(57)【要約】  本願の光学デバイスは、第１の側面及び第２の側面を有する第１のフィルム（２００）を有する。第１の側面で光（２０４）によって照射されたとき、第１のフィルムは、第１の割合の広く拡散した透過光（２０６）、及び第２の割合の狭く拡散した透過光（２０８）によって特徴付けられる。第２のフィルム（２０２）は、第１のフィルムの第２の側面に配置される。第２のフィルムは、光を変向する少なくとも１つの自由表面を有する。いくつかの実施形態では、第１のフィルムは０．５〜３の散漫散乱光学密度を有する。このデバイスは、液晶ディスプレイなどのディスプレイでのバックライトにおいて光を広げ、光を均一にすることに用途を見出す。【選択図】図２Ａ
2011512561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面及び第２の側面を有する第１のフィルムであって、前記第１のフィルムは、前記第１の側面で光によって照射されたとき、第１の割合の広く拡散した透過光、及び第２の割合の狭く拡散した透過光によって特徴付けられる、第１のフィルムと、
前記第１のフィルムの前記第２の側面に配置された第２のフィルムであって、前記第２のフィルムは、少なくとも１つの自由な光変向表面を有する、第２のフィルムと、を含む、光学デバイス。
【請求項２】
前記第１の割合が、ｓ１の拡散の半角によって特徴付けられ、前記第２の割合が、ｓ２の拡散の半角によって特徴付けられ、比ｓ１／ｓ２が３より大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記比ｓ１／ｓ２が５より大きい、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記比ｓ１／ｓ２が１０より大きい、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２の割合での前記光学パワーで除された前記第１の割合での前記第１光学的パワーの前記比が１〜１０である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１のフィルムの前記第１の側面に配置された第３のフィルムを更に含み、前記第３のフィルムが光を変向する少なくとも１つの自由表面を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記光変向表面が、実質的に軸上で入射する、前記第１のフィルムを透過した前記光の５０％超を前記第１のフィルムの方へ戻るように反射する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記光変向表面が、軸上に中心がある幅ｓ２の角度の円錐の範囲内で入射する前記光の５０％超を反射する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記光変向表面が、前記透過光の少なくとも一部を２０°超回転させる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第１のフィルムが、透明材料に組み込まれた拡散粒子の第１のセットを含み、前記拡散粒子の第１セットが、第１の割合の拡散に関連する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第１のフィルムが、前記透明材料内に組み込まれた拡散粒子の第２のセットを更に含み、前記拡散粒子の第２のセットが、前記第２の割合と関連している、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第１のフィルムが、前記第２の割合に関連する拡散表面を更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第２のフィルムが、前記第１のフィルムと反対方向を向く複数のリブを表面上に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記リブの少なくとも１つが、頂点を形成する２つの平坦な側面を有するプリズム状のリブである、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
第１のリブが第１の高さを有し、第２のリブが前記第１の高さとは異なる第２の高さを有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記リブの少なくとも１つが、前記リブの長さに沿って変化する高さを有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記リブの少なくとも１つが、切子面がある側面を有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記リブの少なくとも１つが、湾曲した側面を有する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１のフィルムの前記第２の側面に近接して配置された反射偏光子を更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第１のフィルムの前記第１の側面に配置された反射体と、前記反射体と前記第１のフィルムとの間に配置された少なくとも１つの光源と、を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記第１のフィルムの前記第２の側面に近接して配置された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルと、前記ＬＣＤによって表示された画像を制御するための、前記ＬＣＤパネルに結合されたコントローラと、を更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
第１の側面及び第２の側面、並びに０．５〜３の散漫散乱光学密度を有する第１のフィルムと、
前記第１のフィルムを透過した光を変向する少なくとも１つの自由光変向表面と共に、前記第１のフィルムの前記第１の側面に近接して配置された第２のフィルムと、を含む、光学デバイス。
【請求項２３】
前記第１のフィルムの第２の側面に配置された第３のフィルムを更に含み、前記第３のフィルムが光を偏向する少なくとも１つの自由表面を有する、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記光変向表面が、実質的に軸上で入射する、前記第１のフィルムを透過した前記光の５０％超を前記第１のフィルムの方へ戻るように反射する、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記光変更表面が、前記透過光の少なくとも一部を、２０°超回転させる、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記第１のフィルムが、透明材料に組み込まれた拡散粒子の第１のセットを含み、前記拡散粒子の第１セットが、第１の割合の透過光を拡散するのに関連する、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記第１のフィルムが、前記透明材料内に組み込まれた拡散粒子の第２のセットを更に含み、前記拡散粒子の第２のセットは、第１の割合の拡散の半角未満の拡散の半角を有する第２の割合の透過光と関連している、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記第１のフィルムが、前記第１の割合の拡散の半角未満の拡散の半角を有する、第２の割合の透過光と関連している拡散表面を更に含む、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記第２のフィルムが、前記第１のフィルムと反対方向を向く複数のリブを表面上に含む、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記リブの少なくとも１つが、頂点を形成する２つの平坦な側面を有するプリズム状のリブである、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
