(57)【要約】  輝度を強調し、モアレ効果を少なくする構造面を有する光学基板。この光学基板は、不規則プリズム構造を含む三次元的に変化する構造光出力面を有する。この不規則プリズム構造は、側方向に形成されたピークと谷を有する長手方向のプリズムブロック或いはそれの列を含むことが観察される。隣接するピーク相互、隣接する谷相互、及び/又は隣接するピークと谷は、規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに平行であり或いは非平行である。側方に隣接するピーク、谷、及び/又は隣接するピークと谷は平行ではない。隣接する不規則プリズムブロックは同一長さを有する標準の長手方向部分、或いは異なる長さを有するランダム又は疑似ランダムな不規則部分である。各プリズムブロックの小面はフラット或いは湾曲(凸出及び/又は陥凹)している。
2008544303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースの一側の平面的光入力面と、
前記ベースの他側から延在する光出力面とを含み、
前記光出力面は、各々がピークを形成する複数の不規則プリズムを有する三次元的に変化する構造面を有し、複数の不規則プリズムは側−側列に並設されて、隣接する二つのピーク相互間に谷を形成している、光学基板。
【請求項２】
各不規則プリズムは、第一及び第二端と、第一端から第二端へ延在するピークとを有する概ね長手方向に傾斜をつけた本体を含む、請求項１に記載の光学基板。
【請求項３】
第一端と第二端は異なる寸法を有する、請求項２に記載の光学基板。
【請求項４】
前記ピークは第一及び第二端の少なくとも一方に垂直であり、或いは第一及び第二端の少なくとも一方に対して所定角度で傾斜している、請求項３に記載の光学基板。
【請求項５】
第一及び第二端は平行、非並行のいずれかである、請求項４に記載の光学基板。
【請求項６】
隣接する谷相互、隣接するピーク相互、及び/又は隣接するピークと谷が、少なくとも隣接する列の範囲にわたって平行、非平行のいずれかである、請求項１に記載に光学基板。
【請求項７】
複数の前記列は、各々が長手方向の列内に配置された複数の不規則プリズムを含む、請求項１に記載の光学基板。
【請求項８】
一つの不規則プリズムから長手方向に隣接する別のプリズムへの転移域が、段差無しに連続している、請求項７に記載の光学基板。
【請求項９】
各不規則プリズムは、小端と大端を有する概ね長手方向に傾斜した本体と、前記小端から大端まで延在するピークを有し、かつ
（a）一つの不規則プリズムの大端が長手方向に隣接する不規則プリズムの寸法と形状が類似した大端に連結されているか、又は
（b）一つの不規則プリズムの小端が長手方向に隣接する別の不規則プリズムの寸法と形状が類似した小端に連結されている、請求項１に記載の光学基板。
【請求項１０】
複数の前記列は、各々が、更に、二つの不規則プリズムの間に配置された少なくとも一つの標準プリズムを含む、請求項９に記載の光学基板。
【請求項１１】
一つの列の隣接する不規則及び/又は標準プリズムは、相互に一定の角度で傾斜したピークを有している、請求項１０に記載の光学基板。
【請求項１２】
各ピークは、７０〜１１０度の角度を有する頂角を有する、請求項１に記載の光学基板。
【請求項１３】
プリズムの頂角は、光入力面に垂直でピークと谷を横切る縁に平行な平面において類似である、請求項１２に記載の光学基板。
【請求項１４】
複数の前記プリズムは、構造面の少なくとも一領域にかけてランダムに変化する物理的な形状と寸法を有する、請求項１に記載の光学基板。
【請求項１５】
複数の前記プリズムがランダムに変化し、全体的に規則的、半規則的、或いは疑似ランダムな構造面を構成している、請求項１４に記載の光学基板。
【請求項１６】
複数の前記プリズムブロックのピークが同一平面内に存在していない、請求項１に記載の光学基板。
【請求項１７】
前記ピークが不規則プリズムの第一及び第二小面を分離し、第一及び第二小面の少なくとも一方がフラット或いは湾曲した表面を含み、第一及び第二小面の他方がフラット或いは湾曲した表面を含む、請求項１に記載の光学基板。
【請求項１８】
画像に従って光を発射するディスプレイモジュールと、
特定視角において画像の輝度を強調する、請求項１に記載の光学基板を含む、フラットパネルディスプレイ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のフラットパネルディスプレイと、   
画像データを前記フラットパネルディスプレイに送って前記画像データによって画像を表示する制御用エレクトロニクスを含む、電子装置。
【請求項２０】
フラットパネルディスプレイによって表示された画像の輝度を強調する方法であって、
画像に応じて光を発射するディスプレイモジュールを設け、
請求項１に記載の光学基板を設けて、光入力面を介して光を受け、光出力面を介して光を発射し、これによって画像の輝度を構造面によって強調する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は所定構造面を有する光学基板、特に輝度強調のための光学基板、更には平面光源を有するフラットパネルディスプレイに使用される輝度強調基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここに参考として挙げられた全ての刊行物は、その全内容が本明細書に組み入れられる。
