(57)【要約】【課題】公知の構造体の少なくとも短所及び欠点を解決する光マネジメントフィルムの提供。【解決手段】光学層（１０１）は、第１屈折率（ｎ１）を有する第１光学フィルム（１０７）と、第２屈折率（ｎ２）を有する第２光学フィルム（１０８）とを含む。第１屈折率と前記第２屈折率とは同一でなく、該光学フィルムのそれぞれの上に複数の光学的フィーチャー（１０９）が配置される。また、光アレンジメントフィルムも開示される。【選択図】図１ａ１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１屈折率（ｎ１）を有する第１光学フィルムと、
第２屈折率（ｎ２）を有する第２光学フィルムと、を含む光学層であって、
第１屈折率と第２屈折率とは同一でなく、かつ光学フィルムのそれぞれの上に複数の光学的フィーチャーを含む、光学層。
【請求項２】
第１及び第２光学フィルムの両方がそれぞれ複数の光学的フィーチャーを含む、請求項１記載の光学層。
【請求項３】
第１フィルムが第１面を含み、第２フィルムが第２面を含み、並びに光学的フィーチャーが第１及び第２面の上に配置されている、請求項２記載の光学層。
【請求項４】
前記複数のフィーチャーが実質的にプリズム形状である、請求項２記載の光学層。
【請求項５】
前記複数のフィーチャーが実質的に楔形状である、請求項２記載の光学層。
【請求項６】
前記楔形フィーチャーが少なくとも１つの曲面を含む、請求項５記載の光学層。
【請求項７】
第１屈折率が第２屈折率より高い、請求項１記載の光学層。
【請求項８】
第２屈折率が第１屈折率より高い、請求項１記載の光学層。
【請求項９】
第１光学フィルム、または第２光学フィルム、またはその両方が、ナノ複合材料である、請求項１記載の光学層。
【請求項１０】
（ｎ１・ｎ２）１／２が約１．８０以下である、請求項１記載の光学層。
【請求項１１】
第１光学フィルムが第１突出部を含み、及び第２光学フィルムが第２突出部を含み；  第１フィルムの光学的フィーチャーが第１突出部に実質的に平行であり、及び第２フィルムの光学的フィーチャーが第２突出部に実質的に平行であり；並びに、第１突出部が第２突出部に実質的に平行である、請求項２記載の光学層。
【請求項１２】
第１光学フィルムが第１突出部を含み、及び第２光学フィルムが第２突出部を含み；  第１フィルムの光学的フィーチャーが第１突出部に実質的に平行であり、及び第２フィルムの光学的フィーチャーが第２突出部に実質的に平行であり；並びに第１突出部が第２突出部に実質的に垂直である、請求項２記載の光学層。
【請求項１３】
（ｎ１・ｎ２）１／２が約１．６３５以下である、請求項１記載の光学層。
【請求項１４】
光マネジメント層を含むディスプレイ装置であって、該光マネジメント層が、
第１屈折率（ｎ１）を有する第１光学フィルムと、
第２屈折率（ｎ２）を有する第２光学フィルムとを含み、
第１屈折率と第２屈折率とは同一でなく、及び光学フィルムのそれぞれの上に複数の光学的フィーチャーを含む、ディスプレイ装置。
【請求項１５】
１以上の光源をさらに含む、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
ライトバルブをさらに含む、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
ライトバルブが、液晶デバイス（ＬＣＤ）、シリコン上の液晶（ＬＣＯＳ）デバイス、またはデジタル光処理（ＤＬＰ）ライトバルブの内の１つである、請求項１６記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
第１フィルムが第１面を含み、及び第２フィルムが第２面を含み、並びに光学的フィーチャーが第１及び第２面の上に配置されている、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
光学的フィーチャーはプリズム形状である、請求項１８記載のディスプレイ装置。
【請求項２０】
複数の光学的フィーチャーが楔形状である、請求項１９記載のディスプレイ装置。
【請求項２１】
第１屈折率が第２屈折率より高い、請求項１８記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
第２屈折率が第１屈折率より高い、請求項１８記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
ディプレイ装置が縁部照明装置である、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
ディプレイ装置が直接照明装置である、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項２５】
光源と光マネジメント層との間に配置された光ガイドをさらに含む、請求項１５記載のディスプレイ装置。
【請求項２６】
第２屈折率が第１屈折率より高く、及び第２フィルムが第１フィルムと光ガイドとの間に配置されている、請求項２５記載のディスプレイ装置。
【請求項２７】
第２屈折率が第１屈折率より低く、及び第２フィルムが第１フィルムと光ガイドとの間に配置されている、請求項２５記載のディスプレイ装置。
【請求項２８】
（ｎ１・ｎ２）１／２が約１．８０以下である、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項２９】
（ｎ１・ｎ２）１／２が約１．６３５より小さい、請求項１４記載のディスプレイ装置。
【請求項３０】
第１光学フィルムが第１突出部を含み、及び第２光学フィルムが第２突出部を含み；第１フィルムの光学的フィーチャーが第１突出部に実質的に平行であり、及び第２フィルムの光学的フィーチャーが第２突出部に実質的に平行であり；並びに第１突出部が第２突出部に実質的に平行である、請求項１８記載のディスプレイ装置。
【請求項３１】
第１光学フィルムが第１突出部を含み、及び第２光学フィルムが第２突出部を含み；  第１フィルムの光学的フィーチャーが第１突出部に実質的に平行であり、及び第２フィルムの光学的フィーチャーが第２突出部に実質的に平行であり；並びに第１突出部が第２突出部に実質的に垂直である、請求項１８記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ライトバルブは広範囲のディスプレイ技術において実施される。例えば、マイクロディスプレイパネルは、多くの用途、例えば数種類の用途だけを挙げると、テレビ、コンピュータモニタ、店頭ディスプレイ、個人情報端末及び電子映画といった用途で普及している。
【０００２】
多くのライトバルブは液晶（ＬＣ）技術に基づいている。ＬＣ技術の一部はＬＣデバイス（パネル）を通過する光の透過率で始まり、他の技術は、光がパネルの遠い方の表面で反射された後にパネルを２回横断することで始まる。
【０００３】
外部場または電圧は液晶分子の軸を選択的に回転するために使用される。よく知られているように、ＬＣパネルを横切る電圧を印加することにより、ＬＣ分子の方向を制御でき、透過光線の偏光の状態を選択的に変更できる。このように、アレイ中のトランジスタを選択的に切替えることにより、ＬＣ媒体を利用して画像情報により光を変調することができる。偏光状態が光の状態を支配するときには、多くの場合、この変調は特定の画素（ピクセル）に暗状態の光及び他の画素に明状態の光を提供する。これにより、画像がＬＣパネル及び光学系による選択的な偏光変換によりスクリーン上に生成され、画像または「映像」を形成する。
【０００４】
公知のように、ディスプレイ用の光源（多くの場合バックライトユニットと称される）は実質的に白色光源である。光源からの光は光マネジメントフィルム上に入射され得る。光マネジメントフィルムはしばしば、バックライトユニットから放射される光の角分布を変更及び制御するためにライトバルブベースのディスプレイにおいて使用される。このような光マネジメントフィルムは多くの場合、バックライトユニットからライトバルブ、及びディプレイデバイスの他の構成要素に光を導くのに有効である、プリズムフィーチャーまたは個別の光学素子を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の光マネジメントフィルムはディスプレイ用途において特定の利益を提供するが、公知の欠点及び短所が存在する。これらの欠点には、数種類のみを挙げると、低い光効率、限定された軸上の利得、及び柔軟性に欠ける光角度分布の制御が挙げられる。
【０００６】
したがって、必要とされることは、上述の公知の構造体の少なくとも短所及び欠点を解決する光マネジメントフィルムである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、光学層は第１屈折率（ｎ１）を有する第１光学フィルム及び第２屈折率（ｎ２）を有する第２光学フィルムを含む。第１屈折率及び第２屈折率は同一ではない。複数の光学的フィーチャー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｅａｔｕｒｅ）が光学フィルムのそれぞれの上に配置される。
【０００８】
別の実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、第１屈折率（ｎ１）を有する第１光学フィルと第２屈折率（ｎ２）を有する第２光学フィルムとを含む光マネジメント層を含む。第１屈折率及び第２屈折率は同一ではない。複数の光学フィーチャーが光学フィルムのそれぞれの上に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
用語の定義
通常の意味に加えて、本明細書に説明される実施形態に関連して、以下の用語が定義される。なお、提示される用語は通常の意味を単に補完または補足することを目的とし、限定するものではないことが強調される。
【００１０】
１．本明細書で用いる場合、「透明」は材料内で有意に拡散または吸収することなく放射線を通過させる能力を含む。例示的実施形態によれば、「透明」材料は、９０％を超える可視スペクトル透過率を有する材料として定義される。
２．本明細書で用いる場合、用語「光」は可視光を意味する。
３．本明細書で用いる場合、用語「高分子フィルム」はポリマーを含むフィルムを意味し、及び本明細書で用いる場合、用語「ポリマー」はホモポリマー、コポリマー、ポリマーブレンド及び有機／無機材料を意味する。
４．本明細書で用いる場合、用語「光学的利得」、「軸上の利得」または「利得」は特定の方向（ここで、特定の方向は多くの場合、フィルム面に対して垂直である）における出力光強度を入力光強度で割った比である。すなわち、光学的利得、軸上の利得及び利得は、方向転換性フィルムの性能の基準として使用され、光方向転換性フィルムの性能を比較するために利用できる。
５．本明細書で用いる場合、用語「曲面」は少なくとも１つの平面に湾曲を有するフィルム上の三次元フィーチャーを示す。
６．本明細書で用いる場合、用語「楔形フィーチャー」は１以上の傾斜した面であって、これらの面は平面と曲面の組み合わせであってもよい１以上の傾斜した面を含む要素を指す。
７．本明細書で用いる場合、用語「光学フィルム」は、透過される入射光の性質を変更する比較的薄いポリマーフィルムを指す。例えば、一実施形態の方向変換性光学フィルムは１．０を超える光学的利得（出力／入力）を提供する。
８．本明細書では、用語「実効屈折率」は２つの率ｎ１及びｎ２の相乗平均と等しい屈折率を示す。ただしｎ１はｎ２とは等しくない。具体的に、実効屈折率は（ｎ１×ｎ２）１／２により得られる。
９．本明細書で用いる場合、用語の放射強度分布の０°または垂直な断面は、０に等しい方位角φ及び−９０〜＋９０の範囲の極角θに沿って取られる断面を意味する。
１０．本明細書で用いる場合、用語の放射強度分布の９０°または水平な断面は、９０に等しい方位角φ及び−９０〜＋９０の範囲の極角θに沿って取られる断面を意味する。座標系については図１１を参照のこと。
【００１１】
参照される用語は各用語の通常の意味の補完または補足するために含まれ、１以上の参照される用語により説明される特徴を含む、いずれの実施形態も一切限定しないことが再度強調される。
【００１２】
以下の詳細な説明では、限定ではなく説明のために、特定の細目を開示している例示的な実施形態が記述される。しかし、本開示の利益を有する当業者であれば、ここに開示されている特定の細目から離れた別の実施形態が実現できること理解する。このような実施形態は補足の範囲内にある。さらに、公知の装置及び方法の説明は、本発明の説明を不明瞭にしないために省略される場合がある。このような方法及び装置は、実施例の実施形態を実行する際に本発明者の予測内にあることは明らかである。