第１のリブが第１の高さを有し、第２のリブが前記第１の高さとは異なる第２の高さを有する、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記リブの少なくとも１つが、前記リブの長さに沿って変化する高さを有する、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記リブの少なくとも１つが、切子面がある側面を有する、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記リブの少なくとも１つが、湾曲した側面を有する、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記第１のフィルムの前記第２の側面に近接して配置された反射偏光子を更に含む、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記第１のフィルムの前記第２の側面に近接して配置された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルと、前記ＬＣＤによって表示された画像を制御するための、前記ＬＣＤパネルに結合されたコントローラと、を更に含む、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項３７】
入力光によって照射されるとき、第１の広い拡散の割合及び第２の狭い拡散の割合を形成することによって、光を拡散するための光拡散手段と、
前記光拡散手段を透過した光の少なくとも一部を変向するための第１の光変向手段と、を含む、光学デバイス。
【請求項３８】
前記第１の光変向手段が、前記光拡散手段を透過した光の一部も反射する、請求項３７に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記光拡散手段へ入射する前に、光の少なくとも一部を変向するための第２の光変向手段を更に含む、請求項３７に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、参照により開示内容全体が本明細書内に組み込まれる、２００８年２月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／０２９０７１号に関する優先権を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、光学ディスプレイに関し、より具体的には、ＬＣＤモニター及びＬＣＤテレビに利用することができるような、後方から光源によって直接的に照射される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
一部のディスプレイシステム、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は後方から照射される。かかるディスプレイは、ラップトップコンピュータ、手持ち式の計算機、デジタル時計、テレビ等、多数のデバイスにおいて広範な用途がある。一部のバックライトディスプレイは、ディスプレイの側面に位置する光源に加えて、光源からの光をディスプレイパネルの背面に導くように配置された光ガイドを備える。例えば、一部のＬＣＤモニター及びＬＣＤテレビ（ＬＣＤ−ＴＶ）等、その他のバックライトディスプレイは、ディスプレイパネルの後方に配置されたいくつかの光源を使用して、後方から直接照射される。この後者（背後からの直接照明）の構成が、より大型のディスプレイに伴ってますます一般的となっているのは、一定のレベルのディスプレイの輝度を達成するのに必要な光パワーへの要求は、ディスプレイサイズの面の大きさに伴って増加するが、ディスプレイの一辺の側面に沿って光源を配置するための利用可能な空間は、ディスプレイのサイズに伴って直線的にのみ増加するためである。更に、ＬＣＤ−ＴＶ等の一部のディスプレイ用途では、ディスプレイは、その他の用途よりも遠い距離から見るのに十分な輝度を必要とする。更に、ＬＣＤ−ＴＶの視野角への要求は、一般的に、ＬＣＤモニターや手持ち式のデバイスへの要求とは異なる。
【０００４】
多くのＬＣＤモニター及びＬＣＤ−ＴＶは、多数の冷陰極蛍光灯（cold cathode fluorescent lamps：ＣＣＦＬ）によって後方から照射される。これら光源は直線的であり、ディスプレイの幅一杯にわたって伸延しており、結果としてディスプレイの後ろが、黒い部分で分けられた一連の明るい細長いストライプで照射される。かかる照射プロファイルは望ましいものではないので、典型的には、拡散プレートが使用されてＬＣＤデバイスの後ろで照射プロファイルを平坦にする。拡散プレートは、一般的に、ランプとＬＣＤパネルとの間の他の光管理要素と比べて比較的厚く、かつ重い。
【０００５】
拡散体反射体は、視聴者に光を向けるようにランプの後方で使用され、ランプは反射体と拡散体との間に配置される。拡散反射体と拡散体との間の離隔距離は、拡散体から放射される光の望ましい輝度の均一性によって制限される。離隔距離が小さすぎると、照射の均一性が低下するので、視聴者が見る画像の品質を損なう。これは、光がランプの間で均一に広がるための空間が不十分なために発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ランプとＬＣＤパネルとの間に配置された重い拡散プレートへの依存を低減する必要性は依然として残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、第１の側面及び第２の側面を有する第１のフィルムを有する光学デバイスを対象とする。第１の側面で光によって照射されたとき、第１のフィルムは、第１の割合の広く拡散した透過光及び第２の割合の狭く拡散した透過光によって特徴付けられる。第２のフィルムは、第１のフィルムの第２の側面に配置される。第２のフィルムは、光を変向（divert）する少なくとも１つの自由表面を有する。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、第１の側面及び第２の側面を有する第１のフィルムを有する光学デバイスを対象とする。第１のフィルムは、０．５〜３の散漫散乱光学密度も有する。第２のフィルムは、第１のフィルムを透過した光を変向する、少なくとも１つの自由光変向表面と共に、第１のフィルムの第１の側面に近接して配置される。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、入力光によって照射されるとき、第１の広い拡散の割合及び第２の狭い拡散の割合を形成することによって、光を拡散するための光拡散手段を含む光学デバイスを対象とする。第１の光変向手段は、光拡散手段を透過した光の少なくとも一部分を変向する。