フラットパネルディスプレイ技術はテレビのディスプレイ、コンピュータのディスプレイ及び携帯型電子機器(携帯電話機、個人用デジタル補助機（PDAs）)に普通に使用されている。液晶ディスプレイ（LCD）はフラットパネルディスプレイの一タイプであり、これは画素のアレイを有する液晶（LC）モジュールを配置して画像を表現する。バックライトLCDにおいては、輝度強調フィルムがプリズム構造を使用して光を視線に沿って(即ちディスプレイに直角に)誘導し、ディスプレイの使用者によって観察される光の輝度を強調し、このシステムが少ない動力で所望レベルの軸上照明を得られるようにしている。
【０００３】
これまで、輝度強調フィルムはフィルムの発光面上に平行プリズム溝、レンズ状溝、或いはピラミッドを有し、これによってフィルムを出る光線に対するフィルム/空気の接触面の角度を変え、フィルムの他方の面に斜めに入射する光をフィルムの出口面に対して更に垂直な方向に再分布させる。この輝度強調フィルムは平滑な光入射面を有し、これを通って光がバックライトモジュールから入る。これまで、多くの応用例は、相互に対して回転して各フィルム層の溝が相互に９０度になるようにした二枚の輝度強調フィルムを使用していた。
【０００４】
フラットパネルディスプレイにおいて二枚の輝度強調フィルムを使用することから生じる好ましくない効果は、これらの二枚の輝度強調フィルムの表面上のプリズム構造の二つの周期的パタンの干渉によって生じるモアレパタンの出現である。過去に、種々の面構造を有する輝度強調フィルムが、モアレパタンの形成を回避するために開発された。一層の輝度強調フィルムを組み入れたフラットパネルディスプレイにおいて、モアレを生じる周期的パタンは、フィルム自体のプリズム構造のパタンとそのパタンの反射された画像(フラットパネルディスプレイの他方の面によって反射される)である。更に、輝度強調フィルムとICモジュールの画素アレイの構造が、同様にモアレパタンを生じることもあった。
【０００５】
例えば、米国特許５，２８０，３７１は輝度強調フィルムの二枚の層のために異なった空間周波数或いは平行ピッチを使用することを開示している。更に、これは輝度強調フィルムの少なくとも一方をLCモジュールの画素アレイに対して回転させ、該フィルムの長手方向の構造が画素アレイに対して一定の角度でモアレ効果を減らすことを開示している。しかし、輝度強調フィルムの従来製造法に起因して、短形のフラットパネルディスプレイに使用するための短形の輝度強調フィルムを得るにはかなりのトリミングが必要であり、例えば、プリズム構造がLCモジュールの画素アレイに対して所定の角度で回転させる。これは、製造コストを著しく増加させる。
【０００６】
米国特許５，９１９，５５１は、モアレ干渉パタンを減らすために平行の可変ピッチのピーク及び/又は溝を有する構造光学フィルムと、該フィルムの一つ以上の層を組み入れた光ディスプレイを開示している。このピッチの変更は隣接するピーク及び/又は谷の群にわたって、或いは隣接するピーク及び/又は谷の対の間で行われる。光学フィルムの断面図は、ピークと谷の方向に沿って一定に保たれる。
【０００７】
米国特許６，８６２，１４１は、約１cm以下の補正長を有する三次元面を特長とする光学基板を開示する。この光学基板は第二面構造機能によって調節される第一表構造機能によって形成され、この第一表構造機能は第一入力光線から少なくとも一つの正反射成分を生成する。三次元構造のピークは同一平面上に存在する。この光学基板は輝度強調を含む種々の応用例に使用するのに適している。この開示は、光学基板用の表面構造を得るための比較的複雑な方法を提案している。この開示からは、光学基板が如何にして実際に物理的に作動するか明らかでない。更に、プリズムフィルムと比較して、開示された構造によって得られる輝度強調の程度に疑問が残る。
【０００８】
必要なのは、単一基板において輝度の強調とモアレ効果の減少の両者が可能な表面構造を提供するコストの安い光学基板である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、単一基板において輝度或いは明るさを強調し、モアレ効果を減少する構造面を有する光学基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態において、光学基板は可撓性或いは剛性のフィルム、シート、プレート等の形をなし、不規則プリズム構造を含む三次元的に変化する構造の光出力面と、特殊構造を有しない平滑平面の光入力面とを有している。
【００１１】
本発明の一実施形態では、光学基板構造の全体において光出力面と光入力面は相互に概ね平行である（即ち、傾斜したり、凹んだり、突出したりした全体的な基板構造を形成していない）。
【００１２】
