拡張光源４ｃと任意の適切な光学フィルム４ｃ”とを含むバックライト２ｃを示す。例示的な適切な拡張光源は、表面放出型光源を含む。図１Ｄは、３つ以上の光源（例えばＣＣＦＴやＬＥＤ）４ｄと、背面リフレクタ５ａと、拡散板４ｄ’と、任意の適切な光学フィルムでよい光学フィルム４ｄ”とを含むバックライト２ｄを示す。
【００１１】
このようなバックライトは、様々な光学装置、および特に、ＬＣＤ装置（例えば、テレビ、モニタなど）などのディスプレイ装置に使用されてもよい。当業者が理解するように、ディスプレイ装置は、ウィンドウを有するケースと、ケース内に置かれたバックライトと、本開示による光学フィルムと、光学フィルムと光学ウィンドウとの間に置かれたＬＣＤパネルなどのライトバルブ構成体とを含んでもよい。本開示による光学フィルムを、当業者に公知の任意の他の光源と併せて使用してもよく、かつディスプレイ装置は、任意の他の適切な要素を含んでいてもよい。
【００１２】
図２は、バックライト２ｅおよび本開示による光学フィルム６ａの断面図を示す。バックライト２ｅは、光源４ｅと、ライトガイド３ｃと、背面リフレクタ５ｂとを含んでもよい。光学フィルム６ａを、バックライト２ｅの上に配置してもよい。本開示による光学フィルム６ａは、実質的に平面でよい第１の表面１４ａと、構造化表面１０ａと、いくつかの例示的な実施形態においては、基板部分１２ａとを含む。光学フィルム６ａは、いくつかの実施形態においては第１の表面または基板部分１２ａに実質的に垂直で、その他の例示的な実施形態においては第１の表面または基板部分１２ａに対して異なる角度をなす軸によって特徴付けられてもよい。第１の表面または基板部分に対する軸の角度は、ディスプレイの平面に対するディスプレイの主要な視野方向によって決定される。本開示の典型的な実施形態においては、体軸は、本開示の光学フィルムを使用できるディスプレイ装置の意図された視野方向と実質的に同一直線上にある。
【００１３】
構造化表面１０ａは、複数の略ピラミッド状のプリズム状構造体８ａを含み、いくつかの例示的な実施形態においては、これらのプリズム状構造体は、矩形ベースのピラミッドやプリズムである。その他の例示的な実施形態においては、プリズム状構造体８ａは正方形ベースのピラミッドやプリズムである。本開示の実施形態においての使用に適した例示的なプリズム状構造体は、２００４年１１月１５日出願の共有の米国特許出願第１０／９８９，１６１号明細書、表題「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗｉｔｈ  Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  Ｂａｓｅｄ  Ｐｒｉｓｍｓ」にも記載されており、その開示は、本開示と矛盾しない範囲において、参照により本明細書に援用される。プリズム状構造体８ａは、互いに近接近して、いくつかの例示的な実施形態においては、互いに実質的に接触して（例えば、直接隣接して）構造化表面１０ａに配置されてもよい。プリズム状構造体８ａは、一次元的において横方向に、または二次元的にまたは角度的に互いにずれていてもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、構造体８ａは、不規則に分布して配置されていてもよい。
【００１４】
いくつかの例示的な実施形態においては、プリズム状構造体８ａを、光学フィルム６ａの利得が少なくとも約１．１であれば、適切な任意の距離で互いに間隔をあけて配置してもよい。例えば、構造体が構造化表面１０ａの所定有効面積の少なくとも約５０％を占める範囲で、構造体８ａを間隔をあけて配置してもよく、またはその他の例示的な実施形態においては、構造体が構造化表面１０ａの所定有効面積の約１８％以上を占める範囲で、構造体８ａをさらに間隔をあけて配置してもよい。本開示のいくつかの例示的な実施形態においては、光学利得が少なくとも約１．２、少なくとも約１．３、または少なくとも約１．５であることが期待される。
【００１５】