【００１０】
本発明の上記の概要は、本発明の各図示の実施形態又は全ての実施を説明しようとするものではない。下記の図面及び発明を実施するための形態は、これらの実施形態を更に詳しく例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
【図１】本発明の原理によるパンチスルー拡散体を使用するバックライト液晶ディスプレイ装置を概略的に示す図。
【図２Ａ】パンチスルー拡散体及び光変向フィルムの動作を概略的に示す図。
【図２Ｂ】パンチスルー拡散体を通過後の光の角度依存性輝度プロファイルを概略的に示す図。
【図２Ｃ】いくつかの異なるタイプの拡散体を通過した後の光の測定された角度依存性輝度プロファイル。
【図３Ａ】本発明の原理によるパンチスルー拡散体の異なる実施形態を概略的に示す図。
【図３Ｂ】本発明の原理によるパンチスルー拡散体の異なる実施形態を概略的に示す図。
【図３Ｃ】本発明の原理によるパンチスルー拡散体の異なる実施形態を概略的に示す図。
【図４Ａ】本発明の実施形態で使用可能な光変向層の様々な実施形態を概略的に示す図。
【図４Ｂ】本発明の実施形態で使用可能な光変向層の様々な実施形態を概略的に示す図。
【図４Ｃ】本発明の実施形態で使用可能な光変向層の様々な実施形態を概略的に示す図。
【図４Ｄ】本発明の実施形態で使用可能な光変向層の様々な実施形態を概略的に示す図。
【図４Ｅ】本発明の実施形態で使用可能な光変向層の様々な実施形態を概略的に示す図。
【図５】本発明の実施形態に使用可能な二次元の光変向層の実施形態を概略的に示す図。
【図６Ａ】本発明の実施形態に使用可能な向上した均一性フィルムの様々な実施形態を概略的に示す図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に使用可能な向上した均一性フィルムの様々な実施形態を概略的に示す図。
【図６Ｃ】本発明の実施形態に使用可能な向上した均一性フィルムの様々な実施形態を概略的に示す図。
【図７】光管理フィルムの様々な組み合わせに対する２つのランプの上で測定された輝度を示す図。
【図８Ａ】数値例１に使用されたモデルを概略的に示す図。
【図８Ｂ】散乱パラメータＵポリの様々な値に対する数値例１の輝度対位置のグラフ。
【図８Ｃ】散乱パラメータＵポリの様々な値に対する数値例１の輝度均一性対バックライト空洞深さのグラフ。
【図９Ａ】数値例２に使用されたモデルを概略的に示す図。
【図９Ｂ】散乱パラメータＵポリの様々な値に対する数値例２の輝度均一性対バックライト空洞深さのグラフ。
【図１０Ａ】数値例３に使用されたモデルを概略的に示す図。
【図１０Ｂ】数値例３に使用されたＥＵＦの様々な形状を示すグラフ。
【図１０Ｃ】ＥＵＦの様々な形状に関する数値例３の輝度均一性対バックライト空洞深さのグラフ。
【図１１Ａ】数値例４に使用されたモデルを概略的に示す図。
【図１１Ｂ】数値例４に使用された二次元の光変向フィルムの実施形態を概略的に示す図。
【図１１Ｃ】様々な値の散乱パラメータＵポリに対する数値例４のための輝度均一性対バックライト空洞深さのグラフ。
【００１２】
本発明は種々の修正及び代替の形態に容易に応じるが、その細部は一例として図面に示しており、また詳しく説明することにする。しかしながら、その意図は、記載された特定の実施形態に本発明を限定することにないことを理解するべきである。一方、添付の特許請求の範囲により規定されるように、本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変更、等価物、及び代替物を網羅しようとするものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ又はＬＣディスプレイ）等のディスプレイパネルに適用可能であり、特に、例えば、ＬＣＤモニター及びＬＣＤテレビ（ＬＣＤ−ＴＶ）に使用されるような、後方から直接照射されるＬＣＤに適用可能である。更に特定すると、本発明は、ＬＣディスプレイを照射するための直接照明型バックライトによって生成される光の管理に関する。光管理フィルムの配列は、典型的に、バックライトとディスプレイパネル自体との間に配置される。一緒にラミネートされてもよく、又は自立型であってもよい光管理フィルムの配列は、拡散層、及び光を変向する自由表面を有する少なくとも１つの他のフィルムを含む。
【００１４】
図１は、直接照明式ディスプレイ装置１００の代表的実施形態の概略分解図である。かかるディスプレイ装置１００は、例えばＬＣＤモニター又はＬＣＤ−ＴＶで使用することができる。ディスプレイ装置１００は、ＬＣパネル１０２の使用に基づくことができるが、パネルプレート１０６の間に配置されたＬＣ層１０４を典型的に備える。プレート１０６はガラスから形成されることが多く、ＬＣ層１０４内の液晶の配向を制御するために、プレート１０６の内部表面に電極構造体及びアラインメント層を含み得る。電極構造体は、ＬＣパネル画素、液晶の配向が隣接した領域から独立して制御されるＬＣ層の領域を規定するために、一般に配置される。また、表示される画像に色を付与するために、カラーフィルタが、プレート１０６のうちの１つ以上に備えられてもよい。
【００１５】
上方の吸収偏光子１０８は、ＬＣ層１０４の上に配置され、下方の吸収偏光子１１０はＬＣ層１０４の下に配置される。例示された実施形態では、上方及び下方の吸収偏光子がＬＣパネル１０２の外側に位置している。吸収偏光子１０８、１１０、及びＬＣパネル１０２は、バックライト１１２からディスプレイ１００を通って視聴者に達する光の透過を共同で制御する。例えば、吸収偏光子１０８、１１０は、透過軸に垂直に配置することができる。非駆動状態では、ＬＣ層１０４の画素は、そこを通過する光の偏光を変更しなくてもよい。したがって、下方の吸収偏光子１１０を通過する光は、上方の吸収偏光子１０８によって吸収される。一方、画素が駆動される際、通過する光の偏光は回転し、それにより、下方の吸収偏光子１１０を透過した少なくともいくらかの光も上方の吸収偏光子１０８を透過する。例えば、コントローラ１１４による、ＬＣ層１０４の異なる画素の選択的駆動により、結果的に光が特定の望ましい場所においてディスプレイから通過し、このため、視聴者により見られる画像を形成する。コントローラには、例えば、コンピュータ又はテレビ画像を受信し、表示するテレビ用コントローラを挙げることができる。所望による１つ以上の層１０９が、例えば機械的保護及び／又は環境保護をディスプレイ表面にもたらすために、上方の吸収偏光子１０８の上に設けられてもよい。例示的な一実施形態において、層１０９は、吸収偏光子１０８の上にハードコートを有してもよい。
【００１６】
あるタイプのＬＣディスプレイが、上述したものとは異なる方式で動作し得ることは理解されよう。例えば、吸収偏光子は平行に整列されてもよく、またＬＣパネルは非活性化状態にあるときに光の偏光状態を回転させてもよい。それにもかかわらず、そのようなディスプレイの基本的な構造は、上述の構造と依然として類似している。
【００１７】
バックライト１１２は、ＬＣパネル１０２を照射する光を生成する多くの光源１１６を含む。ＬＣＤ−ＴＶ又はＬＣＤモニターに使用される光源１１６は、ディスプレイ装置１００の高さに沿って延びる直線的な冷陰極蛍光管であることが多い。しかしながら、フィラメント又はアークランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、薄型蛍光パネル、又は外部蛍光灯のような、他の種類の光源を使用してもよい。光源を列挙したが、これは、限定又は包括を意図したものではなく、単に例示を意図したものである。