本発明の別の実施形態において、光出力面における不規則プリズム構造は、ピークと谷を形成する、側方、即ち側−側（side-by-side）に並設された長手方向の不規則プリズムブロックを含む。この長手方向の不規則プリズムブロックの小面（facet）は、隣接する各ピークと谷との間に形成される。長手方向に変化するプリズム構造は、一つ以上の次に述べる構造の特徴を有する。少なくとも複数の不規則プリズムブロックは、小端に向かって、或いは広い幅から狭い幅へ向かって、或いは大きいピーク高さから小さいピーク高さへ向かって傾斜した大端を有する。隣接するピーク相互、隣接する谷相互、及び/又はピークと谷は、平行から非平行に規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに変化してよい。同様に、非平行なピーク、谷、及び/又はピークと谷は、特定の長手方向に関して収束と拡散間で規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに変化してよい。ピークの全てが同一平面に存在するのではなく、全ての谷が同一平面に存在しても存在しなくてもよい。長手方向にピークと谷を横切る断面は一定ではない。隣接するピーク相互間、隣接する谷相互間、及び/又は隣接するピークと谷との間のピッチは、プリズムブロックを横切る側方向で規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに変化する。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、光出力面における不規則プリズム構造は、側−側或いは側列の不規則ブロックを含むものとして観察でき、不規則プリズムブロックの長手方向の各列は、連続的に端相互を連結した複数の不規則プリズムブロックを含むものとして観察できる。一実施形態において、一つのプリズムブロックの小端は、同一列の沿った別のプリズムブロックの小端に連結され、一つのプリズムブロックの大端は同一列に沿った別のプリズムブロックの大端に連結されている。側方に隣接するピーク相互、谷相互、及び/又は隣接するピークと谷は平行ではない。プリズムブロックを横切るピークと谷の構造は、前述の実施形態と類似した他の構造的特徴を有する。隣接する不規則プリズムブロックは、同一長さを有する不規則な長手方向部分、或いは異なる長さを有するランダム又は疑似ランダムな不規則部分であってよい。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、プリズムブロックの隣接する列のピーク又は谷は平行であり、一つの列の不規則プリズムブロックは別の列の不規則プリズムブロックと交差している。
【００１５】
本発明の更に別の実施形態において、各プリズムブロック部分の一つ以上の小面は、実質的にフラットであっても、湾曲(凸出及び/又は陥凹)していてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の本質と利点を充分に理解し、同時に好ましい使用のモードを理解するために、添付図面を参照して詳細な説明を読むべきである。以下の図面において同じ符号は全図面を通じて同じ部分を指している。
【００１７】
この説明は、本発明を実施するために現在意図される最良のモードに関する。本発明は、種々の実施形態と図面を参照して説明されている。この説明は発明の全般的原理を示すことを目的としてなされたものであり、限定的な意味に解釈されるべきでない。当業者には、これらの教示を参照して本発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形と改良を行えることが明らかであろう。本発明の範囲は添付の請求の範囲を参照することにより最良に決定される。
【００１８】
本発明は、輝度を強調しモアレ効果を減少させる構造面を有する光学基板に関する。本発明の一形態において、光学基板はフィルム、シート、プレート等の形を採り、不規則プリズム構造を有する可撓性或いは剛性の三次元的に変化する構造の光出力面と、無構造の平滑平面の光入力面とを有している。例示として、非限定的に、画像が表示される概ね短形のディスプレイ領域を形成するLCパネルを有するLCDに使用するための光学基板に関連して、本発明を説明する。
【００１９】
図１はフラットパネルディスプレイの一例を示す。本発明の一実施形態によれば、バックライトLCD１０は液晶（LC）ディスプレイモジュール１２、バックライトモジュール１４の形態の平面光源、及び前記LCモジュール１２とバックライトモジュール１４との間に介在する多数の光学フィルムを含む。LCモジュール１２は、二つの透明基板の間に挟まれた液晶と、画素の二次元アレイを形成する制御回路とを含む。バックライトモジュール１４は、光源が平面上に延在するバックライト型か、図１に示されているように直線型光源１６が光ガイド１８の縁に設けられた縁光型のいずれかの平面的な光の分布を提供する。直線型光源１６からの光を光ガイド１８の縁を通って光ガイド１８内へ誘導するために、反射器２０が設けられている。光源は、(例えば傾斜プレートと、LCモジュール１２から離れる側を向いた底面上に形成された光反射及び/又は散乱面とによる)構造を有し、光をICモジュール１２の方を向いた上平面を通って分布かつ誘導する。光学フィルムは、光ガイド１８の平面からの光を拡散させる上下の拡散フィルム２２と２４を含んでよい。光学フィルムは、更に本発明による上下の構造面と光学基板２６と２８を含み、これらは通過する光を再分布させてフィルムを出た光をフィルムの表面に対する垂線にもっと沿うように誘導する。光学基板２６と２８は、当該技術において輝度或いは明るさ強調フィルム、光再誘導フィルム（light redirecting films）及び方向拡散フィルム（directional diffusing films）と称されている。このような光学フィルムの組合せを通じてICモジュール１２に入る光は、ICモジュール１２の平面領域にわたって均一であり、比較的強い垂直光強度を有する。本発明による光学基板は、LCDと共に使用されてテレビ、ノート型コンピュータ、モニタ、携帯電話機やPDA等の携帯装置のためのディスプレイに装備され、ディスプレイをより明るくする。