【００１３】
簡単に言えば、本明細書に説明される例示の実施形態は、少なくとも２つの層を有する光マネジメントフィルムに関する。第１フィルムは第１屈折率を有し、及び第２フィルムは第２屈折率を有し、第１及び第２屈折率は同一ではない。すなわち、特定の例示の実施形態では、第１屈折率は第２屈折率より高く、別の例示的実施形態では、第２屈折率は第１屈折率より高い。
【００１４】
異なる屈折率を使用すると、高い軸上の利得を維持することが示されている。さらに両方のフィルムは少なくとも１つの面上に光学的フィーチャーを含む。
【００１５】
例示の実施形態により、異なる屈折率のフィルムの使用の順序は画角の変化を生じさせ得ることが示されている。これは、文献では以前に開示されていない予想外の結果である。異なる屈折率の２つの光マネジメントフィルムの順序の簡単な変更が、効率を大幅に変化することなくディスプレイの視野の画角を十分に変える。例示として、これは、ディスプレイ組立会社が２つの屈折率、屈折率Ｈ（高い）及び屈折率Ｌ（低い）を備えるフィルムを購入し、少なくとも４つの異なる性能のディスプレイを製造できるという利点がある。
【００１６】
本明細書において、特定の例示の実施形態に関して、より十分に説明されているとおり、第１屈折率、第２屈折率及びフィルムの順序は、光の所望の角分布を調整するために選択される。フィルムのこの順序付け及び屈折率を選択することにより、マネジメントフィルムを出る光の所望の軸上の利得及び角分布を提供できる。ディスプレイ用途では、これらの特性は、画像の輝度及びコントラスト並びにディスプレイの画角のそれぞれに利点をもたらす。あるいは、フィルムのこの順序及び屈折率を選択することにより、軸上の利得を低減し及び中心角を通る対称中心線周りに実質的に大きい光強度ローブを提供することができる。
【００１７】
例示の実施形態の光マネジメントフィルムはディスプレイデバイスに関連して説明される。このようなデバイスは多くの場合、ライトバルブを含み、例えばＬＣＤライトバルブ、シリコン上の液晶（ＬＣＯＳ）ライトバルブまたはデジタル光処理（ＤＬＰ）ライトバルブなどを含む。例示の実施形態の光マネジメントフィルムは多くの他の用途における有用性を有することが強調される。例えば、例示の実施形態の光マネジメントフィルムは、準慣用方式で光を導くのに有効である照明用途において有用性を有する（準慣用は、「汎用」光源で開始し、光の方向が光マネジメントフィルムの使用により変更されることを意味しうる）。例示として、例示の実施形態の光マネジメントフィルムは、室内照明用照明パネル、固体照明パネル用の照明パネルを含む、照明用途に有効である。例えば、光マネジメントフィルムは、自動車及び交通照明を含む様々な用途におけるＬＥＤ光源と併せて使用され得る。なお、例示の実施形態の光マネジメントフィルムに関して説明した用途は単に例示であり、限定を意味しないことが強調される。
【００１８】
次に、添付図面に示された例示の実施形態に関して具体的な細目を説明する。同様の参照番号は同様の要素を指すことに留意する。
【００１９】
図１ａ１〜１ａ２は、例示の実施形態による光マネジメント層１０１を含むディスプレイデバイス１００を描いている。この例示の実施形態では、光源１０２及び反射要素１０３が、図のように少なくとも１つの側面上に配置される反射層１０５を含む光ガイド１０４に、光を連結する。本発明の説明が続くにつれてより明らかになるとおり、層１０１は少なくとも２つのフィルムを含む。例示として、層１０１は第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８を含む。有利には、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８はそれぞれ、光源１０２からライトバルブ１１０に光を有効に導く、光学的フィーチャー１０９をそれぞれ含む。本発明の説明が続くにつれてより明確になるとおり、この例示の実施形態の光学的フィーチャー１０９は相互に実質的に平行に向けられる。別の例示の実施形態では、第１フィルム１０７の光学的フィーチャー１０９は第２フィルム１０８のフィーチャー１０９に実質的に９０°に向けられる。
【００２０】
光源１０２は典型的に、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、超高圧（ＵＨＰ）ガスランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイまたは有機ＬＥＤアレイである。なお、これは単に例示であり、ディスプレイデバイスに光を供給するのに適した他の光源が使用されてもよいことに留意する。図ａ１及び図１ａ２は、ディスプレイデバイス１００に使用される光源１０２の方向が異なる。図１ａ１は縁部照明導波路を示しており、図１ａ２は直接照明導波路を示している。
【００２１】
光ガイド１０４は以下の米国特許出願の１つまたは複数に関して記載されたタイプのものであってよい。すなわち、２００４年５月２８日出願の米国特許出願第１０／８５７，５１５号、名称「液晶ディスプレイの効率向上のための拡散反射フィルム（ＤＩＦＦＵＳＩＶＥ  ＦＩＬＭＳ  ＦＯＲ  ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＬＩＱＵＩＤ  ＣＲＹＳＴＡＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ）」、及び２００４年５月２８日出願の米国特許出願第１０／８５７，５１７号、名称「白色反射フィルムに対する改善された歪み及び厚さ制御（ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＣＵＲＬ  ＡＮＤ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＦＯＲ  ＷＨＩＴＥ  ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ  ＦＩＬＭ）」に記載されたタイプである。これらの米国特許出願の開示内容は、特に、参照により本明細書に組み込まれる。さらに、反射層１０５は、２００４年５月２８日出願の組み込まれた米国特許出願第１０／８５７，５１５号、名称「液晶ディスプレイの効率向上のための拡散反射フィルム」に関連して記載されているようなものであり得る。拡散ドット（図示せず）が、最終的に、光ガイド１０４上に配置されてもよい。拡散ドットの１つの配列は、前記参照された、２００４年５月２８日出願の組み込まれた米国特許出願第１０／８５７，５１５号、名称「液晶ディスプレイの効率向上のための拡散反射フィルム」に関連して記載されている。
【００２２】
光ガイド１０４からの光は、光を拡散する役割を果たす任意の拡散器１１２に伝わり、ディスプレイ面（図示せず）全体にわたりより均一な照明を有益に提供し、光ガイドに印刷またはエンボス加工されることもある任意のフィーチャーを実質的に隠し、モアレ干渉が実質的に除去されないときには、モアレ干渉を大幅に低減する。なお、拡散器１１２は当業者には公知であることに留意する。光マネジメント層１０１とＬＣパネル１１０の間に、他のデバイス（図示せず）、例えば別の拡散器または反射偏光子など、が配置されてもよい。さらに、別の偏光子（検光子とされることもある）は、ＬＣディスプレイ１００の構造に含まれてもよい。ディスプレイ１００のデバイスの多くがＬＣディスプレイの当業者にはよく知られているので、多くの細目が例示の実施形態の説明を不明瞭にしないために省略されている。
【００２３】
図１ｂは例示の実施形態による光マネジメント層１０１の断面図である。第１フィルム１０７は第１屈折率を有し、第２フィルム１０８は第２屈折率を有する。本明細書においてよりより詳細に説明したように、光マネジメント層１０１の光誘導特性は、屈折率の大きさ、第１及び第２屈折率の積の平方根及び第１及び第２フィルムの順序により影響される。
【００２４】
図１ｂに関して説明されている例示の実施形態では、第１フィルム１０７は光学的フィーチャー１０９を含み、第２フィルム１０８は光学的フィーチャー１０９’を含み、これらのフィーチャーは例示として９０°のプリズム形状のフィーチャーである。フィーチャー１０９及び１０９’はさらに、第１突出部１１１及び第２突出部１１１’を含んでいてもよく、それぞれ、光学的フィーチャーを形成する２つまたはそれ以上の面の交差により形成される。光学的フィーチャー１０９及び１０９’は各層から出るときの光の誘導に有効である。ここに説明された例示の実施形態では、第１フィルム１０７の光学的フィーチャー１０９は第１突出部１１１と実質的に平行であり、第２フィルム１０８の光学的フィーチャー１０９’は第２突出部１１１’と実質的に平行である。特定の例示の実施形態では、第１突出部１１１は第２突出部１１１’と実質的に平行である。別の例示の実施形態では、第１突出部１１１は第２突出部１１１’と実質的に垂直である。
【００２５】
なお、フィーチャー１０９及び１０９’は９０°プリズム以外の形状であってもよいことに留意する。例えば、フィーチャーは、２００４年６月１５日出願の米国特許出願第１０／８６８，６８９号、名称「光学フィルム及び製造方法（ＯＰＴＩＣＡＬ  ＦＩＬＮＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＮＩＵＦＡＣＴＵＲＥ）」；２００４年６月１５日出願の米国特許出願第１０／８６８，０８３号、名称「高い先端の鋭さを備える熱可塑性光学的フィーチャー（ＴＨＥＲＭＯＰＬＡＳＴＩＣ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＦＥＡＴＵＲＥＳ  ＷＩＴＨ  ＨＩＧＨ  ＡＰＥＸ  ＳＨＡＲＰＮＥＳＳ）」；及び２００４年９月１０日出願の米国特許出願第１０／９３９，７６９号の発明、名称「個々の光学素子のランダム化されたパターン（ＲＡＮＤＯＭＩＺＥＤ  ＰＡＴＥＲＮＳ  ＯＦ  ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ）」に関連して記載されている通り、楔形形状であってもよい。これらの出願の開示内容は、特に、参照により本明細書に組み込まれる。さらにこのフィーチャーは、公知の様々な方法、例えばＵＶキャスト及び硬化処理または成形処理またはエンボス処理などにより製造及び配置される。特にこのフィーチャーは、引用された米国特許出願に記載される方法により製造及び配置されてもよい。
【００２６】
第１フィルム１０７または第２フィルム１０８または両方は、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）に一般的に使用される材料から作ることができる。これらの材料としては、アクリレート、ポリカーボネート及び他の高分子フィルムが挙げられるがこれら限定されない。さらに、フィルムの一方または両方は、これらに限定されないが、鋳造、エンボス処理、エッチングまたは他の処理によりパターン化されていてもよい光学ガラス、及びナノ複合材料をはじめとする、他の実質的に透明な光学フィルムから作られてもよい。例えば、Ｋａｍｉｎｓｋｙらの米国特許出願公開第２００４−０２３３５２６号、名称「ナノ粒子を有する光学素子（ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＮＡＮＯＰＡＲＴＩＣＬＥＳ）」に記載されているようなナノ複合材料が例示の実施形態の１以上の光学フィルムとして使用されてもよい。例示として、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８の屈折率は、所望の結果に応じて、約１．３〜約２．０またはそれ以上の範囲であってもよい。
【００２７】
図１ｃは別の例示の実施形態による光マネジメント層１０１を示す。本実施形態では、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８の順序は逆になっている。本発明の説明が続くにつれて明らかになるとおり、フィルムの順序を選択することにより、軸上または軸外またはこれらの組み合わせの、所望の光効率または所望強度を実現することができる。
【００２８】