【００１８】
バックライト１１２は、ＬＣパネル１０２から離れた方向に、光源１１６から下向きに伝搬する光を反射する反射体１１８を含んでもよい。反射体１１８は、また下記に説明するように、ディスプレイ装置１００内の再循環する光にも有用である場合がある。反射体１１８は、鏡面反射体であってもよく、又は拡散反射体であってもよい。反射体１１８として使用され得る鏡面反射体の一例が、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なフィルムＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）である鏡面反射性向上（Enhanced Specular Reflection）のフィルムである。好適な拡散反射体の例としては、二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの拡散して反射する粒子が充填されたＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＳなどのポリマーが挙げられる。微多孔性材料及びフィブリル含有材料を含めた拡散反射体の他の例が、参照によって本明細書に組み込まれる共同出願の米国特許出願公開第２００３／０１１８８０５（Ａ１）号において論じられている。
【００１９】
光管理フィルムの構成１２０は、光管理ユニットとも呼ぶこともでき、バックライト１１２とＬＣパネル１０２との間に配置される。光管理フィルムは、ディスプレイ装置１００の動作を向上させるためにバックライト１１２から伝搬する光に作用する。光管理ユニット１２０は、以下で更に記載されているパンチスルー拡散層１２２を含む。
【００２０】
光管理ユニット１２０はまた、反射偏光子１２４も含むことができる。光源１１６は、通常、非偏光子を作り出すが、下方の吸収偏光子１１０は、単一の偏光状態でのみ伝達し、それにより光源１１６により生み出された約半分の光は、ＬＣ層１０４まで伝達されない。しかしながら、反射偏光子１２４は、そうでなければ下方の吸収偏光子に吸収される光を反射するために使用されてもよく、それにより、この光は、反射偏光子１２４と反射体１１８との間の反射によって再循環されてもよい。反射偏光子１２４により反射された少なくともいくらかの光は、極性をなくすこともあり、その後、反射偏光子１２４及び下方の吸収偏光子１１０を介してＬＣ層１０４に伝達される偏光状態の反射偏光子１２４に戻される。このように、反射偏光子１２４は、光源１１６から放射されＬＣ層１０４に達する光の割合を増大させるために使用でき、それによりディスプレイ装置１００によって作られる画像はより明るくなる。
【００２１】
任意の好適なタイプの反射偏光子が使用されてよく、例えば、多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子、それと連続／分散相偏光子、ワイヤグリッド反射偏光子又はコレステリック反射偏光子などの拡散反射偏光フィルム（ＤＲＰＦ）が使用されてもよい。
【００２２】
ＭＯＦ及び連続／分散相反射型偏光子はどちらも、少なくとも２種類の材料、通常は高分子材料の間における屈折率の相違を利用して、１つの偏光状態の光を選択的に反射し、一方で直交偏光状態にある光を透過させる。ＭＯＦ反射型偏光子のいくつかの例が、参照によって本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第５，８８２，７７４号に記載されている。商業的に入手可能なＭＯＦ反射型偏光子の例には、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な、拡散表面を含むＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）のＤＢＥＦ−Ｄ２００及びＤＢＥＦ−Ｄ４４０多層反射型偏光子が挙げられる。
【００２３】
本発明に関連して有用なＤＲＰＦの例には、参照によって本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第５，８２５，５４３号に記載されている連続／分散相反射型偏光子、そして例えば、同様に参照によって本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第５，８６７，３１６号に記載されている拡散反射多層偏光子が挙げられる。他の好適なタイプのＤＲＰＦが、米国特許第５，７５１，３８８号に記載されている。
【００２４】
本発明に関連して有用なワイヤグリッド偏光子の例には、米国特許第６，１２２，１０３号に記載のものが挙げられる。ワイヤグリッド偏光子は、特にＯｒｅｍ，ＵｔａｈのＭｏｘｔｅｋ  Ｉｎｃ．から市販されている。
【００２５】
本発明に関連して有用なコレステリック偏光子のいくつかの例には、例えば米国特許第５，７９３，４５６号、及び米国特許公開第２００２／０１５９０１９号に記載のものが挙げられる。コレステリック偏光子は、しばしば、コレステリック偏光子で伝達される光が直線偏光に変換されるように、出力側の四分の一波長遅延層（quarter wave retarding layer）と共に提供される。
【００２６】
一部の実施形態では、反射偏光子１２４は、例えば、バックライト１１２に面する拡散面によって、拡散をもたらすことができる。その他の実施形態では、反射偏光子１２４は、反射偏光子１２４を通過する光の利得を高める輝度向上面を備えることができる。例えば、反射偏光子１２４の上面は、プリズム状の輝度向上面を又はコリメーティングビード含有（collimating beaded）拡散面を設けることが可能である。輝度向上面は、以下で詳細に説明する。一実施形態において、反射偏光子は、拡散面又は拡散体などの拡散機能を、バックライト１１２に面する側に、及びプリズム状の表面又はコリメートされたビード含有拡散面などの輝度を向上する機能を、ＬＣパネル１０２に面する側に設けることが可能である。
【００２７】
いくつかの例示の実施形態では、偏光制御層１２６は、例えばパンチスルー拡散層１２２と反射偏光子１２４との間に設けられていてもよい。偏光制御層１２６の例は、四分の一波長遅延層及び液晶偏光回転層等の偏光回転層を含む。偏光制御層１２６は、再利用される光の増加分が反射偏光子１２４を介して伝達されるように、反射偏光子１２４から反射される偏光を変更させるために使用することができる。
【００２８】
光管理ユニット１２０は、輝度向上層１２８ａも含んでもよい。輝度向上層は、軸外光をディスプレイの軸１３２に、より近い方向へと向け直す表面構造体を含むことができる。これは、ＬＣ層１０４を通じて軸線上を伝搬する光の量を増加させ、したがって、視聴者が見る画像の輝度を向上させる。一例が、屈折と反射によって照射光を向け直す多数のプリズム状隆起部を有する、プリズム状の輝度向上層である。ディスプレイ装置において使用され得るプリズム状の輝度向上層の例には、ＢＥＦＩＩ  ９０／２４、ＢＥＦＩＩ  ９０／５０、ＢＥＦＩＩＩＭ  ９０／５０、及びＢＥＦＩＩＩＴを含めて、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な、プリズム状フィルムのＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）のＢＥＦＩＩ及びＢＥＦＩＩＩシリーズが挙げられる。