【００２０】
本発明の一実施形態において、光出力面及び光入力面は光学基板構造の全体において相互に概ね平行である(即ち、バックライトモジュールの光ガイドのように傾斜したり、或いは凹んだり凸出した基板全体の構造を形成していない)。図２を参照すると、光学基板３０は平面的で平滑の光入力面３２と、横列状に(即ち側−側並びに)配設された長手方向の不規則なプリズムブロックからなるように見える不規則プリズム構造を有する光出力面３４とを有している。
【００２１】
参照し易いように、次の直角ｘ、ｙ、ｚ座標系が種々の方向を説明するために採用される。図２に示されるように、x軸はピークと谷を横切る方向であって、横方向とも云われる。プリズムブロックの長手方向の説明は、プリズムブロック３５の上面図におけるピーク３６を基準にする。y軸はx軸に直角であり、プリズムブロック３５の概ね長手方向である。プリズムブロック３５の形状は不規則であり、平面図で見た場合に(例えば図３を参照)、y方向は必らずしも長手方向に或いはピークに沿っていない。光入力面３２はx−y面に位置している。光学基板の短形片に対して、ｘ及びｙ軸は基板の直交する縁に沿っている。ｚ軸はｘ及びｙ軸に対して直交している。プリズムブロックの横列の端を示す縁は、図２に示されているようにx−y面に位置している。プリズムブロック３５の断面は、ｙ軸に沿った種々の場所においてｘ−ｚ面で取られた断面である。更に、水平方向の基準はx−y面であり、垂直方向の基準はz方向である。
【００２２】
図４は一つの長手方向の不規則プリズムブロック３５を示す。プリズムブロック３５は、本発明の一実施形態による光学基板用の構築ブロックと理解されてよい。以下の説明から明らかなように、このプリズムブロックは隣接するブロックに長手方向及び/又はそれを横切る方向に連結される。このプリズムブロックは、実際、寄せ集められた個々のブロックではないので、プリズムブロックの材料は、物理的な接触或いは連結面等を持たない連続した単一構造を有する。しかし、本発明の図解を容易にするために、光学基板の構造面はあたかも複数のプリズムブロックで作られているように表現されている。それでも、プリズムブロックの小面構造の外形はその構造面から判るであろう。プリズムブロックの端面又は谷は、長手方向に連なったプリズムブロック相互間の転移域（転移線として図示されている）によって形成される。更に後述するように、プリズムブロック内の小面相互間(例えばピークにおいて)及びプリズムブロック相互間の小面相互間転移域は曲げられ或いは円弧状であってよく、それにもかかわらず、転移域は小面の配向の変化によって決定されてよい。
【００２３】
図４の端４０を基準として、図４のプリズムブロック３５の断面は、薄い層の基板、即ち三角形２９aの下に短形ベース３１aを有する概ね三角形状である(即ち三角形２９ａのベースが下方に延在している)。ベース３１aと三角形２９aは一体的又は一つの構造体の一部である。プリズムブロック３５は、大きな端３９と小さな端４０、及びこれらの大きな端３９から小さな端４０までの直線内で傾斜したピーク３６を含む。プリズムブロックのこれらの端３９と４０の面は、図２と３の実施形態において平行であり、ピーク３６は端面に対して一定の角度で傾斜している(平面図において上から見た場合)。(後述の他の実施形態の場合、プリズムブロックの各両端面は平行であり、ピーク３６は端の少なくとも一つに対して垂直であり、或いは端面の少なくとも一つに対して一定の角度で傾斜し、或いはこれらの面は平行ではない。不規則プリズムの端面及び端面に対するピークの形状例は、図１５を参照)。ピーク３６の各側面にはプリズムブロックのフラット小面３８がある。プリズムブロック３５の全長の異なる部分に沿ったｘ−ｚ平面において見たピーク３６の頂角は一定である(例えば、７０〜１１０度、好ましくは９０度)。このことは、ピークの頂角が、例えば図２の光学基板３０を参照して検討される場合に更に明らかになる。頂角の説明は、上述のｙ方向に沿った場所においてx−z面における断面に沿って見た場合の、ピーク３６の角度を基準にする。図４はベース３１aが均一な厚さであることを示しているが、後述するように谷３７の高さ(z方向)が各谷３７の長手方向並びに横切る方向に沿って変化するように、ベース３１ａは不均一な厚さであってもよい。以下、ピークと谷の高さに関し、平面的な光入力面３２に対してz方向に測定される。x−z面における断面図では、ピーク３６の頂角と谷３７の底における角度（以後、谷底角度と称する）は、製造上の制限のために、尖点ではなく円弧でよい。
【００２４】
詳しくは、複数の長手方向のプリズムブロック３５が、図２に示されているように横列に配置される。ピーク３６の頂角は、x−y面とプリズムの長手方向の両方に対して垂直な断面で見た場合には変化するが、プリズムブロックに沿った異なるｙ場所におけるｘ−ｚ断面視では一定に維持される(例えば、図３の平行断面A-A, B-B, C-C, D-Dを参照)。ピーク３６の頂角は、使用される方法に依存し、ピークの成形に使用される成形型に対してピーク３６を機械加工するために使用される工具の角度によって、直接的或いは間接的に決定される。例えば、この工具はx、y、z方向を含む種々の自由度で移動するための段（stage）により支持されてよく、結果として光学基板３０の構造面の不規則プリズムブロックを三次元的に変化させ、これらのブロックはy方向に沿った種々の場所でｘ−ｚ面において、一定のピーク頂角を維持する。もっと複雑な支持装置を用いてｘ、ｙ、ｚ方向の運動とｘ、ｙ、ｚ軸の回転についての付加的な自由度を提供し、もっと複雑な三次元変化構造を有するプリズムブロックを得ることが可能である。