図１ｂ及び１ｃの両方は、それぞれ、２つの層、すなわち底部の基体層ならびに表面のフィーチャー層１０９及び１０９’を備えるフィルム１０７及び１０８を描く。最も一般的には、底部の基体層及び表面のフィーチャー層は２つの異なる屈折率の材料からなっていてもよいし、または実質的に同一屈折率の材料からなっていてもよい。２層化フィルム構造のここでの説明は単なる例示であり、このようなフィルム構造が、公知の鋳造またはエンボス処理によって単一材料で形成される場合も意図される。さらに、光学的フィーチャーはただ１つの表面上に表されているが、これは単なる例示であり、光学的フィーチャーをフィルム１０７及び１０８の反対面上に形成することもできると考えられる。フィルム１０７及び１０８の表面上に形成され得る光学的フィーチャーは、光学的フィーチャー１０９及び１０９’により表されるものと同一であってもよいし、またはマイクロレンズ素子、光拡散を提供するための粗面フィーチャー、反射防止表面フィーチャー及び光方向変換機能を生成する、当該技術分野において公知である他のフィーチャーをはじめとする別のものでもよい。
【００２９】
図１ｄ〜１ｋは第１及び第２光学フィルム１０７及び１０８の３次元図であり、それぞれ、これらの上に配置される光学的フィーチャーを有し、互いに対して特定の方向を有する。
【００３０】
図１ｄに関して説明される例示の実施形態では、第１光学フィルム１０７は、楔形である光学的フィーチャー１０９を含み、及び第２光学フィルム１０８は、プリズム形状である、光学的フィーチャー１０９’を含む。この例示の実施形態では、フィーチャー１０９及び１０９’は相互に実質的に直交するように向けられる。すなわち、ｚ軸に実質的に平行に向けられた第２フィルム１０８の突出部１１１’は、ｘ軸に実質的に平行に向けられた第１フィルム１０７の突出部１１１に実質的に垂直である。
【００３１】
図１ｅに関して説明される例示の実施形態では、フィルムの順序は図１ｄの例示の実施形態の順序に対して逆になっている。突出部１１１及び１１１’の方向は図示されているとおり実質的に直交のままである。
【００３２】
図１ｆに関して説明される例示の実施形態では、第１フィルム１０７は、上述のとおり楔形である光学的フィーチャー１０９を有する。第２フィルム１０８もまた、楔形であるフィーチャー１０９’を有する。第１フィルム１０７のフィーチャー１０９の突出部１１１はｘ軸に実質的に平行であり、及び第２フィルム１０８のフィーチャー１０９’の突出部１１１’はｚ軸に実質的に平行である。この結果、第１フィルム１０７のフィーチャー１０９及び突出部１１１は、第２フィルム１０８のフィーチャー１０９’及び突出部１１１’と実質的に直交している。
【００３３】
図１ｇに関して説明される例示の実施形態では、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８の両方がプリズム形状の光学的フィーチャー１０９及び１０９’を有する。第１フィルム１０７のフィーチャー１０９は第２フィルム１０８のフィーチャー１０９’に実質的に直交する方向に向けられる。
【００３４】
図１ｈに関して説明される例示の実施形態では、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８はプリズム形状のフィーチャー１０９及び１０９’を有する。第１フィルム１０７のフィーチャー１０９及び第２フィルム１０８のフィーチャー１０９’は、図示されたとおり実質的に平行に向けられる。
【００３５】
図１ｉに関して説明される例示の実施形態では、第１フィルム１０７はプリズム形状のフィーチャー１０９を有し、第２フィルム１０８は楔形のフィーチャー１０９’を有する。この実施形態では、フィーチャー１０９は第２フィルム１０８の光学的フィーチャー１０９’に実質的に平行である。
【００３６】
図１ｊに関して説明される例示の実施形態では、図１ｈの例示の実施形態に対する第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８の順序は逆になっている。しかし、各フィルムのフィーチャー１０９及び１０９’は相互に対し実質的に平行に向けられている。
【００３７】
図１ｋに関して説明される例示の実施形態では、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８は、それぞれ、楔形のフィーチャー１０９及び１０９’を有し、フィーチャー１０９及び１０９’は互い対して実質に平行に向けられている。
【００３８】
第１及び第２フィルムの順序、第１及び第２フィルムの屈折率及び光学的フィーチャーの種類及び方向を選択して、２つのフィルム光マネジメント層の出力における様々な放射強度のプロファイルを提供することができることに留意する。このようなプロファイルの実施例が本明細書に説明される。
【実施例】
【００３９】
実施例Ｉ．実質的に同一の屈折率を有する交差したフィルム
図２ａ〜２ｈは、各フィルムの少なくとも１つの面上に見られる光学的フィーチャーを備える２つのフィルムから構成される光マネジメント層の約０．０°（垂直方向）及び約９０．０°（水平方向）で取られた等カンデラプロットの断面図である。特に、図の方位の基準を提供する座標系は図１ｌに見られる。
【００４０】
図２ａ〜２ｈのデータを収集するのに使用される光マネジメント層は、例示として、図１ａ〜１ｇに関して説明される例示の実施形態の光マネジメント層１０１である。さらに、光マネジメント層は、図１ｄ〜１ｋに関して説明される例示の実施形態の第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８から構成される。なお、図２ａ〜２ｈの強度レベルは、光マネジメント層の出力において（すなわち、光が、図１ａの層１０１を超えた先の要素に到達する前に）測定される。
【００４１】
各図２ａ〜２ｈに示されたデータは図１６ａの表１に要約されている。この表は、図２ａ〜２ｈの曲線のそれぞれ、各フィルムに対して使用される光学的フィーチャーの種類（プリズムまたは楔）、各フィルムの屈折率、各フィルムの組に対して予測される軸上の利得、放射強度分布のＲＭＳ、放射強度分布のＦＷＨＭ、及び軸外に位置される場合（すなわち法線外（ｏｆｆ  ｎｏｒｍａｌ））の、最大の放射強度の位置を明らかにする。このデータはここでさらに説明される。
【００４２】
実施例Ｉａ．図１ｇにおける直交配列のプリズム形の光学的フィーチャーをそれぞれ有する２つのフィルム
図２ａは、同一屈折率を有する２つの光マネジメントフィルムに対する角度位置の関数として放射強度を表す、約０．０°での等カンデラプロットの断面図である。図２ａのデータを生じさせる光マネジメント層はプリズム形の光学的フィーチャーを有する第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８から構成される。光学的フィーチャーは図１ｇに示されるとおり、相互に実質的に直交する方向に向けられる。
【００４３】
曲線２０４は、両方のフィルムが約１．７０の屈折率を有する場合の放射強度分布を示している。曲線２０３は、両方のフィルムが約１．６５の屈折率を有する場合の、放射強度分布を示している。曲線２０２は、両方のフィルムが約１．５９の屈折率を有する場合の、放射強度分布を示している。曲線２０１は、両方のフィルムが約１．４９の屈折率を有する場合の、放射強度分布を示している。認識できるとおり、軸上の値は、各フィルムの屈折率が増加すると増加し、半値全幅（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）は各フィルムの屈折率が増加すると減少する。ここに示された実施例では、半値全幅は曲線２０１における約５５°から曲線２０４における約３０°の範囲である。この結果、軸上の輝度は、２つの光学フィルムがそれぞれ約１．７０の屈折率を有する場合に最大である。さらに、サイドローブ（ｓｉｄｅ  ｌｏｂｅ）の強度（例えば約５０°）は屈折率の増加に伴い減少する。
【００４４】
図２ｂは、角度の関数として放射強度を表す、約９０．０°における等カンデラプロットの断面図である。図２ｂに示され表１に要約されているとおり、軸上の放射強度は、屈折率が増加すると増加し、半値全幅は曲線２０５における約５２°から曲線２０８における約２９°の範囲にわたる。この結果、軸上の輝度は、２つの光学フィルムがそれぞれ約１．７０の屈折率を有する場合に最大である。さらに、サイドローブの強度は屈折率の増加に伴い減少する。
【００４５】
図２ｃは、角度位置の関数として放射強度を示す、約０．０°における等カンデラプロットの断面図であり、曲線２０９は、第１及び第２フィルムの両方が１．７５の屈折率を有する場合における、角度に対する放射強度を表している。曲線２１０は、第１及び第２フィルムがそれぞれ１．７９６の屈折率を有する場合の、角度に対する放射強度を表わしている。曲線２１１は、第１及び第２フィルムがそれぞれ１．８５の屈折率を有する場合の、角度に対する放射強度を表わしている。
【００４６】
図２ｄは、約９０．０における図２ｃのフィルム構造の等カンデラプロットの断面図である。曲線２１２は第１及び第２フィルムの両方が１．７５の屈折率を有する場合の、角度に対する放射強度を表している。曲線２１３は、第１及び第２フィルムがそれぞれ１．７９６の屈折率を有する場合の、角度に対する放射強度を表わしている。曲線２１４は、第１及び第２フィルムがそれぞれ１．８５の屈折率を有する場合の、角度に対する放射強度を表わしている。
【００４７】
図２ａ〜２ｂのデータと比較すると、図２ｃ〜２ｄのデータは著しく異なる。このために、屈折率の増加により、軸上の利得の連続した増加を示すのでなく、実際には軸上の利得の減少が存在する。例えば、１．７０の屈折率の組と比較すると、１．７５屈折率の組合わせにおける軸上の利得は減少し、９０°の半値全幅において約２９°から約３５°に対応する増加を示す。垂直断面（約０．０°）に対する最大の半値全幅は約３０°に留まる。１．７９６の屈折率では、断面の図はさらに軸上の利得の減少を示すが、ＦＷＨＭは増加し続ける。１．８５への屈折率のさらなる増加は、０．０°及び９０°の断面の両方における軸上の明確な窪み（それぞれ曲線２１１及び２１４）及び対応する軸外のピークの出現を示す。加えて、屈折率の増加による放射強度の全体的な減少が存在する。
【００４８】
図２ｅは、再度の図１ｇによるフィルムの積み重ねにおいて、第１フィルム及び第２フィルムの屈折率が両方とも約１．８５である場合の、角度に対する放射強度を示している。曲線２１５は垂直断面における放射強度分布であり、曲線２１５は水平断面における放射分布である。
【００４９】
実施例Ｉｂ．図１ｄ〜ｅにおける直交配列の、プリズム形の光学的フィーチャーを有する１つのフィルム及び楔形フィーチャーを有する第２光学フィルム
図２ｆは、第１フィルム及び第２フィルムの屈折率が両方とも約１．８５である場合の角度に対する放射強度を示している。図２ｆのデータを生じさせる光マネジメント層の第１フィルム１０７はプリズム形の光学的フィーチャーを有し、光マネジメント層の第２フィルム１０８は図１ｅに示された楔形の光学的フィーチャーを含むことに留意する。第１フィルムの光学的フィーチャーは実質的に第２フィルムと実質的に直交する方向に向けられていることに更に留意する。曲線２１７は垂直断面の放射強度分布であり、曲線２１８は水平断面の放射分布である。
【００５０】
図２ｇは、第１フィルム及び第２フィルムの屈折率が両方とも約１．８５である場合の角度に対する放射強度である。本実施例では、２つのフィルム１０７及び１０８の順序が、前の実施例に対して、順序が逆になっており、 図１ｄに描かれた本実施例のフィルムの積み重ねを有している。曲線２１９は垂直断面の放射強度分布であり、曲線２２０は水平断面の放射強度分布である。
【００５１】
容易に理解できるとおり、曲線２１７のピークと比較すると、曲線２１９のピークの強度はより高く、局所的な最小部２２１（軸上）は局所的な最小部２２２（軸上）より高い強度を有する。同様に、曲線２２０の軸上の強度は曲線２１８の軸上の強度より高い。さらに、曲線２２０は軸上の局所的な最小部を含まない。したがって、光学フィルムの順序は角度に対する光の放射分布に影響を与えることができる。
【００５２】
実施例Ｉｃ．それぞれが図１ｆにおける直交配列の楔形の光学的フィーチャーを有する２つのフィルム