【００２９】
プリズム状の輝度向上層は典型的に、光の角度範囲を一次元に圧縮することによって光学利得をもたらす。第２の輝度向上層１２８ｂも、光管理層の構成１２０に含まれ得、プリズム型輝度向上層は、第１の輝度向上層１２８ａのプリズム構造と直交するように配向されたプリズム構造で配列される。かかる構成は、光の角度範囲を二次元に圧縮することにより、ディスプレイユニットの光学利得の増加をもたらす。図示の実施形態において、輝度向上層１２８ａ、１２８ｂは、バックライト１１２と反射偏光子１２４との間に配置されている。その他の実施形態では、輝度向上層１２８ａ及び１２８ｂは、反射偏光子１２４とＬＣパネル１０２との間に配置されてもよい。
【００３０】
光管理ユニットの異なる層は自立型にすることができる。他の実施形態では、例えば、共有の、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願番号第１０／９６６，６１０号に論じられるように、光管理ユニット中の２つ以上の層が共にラミネートされていてもよい。他の例示的な実施形態では、例えば、参照により本明細書に組み込まれる共同出願の米国特許出願番号第１０／９６５，９３７号に記載されているように、光管理ユニットは、空隙で分離された２つの半組立体を含んでもよい。
【００３１】
従来、光源１１６と拡散層１２２との間の間隔、隣接する光源１１６の間の間隔、及び拡散透過率は、照射の輝度及び均一性のある値に対して、ディスプレイを設計する場合に考慮される有意な因子である。一般に、強力な拡散体、すなわち、より高い割合の入射光を拡散する拡散体は均一性を向上させるが、拡散レベルが高いと強い逆拡散を伴い、損失が同時に増加するため、結果として輝度を低下させることにもなる。
【００３２】
正常な拡散条件の下では、画面全体で見られる輝度の変化は、光源の上部の位置で最高の輝度、及び光源の間の位置で最低の輝度によって特徴付けられる。均一性向上フィルム（ＥＵＦ）１３０は、ディスプレイパネル１０２の照明の非均一性を低減するために、光源１１６とディフューザ層１２２との間に位置付けることができる。ＥＵＦ  １３０のいずれかの面、すなわち、光源１１６の方に向く側面、及びディスプレイパネル１０２の方に向く側面は、光変向表面であってもよい。光変向表面は、照明の非均一性を低減する方式で、ＥＵＦ  １３０の片側からもう片側へ通過する光を反射的に変向する、多数の光変向要素によって形成される。光変向要素は、ＥＵＦ  １３０の平面に平行ではないＥＵＦ表面の一部を備える。ＥＵＦの様々な実施形態は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願番号第１１／１２９，９４２号、同第１１／５６０，２６０号、同第１１／５６０，２３４号、同第１１／５６０，２７１号、及び同第１１／５６０，２５０号、並びにＰＣＴ出願第ＵＳ２００７／０８４６４５号に更に記載されている。
【００３３】
パンチスルー拡散体２００の１つの代表的な実施形態を、光を変向する自由表面２１０を有する第２のフィルム２０２と共に図２Ａにおいて概略的に示す。パンチスルー拡散体は、広い拡散特性を備える第１の割合の入射光を拡散する拡散要素である。残りの割合は拡散されないか、又は狭く拡散されるかのいずれかである。これは、パンチスルー拡散体２００への入射の光線２０４を示す図２Ａに概略的に表されている。透過光は広く拡散されているか（実線の光線２０６）、又は狭く拡散されている（点線の光線２０８）。
【００３４】
概略の極性プロットが図２Ｂに示されており、これは極角θの関数として透過光の照度を示す。照度プロットは、２つの構成要素から形成されている。第１の構成要素２２０は、広い拡散パターンである。第１の構成要素２２０のピークの高さは、Ｉ１０である。半分の高さ、第１の構成要素の全幅、すなわち、最大高さの半分での２つの点の間の幅は、ｓ１である。第２の構成要素２２２は、狭い拡散パターンである。第２の構成要素のピークの高さは、Ｉ２０である。第１の構成要素の半分の高さ、全幅、すなわち、最大高さの半分での２つの点の間の幅は、ｓ２である。第２の構成要素２２２の、この高さ、Ｉ２０は、第１の構成要素２２０がない場合の第２の構成要素の高さであるということに注意されたい。このパンチスルー拡散体の作用は、ディスプレイで使用される従来の拡散体（１つの拡散された構成要素のみを伝達する）と対照的である。比ｓ１／ｓ２は、３より大きくてもよく、５より大きくてもよく、いくつかの実施形態では１０より大きくてもよい。限定として意図されるものではないが、いくつかの実施形態では、例えば、ワット単位で測定したとき、第１の構成要素での光学パワーの割合は、第２の構成要素での光学パワーの１〜１０倍であってもよいが、様々な構成要素での相対パワーは、この範囲外であってもよい。他の実施形態では、第１の構成要素での光学パワーの割合は、第２の構成要素での光学パワーの１〜３倍であってもよい。
【００３５】
図２Ｃは、拡散体の様々な実施形態のための極角に対して測定された輝度の実験測定値を示す。各ケースにおいて、拡散フィルムは、白色光のコリメートされたビームで照射された。コノスコープを使用して、輝度の極角依存性を測定した。輝度は対数目盛で表されているということに注意されたい。
【００３６】
実験で使用された様々な拡散体は、以下で表Ｉに記載されている。
【００３７】
【表１】
2011512561.tif 000003
【００３８】
市販の拡散体は、Ｓｏｎｙから入手した２．０ｍｍの拡散プレートＫＤＬ−４０ＸＢＲ４  ＴＶだった。透過率８５％の拡散体プレートは、Ａｓｔｒａ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｂａｌｄｗｉｎ  ＮＹから入手した２ｍｍの厚さのＤＲ−８５Ｃ  ＣＬＡＲＥＸ（登録商標）のＤＲ−ＩＩＩＣ光拡散フィルタープレートだった。
【００３９】
パンチスルー拡散体１及び２（曲線２３６及び２３８）は、１２５μｍ（０．００５”）ｍｉｌＰＥＴを、異なる充填剤含有の２５μｍの厚さのＵＶ硬化性ポリマー配合物でコーティングすることによって作製した。パンチスルー拡散体は、６ｍｍのポリスチレンのビードと二酸化チタンの粒子との混合物を含んだ。この配合は、所望の量の直接光透過率で、前方及び後方散乱の組み合わせをもたらす。二酸化チタンの粒子と紫外線硬化性ポリマーとの間の屈折率の差は、紫外線硬化性ポリマーとポリスチレンのビードとの間の屈折率の差よりも、著しく大きかった。したがって、二酸化チタンのビードは広い拡散となり、その一方で、ポリスチレンのビードは狭い拡散となった。より高いレベルの二酸化チタンを使用した場合、透過率は低下し、より高い割合の光が後方に拡散される。より高いレベルのポリスチレンのビードが使用される場合、透過した拡散パターンはガウス分布に変わる。しかしながら、２つの異なる構成要素の組み合わせは、所望される２つの割合（two-fraction）の拡散特性をもたらすように調製されてもよい。
【００４０】
ガウス拡散体（曲線２３２）は、パンチスルー拡散体と同じプロセスを使用して作製されたが、二酸化チタンの粒子は除外され、ポリスチレンのビードの量は、パンチスルー拡散体の量よりも多かった。パンチスルー拡散体、ＰＴＤ１（曲線２３６）及びＰＴＤ２（曲線２３８）、並びにガウス拡散体のポリマー配合物は、表ＩＩに要約されている。この表は、配合物の各構成成分に対して重量％を記載する。