【００２５】
隣接するプリズムブロック３５の小面３８相互は交差して谷３７を形成している。この谷３７の頂角は横方向に隣接する列と交差し、或いは交差していなくてもよい。各プリズムブロックはプリズムブロック内のｘ−ｙ、ｘ−ｚ及び/又はｙ−ｚ面に対して非対称であるか、或いはこれらの幾つかの平面に関して対称であってよい（例えば、図３においてプリズムブロック３５ｃと３５ｈは、それぞれピーク３６ｃと３６ｈを通る垂直なｙ−ｚ面に対して対称である）。複数のプリズムブロック３５の組合せは光学基板３０の全平面領域を横切る非対称であっても、或いは幾つかの平面に沿って対称的であってもよい(例えば、図３に示された光学基板３０の左半分は、プリズムブロック３５ｅと３５fとの間の谷３７ｅを通るy−z面に対して対称的である)。形状(例えば、全体寸法、ピーク３６の大小端の角度、ピークと谷の高さ等)は、光学基板３０における異なったプリズムブロック３５について異なってよい。
【００２６】
図２に示されているように、不規則プリズム構造の光出力面３４は、横列(即ち側−側並設)に配置されてピーク３６ａ〜３６j及び谷３７a〜３７iを形成する長手方向の不規則プリズムブロック３５a〜３５ｊを含む。図３に示された光学基板３０の上面図に更に明らかに示されているように、長手方向に変化するプリズム構造は既に上述した特徴に加えて次の特徴を有する。少なくとも複数の不規則プリズムブロックのそれぞれは、小端４０(小さい幅とピークの高さを有する)の方へ傾斜している大端３９(大きな幅とピークの高さを有する)を有している。例えばプリズムブロック３５a、３５b、３５d、３５e、３５f、３５g、３５i及び３５ｊを参照されたい。図２を見ると、少なくとも幾つかのピーク３６は光学基板３０内の同じ水平x−y面には存在せず、少なくとも幾つかの谷３７a〜３７iは光学基板３０内の同じx−y面に存在している(即ち、谷の高さ或いは谷３７a〜３７iと光入力面３２との間のベース材料の厚さは幾つかの谷に対して一定である)。図示しない別の例では、谷３７a〜３７iの少なくとも幾つかは同じx−y面には存在していない。更に、谷３７の高さ(即ち谷と光入力面３２との間の厚さ)は谷３７に沿って変化している。更に、x方向の光学基板３０の対向各縁に沿って、少なくとも所定範囲の横並びの不規則プリズムブロックにおいて、大端３９は小端とランダムに、疑似ランダムに、規則的に、或いは半規則的に（例えば、大きい幅と小さい幅が交互に、或いは大きいピーク高さから小さいピーク高さの方へ）混ざっている。横並びの隣り合うプリズムブロック相互間の転移域(即ち谷３７)は、この転移域が平らな小面３８相互間にあっても連続している(即ち段差が無い)。別の例では、横並びの隣り合うプリズムブロック相互間の転移域は、隣り合うプリズムブロック相互間の転移域或いは連結点に弧状(図示しない)にすることによって平滑にされ、又は丸められている。円弧状の個所の半径は製造上の制約から生じるが、隣接するプリズムブロック相互間及び/又はピークに沿った転移域を除いて、この構造面特徴の大半は良好に形成されたフラット小面を有する。
【００２７】
隣接するピーク３６相互、隣接する谷３７相互及び/又は隣接するピーク３６と谷３７との間のピッチは、規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに変化する。ランダムな不規則プリズムブロックの一群のアレイ、パタン或いは形状は光学基板３０の全体的構造光出力面にわたって所定範囲の面積或いは長さで繰り返され、図１０に示され且つ以下に述べるように、光学基板全体に対する規則的、半規則的、或いは疑似ランダムなパタンを生じる。隣接するピーク相互、隣接する谷相互及び/又は隣接するピークと谷は、少なくとも横のプリズムブロック相互の範囲内で平行ではない。隣接するピーク３６相互、隣接する谷３７相互及び/又は隣接するピーク３６と谷３７とは、規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに平行から非平行に変化してよい。同様に、隣接するピーク３６相互、隣接する谷３７相互及び/又は隣接するピーク３６と谷３７とは、規則的、半規則的、ランダム、或いは疑似ランダムに収束と拡散との間で変化してよい（プリズムブロックの概ね同一長手方向に関して）。大端３９及び/又は小端４０は同一寸法と形状であってよいが、本発明の範囲と精神から逸脱することなく異なっていてもよい。x−z面においてy方向に沿った及び/又は特定のピーク又は谷の概ね長手方向に沿った種々の場所においてピーク３６と谷３７を横切る光学基板３０の断面は、一定ではない。図２と３に示された実施形態では、長手方向に沿って均一な幅、端及び/又はピークと谷を有する数個の長手方向のプリズムブロック３５ｃと３５ｈがある。これらの特定プリズムブロックは通常の形状を有していても、それでもなお、他のプリズムブロックに比べて全体として採用された構造面の不規則性に寄与しない。