本開示において、用語「利得」は、本開示に従って構成された光学フィルムを有する光学系の軸方向出力の輝度の、そのような光学フィルムのない同じ光学系の軸方向出力の輝度に対する比を示すとする。本開示の典型的な実施形態においては、プリズム状構造体の大きさ、形状および角度を、少なくとも１．１の光学利得を生じるように選択する。さらに、プリズム状構造体の間隔、大きさ、形状および角度を、光の所望の出力分布に基づいて選択してもよいが、構造体は、回折を引き起こす程に小さくするべきではなく、かつ構造体の少なくとも１つの寸法を、肉眼で見える程に大きくするべきでない。後者の現象は、一般に約１００または１５０ミクロン以上の構造体で生じる。直接照射型バックライトにおいて使用するのにとりわけ適切ないくつかの例示的な実施形態においては、本開示の光学フィルムが、光源を視聴者から見えないように、プリズム状構造体の間隔、大きさ、形状および角度を選択することができる。
【００１６】
さらに図２を参照すると、構造化表面１０ａを基板部分１２ａの上に配置してもよい。当業者ならば理解するように、光学フィルム６ａを使用して、バックライト２ｅから出射される光線の方向を変更したり、またはいくつかの例示的な実施形態においては、該光線の他の特徴を変更してもよい。例えば、本開示のいくつかの例示的な実施形態によって、光学フィルム６ａのプリズム状構造体８ａを使用して光の角度的な広がりの制御ができるようになる。
【００１７】
基板部分１２ａは、構造化表面１０ａの光学的特徴とは異なる付加的な光学的特徴を有する光学フィルムを含んでもよい。例えば、光学フィルムは、構造化表面１０ａが光を操作する方法とは異なる方法で光を操作してもよい。そのような操作としては、本開示の光学フィルムに入る光の偏光、拡散または付加的な再指向が挙げられる。そのような付加的な特徴のある例示的な適切なフィルムとしては、これに限定されないが、偏光フィルム、光拡散フィルム、ＢＥＦなどの輝度上昇フィルム、ターニングフィルムおよびそのいずれかの組み合わせが挙げられる。ターニングフィルムは、例えば、反転プリズムフィルム（例えば、逆ＢＥＦ）、または反転プリズムフィルムの構造と全体的に類似した方法で光を再指向させる、別の構造であってよい。いくつかの例示的な実施形態においては、基板部分１２ａは、例えば、ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）デュアル輝度上昇フィルム（Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）（「ＤＢＥＦ」）などの多層反射偏光子である直線状の反射偏光子、またはビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）拡散反射偏光フィルム（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ  Ｆｉｌｍ）（「ＤＲＰＦ」）などの連続相と分散相を有する拡散反射偏光子を含んでもよい（双方とも３Ｍ社から入手可能）。その他の例示的な実施形態においては、基板部分は、ポリカーボネート層（「ＰＣ」）、ポリメチルメタクリレート層（「ＰＭＭＡ」）、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）または当業者に公知の任意の他の適切なフィルムや材料を含んでもよい。
【００１８】
図３Ａおよび図３Ｂは、本開示による光学フィルム６ｃの例示的な実施形態を示す。構造化表面１０ｃおよび基板部分１２ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに示すような単一フィルムであってよい。図示の例示的な実施形態においては、構造化表面１０ｃは、複数の矩形ベースのプリズム状構造体８ｃを含み、それぞれ、第１および第２の一般的な方向に沿って互いに対向してそれぞれ配置された、２対の、実質的に平行な辺を有する。例示的なプリズム状構造体８ｃは、少なくとも２つの隣接する構造体の辺が互いに平行にならないように配置され、かつまた、プリズム状構造体の少なくとも１つの辺がＸ方向またはＹ方向のどちらかと平行にならないように配置されてもよい。代わりに、少なくともの１つのプリズム状構造体の少なくとも１つの対の辺を、少なくとも１つの他のプリズム状構造体の少なくとも１つの対の辺に対して、図３Ａに示すように角度Ωだけ角度をつけて配置する。その角度は、構造化表面１０ｃにわたって構造体ごとに変化してもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、角度Ωは、表面１０ｃにわたって不規則に変わる。