【００４１】
【表２】
2011512561.tif 000004
【００４２】
ＰＨ６０１０は、Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯｈｉｏのＣｏｇｎｉｓ  Ｃｏｒｐ．によって供給される脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーである。ＳＲ９００３は、Ｅｘｔｏｎ  ＰＡのＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．によって供給されるグリコールジアクリレートモノマーである。ＳＲ８３３は、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃによって供給されるジメタノールジアクリレートである。ＳＢＸ−６は、Ｔｏｋｙｏ，ＪａｐａｎのＳｅｋｉｓｕｉ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．によって供給されるポリスチレンのビードである。９Ｗ１６２白は、ネオペンチルグリコールジアクリレート中に分散された７０％の二酸化チタンであり、Ｄｏｙｌｅｓｔｏｗｎ，ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＰｅｎｎ  ｃｏｌｏｒから入手可能である。Ｄｏｗａｎｏｌ  ＰＭは、溶媒として使用されているグリコールエーテルであり、Ｍｉｄｌａｎｄ  ＭＩのＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌによって製造されている。Ｄａｒｃｕｒｅ  ４２６５は、Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹのＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓによって製造されている光開始剤である。
【００４３】
パンチスルー拡散体の、この２つの割合の作用は、図２Ｃにおいて明確に確認され、広い拡散割合は狭い拡散の割合によって重ね合わされている。
【００４４】
第２のフィルム２０２を通過する拡散した光は、第２のフィルム２０２の自由表面２１０によって変向されることがある。用語「変向された」は、フィルムに入る直前の光線の伝搬の方向が、フィルムを出たばかりの光線の方向と異なるということを意味する。一部の光、光線２１２などは、例えば、平面でない表面での屈折によって透過可能に変向される。光線２１２は、２０°以上の角度にわたって変向されてもよい。光の他の部分、例えば、軸上にあるところにより近い光線２１４は、表面２１０によって完全に内面的に反射されてもよい。光を変向する自由表面を有するフィルムの一例は、輝度向上フィルム、例えば、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙによって販売されるＢＥＦ、ＢＥＦＩＩ及びＢＥＦＩＩＩである。いくつかの実施形態では、表面２１０は、パンチスルー拡散体２００を透過した光（実質的に軸上の入射光）の５０％超を、パンチスルー拡散体２００の方へ戻る方向で反射することができる。いくつかの実施形態では、光変向表面２１０は、軸を中心とする幅ｓ２の角度の円錐の範囲内の入射である光の５０％超を反射する。
【００４５】
パンチスルー拡散体３００の一実施形態が、図３Ａに概略的に示されている。パンチスルー拡散体３００のこの実施形態は、図２Ｃに関して上記の例に記載されているとおりであり、粒子３０２の第１のセット及び粒子３０４の第２のセットは、透明層３０６内に組み込まれている。粒子３０２の第１のセットは、第１の割合の光を広く拡散し、その一方で、粒子３０４の第２のセットは、第２の割合の光を狭く拡散する。典型的に、粒子３０２の第１のセットと透明層３０６との間の屈折率の差は、粒子３０４の第２のセットと透明層３０６との間の屈折率の差よりも大きい。粒子の第１のセットの好適な材料の例には、屈折率の高いガラス、例えば、鉛高含有量ガラス、二酸化チタン、酸化インジウムスズ、及び他の金属酸化物が挙げられる。粒子３０２の密度及び寸法は、所望の広い拡散特性に対して選択される。粒子３０２はまた、拡散体フィルム３００内に空洞も含んでもよく、これはまた比較的強い屈折率の差をもたらす。粒子３０４の第２のセットに好適な材料の例には、ポリマー、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、アクリル、フッ素化ポリマー、屈折率が低いガラス、例えば、シリカが挙げられる。
【００４６】
パンチスルー拡散体３１０の別の実施形態が図３Ｂに概略的に示されており、拡散粒子３１２の第１のセットは透明層３１６内に含まれている。透明層３１６の表面３１４の１つ以上は、表面３１４を通過する光を拡散するように粗い。拡散表面３１４は狭い拡散特性に関連しており、その一方で、粒子３１２の第１のセットは、広い拡散特性と関連している。拡散表面は、例えば摩耗を介して粗面化されてもよく、又はその屈折率がポリマーフィルムの屈折率に近い粒子のビードコーティングによって形成されてもよい。
【００４７】
パンチスルー拡散体３２０の別の実施形態は図３Ｃに概略的に示されており、拡散粒子３２２の第１のセットは透明層３２６内に含まれている。この場合には、拡散粒子３２２の第１のセットは、広い拡散特性に関連しており、その一方で、同時に、第２の割合の入射光が、実質的に拡散されずに通過することを可能にする。このような場合には、第２の割合での光の拡散角度は、拡散体３２０へ入射する光の角度の広がりに等しい。
【００４８】
コリメートされた入射光ビームの場合、拡散体の散乱光学密度（ＯＤ）に関して、ビーム減衰を定義することができる。ビーム減衰Ａは、散乱せずに拡散体を通過する入射ビーム強度Ｉｏ、すなわち、入射ビームコリメーション錐体に閉じ込められた残りの光の割合である。したがって、透過光ビーム、Ｉの強度は以下の式によって与えられる。
【００４９】
Ｉ＝ＡＩｏ、及び
ＯＤ＝Ｌｏｇ（１／Ａ）
ビーム減衰Ａは、以下のように表すことができる。
【００５０】
Ａ＝ｅ−ｘ／Ｌ
式中、ｘは拡散体の厚さであり、Ｌは散乱部位間の平均自由行程である。このように、光学密度、ＯＤは拡散体の厚さ、及び拡散媒体での光学平均自由行程に関連している。
【００５１】
ＯＤ＝０．４３４（ｘ／Ｌ）
以下に使用されているＨｅｎｙｅｙ  Ｇｒｅｅｎｓｔｅｉｎの体積拡散モデルでは、係数ｕ＝１／Ｌ及びＧは、散乱長さの確率分布及び入射方向に対する散乱角度の確率分布を決めるパラメータである。光線跡のソフトウェアは、確率分布による３次元の仮想空間で伝搬する光線によって拡散モデルをシミュレートする。いくつかの実施形態では、パンチスルー拡散体は、０．５〜３の散乱光学密度を有する。
【００５２】
輝度向上フィルムは、フィルムを通過する光を変向する自由表面を含むフィルムの例である。パンチスルー拡散体と共に使用するのに好適である輝度向上フィルムの例は、リブのあるプリズム状フィルム４００であり、その第１の実施形態は、図４Ａに概略的に断面で示されている。この実施形態では、リブ４０２は、同一の高さを有し、この高さはまたリブの長さ、方向に沿って一定である。
【００５３】
輝度向上フィルム４１０の第２の実施形態が図４Ｂに概略的に示されている。この実施形態では、フィルム４１０のリブ４１２は、全てが同じ高さでなく、いくつかのリブ４１２’は、他のリブ４１２”よりも高い。このタイプのフィルムの例は、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入射可能な輝度向上フィルムのＢＥＦＩＩ系である。