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、光出力面における不規則プリズム構造は不規則プリズム構造の側−側並設又は横列を有し、不規則プリズム構造の長手方向の各列は交差し或いは端と端相互を連続的に連結した複数のプリズムブロックを有する。図５に示された一実施形態では、光出力面４３において、一つのプリズムブロックの小端が同一列に沿ってもう一つのプリズムブロックの小端に連結され、一つのプリズムブロックの大端が光学基板３１内の同一列に沿ってもう一つのプリズムブロックの大端に連結されている。図６はそれぞれが図４のプリズムブロック３５と類似した二つの長手方向のプリズムブロック３５ｍと３５nを示し、これらは両プリズムブロックの小端で端一結合されている。一つ以上の長手方向のプリズムブロックの両端の表面は平行であり、フィルム３１の構造面の上から見た場合、この端面に垂直或いはこの端面に対して一定の角度で横切る方向に傾斜したピークを有し、或いは端面相互は平行ではない。(プリズムブロックの端面は図５の光学基板３１を参照するとｘ−ｚ面内に存在してもしなくてもよい)。図１５は種々の不規則プリズムの例の上面図を示し、特に各プリズムの端面３９と４０のピーク３６と長手方向に傾斜した辺に対する関係を示している。具体的には、Aにおけるプリズムブロック３５は平行な端面３９と４０を有し、そしてピーク３６はこれら両面に対して垂直であり、Bにおけるプリズムブロック３５は平行でない端面３９と４０を有し、ピーク３６は端面３９のみに対して垂直であり、Cにおけるプリズムブロック３５は平行でない端面３９と４０を有し、ピーク３６はいずれの端面に対しても垂直ではなく、Dにおけるプリズムブロック３５は平行な端面３９と４０を有し、ピーク３６はいずれの端面に対しても垂直ではない。
【００２９】
長手方向プリズムブロックは、図５(例えば３５ｐと３５ｑ)に見られるように、大端において交差し或いは端相互で連結されている。長手方向に隣接したプリズムブロック相互間の転移域２７は、隣接プリズムブロック間の転移域或いは連結点を円弧状にすることによって平滑にされる。特別な列内の不規則プリズムブロック３５は、異なった或いは類似した寸法と形状(例えば、異なる長さ、傾斜角、端面寸法等)を有する。例えば、図５に示されているように、列内の概ね類似した長さの不規則プリズムブロックを交互に配置する代わりに、異なる形状と寸法の不規則プリズムブロックが一列に規則的、半規則的、ランダム或いは疑似ランダムに混在して連結され、図７と８に示された構造光出力面を形成してよい（以下に述べるように、図７と８に示されたフィルム４１は、別の実施形態において、標準のプリズムブロックを含んでよい）。例えば、第一の不規則プリズムブロック３５ｒの一端は異なる長さの第二の不規則プリズムブロック３５ｓの一端に連結される。不規則プリズムブロックの複数の列が側−側並設又は側方向に配置されて、光学基板４１を形成する。
【００３０】
列内の長手方向に連結されたプリズムブロック相互間の転移域２７と、列相互間の転移域(即ち谷３７)は、仮にこれらの転移域がフラットな小面相互間(列内及び列間の両方)であっても、隣接するプリズムブロック間に段差を持たずに連続している。同一列内の長手方向に隣接するプリズムブロックの直線的ピークの転移域も、段差無しで連続している。このような転移域は曲率を設けることによって平滑にされ、或いは円弧状になるが、プリズムブロックの構造面の大部分はフラットな小面である。換言すれば、これらの転移域は幾分円弧状になっている。このような円弧の曲率は、特別な工具の使用及び基板を横切って構造面を形成するその工具の動きに応じた製造上の制約の結果である。一般に、(湾曲が存在している平面観察で)湾曲部分の長さは、プリズムブロックのフラットな小面の特徴的な寸法(長さ及び/又は幅)に比べて、著しく小さい（例えば、小面に対する円弧の相対範囲を示す目的で、湾曲はフラットな小面部分の特徴的な寸法の１５％未満、好ましくは１０％未満、更に好ましくは５％未満である）。
【００３１】
図９Aは列内のプリズムブロックの交差或いは連結の別の実施形態を示す。プリズムブロックの列は、不規則プリズムブロック３５の連結端の寸法に応じて、長手方向の不規則プリズムブロック３５(図４に似た)及び種々の寸法の標準プリズムブロック３３(例えば不規則プリズムブロック３５ｔ及び３５u、並びに標準プリズムブロック３３a及び３３ｂ)を含む。図９Aは一列内に配列された二つの不規則プリズムブロック３５と標準プリズムブロック３３の例を示す。もっと多くのプリズムブロック３３と３５を列内に設けてよい。特定の列内の不規則プリズムブロック３５と標準プリズムブロック３３は、それぞれ、異なる寸法及び/又は形状、或いは類似の寸法及び/又は形状(例えば、不規則プリズムブロック３５及び/又は標準プリズムブロック３３の異なる長さ、不規則プリズムブロック３５の傾斜角、不規則プリズムブロック３５と標準プリズムブロック３３の端面寸法等)を有してよい。更に、列内の標準プリズムブロック３３と不規則プリズムブロック３５を交互に配置する代わりに、列内で標準プリズムブロック３３と不規則プリズムブロックが任意或いはランダムに混在して連結されてよい。例えば、第一の不規則プリズムブロック３５の一端が第二の不規則プリズムブロック３５の一端に連結され、第一のプリズムブロックの他端が標準プリズムブロック３３に連結されてよい。図９Aの一つ以上のプリズムブロックの両端の表面が平行で、該プリズムブロックのピーク３６がそれらの端面に対して垂直、或いはそれらの端面に対して一定の角度で側方に傾斜し、或いは上から見てこれらの端面は非平行であってもよい。転移域２７は連続し、前述の実施形態において述べたように湾曲部によって平滑にされ、或いは円弧状にされる。