図２ｈは、第１フィルム及び第２フィルムの屈折率が両方とも約１．８５である場合の角度に対する放射強度である。図２ｈのデータを生じさせる光マネジメント層の第１フィルム及び第２フィルム（例えば図１ａの例示の実施形態の第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８）は両方とも楔形の光学的形状を有することに留意する。第１フィルムの光学的フィーチャーは図１ｆに示されているとおり第２フィルムに実質的に直交する方向に向けられていることに留意する。曲線２２３は垂直断面の放射強度分布であり、曲線２２４は水平断面の放射分布である。明らかに、垂直断面のデータは、軸上の局所的な最小部を生じ、水平断面のデータは軸上で実質的に一定である。
【００５３】
実施例Ｉａ〜Ｉｃ．検討
これまで説明された例示の実施形態から、光マネジメント層１０１は、層１０１の第１及び第２フィルムの屈折率が約１．７０の屈折率の限度まで増加するのに伴い、軸上の利得の増加をもたらすことは明らかである。さらに、第１及び第２フィルムの屈折率が約１．８を超えて増加する場合、軸上の利得は減少し、局所的な最大部が約±１５°で発生する。さらに、第１及び第２フィルムの屈折率が増加（例えば約１．８５に）すると、図２ｅ〜２ｈに示されているように、むしろ明白な局所的な最小部を生じる。
【００５４】
図２ａ〜２ｈの検討及びそれらの付随する説明から理解することができるように、光マネジメント用途では、特定の屈折率に対する光マネジメント層１０１の光学的特性は有効である。例えば、多くのディスプレイ用途では、軸上の利得を増加し軸外の利得（例えばより大きい角度における極大部分）を抑制することが望ましい。このような実施例において、図２ｃまたは図２ｄの例示の実施形態の層１０１は有利であることを立証することができる。第１及び第２フィルムの両方が１．７９６の屈折率を有する場合、軸上の利得の減少及び約±１５°における利得の増加を見出したことは同様に有用であり得る。例えば、相対的な最小部（軸上の利得の窪み）は、光の小量または微々たる量がディスプレイにおいて軸上を見る観察者に達することを示す。これは、観察者が、軸上で観察する場合、光源を見られないことを意味する。あるいは、軸外に位置した場合には、約１５°の角度から観察すると仮定すると、観察者は光を見ることになる。特定の用途では、このような比較的高い軸外の利得及び比較的低い軸上の利得を提供することが有効であり得る。例えば、約±１５°に位置する観察者を対象とするディスプレイは、図２ｅ及び２ｆに関して説明される光マネジメント層から利益を得る。
【００５５】
第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８を含む光マネジメント層１０１の特定の態様は、フィルム１０７及び１０８を横断する光の軌道の分析により理解される。これらの態様の一部が図３ａ〜３ｆに関連して説明される。
【００５６】
図３ａ〜３ｆは、図１ａ〜１ｋに描かれる例示の実施形態の第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８を含む光マネジメント層１０１を横断する光の部分断面図である。図３ａ〜３ｆは、図１ａの例示の実施形態の逆方向に層１０１を横断する光（すなわちライトバルブ１１０から光源１０２に層１０１を横断する光）の軌跡を描いている。この逆方向は、説明を簡略化するために使用されている。すなわち、光の軌跡は観察者から光源に向かっている。公知の光の可逆性のため、光学技術の当業者には、観察者から光源に光路を横断する光線は、光源から観察者の光路を横断する光線と同一であることが明らかである。対照的に、観察者からの、しかし光源には当たらない、光路を横断する光線は光源により放出され、観察者に向けられる光線を表さない。図３ａでは、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８はそれぞれ、１．４９の屈折率を有する。この実施形態における軸上の光３０１は光源１０２に到達する軌跡を有する。図３ｂでは、フィルム１０７、１０８はそれぞれ、約１．７９６の屈折率を有し、これは以前に説明されたしきい値である。明白に、屈折率のこのしきい値は約１．８０であり得る。
【００５７】
この実施例では、軸上の光３０１は、光源１０２に到達しない軌跡を有する。同様に図３ｃの実施例では、第１及び第２フィルムはそれぞれ１．８５の屈折率を有する。この実施例でも、軸上の光は光源に到達しない。実際に、この光は事実上、観察者に再循環される。図３ｂ及び３ｃの実施形態は、軸上にある光が光源からではないことを示している。同じ証拠により、光源１０２からの光は軸上に伝わらない。しかし、図３ａの例示の実施形態では、軸上の光は光源１０２を往復して横断する。
【００５８】
図３ｄ〜３ｆは軸外の１５度の位置からの光の軌跡を示している。すなわち、図３ｄはそれぞれが１．４９の屈折率を有するフィルム１０７、１０８を示している。図３ｅはそれぞれが１．７９６の屈折率を有するフィルム１０７、１０８を示している。図３ｆはそれぞれが１．８５の屈折率を有するフィルム１０７、１０８を示している。それぞれの場合では、軸外の光３０２は、光源１０２に到達する軌跡で層１０１を横断する。このように、光源からの光は軸上に伝わる。上述のように、図３ｅ及び３ｆの例示の実施形態は、より高い軸外の光の強度を提供する。
【００５９】
これまで説明された特定の例示の実施形態は、同一屈折率を有する少なくとも２つの層を含んでいた。増加する屈折率の使用は、しきい値まで高い軸上の利得を保つことが示されている。同様の屈折率がしきい値を超える場合、軸上の利得は、軸外を有利にして、減少し得る。しかし、別の例示の実施形態に関して説明されたとおり、第１及び第２フィルムは異なる屈折率を有することができる。さらに別の例示の実施形態では、異なる屈折率を有する第１及び第２フィルムの順序は、光マネジメント層１０１を横切る光の画角の変化を生じさせ得る。これは、技術的に知られていない予想外の結果である。異なる屈折率の２つの光マネジメントフィルムの順序の単純な変更は、効率を著しく変化させることなくディスプレイの表示の画角を変えるには十分である。最終的に、本明細書において例示の実施形態に関して説明されたとおり、２つのフィルムの光マネジメント層では、屈折率の積の平方根は光マネジメント層の放射強度のプロファイル（光分布）の制御要因であることが見出された。
【００６０】
実施例ＩＩ．異なる屈折率を有する交差するフィルム（図４及び５、表２及び３）
図４ａ〜５ｈは異なる屈折率ｎ１及びｎ２を有する２つの光学フィルム（例えば第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８）から構成される様々な光マネジメント層（例えば層１０１）を横断する光の放射強度の図表による表示である。図４ａ〜４ｌに描かれたデータは図１６ｂの表２に要約されており、図５ａ〜５ｈのデータは図１６ｃの表３に示されている。光マネジメント層における光学フィルムの数ならびにフィルムの屈折率は単に例示であることに留意する。言うまでもなく、追加のフィルム及び異なる屈折率を有するフィルムを選択することもできる。有利には、第１及び第２屈折率の相乗平均（（ｎ１×ｎ２）１／２）は約１．８未満であり、約１．７９６未満であり得る。特定の例示の実施形態では、第１及び第２光学フィルムの屈折率の相乗平均（（ｎ１×ｎ２）１／２）は約１．６３５未満であるかまたは等しい。
【００６１】
特に、図４ａ〜５のそれぞれは、同じ屈折率を有する２つの光学フィルムから構成される光マネジメント層の場合も含み、この場合、屈折率はｎ１及びｎ２の相乗平均として選択される。この選択の理由は次の実施例及び説明により明らかになる。
【００６２】
実施例ＩＩａ．図１ｇにおける直交配列のプリズム形の光学的フィーチャーをそれぞれ有する２つのフィルム
図４ａは垂直（０°）断面における２つのフィルムの光マネジメント層の放射強度を示し、図４ｂは９０°断面における該層の放射強度を示す。例示として、第１光学フィルム１０７は約１．４９の屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルム１０８は約１．７０の屈折率（ｎ２）を有する。さらに、図４ａ及び４ｂのデータを与える第１及び第２フィルムは、相互に直交する方向に向けられたプリズム形の光学的フィーチャーを含む。例えば、第１及び第２フィルムは図１ｇで示されるもの、及び図１ｇに関連して説明されるものであり得る。
【００６３】
曲線４０１は、ディスプレイ用途において、第１フィルム１０７（屈折率１．４９）を光ガイド層１０４に近接して、すなわち光源に近接して配置した状態の光強度分布を示す。曲線４０２は、第１及び第２フィルムの順序を交換した場合における光強度分布を示す。すなわち、第２光学フィルム１０８（屈折率１．７０）は光ガイド１０４に近接して配置される。
【００６４】
曲線４０３は、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８の両方が同一の屈折率１．５９２を有する場合の、垂直断面における放射強度断面図を示し、この屈折率１．５９２は、曲線４０１及び４０２の第１及び第２フィルムの屈折率の相乗平均（すなわち、（ｎ１×ｎ２）１／２＝１．５９２）である。
【００６５】
図４ｂに戻ると、曲線４０４は光ガイド層１０４に近接して第１フィルム（屈折率ｎ１＝１．４９）を有する２つのフィルム層の放射強度を示す。曲線４０５は第２フィルム（ｎ２＝１．７０）が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度を示す。最後に、曲線４０６は、ｎ１及びｎ２の幾何平均（すなわちｎｅｆｆ＝１．５９２）に等しい同一屈折率を有する２つのフィルムを含む光マネジメント層１０１の水平断面に沿った放射強度を示す。
【００６６】
曲線４０１の軸上の利得は曲線４０２のそれより高く、曲線４０４の軸上の利得は曲線４０５のそれより高いことに留意する。このように、フィルムの順序は軸上の利得に影響を与える。さらに、曲線４０１及び４０２の半値全幅はほぼ同一であるが、曲線４０５の半値全幅は、曲線４０４より約６．０°大きい。さらに、曲線４０５の軸上の利得は曲線４０４より約８．０％小さい。このように、光マネジメント層１０１の第１及び第２フィルムの単なる順序の移動により、放射分布に影響を与えることができる。本発明の説明が続くに伴い明らかになるように、この結果は以下に説明される例示の実施形態においてさらに明白になる。フィルム１０７及び１０８の両方が、異なる屈折率を有するのでなく、実際には１．４９と１．７０の相乗平均に等しい同一屈折率を有する場合、結果として得られる放射強度分布は、屈折率１．４９を有する第２フィルムが後に続く、屈折率１．７０を有する第１フィルムによって生成される分布にほぼ等しい。この結果は図４ａ及び４ｂ、曲線４０３及び４０６に示されている。
【００６７】
図４ｃ及び４ｄは、約１．４９の屈折率（ｎ１）を有する第１フィルムと、約１．８５の屈折率（ｎ２）を有する第２フィルムとを含む光マネジメント層のそれぞれ０°及び９０°断面における角度に対する放射強度を示す。このとき、前記組合わせのフィルムの屈折率の相乗平均は１．６６である。図４ｃ及び４ｄのデータを与える第１及び第２フィルムは、相互に直交する方向に向けられたプリズム形の光学的フィーチャーを含む。例えば、第１及び第２フィルムは図１ｇで示されるもの、及び図１ｇに関連して説明されるものであり得る。
【００６８】
図４ｃでは、曲線４０７は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４０８は第２フィルム１０８が光ガイド層１０４に近接している場合における放射分布を示し、並びに曲線４０９は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が相乗平均ｎｅｆｆ＝１．６６に等しい屈折率を有する場合の放射強度分布を示す。
【００６９】
図４ｄでは、曲線４１０は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４１１は第２フィルム１０８が光ガイド層１０４に近接している場合における放射分布を示し、並びに曲線４１２は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が幾何平均ｎｅｆｆ＝１．６６に等しい屈折率を有する場合の放射分布を示す。
【００７０】
図４ｃ及び４ｄから、曲線４０７の軸上の利得は曲線４０８のそれより高く、曲線４１０の軸上の利得は曲線４１１のそれより高い。この実施例では、曲線４０７の軸上の利得は曲線４０８のそれより約１０％高い。さらに、曲線４１０の９０°の半値全幅は曲線４１１のそれより約６．０°小さい。しかし、図４ａ及び４ｂに関して説明された前の実施例と異なり、曲線４０７の０°の半値全幅は曲線４０８のそれより約２．０〜３．０小さい。