【００１９】
このような例示的な実施形態は、互いに対して角度的にずれた辺を有するプリズム状構造体を有するものとして参照される。互いに対して角度的にずれている、プリズム状構造体８ｃの例示的な配置は、特定の１つまたは複数の方向に沿って観察角を広くする、またはモアレパターンを減少もしくは消去するのに役立つ。当業者は、この例示的な実施形態に、他の外形のプリズム状構造体、例えば正方形ベースのプリズム状構造体を使用してもよいことを容易に理解するであろう。いくつかの例示的な実施形態においては、様々な大きさおよび／または外形のプリズム状構造体を使用してもよい。
【００２０】
当業者が理解するように、構造化表面１０ｃおよび基板部分１２ｃを単一部品として形成して光学フィルム６ｃを提供してもよいし、またはそれらを別個に形成してから結合させて、単一部品を提供してもよい。光学フィルム６ｃは、これに限定されないが、エンボス加工法、鋳造法、圧縮成形法、およびバッチ処理法を含めて、当業者に公知のいかなる方法で製造されてもよい。
【００２１】
本開示による光学フィルムの例示的な製造方法においては、微細構造成形ツール、および任意に中間成形ツールを用いて、光学フィルム（例えば光学フィルム６ｃ）を形成してもよい。微細構造成形ツールは、例えば、適切な基板上に２方向に溝を切削することによって作られる。当業者が理解するように、得られる微細構造成形ツールは、所望の光学フィルムに似た複数のプリズム状構造体を含む。切削深さおよび各切削間の間隔は、先端が尖っている、平坦な、または頂点に沿って線が鋭い、いずれのプリズム状構造体が望ましいかどうかによって、および他の関連するパラメータによって調整してもよい。
【００２２】
微細構造成形ツールに対して反転または反対の構造を有する中間成形ツール（例えば逆プリズム状構造体）を、例えば、電気めっき方法またはポリマー複製（レプリカ）法を使用して微細構造成形ツールから製造してもよい。中間成形ツールを、例えば、ポリウレタン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＵＶ硬化樹脂などを含むポリマーで構成してもよい。中間ツールは剥離層で被覆され、最終品の光学フィルムの剥離を促進するようにしてもよい。
【００２３】
当業者が理解するように、中間成形ツールを使用して、直接複製またはバッチ処理によって光学フィルム（例えば、光学フィルム６ｃ）を製造してもよい。例えば、中間成形ツールを使用して、射出成形、紫外線硬化、または圧縮成形などの熱可塑性成形のような方法によって、光学フィルム６ｃをバッチ処理してもよい。本開示による光学フィルムは、当業者に公知の任意の適切な材料、例えば、シリカベースのポリマーなどの無機材料、ならびにモノマー、コポリマー、グラフト化ポリマー、およびその混合物あるいはブレンドを含むポリマー材料などの有機材料でできているか、またはそれを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、構造化表面を有する部分は、基板部分よりも低い屈折率である材料から形成してもよい。そのような例示的な実施形態においては、屈折率が約１．６６のポリエチレンテレフタレートの基板部分の場合の、構造化表面を担持する部分の好ましい屈折率の範囲は、約１．５５〜約１．６５であり、その場合は、屈折率が約１．５８のアクリルである。
【００２４】
図４Ａおよび図４Ｂは、本開示による光学フィルム６ｄの例示的な実施形態を示す。例示的な光学フィルム６ｄは、構造化表面１０ｄの上に複数の正方形ベースのプリズム状構造体８ｄを含む。プリズム状構造体８ｄは、その辺が互いに実質的に平行であり、かつ２つ以上の個別のプリズム状構造体８ｄの辺が、Ｘ方向とＹ方向の双方に沿って二次元的に、互いに対して横方向にずれているように配置されている。図４Ａに示される例示的な実施形態においては、例示的なプリズム状構造体８ｄの１つは、その隣接するプリズム状構造体の２つに対して距離ｔおよびｌだけ横方向にずれており、かつ距離ｔおよびｌの一方または双方は構造化表面１０ｄにわたって構造体ごとに変化してもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、距離の一方または双方は、表面１０ｄにわたって不規則に変化してもよい。当業者は、この例示的な実施形態に、他の外形のプリズム状構造体、例えば正方形ベースのプリズム状構造体を使用してもよいことを容易に理解するであろう。いくつかの例示的な実施形態においては、様々な大きさおよび／または外形のプリズム状構造体を使用してもよい。