【００５４】
輝度向上フィルム４２０の第３の実施形態は図４Ｃに概略的に示されている。この実施形態では、リブ４２２の高さは、リブの長さに沿って変化する。このタイプのフィルムの例はＳｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な輝度向上フィルムのＢＥＦＩＩＩ系である。
【００５５】
輝度向上フィルム４３０の第４の実施形態は図４Ｄに概略的に示されている。この実施形態では、リブ４３２の側面の一方又は両方に切子面がある。示されている実施形態では、リブ４３２の各側面は、２つの切子面４３４を含む。リブの側面は、異なる数の切子面４３４を有してもよく、リブ４３２の一方の側面上の切子面４３４の数は、リブ４３２のもう一方の側面上の切子面の数と異なっていてもよい。
【００５６】
輝度向上フィルム４４０の第５の実施形態が図４Ｅに概略的に示されている。この実施形態では、リブ４４２の側面の一方又は両方が湾曲している。示されている実施形態では、リブ４４２の両方の側面は湾曲しており、湾曲した側面が頂点４４４を形成する。
【００５７】
これらの実施形態からの異なる形状が、輝度向上フィルム内で混ざってもよい。例えば、フィルムは１つの湾曲した側面及び切子面がある側面を有する少なくとも１つのリブを含んでもよい。また、切子面がある又は湾曲したリブは、それらの長さに沿って一定の高さを有してもよく、あるいは、それらの長さに沿って高さが様々であってもよく、隣接するリブは異なる高さを有してもよい。更に、頂点及び谷部は先が尖っていても又は湾曲していてもよい。
【００５８】
光変向フィルムは、自由な、光変向表面を含み、これはリブのある表面の形態である必要はなく、また他の形態であってもよい。例えば、光変向フィルムは、二次元のパターンを有する非平面の表面を含むことができ、例えば、多くの角錐構造体が、図５に概略的に示されているように配置されてもよい。この特定の実施例では、フィルム５００は、多くの四角錐５０２で形成されている表面を含む。錐体の表面上の頂角αは、９０°であってもよいが、必要な訳ではなく、αの値は９０°未満であっても又は９０°より大きくてもよい。
【００５９】
他の実施形態では、角錐体は他の数の側面を有してもよい。例えば、角錐体は３つ又は５つの側面を有してもよい。角錐体が３つの側面を有し、頂角が９０°である特別な場合では、フィルム表面上の形状は、立方体の角のようであり、コーナーキューブ再帰反射器として作用してもよい。当然、頂角は異なる値をとってもよい。他の実施形態では、異なるタイプの角錐体が単一のフィルム上で使用されてもよく、例えば、異なる数の側面及び／又は異なる頂角を有する角錐体が同一のフィルム上で存在してもよい。他の実施形態では、角錐体は切頭されていてもよい。
【００６０】
本明細書において詳細に記載されたものに加えて、他の形状を有する非平面的表面もまた使用されてもよいことが理解される。光変向フィルム上の形状の例示される実施例の使用は、本発明を本明細書において例示されたこれらの実施例のみに制限することを意図したものではない。
【００６１】
向上した均一性フィルム（ＥＵＦ）１３０の、多くの様々な形状及びタイプが光源１１６とパンチスルー拡散体１２２との間で使用されてもよい。いくつかの実施例が以下に示されているが、本発明を制限することは意図されていない。ＥＵＦ  ６００の第１の実施形態が、図６Ａに概略的に示されている。このＥＵＦ  ６００は、その表面上に、リブ６０２間の平坦な領域６０４と共に多くのリブ６０２を含む。リブ６０２は、全て同じ寸法である必要はなく、幅、ピッチ、高さ及び頂角において様々であってもよい。更に、平坦領域６０４の寸法は様々であってもよい。
【００６２】
ＥＵＦ  ６１０の別の実施形態が、図６Ｂに概略的に示されている。このＥＵＦ６１０は、その表面上に多くのリブ６１２を含む。この場合では、リブ６１２は、頂点の代わりに平坦領域６１４で切頭されている。
【００６３】
ＥＵＦ  ６２０の別の実施形態が、図６Ｃにおいて概略的に示されている。このＥＵＦ６２０は、平坦領域６２４で切頭されている多くのリブ６２２を含む。更に、リブの側面は多くの小面６２６を含む。例示された実施形態は、リブ６２２のいずれかの側面上に２つの小面を有するが、小面の数はまた異なっていてもよい。小面は平坦であっても又は湾曲していてもよい。
【００６４】
形状の他の組み合わせがＥＵＦのために使用されてもよい。例えば、ＥＵＦは、切頭されたリブ間の平坦な領域を組み合わせてもよい。更に、ＥＵＦは、リブの代わりに、二次元の光変向構造体、例えば、角錐体又は凸状の形状の他のタイプ、あるいは凹部のあるタイプを使用してもよい。
【００６５】
数値モデル化された実施例。
【００６６】
光の高スループットを維持しながら、照度の均一性を向上するためのパンチスルー拡散体の能力を分析するために、バックライトのいくつかの異なる構成が数値モデル化されている。
【００６７】
拡散散乱は、Ｈｅｎｙｅｙ−Ｇｒｅｅｎｓｔｅｉｎの体積拡散モデルを使用して含まれた。このモデルは、２つのパラメータ、すなわち、散乱パラメータ及び散乱異方性係数によって決まる。散乱パラメータ、Ｕは逆距離の単位（１／ｍｍ）で与えられ、散乱中心の密度又は伝搬距離単位当たりの散乱の確率を示す。以下の数値モデルでは、二酸化チタンのビードに使用される一般的な値は、Ｕチタニア＝３３であるが、この値は、二酸化チタンに対して想定される負荷により変化してもよい。ポリスチレンのビードに対する散乱パラメータ、Ｕポリは、モデルパラメータの１つとして典型的に様々であった。
【００６８】
第２のパラメータは、散乱異方性係数Ｇであり、これは、単一の散乱事象の方向における確率分布を確立する。Ｇが１に近い場合、散乱分布は、前方方向に集中している。Ｇ＝０の場合、分布は、球状に対称的であり、Ｇ＝−１の場合、散乱分布は実質的に後方である。Ｇ＝０．５の値は、いくらか前方方向に偏向された広い角度分布である。上記のホストのアクリレートポリマー中の二酸化チタン及びポリスチレンに１番適するのは以下である。
【００６９】
Ｇチタニア＝０．５及び
Ｇポリ＝０．９３
これらの値は、少なくとも部分的に、粒子の寸法、及び粒子とホストとの間の屈折率によって決まる。別途記載がない限り、モデルは上記で設けらるＧの値を想定した。
【００７０】
全ての場合において、ランプは、直径３ｍｍであり、平面に配置されていると想定され、下方の反射体は、ランプの中心の平面より５．５ｍｍ下にあると想定された。
【００７１】
モデリングの１つの目的は、要素のどの組み合わせが、バックライトが薄い場所で高い輝度の均一性を作り出すかを調査することであり、なぜならば、これはバックライトにとって有意な技術的課題の１つとして残っているからである。従来のバックライトでは、バックライトが薄いほど、すなわち、Ｄの値（背面の反射体とランプの上の第１の層との間の離隔距離）が小さいほど、非均一性が高い。これは、空洞が深いほど、光がランプから横方向に広がるためにより広い空間が提供されるからである。空洞がより狭い場合、光はランプの上の区域上により集中し、その結果、非均一性が増加する。
【実施例】
【００７２】
実施例１：パンチスルー拡散体及び反射偏光子