【００３２】
図９Bは図９Aの別の実施形態を示し、不規則プリズムブロック３５ｗと３５ｘが標準プリズムブロック３３ｃ、３３ｄと交差し或いは端相互で連結され、上から見るとプリズムのピーク相互が一定の角度(例えば０〜４５度)で斜めになっている。この実施形態では、不規則プリズムブロック３３ｗと３３ｘのそれぞれ又は両方の端面は平行ではなく、且つ/又は標準プリズムブロック３３ｃと３３ｄのそれぞれ又は両方の端面は平行ではないか、或いは端面相互が平行な別の例では、プリズムブロックのピークはその端面に対して垂直ではないかの何れかである。前述の実施形態において、転移域２７は連続し、湾曲によって平滑にされていてよい。図７の実施形態と同様に、図１１の大部分の谷はフィルム４７内の同一水平面内には存在しておらず、一列のプリズムブロックの小面は、部分的にプリズムブロックの幅に対応して、光入力面３２から異なる高さにおける交差線(即ち谷)によって別の列のプリズムブロックの小面と交差している。
【００３３】
図７と８及び図１１と１２の実施形態において、一つのプリズムブロック３５が長手方向と側方向の両方において別のプリズムブロックと交差している。更に、図１２において、光学基板４７の左側を見ると、プリズムブロック５３が長手方向に終結するように隣接するプリズムブロックと交差している。この特別な例では、プリズムブロック５３のピークは終結し、プリズムブロック５３のいずれかの側の谷は相互に出会って長手方向の一つの谷になっている。更に又、図１１を参照すると、隣接するプリズムブロックは隣接する小面の幾つかにおいて転移域無しで交差している。例えば、図１１及び１２を参照すると、光学基板４７の左隅において、一つのプリズムブロックの小面６１は転移域無しに隣接するプリズムブロックの小面６３に連続している。
【００３４】
本発明の更に別の実施形態では、一つ以上のプリズムブロックの一つ以上の小面及び/又はピーク５５は、図１３と１４の構造面５４に示されたように、実質的に湾曲(凸出及び/又は凹み)している。ピーク５５は波線に従い、小面５０は凹凸両方の表面を含む波面を持つか或いは持っていなくてよい。波形表面のプリズムブロックのピーク５５の頂角は、y方向に沿ったx−z面断面図において一定の角度を持つか、或いは持たない場合もある。ピーク５５の両側には、両方の小面を湾曲させる以外に、一方の小面は湾曲し、他方の小面はフラットであってよい。異なったピーク５５が異なった曲線に従い、これらの曲線は一つの湾曲だけの部分、或いは特定のピークに沿ってランダムに、疑似ランダムに、規則的と或いは半規則的と配列された多くの異なる湾曲部分を含んでいる。図１３と１４から明らかなように、構造面５４を横切る隣接するプリズムブロック５４は、ランダム、疑似ランダム、規則的或いは半規則的とは異なる湾曲を有し、異なる湾曲或いは波形のピーク及び/又は小面を有する。
【００３５】
これらの付加的な実施形態は、前述の各実施形態と同様の構造面の他の特色と特徴を共有してよい。
【００３６】
本発明によれば、光学基板は不規則プリズムによる構造光出力面を含み、例えばLCDに適用された場合、輝度を強調し、モアレパタンを少なくする。構造光出力面の種々の実施形態が独立して説明されたが、これらの種々の実施形態は、本発明の範囲と精神から逸脱することなく単一の光学基板に組み合わされてよい。
【００３７】
本発明による光学基板の相対的寸法を示す一例として、異なるx−ｙ箇所におけるピーク高さは、小は１〜１０μm程度から大は１００〜２００μm程度まで変化している。この相対的高さの差(特定ピークに沿った及び/又は側方ピーク相互間の)は、１〜１００μm程度で変化し、谷相互間の相対的高さの差も１〜１００μm程度で変化し、ピーク相互間の相対的幅の差は２〜２００μm程度で変化してよい。プリズムブロックの長さは１００μm〜５００mm程度で変化してよい。前述の寸法は、構造面の特徴がμm範囲の微細構造であることを示す。例として、光学基板の領域の全寸法は、幅と長さにおいて特別な用途(例えば携帯電話機のフラットパネルディスプレイ或いはTVモニターの著しく大きいフラットパネルディスプレイ)に応じて２mm〜１０mの範囲で変化する。光学基板の構造面上のプリズムブロックの特徴的な寸法は、光学基板の全体の寸法が異なっても大きく変える必要はない。上述の種々の実施形態に関連して述べられた光学基板は、図２に示されたベース基板５１のようなベース基板によって支持される。光学基板は光透過性材料で形成される。光学基板３０と同一透明材料で作られたベース基板５１は、例えば比較的薄い光学基板３０に対する補助的な構造支持体を提供する。光学基板３０はロールで製造されるのに充分な可撓性を有し、別のベース基板５１に重ねて接着される。別の方法では、ベース基板５１は光学基板３０の一体化された構造の一部であってよい。ベース基板の厚さは２５〜３００μm程度である。ベース基板の厚さは、特定用途に応じてこの範囲より薄くても厚くてもよい。一般に、必須ではないが、大きい寸法の光学基板は相対的に厚いベース基板を有して良好な支持を提供し、小さい寸法の光学基板は小さなスケールの用途のために相対的に薄いベース基板を必要とする。