【００２５】
図５Ａおよび図５Ｂは、例示的な光学フィルム６ｅを示し、その光学フィルム６ｅは、Ｘ方向に沿って配置される個別のプリズム状構造体の辺が、互いに対して距離ｍだけ横方向にずれているように、ずれて分布している複数の矩形ベースのプリズム状構造体８ｅを含む。さらに、この例示的な実施形態のプリズム状構造体８ｅは、その辺が互いに実質的に平行であり、かつＹ方向に沿って配置される辺が互いに整列しているように配置されている。距離ｍは、構造化表面１０ｅにわたって構造ごとに変化してもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、距離は、表面１０ｅにわたって不規則に変化してもよい。当業者は、この例示的な実施形態に、他の外形のプリズム状構造体、例えば正方形ベースのプリズム状構造体を使用してもよいことを容易に理解するであろう。いくつかの例示的な実施形態においては、様々な大きさおよび／または外形のプリズム状構造体を使用してもよい。プリズム状構造体８ｄ／８ｅは、互いに離隔して位置決めされてもよく、または図５Ａおよび５Ｂに示すように、それらは互いに実質的に密接していてもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、プリズム状構造体は、横方向および角度的の双方において互いに対してずれていてもよい。
【００２６】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、光学フィルム６ｄは２つの別個の部分、構造化表面１０ｄを有する部分と基板部分１２ｄとから形成されてもよい。この構造を、例えば、基板部分を硬化材料によって被覆し、構造化表面に硬化材料を与えて、そして光学フィルム６ｄを硬化することによって形成してもよい。代わりに、光学フィルム６ｅの構造化表面１０ｅを有する部分および基板部分１２ｅは、例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、適切な接着剤２８によって接合された２つの別個のフィルムであってもよい。接着剤２８としては、これに限定されないが、感圧接着剤（ＰＳＡ）や紫外（ＵＶ）線硬化接着剤が挙げられる。
【００２７】
図６Ａ〜図６Ｃに、本開示によるプリズム状構造体８ｆの例示的な実施形態を示す。図６Ａはプリズム状構造体８ｆの平面図を示す。プリズム状構造体８ｆの基部は、方向Ｙに沿って互いに略対向して配置される２つの第１の辺Ａ1、および方向Ｘに沿って互いに略対向して配置される２つの第２の辺Ｂ1を有する四角形状である。本開示の典型的な実施形態においては、２つの第１の辺Ａ1は互いに実質的に平行であり、かつ２つの第２の辺Ｂ1は互いに実質的に平行である。いくつかの例示的な実施形態においては、第１の辺Ａ1は、第２の辺Ｂ1に実質的に垂直である。それゆえ、プリズム状構造体８ｆの基部は、実質的に矩形であるかもしれない。一方の対の辺の長さが他方の対の辺よりも長い場合の、例示的なアスペクト比は、１．１、１．４および３を含んでもよい。図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、構造体８ｆは頂角ａおよびｂによって特徴付けられる。頂角の一方または双方は、約９０度、約８０〜約１００度、または約６０〜約１２０度であってよい。
【００２８】
図６Ｂは、図６Ａに示す６Ｂ−６Ｂの面における、プリズム状構造体８ｆの例示的な実施形態の断面図を示す。プリズム状構造体８ｆは、２つの表面１６ａを含む。プリズム状構造体８ｆは、表面１６ａの１つと、基板部分１２ｆに平行な面との間で測定される角度α1も含む。図６Ｃは、図６Ａに示す６Ｃ−６Ｃの面における、プリズム状構造体８ｆの例示的な実施形態の断面図を示す。プリズム状構造体８ｆは、２つの表面１４ａを含む。プリズム状構造体８ｆは、表面１４ａの１つと、基板部分１２ｆに平行な面との間で測定される角度β1も含む。角度α1は、好ましくは少なくとも角度β1と同程度であり、通常それよりも大きい。いくつかの例示的な実施形態においては、角度α1およびβ1の一方または双方を、約３０〜約６０度の範囲にすることができる。