【００７１】
図４ｅは垂直（０°）断面における２つのフィルムの光マネジメント層の放射強度を示し、図４ｆは水平（９０°）断面における光マネジメント層の放射強度を示す。例示として、第１の光学フィルムは約１．５９の屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルムは約１．８５の屈折率（ｎ２）を有する。さらに、図４ｅ及び４ｆは、第１及び第２の光学フィルムがｎ１とｎ２の相乗平均である１．７１に等しい屈折率を有する、２つのフィルムの光マネジメント層を含む。図４ｅ及び４ｆのデータを与える第１及び第２フィルムは、図１ｇで示され及び図１ｇに関連して説明されるように、相互に直交する方向に向けられたプリズム形の光学的フィーチャーを含む。
【００７２】
図４ｅでは、曲線４１３は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４１４は第２フィルム１０８が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４１５は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が１．７１の相乗平均屈折率を有する場合の放射強度を示す。
【００７３】
図４ｆでは、曲線４１６は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射分布を示し、曲線４１７は第２フィルム１０８が光ガイド層１０４に近接している場合における放射分布を示し、曲線４１８は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が１．７１の相乗平均屈折率を有する場合の放射強度を示す。
【００７４】
図４ｅを再検討すると、軸上の利得及びＦＷＨＭにフィルムの順序の僅かな影響が見られる。曲線４１３、４１４及び４１５の軸上の利得は、曲線４１６、４１７及び４１８の軸上の利得と本質的に同一である。
【００７５】
さらに、放射分布は、曲線４１３〜４１５における半値全幅が約３０°±約２°以内にある半値全幅を有する。
【００７６】
実施例ＩＩｂ．プリズム形の光学的フィーチャーを有する１つのフィルム及び楔形フィーチャーを有する第２光学フィルム
図４ｇは垂直（０°）断面における２つのフィルムの光マネジメント層放射強度を示し、図４ｈは９０°断面における該層の放射強度を示す。図４ｇ及び４ｈのデータを与える第１光学フィルム１０７はプリズム形の光学的フィーチャーを含み、第２光学フィルム１０８は、第１光学フィルムのフィーチャーに実質的に直交する方向に向けられた楔形の光学的フィーチャーを含む。例えば、第１及び第２フィルムは図１ｄ及び１ｅに示され及び図１ｄ及び１ｅに関連して説明されるものであり得る。
【００７７】
図４ｇに戻ると、曲線４１９は、光ガイド層１０４に近接している１．４９の第１屈折率（ｎ１）を有する第１フィルム１０７と、１．７０の第２屈折率（ｎ２）を有する第２フィルム１０８とを備えた状態の放射強度分布を示す。曲線４２０は、１．４９の第２屈折率（ｎ２）を有する第２フィルム１０８と１．４９の第１屈折率（ｎ１）を有する第１フィルム１０７とを備えた状態の放射強度分布を示す。最後に、曲線４２１は、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８の両方が、１．４９と１．７０の相乗平均屈折率ｎｅｆｆ＝１．５９２を有する場合の放射強度分布を示す。
【００７８】
図４ｈでは、曲線４２２は光ガイド層１０４に近接している第１フィルム１０７を備えた場合における放射強度分布を示す。第１フィルム１０７は１．４９の第１屈折率（ｎ１）を有し、第２フィルム１０８は１．７０の第２屈折率（ｎ２）を有する。曲線４２３は、１．７０の屈折率を有する第２フィルム１０８と１．４９の屈折率を有する第１フィルム１０７とを備えた状態の放射強度を示す。曲線４２４は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が相乗平均屈折率ｎｅｆｆ＝１．５９２を有する場合の放射分布を示す。
【００７９】
曲線４１９及び４２２から、光が、屈折率のより低いフィルムに最初に入射すると、利得が僅かに高いことが観察される。同様に、３つの構成全てに対して０°断面に沿ったＦＷＨＭは約４３°であるが、９０°断面に沿ったＦＷＨＭは、低―高屈折率の順序の場合が約５°狭い。
【００８０】
表２を参照すると、プリズム形フィーチャーの第１フィルムと組み合わせて楔形フィーチャーの第２フィルムを使用すると、全てがプリズムフィーチャーのフィルムシステムと比較した場合、軸上の利得が減少し、ならびに屈折率が変化したときの軸上の利得の差が減少することにも留意する。さらに、０°断面の放射強度分布が、ほんの数度増加している。
【００８１】
図４ｉ〜４ｊは、１．４９、１．７０及びそれらの相乗平均屈折率ｎｅｆｆ＝１．５９２に実質的に等しい屈折率を含む、３つの実施形態における２つのフィルム光マネジメント層の放射強度分布を示す。この場合において、光ガイドに近接して配置される第１フィルム１０７は楔形フィーチャーのフィルムであるが、第２フィルム１０８はプリズム形フィーチャーのフィルムである。表２は放射強度パラメータをとらえる。
【００８２】
図４ｉは垂直（０°）断面における２つのフィルムの光マネジメント層の放射強度を示し、図４ｊは９０°断面における該層の放射強度を示す。さらに、図４ｉ及び４ｊは、第１及び第２光学フィルムがｎ１及びｎ２の相乗平均屈折率１．５９２に等しい屈折率有する場合の、２つのフィルムの光マネジメント層のデータを含む。
【００８３】
図４ｉに戻ると、曲線４２５は、約１．４９の第１屈折率（ｎ１）を有する第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示す。第２フィルム１０８は約１．７０の屈折率（ｎ２）を有する。曲線４２６は、第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示す。曲線４２６のデータは、第１フィルムが約１．７０の第１屈折率（ｎ１）を有し、第２フィルム１０８が約１．４９の屈折率（ｎ２）を有する場合を反映している。曲線４２７は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が相乗平均屈折率ｎｅｆｆ＝１．５９２を有する場合の放射強度分布を示す。
【００８４】
同様に、図４ｊでは、曲線４２８は、第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示す。第１フィルムは約１．４９の屈折率を有し、第２フィルムは１．７０の屈折率を有する。曲線４２９は、第２フィルム１０８が１．４９の屈折率を有し、光ガイド層１０４に近接している第１フィルムが１．７０の屈折率を有する場合における放射強度分布を示す。曲線４３０は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が相乗平均屈折率ｎｅｆｆ＝１．５９２を有する場合の放射強度分布を示す。
【００８５】
より低い屈折率のフィルムが光ガイド層１０４に近接して配置されると、曲線４２５及び４２８に示されるとおり、より高い利得が得られることが、再度観察される。この構成における放射強度分布も、９０°断面の沿う場合が約４°狭い。この構成において軸上の、より高い利得を得ることに加えて、楔形フィーチャーのフィルムの後にプリズム形フィーチャーのフィルムを置く組み合わせにより、プリズム形フィーチャーのフィルムの後に楔形フィーチャーのフィルムを置く対応する構成に比べて僅かに高い利得を得ることが観察される。
【００８６】
実施例ＩＩｃ．それぞれが楔形の光学的フィーチャーを有する２つのフィルム
図４ｋは垂直（０°）断面における２つのフィルムの光マネジメント層の放射強度を示し、図４ｈは９０°断面における該層の放射強度を示す。例示として、第１光学フィルム１０７は約１．４９の屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルム１０８は約１．７０の屈折率（ｎ２）を有する。さらに、図４ｋ及び４ｌは、第１及び第２光学フィルムがｎ１とｎ２の相乗平均屈折率１．５９２を有する、２つのフィルムの光マネジメント層を含む。さらに、データを与える第１及び第２光学フィルムは、相互に実質的に直交する方向に向けられた楔形の光学的フィーチャーを含む。例えば、第１及び第２光学フィルムは図１ｆに関連して図示され説明されたフィルムと同様であり得る。
【００８７】
図４ｋに戻ると、曲線４３１は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４３２は第２フィルム１０８が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４３３は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が１．５９２の相乗平均屈折率を有する場合の放射強度分布を示す。
【００８８】
図４ｌでは、曲線４３４は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４３５は第２フィルム１０８が光ガイド層１０４に近接している場合における放射強度分布を示し、曲線４３６は、第１フィルム及び第２フィルムの両方が１．５９２の相乗平均屈折率を有する場合の放射強度分布を示す。
【００８９】
２つの楔形フィーチャーのフィルムのこの事例については、曲線４３１及び４３４は、軸上の利得が前の事例に比べてさらに減少し、フィルムの順序による光学性能の依存性がさらに少ないことを示している。また一方、光ガイドに近接する、より低い屈折率フィルムを有するフィルムの組合わせは高い利得を生成する。ＦＷＨＭは０°断面に沿って４２〜４５°及び９０°放射強度断面に沿って４１〜４５°の範囲である。
【００９０】
実施例ＩＩａ〜ＩＩｃ．検討
図４ａ〜４ｌのデータから、例示の実施形態の２つのフィルムの光マネジメント層において相対的に高い屈折率の光学フィルム及び相対的に低い屈折率の光学フィルムを使用することにより、特定の利益を得ることができる。これらの利益のいくつかが、これから述べられる。
【００９１】
図４ａ〜４ｆのデータは、第１光学フィルム及び第２光学フィルムの両方の屈折率が比較的高い場合、２つのフィルムシステムの軸上の利得の急激な「窪み部」を生じることなく（例えば図２ｇに示すように）、高屈折率のフィルムを低屈折率フィルムと共に首尾よく使用し得ることを示す。さらに、図４ｃ〜４ｆのデータは、比較的高い屈折率を有する光学フィルムと比較的低い屈折率を有する光学フィルムとを組合わせることにより、フィルムの組合わせの軸上の利得を増加できることを示す。この目的に対して、例えば機械的理由のために、１つのフィルムが１．８５の屈折率を有する２つのフィルムの光マネジメント層を有することが望ましい状況があり得る。しかし、それぞれが１．８５の屈折率を有する２つのフィルムを有することに関連する軸上の窪み部は許容されない。許容され得る利得は、例えば、それぞれが１．６６の屈折率を有する２つの光学フィルムにより生成される利得である。２つのフィルムの光マネジメント層によりこの利得を得るために、１．８５の所望の高屈折率を有する一方のフィルムを採用したままで、１．４９の屈折率を有する第２フィルムが含められる。１．６６は、１．４９と１．８５の相乗平均であることは認識されるべきである。
【００９２】
図４ｃ〜４ｄのデータに関して述べたとおり、１．８５及び１．４９の屈折率を有する２つのフィルムの光マネジメント層は、もはや軸上の利得に窪み部を示さない。さらに、このような光マネジメント層の軸上の性能は、それぞれが約１．６６の屈折率を有する１．６６屈折率フィルムの組合わせを有する光マネジメント層と実質的に同一である。これは屈折率の任意選択ではなく、実効屈折率の概念に基づくものである。前述のとおり、同じでない屈折率を有する２つのフィルムの軸上の性能は、その高い（Ｈ）及び低い（Ｌ）屈折率の積の平方根に等しい屈折率をそれぞれ有する同一のフィルムの組合わせの性能に近いことが見出された。例えば、第１フィルム（屈折率１．４９）及び第２フィルム（屈折率１．８５）からなる光マネジメント層で、第１フィルムが光ガイド層に近接している状態では、各フィルムが１．６６の屈折率を有する２つのフィルムの光マネジメント層より約８％高い軸上の利得を有する。第２層が光ガイド層に近接している状態では、軸上の利得は、両方のフィルムが１．６６の屈折率を有する場合とほぼ同一である。