【００３８】
本発明の光学基板の構造面は、前述の不規則プリズム輪郭のための型等を形成するために硬い工具を使用する微小機械加工を含む多くの処理技術によって形成される。硬い工具はCNC（コンピュータ数値制御）機械(例えば、回転、ミーリング、ルーリング/成形機械)に装着された非常に小さいダイヤモンド工具である。好ましくは、これらの機械は工具が小さくシフトして運動し、異なった不規則性レベルでプリズムを作ることを助けるために、幾つかの振動装置を装備する。公知のSTS(遅い工具サーバ)、FTS(速い工具サーバ)及び幾つかの超音波振動装置が、これらの装置の例である。例えば、米国特許６，５８１，２８６は、ねじ山切削方法を使用して光学フィルムに溝を作るためにFTSの用途の一つを開示している。この工具は機械に装着され、プリズム内にy方向に沿ってx−z平面に対して一定のピーク頂角を形成する。大きな自由度に関連して成形型内で表面を形成するためにこれらの装置を使用することによって、前述の光学基板の構造面を有する三次元的に変化する不規則プリズムブロックが得られる。
【００３９】
原盤（master）が用いられて光学基板を直接に成形し、或いは原盤の複製を電鋳するのに用いられ、この複製が光学基板を成形するのに用いられる。成形型は、ベルト、ドラム、プレート或いは空洞の形をしている。成形型は、基板の熱エンボス加工を介し、且つ/又は構造物が形成される紫外線硬化或いは熱硬化材料の添加を介して基板上にプリズム構造を形成するのに使用される。基板或いは被覆材料は任意の有機、無機又はハイブリッドの光透過性材料であり、懸濁拡散、複屈折或いは屈折修正粒子を含んでよい。
【００４０】
本発明による光学基板を組み込んだLCDは電子装置内に配備されてよい。図１６に示されているように、電子装置１１０（PDA、携帯電話機、テレビ、ディスプレイモニター、携帯型コンピュータ、冷蔵庫等の一つ）は本発明の一実施形態にかかるLCD１０(図１)を含む。このLCD１０は上述の本発明の光学基板を含む。電子装置１１０は、適当なハウジング内に更に、キー及びボタン(模式的にブロック１１６で表されている)等の使用者が入力するインターフェース、LCDパネル１０への画像データを管理するコントローラ(模式的にブロック１１２で表されている)、プロセッサー、A／D変換器、記憶装置、データ記憶装置等を含む電子装置１１０に特有のエレクトロニクス(模式的に一まとめにしてブロック１１８で表されている)、動力供給装置、電池或いは外部動力源のためのジャック等の動力源(模式的にブロック１１４で表されている)を含んでよく、これらの部品は周知である。
【００４１】
本発明の特別な実施形態が、発明を限定する目的ではなく、発明を説明するために述べられたが、当業者であれば細部、材料、部品の配置の多くの変化がクレームに形成された本発明の範囲から逸脱することなく可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態による光学基板を有するLCDの構造を模式的に示す。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光学基板の構造の光出力面の模式的斜視図である。
【図３】図２の構造の光出力面の上面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる光学基板の構造光出力面のための構築ブロックそ表す不規則プリズムブロックの模式的斜視図である。
【図５】本発明の別の実施形態にかかる光学基板の構造光出力面の模式的斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による一列に配列された複数の不規則プリズムブロックの模式的斜視図である。
【図７】本発明の別の実施形態による光学基板の構造光出力面の模式的斜視図である。
【図８】図７の構造光出力面の上面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による不規則並びに標準プリズムブロックの混在する列状に配列された複数のブロックの模式的斜視図である。
【図９Ｂ】本発明の別の実施形態による、プリズムブロックが平面図において傾斜している図９Aのプリズムブロックの列のもう一つの例の模式的斜視図である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態にかかる光学基板の構造光出力面の模式的斜視図である。
【図１１】本発明の更に別の実施形態にかかる光学基板の構造光出力面の模式的斜視図である。
【図１２】図１１の構造光出力面の上面図である。
【図１３】本発明の更なる実施形態による光学基板の構造光出力面の模式的斜視図である。
【図１４】図１３の構造光出力面の上面図である。
【図１５】プリズムブロックのピークに関する端面の種々の形状の上面図を模式的に示す。
【図１６】本発明に一実施形態による本発明の光学基板を組み込んだLCDパネルを具えた電子装置の模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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