【００２９】
図６Ｂおよび図６Ｃに、プリズム状構造体８ｆ内を進行する光線１８を示す。表面１６ａおよび表面１４ａは、表面１６ａまたは表面１４ａの法線に対する光線１８の入射角δ1またはδ2によって、光線１８を反射または屈折してもよい。本開示から当業者が理解するように、異なる角度α1およびβ1を選択することによって、光学フィルム６のプリズム状構造体８ｆを透過する光の角度的な広がりを制御することができる。いくつかの例示的な実施形態においては、対向する対の表面と基板部分に平行な面との間の角度は、互いに等しくない。これは、視軸が基板部分の法線に対して傾いている場合に有利かもしれない。
【００３０】
図７Ａは、図６Ｂに示すプリズム状構造体８ｆに類似した、プリズム状構造体８ｇの例示的な実施形態の断面図を示す。バックライト２ｇから出射される光線２０ａ、光線２２ａ、および光線２４ａがプリズム状構造体８ｇ中を伝播する。図７Ｂは、図６Ｃに示すプリズム状構造体８ｆに類似した、プリズム状構造体８ｇの例示的な実施形態の断面図を示す。光線２０ａ、２２ａ、および２４ａとそれぞれ同じ方向の光線２０ｂ、光線２２ｂ、および光線２４ｂは、バックライト２ｇから生じ、プリズム状構造体８ｇ中を伝播する。
【００３１】
以下に、バックライト２ｇから生じる光線２０〜２４のそれぞれの、本開示の例示的な光学フィルム６のプリズム状構造体８ｇ中の進行を説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、光線が表面１６ｂの１つまたは表面１４ｂの１つに衝突するかどうかによって、光線がどのように異なるふるまいをするか、および表面１６ｂの角度α2および表面１４ｂの角度β2を選択することによって、２つの別個の方向においてどのように光の角度的な広がりを制御できるかを示す。光線２０〜２４は、光線２０〜２４の反射および屈折の角度を正確に示すように描かれていないことに留意されたい。光線２０〜２４は、プリズム状構造体８ｇ中で光線が進行する全体的な方向を概略的に示すだけである。
【００３２】
図７Ａにおいては、バックライト２ｇから生じる光線２０ａは、表面１６ｂに垂直な方向にプリズム状構造体８ｇ中を進行する。それゆえ光線２０ａは、表面１６ｂに対して垂直方向（すなわち法線）において、表面１６ｂに衝突し、表面１６ｂの法線に対する光線２０ａの入射角はゼロ（０）度に等しい。
【００３３】
光学フィルム６（例えば、光学フィルム６ａ〜６ｅ）と表面１６ｂおよび１４ｂの上の媒質を、例えば、実質的に空気で構成してよい。しかしながら、光学フィルム６と表面１６ｂおよび１４ｂの上の媒質は、当業者に公知のいかなる媒質、材料、またはフィルムで構成してもよい。当業者が理解するように、空気の屈折率は、ほとんどの公知の物質よりも小さい。スネルの法則の原理に基づくと、光が小さい屈折率の媒質に衝突するか入射すると、光線は、入射角δよりも大きい法線に対する出射角θで、法線から離されるように曲がる。しかしながら、光線が表面の法線であるように、表面において材料−空気の境界に衝突する光線（例えば、光線２０ａ）は、曲がらず、図７Ａに示すように直線的に進行し続ける。スネルの法則は、次式：
ｎi＊ｓｉｎδ＝ｎt＊ｓｉｎθ、
（ここで、
ｎi＝入射光側の物質の屈折率、
δ＝入射角、
ｎt＝透過光側の物質の屈折率、および
θ＝出射角
である）で表される。当業者は、また一定量の入射光が、反射してプリズム状構造体８ｇ内に戻るであろうことを理解するであろう。
【００３４】
図７Ｂは、光線２０ａと実質的に同じ方向に進行する光線２０ｂを示す。光線２０ｂは、表面１４ｂの法線に対して入射角δ3で表面１４ｂに衝突する。上述のように、表面１４ｂの角度β2は、表面１６ｂの角度α2よりも小さい。それゆえこの場合、光線２０ｂの入射角δ3は、光線２０ａの入射角δと等しくない。光線２０ｂの入射角δ3は、図７Ｂに示すようにゼロ（０）に等しくなく、かつ光線２０ｂは、表面１４ｂに垂直に、材料−空気の境界に衝突しない。光線２０ｂは、スネルの法則の式に基づいて表面１４ｂに衝突する入射角δ3とは異なる出射角θ3で屈折される。