【００９３】
さらに、異なる屈折率のフィルムが配列される場合の順序は、異なる軸上の利得及び角度光分布を作り出すことができ、したがって、順序は、ディスプレイの角度性能を調整するために用いることができる。表２にまとめられたデータを検討することから、光マネジメント層の２つのフィルムの間の屈折率の差が大きくなると、フィルム順序が視角に与える影響が大きくなることに留意する。
【００９４】
実施例ＩＩｄ．実効屈折率１．６７３の交差フィルム
さらに図５ａ〜５ｆ及び表３は、例示の実施形態の異なる光学フィルムを有する光マネジメント層が様々な光分布をどのように提供できるか示す。図５ａ〜５ｂは、屈折率ｎ１を有する第１光学フィルムと屈折率ｎ２を有する第２光学フィルムとを含む２つの光学フィルムの光マネジメント層の放射強度を示す。図５ａ〜５ｂのデータは、第１及び第２フィルムのそれぞれが、相互に実質的に直交する方向に向けられたプリズム形フィーチャーを有する光マネジメント層を仮定して計算された。例えば、第１及び第２光学フィルムは、図１ｇの例示の実施形態に示されるのと同様であり得る。
【００９５】
図５ａは垂直（０°）断面における光マネジメント層の角度に対する放射強度を示し、図５ｂは９０°断面における光マネジメント層の放射強度を示す。例示として、第１光学フィルム１０７は約１．４０の屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルム１０８は約２．００の屈折率（ｎ２）を有する。さらに、ｎ１＝ｎ２＝１．６７３（この値は１．４０と２．００の相乗平均である）の場合のデータが、図５ａ及び５ｂに与えられる。
【００９６】
図５ａに戻ると、曲線５０１は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接して置かれた場合における放射強度分布を示し、曲線５０２は第１と第２フィルムの順序が交換された場合における放射強度分布を示す。曲線５０３は、第１フィルム及び第２フィルムのそれぞれが約１．６７３の同一屈折率を有する場合の放射強度分布を示す。
【００９７】
同様に、図５ｂでは、曲線５０４は第１フィルム１０７が光ガイド層１０４に近接して置かれた場合における放射強度分布を示し、曲線５０５は第１と第２フィルムの順序が交換された場合における放射強度分布を示す。曲線５０６は、第１フィルム及び第２フィルムのそれぞれが約１．６７３の屈折率を有する場合の放射強度分布を示す。
【００９８】
これらの図から、フィルムの順序を交換したときの軸上の利得の差は約５％であることが理解できる。曲線５０４と、曲線５０５及び曲線５０６との間も同様の差が見られる。０°の半値全幅は約２６°〜約３４°の範囲であるが、９０°の半値全幅は約３１°〜約３４°の範囲であり、これらは第１及び第２光学フィルムの順序に依存する。
【００９９】
図５ｃは垂直（０°）断面における２つの光学フィルムの光マネジメント層の角度に対する放射強度を示し、図５ｄは９０°断面における光マネジメント層の放射強度を示す。図５ｃ〜５ｄのデータは、第１フィルムがプリズム形光学的フィーチャーを有し、第２フィルムが第１フィルムのプリズム形フィーチャーに実質的に直交する方向に向けられた楔形フィーチャーを有する、光マネジメント層を仮定して計算された。例えば、第１及び第２光学フィルムは、図１ｅの例示の実施形態に示されるフィルムと同様であり得る。
【０１００】
より詳細には、曲線５０７及び５１０は、第１光学フィルム１０７が約１．４０の屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルムが約２．００の屈折率（ｎ２）を有する場合の放射強度分布を２つの直交断面について示す。曲線５０８及び５１１は、第１光学フィルムが約２．００の屈折率を有し、第２光学フィルムが約１．４０の屈折率を有する場合の強度分布を示す。曲線５０９及び５１２は、第１及び第２フィルムのそれぞれが、おおよそｎ１＝ｎ２＝１．６７３（１．４０と２．００の相乗平均）の屈折率を有する場合の放射強度分布を示す。
【０１０１】
これらの図から、曲線５０７と、曲線５０８及び曲線５０９との間の差は約１０％であることが分かる。同様の差は曲線５１０と、曲線５１１及び曲線５１２との間にも同様に見られる。０°の半値全幅は約６．０°の範囲であり、一方９０°の半値全幅は約９．０°の範囲であり、これらは第１及び第２光学フィルムの順序に依存する。
【０１０２】
図５ｅ及び５ｆはそれぞれ、１つの楔形フィーチャーのフィルム及び１つのプリズム形フィーチャーのフィルムから構成された光マネジメント層についての０°及び９０°断面を示し、楔形フィーチャーが光ガイド層に近接して配置されている。図１ｄはこの光マネジメント層構造の例示である。曲線５１３及び５１６は、第１光学フィルム１０７が約１．４０の屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルムが約２．００の屈折率（ｎ２）を有する場合における強度分布を示す。曲線５１４及び５１７は、第１光学フィルムが約２．００の屈折率を有し、第２光学フィルムが約１．４０の屈折率を有する場合における強度分布を示す。曲線５１４及び５１７は、第１及び第２フィルムのそれぞれが、おおよそｎ１＝ｎ２＝１．６７３（１．４０と２．００の相乗平均）の屈折率を有する場合における強度分布を示す。
【０１０３】
図５ｅ〜５ｆ及び表３の検討から、軸上の利得は１５％範囲を有することが示されている。さらに、ＦＷＨＭは０°方向では７°範囲、９０°方向では２°範囲で変化する。
【０１０４】
表３にまとめられたデータセットは、それぞれ垂直（０°）及び水平（９０°）断面の両方における２つの光学フィルムの光マネジメント層についての角度に対する放射強度を表す図５ｇ〜５ｈの検討により、完成されている。図５ｇ〜５ｈのデータは、第１及び第２光学フィルムの両方が、相互に実質的に直交する方向に向けられた楔形の光学的フィーチャーを有する光マネジメント層を仮定して計算された。例えば、第１及び第２光学フィルムは、図１ｆの例示の実施形態に示されるフィルムと同様であり得る。
【０１０５】
図５ｇ及び５ｈでは、曲線５１９及び５２２は、第１フィルム１０７が約１．４０の屈折率（ｎ１）を有し、第２フィルムが約２．００の屈折率（ｎ２）を有する場合の強度分布を示す。曲線５２０及び５２３は、第１フィルムが約２．００の屈折率を有し、第２フィルムが約１．４０の屈折率を有する場合の強度分布を示す。曲線５２１及び５２４は、第１及び第２フィルムのそれぞれが、おおよそｎ１＝ｎ２＝１．６７３の屈折率（１．４０と２．００の相乗平均）を有する場合の強度分布を示す。
【０１０６】
軸上の利得は２つの楔形フィーチャーのフィルムにおけるこれらの実施例については約９％の範囲を有する。０°放射強度断面に沿ったＦＷＨＭは近似の範囲を有するが、直交断面では約１°の範囲が存在する。この場合も、これらデータは光マネジメントフィルムの屈折率の順序が軸上の利得及びＦＷＨＭ放射強度の両方に影響を与えるという結論を裏付ける。
【０１０７】
実施例Ｉ〜ＩＩ：検討
前述の例示の実施形態の多くにおいて、光マネジメント層は、プリズムまたは楔などの光学的フィーチャーを有する２つの光学フィルムを含む。さらに、これらのフィルムは相互に対して、光学的フィーチャーが相互に実質的に直交するように向けられる。これは単に例示であり、フィルムは、光学的フィーチャーが相互に対して多くの角度のうちの１つになるように向けられてもよいことが強調される。例えば、光学フィルムは、フィーチャーが相互に実質的に平行になるように向けられてもよい。これは２つのフィルム層について図１ｈ〜１ｋで示され、これらの図はプリズム及び楔形フィーチャーの様々な組み合わせを示す。これらの配列は、光学的フィーチャーの平行方向が、単一または交差フィルムのいずれかで達成され得るプリズムの屈折を強めるので、特に重要である。
【０１０８】
実施例ＩＩＩ．同一屈折率を有する平行フィルム
図６ａ〜１５ｂは、異なる屈折率を有する２つの光学フィルム（例えば、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８）から構成される様々な光マネジメント層（例えば、層１０１）を通過する光の放射強度のグラフ表示である。図１６ｄ〜１６ｆは表４〜６をそれぞれ含み、これらの表は、これら光マネジメント層の光学性能をモデル化することにより計算される特定のデータをまとめている。すなわち、図１６ｄは図６ａ〜７ｄのデータを表し、図１６ｅは図８ａ〜１１ｂのデータを表し、図１６ｆは図１２ａ〜１５ｂのデータを表す。特に、光マネジメント層の光学フィルムの数ならびにフィルムの屈折率は単に例示である。言うまでもなく、追加の光学フィルム及び異なる屈折率を有するフィルムを選択することもできる。
【０１０９】
図６ａは垂直（０°）断面における２つのフィルムの光マネジメント層の放射強度を示し、図６ｂは９０°断面における光マネジメント層の放射強度を示す。この例示の実施形態では、第１光学フィルムの屈折率（ｎ１）は、第２光学フィルムの屈折率（ｎ２）と実質的に等しい。さらに、図６ａ及び６ｂのデータを与える第１及び第２フィルムは、相互に実質的に平行に向けられたプリズム形の光学的フィーチャーを含む。例えば、第１及び第２フィルムは、図１ｈに関して図示され説明されたフィルムと同様であり得る。
【０１１０】
詳細には、図６ａ及び６ｂにおいて、曲線６０１及び６０５は、第１フィルム１０７及び第２フィルム１０８がそれぞれ約１．４９の屈折率（ｎ１）を有する場合の強度分布を示す。曲線６０２及び６０６は、第１及び第２フィルムがそれぞれ約１．５９の屈折率を有する場合の強度分布を示す。曲線６０３及び６０７は、第１及び第２フィルムがそれぞれ約１．６３５の屈折率を有する場合の強度分布を示す。曲線６０４及び６０８は、第１及び第２フィルムがそれぞれ約１．７０の屈折率を有する場合の強度分布を示す。
【０１１１】
交差フィルムにおける先の実施例と同様に（例えば、図２ａ及び２ｂに関して述べたように）、屈折率が１．４９から１．５９に増加すると、軸上の利得が増加する。しかし、この増加は僅かであり、０°半値全幅は約５９°から約３８°に大幅に減少するが、９０°半値全幅は約３５°から約６７°に増加することが観測されることは一貫性がある。屈折率の増加に伴い垂直ＦＷＨＭは圧縮されるが、水平断面におけるＦＷＨＭの対応する拡大が観察される。これら２つの効果は補填し、フィルム屈折率の増加により軸上の利得が僅かに変化することを導く。
【０１１２】
図６ａ及び６ｂのデータの検討から理解できるとおり、屈折率が約１．５９を超えて増加するときに、軸上の利得は実質的に増加を示さない。第１フィルムのフィーチャーが第２フィルムのフィーチャーに実質的に直交する方向に向けられる場合には、軸上の利得は実際に減少する。この減少は、両方のフィルムの屈折率が約１．６３５に等しいときに観測される。これは交差フィルムにおける１．７９６のしきい値屈折率と対照的である。フィーチャーが平行に向けられたフィルムにおけるこの低いしきい値屈折率は、プリズム形フィーチャーによって増加した屈折率により説明できる。プリズム形または楔形フィーチャーが同一方向にある平行フィルムについては、同一方向にさらなる光の屈折を生じる。プリズム形または楔形フィーチャーが垂直方向にある交差フィルムについては、それにより生じる屈折が、比較した場合に、小さい。屈折率がさらに１．７０の値に増加すると、実際に、曲線６０８に示されるとおり、９０°断面において窪み部を生じる。
【０１１３】
図７ａ〜７ｄは、フィルムがフィーチャーが実質的に平行になるように向けられた、光学的フィーチャーを有するフィルムの組合わせの放射強度を示す。図７ａ〜７ｄのデータを与える光学フィルムの両方は約１．８５の屈折率を有する。データは、楔形及びプリズム形フィーチャーを有する様々なフィルムの組合わせを有する実施例を含む。図７ａでは、両方の光学フィルムがプリズム形フィーチャーを有する場合の例示の実施形態に対するデータが示されている。曲線７０１及び７０２は垂直及び水平断面のそれぞれにおける放射強度を示す。両方の曲線は軸上の利得に急激な減少（窪み部）を示し、軸外のピークが、垂直に沿って約±３３°において現われ、水平に沿って約±１８°に現われる。
【０１１４】
図７ｂには、第１光学フィルムがプリズム形フィーチャーを有し、第２光学フィルムが楔形フィーチャーを有する場合の例示の実施形態について同様のデータが示される。第１フィルム１０７は光ガイド層に近接している。曲線７０３は垂直断面におけるデータを示し、曲線７０４は水平断面におけるデータを示す。この場合もやはり、軸上の利得の明らかな窪み部が観測され、軸外のピークが、約±３３°及び約±１８°に現われる。