【００３５】
図７Ａに示すように、光線２２ａはプリズム状構造体８ｇ中を進行し、表面１６ｂの法線に対して入射角δ4で表面１６ｂに衝突する。光線２２ａの入射角δ4は、表面１６ｂにおける臨界角δcよりも大きい。光線２２ａは、プリズム状構造体８ｇから出射されずに、反射してプリズム状構造体８ｇ内に戻る。これを「全反射」と称する。上述のように、光線は、高い屈折率の物質から低い屈折率の物質へ進行する場合には、上記の屈折の式に従ってふるまう。式によれば、入射角が増すにつれて出射角θは９０度に近くなる。しかしながら、臨界角がδcであるとき、および臨界角δcより大きい角度全てにおいては、全反射が生じる（例えば、光線は、屈折して表面を透過するのではなく、反射されてプリズム状構造体８ｇ内に戻る）。当業者が理解するように、出射角（例えば、屈折角）を９０度に設定して、入射角δに解を与えることにより、スネルの法則（上述）によって臨界角δcを求めてもよい。
【００３６】
図７Ｂに示すように、光線２２ａと実質的に同じ方向に進行する光線２２ｂが、表面１４ｂに衝突する。表面１４ｂの角度β2が、表面１６ｂの角度α2よりも小さい場合には、光線２２ｂは、光線２２ａが表面１６ｂに衝突する入射角δ4とは異なる入射角δ5で表面１４ｂに衝突する。光線２２ｂの入射角は臨界角δcよりも小さいので、光線２２ｂは表面１４ｂにおいて屈折し、表面１４ｂを透過する。
【００３７】
それぞれ図７Ａおよび図７Ｂに示すように、光線２４ａおよび光線２４ｂは、基板部分１２ｇに垂直な方向にプリズム状構造体８ｇ中を進行する。光線２４ａおよび２４ｂは、それぞれ表面１６ｂおよび表面１４ｂに、臨界角δcよりも小さい入射角δで衝突する。しかしながら、表面１６ｂの法線に対する光線２４ａの入射角δ6は、表面１４ｂの法線に対する光線２４ｂの入射角δ7よりも大きい。従って、スネルの法則によれば、表面１６ｂの法線に対する光線２４ａの出射角θ6は、表面１４ｂの法線に対する光線の出射角θ7とは異なる。当業者が理解するように、表面１６ｂの法線に対する光線２４ａの出射角θ6は、表面１４ｂの法線に対する光線２４ｂの出射角θ7よりも大きいであろう。
【００３８】
当業者が理解するように、大きい角度α2を有する表面１６ｂは、一般的に、小さい角度β2を有する表面１６ｂよりも、バックライト２ｇに垂直する方向へ、より多くの光を「焦光させる」であろう。それゆえ、上述したようなプリズム状構造体８（例えば、プリズム状構造体８ａ〜８ｇ）を有する光学フィルム６（例えば、光学フィルム６ａ〜６ｅ）によって、１つの方向に沿って光の角度的な広がりを大きくし、別の方向に沿って光の角度的な広がりを小さくすることができる。いくつかの例示的な実施形態においては、本開示の例示的な光学フィルムを透過した光の角度的な広がりは、プリズム状構造体の長い辺と同一直線上の方向に沿って大きく、かつプリズム状構造体の短い辺と同一直線上の方向に沿って小さいであろう。
【００３９】
本開示の光学フィルム６は液晶テレビに用いられて、第１の方向、例えば、水平方向における光の角度的な広がりを大きくし、かつ第２の方向、例えば、垂直方向における光の角度的な広がりを小さくても、それでも十分であるようにしてもよい。これは、通常、垂直方向（例えば、視聴者が立っているかまたは座っている）よりも水平方向（例えば、視聴者がテレビのどちらかの側にいる）において広い視野に適応させるのに、有利であろう。いくつかの例示的な実施形態においては、視軸は、視聴者が床に座っている場合など下方に傾いているかもしれない。垂直方向における光の角度的な広がりを減少させることによって、得られる光学利得は所望の観察角範囲となるであろう。光学フィルム６（例えば、プリズム状構造体８ｄを有する光学フィルム６ｄ）のいくつかの他の例示的な実施形態においては、光の角度的な広がりは第１および第２の方向において等しいかもしれない。
【００４０】