【０１１５】
図７ｃは、第１光学フィルム１０７が楔形の光学的フィーチャーを有し、光ガイド層に近接している場合の例示の実施形態におけるデータを示す。第２光学フィルム１０８はプリズム形の光学的フィーチャーを有する。曲線７０５は垂直断面におけるデータを示し、曲線７０６は水平断面におけるデータを示す。この場合もやはり、軸上の利得の明らかな窪み部が軸外のピークの発生と共に観測される。
【０１１６】
最後に、図７ｄは、第１光学フィルム１０７及び第２光学フィルム１０８の両方が楔形フィーチャーを有する場合の例示の実施形態におけるデータを示す。曲線７０７は垂直断面におけるデータを示し、曲線７０６は水平断面におけるデータを示す。この場合もやはり、軸上の利得の明らかな窪み部が軸上のピークとして観測される。
【０１１７】
図７ａ〜７ｄでは、２つのフィルムの光マネジメント層の例示の実施形態の全てはかなり類似の放射強度パターンを生成することに留意する。屈折率が１．６３５のしきい値屈折率より高いため、全てが軸上の窪み部を含む。しかし、０°断面では約±３３°及び９０°断面では約±１８°において強い軸外ピークが存在する。理解することができるとおり、特定のディスプレイ用途では、このような例示の実施形態の光マネジメント層は、２つの部分からなる軸外表示用途を促進する。
【０１１８】
最後に、この軸外表示は、第１フィルム（すなわち、光ガイド層に最も近接している）が楔形の光学的フィーチャーを有するときに増強されることに留意する。
【０１１９】
実施例ＩＶ．異なる屈折率を有する平行フィルム
２つのフィルムの光マネジメント層の垂直（０°）及び水平（９０°）断面の計算された放射強度は、図８ａ及び８ｂにそれぞれ示される。フィルムの屈折率並びに結果の軸上の利得及びＦＷＨＭ光分布が図１６ｅの表５に記載されている。本実施例の光マネジメント層は、例えば図１ｈに示されるような２つの光マネジメントフィルムを含む。
【０１２０】
図８ａ及び８ｂでは、曲線８０１及び８０４は第１フィルム１０７が約１．４９の屈折率を有し、第２光学フィルム１０８が約１．７０の屈折率を有する場合のデータを示す。さらに、第１光学フィルム１０７は光ガイド層に近接して配置される。曲線８０２及び８０５は、第２フィルム及び第１フィルムの位置を交換した場合に計算されたデータを示す。すなわち、第２光学フィルム１０８が光ガイド層に近接して配置される。最後に、曲線８０３及び８０６は、両方のフィルムが約１．５９２（１．４９と１．７０の相乗平均）の屈折率を有する場合のデータを示す。
【０１２１】
これらの実施例では、利得はほぼ８％範囲を有することが観測される。利得のこの変化は、放射強度分布の形状のより急激な変化を伴っている。０°断面はより平滑になり、約３７°付近の数度にわたる範囲のＦＷＨＭを有する。９０°断面は、より多くの変化を有する。ＦＷＨＭは２５°にわたる範囲を有し、軸外ピークが存在し、このピークの強度及び位置はフィルムの順序に依存することを示す。ピークの位置は、曲線８０４及び８０５ならびに表５に示されるとおり、約±２１°〜約±３５°に移動する。
【０１２２】
図９ａ及び９ｂは、それぞれ、垂直（０°）断面及び水平断面における２つのフィルムの光マネジメント層における同様のデータを示す。この例示の実施形態では、第１光学フィルム１０７は第１屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルム１０８は第２屈折率（ｎ２）を有する。さらに、第１フィルムはプリズム形の光学的フィーチャーを含み、第２フィルムは楔形の光学的フィーチャーを含む。例えば、第１及び第２フィルムは図１ｉに関連して図示され説明されたフィルムと同様であり得る。
【０１２３】
図９ａ及び９ｂでは、曲線９０１及び９０４は第１フィルム１０７が約１．４９の屈折率を有し、第２光学フィルム１０８が約１．７０の屈折率を有する場合の計算されたデータを示す。さらに、第１光学フィルム１０７は光ガイド層に近接して配置される。曲線９０２及び９０５は、第１フィルムが約１．７０の屈折率を有し、第２光学フィルムが約１．４９の屈折率を有する場合のデータを示す。最後に、曲線９０３及び９０６は、両方のフィルムが約１．５９２（１．４９と１．７０の相乗平均）の屈折率を有する場合のデータを示す。
【０１２４】
放射強度の変化は、楔形フィーチャーフィルムが後に続くプリズム形フィーチャーフィルムで得られる変化と同様である。利得は僅かに減少し、軸外ピークは僅かに異なる位置に移動する。これは曲線９０４、９０５及び９０６で観測され、表５内のデータにまとめられる。
【０１２５】
続く実施例では、図１０ａ及び１０ｂは、垂直（０°）断面及び水平（９０°）断面の両方における２つのフィルムの光マネジメント層の放射強度分布を示す。この例示の実施形態では、第１光学フィルム１０７は第１屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルム１０８は第２屈折率（ｎ２）を有する。さらに、第１フィルムは楔形の光学的フィーチャーを有し、第２フィルムはプリズム形の光学的フィーチャーを有する。例えば、第１及び第２フィルムは、図１ｊに関連して図示され説明されたフィルムと同様であり得る。
【０１２６】
これらの実施例からのデータは図１０ａ及び１０ｂに示され、これらの図では、曲線１００１及び１００４は第１フィルム１０７が約１．４９の屈折率を有し、第２光学フィルム１０８が約１．７０の屈折率を有する場合の計算されたデータを示す。さらに、第１光学フィルム１０７は楔形の光学的フィーチャーを有し、光ガイド層に近接して配置される。第２フィルム１０８はプリズム形の光学的フィーチャーを有する。曲線１００２及び１００５は、第１及び第２フィルムの順序を逆にした場合のデータを示す。最後に、曲線１００３及び１００６は、両方のフィルムが約１．５９２（１．４９と１．７０の相乗平均）の屈折率を有する場合のデータを示す。
【０１２７】
これらの実施例では、０°及び９０°断面の全体形状は先の事例と同様であるが、僅かに高い軸上の利得を生じるＦＷＨＭの変化を伴ういくつかの光の一部の再分布が存在する。
【０１２８】
本発明の実施例について計算されたデータが、垂直（０°）断面及び水平（９０°）断面の両方について図１１ａ及び１１ｂに示される。この例示の実施形態では、第１光学フィルム１０７は第１屈折率（ｎ１）を有し、第２光学フィルム１０８は第２屈折率（ｎ２）を有する。さらに、図１１ａ及び１１ｂを与える第１及び第２フィルムは、相互に実質的に平行に向けられた楔形の光学的フィーチャーを有する。例えば、第１及び第２フィルムは、図１ｋに関連して図示され説明されたフィルムと同様であり得る。
【０１２９】
図１１ａ及び１１ｂに戻ると、曲線１１０１及び１１０４は第１光学フィルム１０７が約１．４９の屈折率を有し、第２光学フィルム１０８が約１．７０の屈折率を有する場合の計算されたデータを示す。さらに、第１光学フィルム１０７は光ガイド層に近接して配置される。曲線１１０２及び１１０５は、これら２つのフィルムの順序を交換した場合、すなわち、第２光学フィルム１０８が光ガイド層に近接して配置される場合のデータを示す。最後に、曲線１１０３及び１１０６は、両方のフィルムが約１．５９２（１．４９と１．７０の相乗平均）の屈折率を有する場合のデータを示す。
【０１３０】
曲線１１０１〜１１０６を参照すると、楔形フィーチャーのフィルムが光ガイドに近接しているこれらの光マネジメント層の構成は、プリズム形のフィルムが光ガイドに近接している構成に比べて、僅かに高い放射強度を生成することが再度観測される。
【０１３１】
理解できるとおり、図８ａ〜１１ｂのデータは、実質的に平行なフィーチャーを有し、異なる屈折率を有する光学フィルムを含む様々な光マネジメント層を含む例示の実施形態から計算された。提供された実施例では、屈折率は約１．４９及び約１．７０を含む。さらに、同一の屈折率を有する２つのフィルムからのデータが含まれており、この「同一」データは１．４９と１．７０の相乗平均、すなわち約１．６３５に等しい。言うまでもなく、１．７０の屈折率は図６ａ及び６ｂのデータに関して観測される１．６３５のしきい値屈折率より高い。しかし、例示の実施形態に一致して、１．７０／１．４９フィルムの光マネジメント層の構造は、各フィルムが１．５９２の屈折率を有する２つのフィルムの光マネジメント層により生成される効果と同様の、放射強度分布の効果を提供する。したがって、フィルムの組合わせの屈折率の相乗平均はそれらの実効屈折率と見なされる。この実効屈折率がしきい値より低いとき、光マネジメント層は各フィルムが１．５９２の屈折率を有する２つのフィルム層と同様に作用する。
【０１３２】
図１２ａ〜１５ｂは最終の一連の実施例を示し、これらの実施例では、光マネジメント層は様々な楔形及びプリズム形の光学的の両方を含み、異なる屈折率及び異なる順序のフィルムを含む。これらの各事例では、各フィルムの光学的フィーチャーは相互に平行に向けられる。図１２ａ及び１２ｂに示されるデータは、図１ｈで図示され説明された光マネジメント層に相当する。さらに、図１３、１４、及び１５に示されるデータはそれぞれ、例えば、図１ｉ、１ｊ、及び１ｋにおいて描かれた光マネジメント層について計算される。図１２ａ〜１５ｂのデータは、図１６ｆの表６にまとめられており、表には、断面、フィルム屈折率、光学的フィーチャー、軸上の利得、及びＦＷＨＭが示されている。さらに、軸上の利得が減少し、軸外ピークが生じている特殊な事例が示されている。図１２ａ〜１５ｂは、平行のフィーチャーを有するが、異なる屈折率のフィルムが異なる光強度分布をどのように生成できるかを示す。これらの図のデータは、プリズム形フィーチャー及び楔形フィーチャーのフィルムの組み合わせを用いて計算され、この場合、屈折率は、１．４０／２．００、２．００／１．４０の組み合わせ及びこれらの相乗平均の１．６７３である。したがって、各フィルムの組合わせの実効屈折率は先に記したしきい値の１．６３５より高い。この場合もやはり、フィルムの組み合わせの全ては放射強度分布において類似の特性を示す。放射強度の軸上の値に関しては、最高値は、より低い屈折率を有するフィルムが光ガイドに近接するときに得られる。２番目に高い軸上の値は、より高い屈折率を有するフィルムが光ガイドに近接するときに得られる。最後に、最低の軸上の値は、それぞれ１．６７３の実効屈折率と等しい屈折率を有する２つのフィルムからなる構成により生じる。
【０１３３】
楔形フィーチャーの第１フィルムを有する組み合わせはまた、僅かに高い軸上の放射強度を示す。これらの構成の大部分は両方の断面について軸上に局所的最小部を生じるので、ＦＷＨＭにより特徴付けできない。２．０／１．４の順序における０°断面は唯一の例外を示す。ここでは、ＦＷＨＭは約６２°の近辺である。他の構成は、それらの放射強度断面に軸外ピークを発生することにより、よりよく特徴付けされる。曲線１２０１から曲線１５０６及び表６の対応する値から、これらのピークは、０°方向に沿って約±４３°及び約±８°、並びに９０°断面に沿って約±１２°及び±２５°において観察される。これらの効果はさらに、光マネジメント層を含む２つ以上のフィルムについて屈折率、屈折率の順序及びフィーチャーの方向を選択することにより、表示角度特性に影響を与える能力を示す。
【０１３４】
例証となる実施形態によれば、照明及びディプレイ用途に使用し得る光マネジメント層は、様々な角度強度分布を提供する。光学フィルム及びそれらの方向を選択することにより、様々な目的に合わせた光の角度分布を提供する。様々な方法、材料、構成要素及びパラメータが、単に実施例として、いかなる限定をも意味しないで、含まれていることが強調される。したがって、記載された例示の実施形態は例示であって、有益な光分布を提供するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１ａ１】例示の実施形態によるライトバルブを組み込むディスプレイシステムの断面図である。
【図１ａ２】例示の実施形態によるライトバルブを組み込むディスプレイシステムの断面図である。
【図１ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｅ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｆ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｇ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｈ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｉ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｊ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｋ】例示の実施形態による光マネジメント層の断面図である。
【図１ｌ】放射強度のグラフに適用できる、極角θ及び方位角φを示すｘｙｚ座標系である。
【図２ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｅ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｆ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｇ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図２ｈ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図３ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の逆光線追跡である。
【図３ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の逆光線追跡である。
【図３ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層の逆光線追跡である。
【図３ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層の逆光線追跡である。
【図３ｅ】例示の実施形態による光マネジメント層の逆光線追跡である。
【図３ｆ】例示の実施形態による光マネジメント層の逆光線追跡である。
【図４ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｅ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｆ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｇ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｈ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｉ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｊ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｋ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図４ｌ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｅ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｆ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｇ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図５ｈ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図６ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図６ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図７ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図７ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図７ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図７ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図８ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図８ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図９ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図９ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１０ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１０ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１１ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１１ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１２ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１２ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１３ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１３ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１４ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１４ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１５ａ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１５ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層の、角度に対する放射光強度のグラフ表示である。
【図１６ａ】例示の実施形態による光マネジメント層を用いて取得されたデータの表の表示（表１）である。
【図１６ｂ】例示の実施形態による光マネジメント層を用いて取得されたデータの表の表示（表２）である。
【図１６ｃ】例示の実施形態による光マネジメント層を用いて所得されたデータの表の表示（表３）である。
【図１６ｄ】例示の実施形態による光マネジメント層を用いて取得されたデータの表の表示（表４）である。
【図１６ｅ】例示の実施形態による光マネジメント層を用いて取得されたデータの表の表示（表５）である。
【図１６ｆ】例示の実施形態による光マネジメント層を用いて取得されたデータの表の表示（表６）である。
【０１３６】
部品リスト
１００．ディスプレイ装置
１０１．光マネジメント層
１０２．光源
１０３．反射要素
１０４．光ガイド
１０５．反射層
１０７．第１フィルム
１０８．第２フィルム
１０９．光学的フィーチャー
１０９’．光学的フィーチャー
１１０．ライトバルブ
１１１．第１突出部
１１１‘  ．第２突出部
１１２．拡散器
３０１．軸上光
３０２．軸外光
【図１ａ１】
2008536151.tif 000003
【図１ａ２】
2008536151.tif 000004
【図１ｂ】
2008536151.tif 000005
【図１ｃ】
2008536151.tif 000006
【図１ｄ】
2008536151.tif 000007
【図１ｅ】
2008536151.tif 000008
【図１ｆ】
2008536151.tif 000009
【図１ｇ】
2008536151.tif 000010
【図１ｈ】
2008536151.tif 000011
【図１ｉ】
2008536151.tif 000012
【図１ｊ】
2008536151.tif 000013
【図１ｋ】
2008536151.tif 000014
【図１ｌ】
2008536151.tif 000015
【図２ａ】
2008536151.tif 000016
【図２ｂ】
2008536151.tif 000017
【図２ｃ】
2008536151.tif 000018
【図２ｄ】
2008536151.tif 000019
【図２ｅ】
2008536151.tif 000020
【図２ｆ】
2008536151.tif 000021
【図２ｇ】
2008536151.tif 000022
【図２ｈ】
2008536151.tif 000023
【図３ａ】
2008536151.tif 000024
【図３ｂ】
2008536151.tif 000025
【図３ｃ】
2008536151.tif 000026
【図３ｄ】
2008536151.tif 000027
【図３ｅ】
2008536151.tif 000028
【図３ｆ】
2008536151.tif 000029
【図４ａ】
2008536151.tif 000030
【図４ｂ】
2008536151.tif 000031
【図４ｃ】
2008536151.tif 000032
【図４ｄ】
2008536151.tif 000033
【図４ｅ】
2008536151.tif 000034
【図４ｆ】
2008536151.tif 000035
【図４ｇ】
2008536151.tif 000036
【図４ｈ】
2008536151.tif 000037
【図４ｉ】
2008536151.tif 000038
【図４ｊ】
2008536151.tif 000039
【図４ｋ】
2008536151.tif 000040
【図４ｌ】
2008536151.tif 000041
【図５ａ】
2008536151.tif 000042
【図５ｂ】
2008536151.tif 000043
【図５ｃ】
2008536151.tif 000044
【図５ｄ】
2008536151.tif 000045
【図５ｅ】
2008536151.tif 000046
【図５ｆ】
2008536151.tif 000047
【図５ｇ】
2008536151.tif 000048
【図５ｈ】
2008536151.tif 000049
【図６ａ】
2008536151.tif 000050
【図６ｂ】
2008536151.tif 000051
【図７ａ】
2008536151.tif 000052
【図７ｂ】
2008536151.tif 000053
【図７ｃ】
2008536151.tif 000054
【図７ｄ】
2008536151.tif 000055
【図８ａ】
2008536151.tif 000056
【図８ｂ】
2008536151.tif 000057
【図９ａ】
2008536151.tif 000058
【図９ｂ】
2008536151.tif 000059
【図１０ａ】
2008536151.tif 000060
【図１０ｂ】
2008536151.tif 000061
【図１１ａ】
2008536151.tif 000062
【図１１ｂ】
2008536151.tif 000063
【図１２ａ】
2008536151.tif 000064
【図１２ｂ】
2008536151.tif 000065
【図１３ａ】
2008536151.tif 000066
【図１３ｂ】
2008536151.tif 000067
【図１４ａ】
2008536151.tif 000068
【図１４ｂ】
2008536151.tif 000069
【図１５ａ】
2008536151.tif 000070
【図１５ｂ】
2008536151.tif 000071
【図１６ａ】
2008536151.tif 000072
【図１６ｂ】
2008536151.tif 000073
【図１６ｃ】
2008536151.tif 000074
【図１６ｄ】
2008536151.tif 000075
【図１６ｅ】
2008536151.tif 000076
【図１６ｆ】
2008536151.tif 000077
【国際調査報告】
2008536151.tif 000078
2008536151.tif 000079
2008536151.tif 000080