図８Ａ〜図８Ｃは、本開示によるプリズム状構造体８の１つのさらなる例示的な実施形態を示す。図８Ａは、２つの対向する第１の辺Ａ3および２つの対向する第２の辺Ｂ3を有するプリズム状構造体８ｈを示す。Ａ3の長さはＢ3の長さ未満である。プリズム状構造体８ｈは、２つの表面１４ｃおよび２つの表面１６ｃも含む。この例示的な実施形態においては、プリズム状構造体８ｈは、少なくとも約１．１の光学利得を維持するのに十分な小さい面積を占める、実質的に平らな面２６ｂをさらに含む。平面２６ｂは、例えば、構造化表面１０（例えば、構造化表面１０ａ〜１０ｅ）のプリズム状構造体８ｈの頂部に追加的な光学フィルムまたは基板を接合する場合に有用であろう。さらに、平面は、ディスプレイに垂直な方向（すなわち、視聴者がスクリーンを見る可能性が最も高い方向）に、より多くの光を透過させるのに役立つかもしれない。表面２６ｂは隆起させても、または窪ませてもよい。いくつかの例示的な実施形態においては、表面２６ｂに丸みをつけてもよい。
【００４１】
図８Ｂは、２つの対向する第１の辺Ａ4および２つの対向する第２の辺Ｂ4を有するプリズム状構造体８ｉを示す。この例示的な実施形態においては、２つの表面１４ｄは実質的に三角形状であり、および２つの表面１６ｄは実質的に台形状である。プリズム状構造体８ｉは、２つの対向する第１の辺Ａ4および２つの対向する第２の辺Ｂ4を有するいずれの他の構成でもよいことが考えられる。
【００４２】
図８Ｃは、２つの対向する第１の辺Ａ5および２つの対向する第２の辺Ｂ5を有する別のプリズム状構造体８ｐを示す。Ａ5の長さは、Ｂ5の長さと等しい。プリズム状構造体８ｐは、２つの表面１４ｅおよび２つの表面１６ｅも含む。プリズム状構造体８ｐは、平面２６ｃをさらに含む。いくつかの例示的な実施形態においては、表面２６ｃに丸みをつけてもよい。
【００４３】
本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本開示の構成および方法に様々な修正および変形を行うことができることが、当業者には明らかであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にある場合には、本開示は、本明細書で説明した例示的な実施形態の修正および変形を網羅することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】平面状の、ライトガイドエッジ照射型バックライトを示す模式断面図である。
【図１Ｂ】くさび状の、ライトガイドエッジ照射型バックライトを示す模式断面図である。
【図１Ｃ】拡張光源を用いるバックライトを示す模式断面図である。
【図１Ｄ】直接照射型バックライトを示す模式断面図である。
【図２】バックライトの上に位置決めされた、本開示による光学フィルムの例示的な実施形態を示す模式断面図である。
【図３Ａ】本開示による光学フィルムの例示的な実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す光学フィルムの側面図である。
【図４Ａ】本開示による光学フィルムの別の例示的な実施形態の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す光学フィルムの側面図である。
【図５Ａ】本開示による光学フィルムのさらなる例示的な実施形態の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す光学フィルムの側面図である。
【図６Ａ】本開示による例示的な光学フィルムの矩形ベースのプリズム状構造体の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示すプリズム状構造体の断面図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示すプリズム状構造体の別の断面図である。
【図７Ａ】バックライトの上に位置決めされた本開示による例示的な光学フィルムのプリズム状構造体の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すプリズム状構造体の別の断面図である。
【図８Ａ】本開示による例示的な光学フィルムのプリズム状構造体の平面図である。
【図８Ｂ】本開示による例示的な光学フィルムの別のプリズム状構造体の平面図である。
【図８Ｃ】本開示による例示的な光学フィルムの別のプリズム状構造体の平面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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