第１のモデル化実施例は、図８Ａ〜８Ｃを参照して記載されている。モデルバックライト８００は、拡散体の上に反射偏光子８０４を備えた拡散体８０２を基準としている。ランプ８０６は、Ｓ＝３５ｍｍの中心間距離を有し、後方反射体８０８と拡散体８０２との間の離隔距離は２０ｍｍだった。図８Ｂは、Ｕポリの増加値に対して、バックライト８００を全域の位置の関数として計算された輝度を示し、これは、拡散体８００内のポリスチレンのビードの増加濃度に関連する。Ｕチタニアの想定値は３３ｍｍ−１だった。様々な曲線に対するＵポリ値は表ＩＩＩに記載されている。曲線８３２は、単一通過透過率６５％を有する標準的な拡散プレートの輝度を示す。
【００７３】
【表３】
2011512561.tif 000005
【００７４】
図８Ｃは、表ＩＩＩに記載されたＵポリの様々な値に対するＤ（ｍｍ）の関数としての輝度均一性を示す。曲線８５８は、従来の６５％透過拡散体プレートの輝度を示す。
このモデルでは、ポリスチレンのビード濃度が高く、空洞の深さ、Ｄが比較的大きいとき、パンチスルー拡散体の輝度均一性は標準の拡散体の輝度均一性と同等又はそれを向上する。
【００７５】
実施例２：輝度向上及び反射偏光子を備えるパンチスルー拡散体
第２のモデル化実施例は、図９Ａ及び９Ｂを参照して記載される。モデルバックライト９００は、パンチスルー拡散体９０２、反射偏光子９０４、及び輝度向上フィルム９１０を有するバックライトを基準としている。輝度向上フィルム９１０は、５０μｍピッチで９０°の頂角を備える、均一的な高プリズム状のリブを有するプリズム状フィルムとしてモデル化された。ランプ９０６は、後方反射体９０８の上に配置された。ランプ９０６は、Ｓ＝３５ｍｍの中心間距離を有し、後方反射体９０８と拡散体９０２との間の離隔距離は２０ｍｍだった。
【００７６】
図９Ｂは、Ｕポリの様々な値に対する空洞深さ、Ｄの関数としての計算された輝度均一性を示し、これは拡散体９０２内のポリスチレンのビードの増加濃度に関連する。Ｕチタニアの想定値は３３ｍｍ−１だった。様々な曲線に対するＵポリ値は表ＶＩに記載されている。
【００７７】
【表４】
2011512561.tif 000006
【００７８】
更に、曲線９３８、９４０及び９４２は、単一の通過透過率６０％、６５％、７０％をそれぞれ有する従来の拡散体の結果を表す。前述の実施例のように、パンチスルー拡散体を使用して得られる照度均一性は、空洞深さ、Ｄが大きく（＞２０ｍｍ）、Ｕポリの値が高いとき、従来の拡散体と性能においてほぼ同様である。
【００７９】
実施例３：反射偏光子、輝度向上及びＥＵＦを備えるパンチスルー拡散体
第３のモデル化実施例は、図１０Ａ〜１０Ｃを参照して記載されている。図１０Ａに概略的に示されているモデルバックライト１０００は、パンチスルー拡散体１００２、反射偏光子１００４、及び輝度向上フィルム１０１０を有するバックライトを基準とした。ランプ１００６は、後方反射体１００８の上に配置された。ランプ１００６は、Ｓ＝３５ｍｍの中心間距離を有し、後方反射体１００８と拡散体１００２との間の離隔距離は２０ｍｍだった。ＥＵＦ  １０１２のシートが、パンチスルー拡散体１００２の下に配置され、２ｍｍの厚さの透明プレート１０１４がＥＵＦ  １０１２の下に配置された。
【００８０】
ＥＵＦ  １０１２は、５０μｍピッチでリブと共に成形され、リブの間には空間は少しもない。図１０Ｂに示されているように、異なるリブのデザインが使用された。このリブは切頭されたプリズムであり、図６Ｂで示されているものと同様の形状である。リブの側面は、２つの側面間で角度ωによって表される異なる角度（すなわち、リブが切頭されていない場合に頂角となる角度）で傾斜が付けられている。ωの様々な値が表Ｖに示されている。
【００８１】
【表５】
2011512561.tif 000007
【００８２】
星印の値は、１０４°及び９０°の頂角を有する、図１０Ｂに示された切頭されていないプリズムを示す。
【００８３】
図１０Ｃは、Ｕポリ＝０．４８の値における、様々な形状のＥＵＦに関する、空洞の深さ、Ｄの関数として計算された輝度均一性を示す。Ｕチタニアの想定値は３３ｍｍ−１だった。異なる曲線を作り出すために使用されたＥＵＦの形状は、表ＶＩに記載されている。角度ωは、切頭されていないプリズムの頂角、及びプリズムが切頭されているプリズムの側面間の角度である。
【００８４】
【表６】
2011512561.tif 000008
【００８５】
この実施例で確認できるように、輝度の不均一性は、いくつかの異なるＥＵＦでは、１３ｍｍほどの小さい空洞深さＤでは非常に小さく、１％未満である。より深い空洞（約２０ｍｍ及びそれよりも厚い）で１％以下の不均一性が得られた実施例１及び２よりも、これは著しく良好な性能である。
【００８６】
実施例４：反射偏光子、菱面体輝度向上及びＥＵＦを備えるパンチスルー拡散体
第４のモデル化実施例は図１１Ａ及び１１Ｂを参照して記載される。図１１Ａに概略的に示されているモデルバックライト１１００は、パンチスルー拡散体１１０２、反射偏光子１１０４、及び菱面体輝度向上フィルム１１１０を有するバックライトを基準とした。ランプ１１０６は、後方反射体１１０８の上に配置された。ランプ１１０６は、Ｓ＝３５ｍｍの中心間距離を有し、後方反射体１１０８と拡散体１１０２との間の離隔距離は２０ｍｍだった。
【００８７】
菱面体輝度向上フィルム１１１０は、錐体１１１２が図１１Ｂに示されるような三角形の基部を有したことを除き、図５に示されるもののようであった。三角形の基部は０．１ｍｍであり、角錐体の高さｈは０．０５５ｍｍであり、角度αは７８°だった。したがって、角錐体はコーナーキューブを形成しないが、コーナーキューブよりも、更に鋭く尖っていた。
【００８８】
様々な値Ｕポリに対して図１１Ｃに示されている輝度均一性は、０ｍｍ−１（曲線１１２０）、２０ｍｍ−１（曲線１１２２）、５０ｍｍ−１（曲線１１２４）、及び１００ｍｍ−１（曲線１１２６）である。確認できるように、均一性は、Ｕポリの様々な値の全てに対して１％以下に達する。興味深いことに、均一性は、より薄い空洞深さでは、Ｕポリの低い値に関して（ポリエステルのビードの濃度が低い）、ポリエステルのビードの濃度がより高いところより１％以下に下がる。また、１％未満の均一性が、空洞の深さが１７ｍｍで、ＥＵＦを使用せずに得られたということに注目されたい。
【００８９】
実験例
（実施例５）
輝度及び輝度均一性は、拡散体の下にＥＵＦが、並びにプリズム状の輝度向上フィルム及び反射偏光子が拡散体の上にある状態で、図１０Ａに示されているようなフィルム組立品に対して測定された。全ての場合において、プリズム状の輝度向上フィルムは、ＢＥＦＩＩＩ−１０Ｔであり、反射偏光子フィルムは、多層光学フィルム偏光子、モデルＤＢＥＦ−Ｄ４００であり、両方ともＳｔ．Ｐａｕｌの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより入手可能である。試験台は、中心間距離３５ｍｍ上の直径３ｍｍの冷陰極蛍光灯を使用した。ランプの中心は、Ｓｏｎｙのモデル番号ＫＤＬ−４０ＸＢＲ４テレビから取られた拡散反射体の上５．５ｍｍだった。Ｄの値（反射体からランプの上の最も下方のフィルムまでの距離）は１３ｍｍだった。
【００９０】
このフィルム積層体に対応する光学データは、ＣＣＤ撮像光度計、放射計、及び比色計（Ｄｕｖａｌｌ，ＷＡのＲａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ＩｎｃからのＭｏｄｅｌ  ＰＭ−１６１３Ｆ）を使用して収集された。ＣＣＤカメラは、輝度対フィルム積層体上の位置のデータを提供した。均一性の値は、以下の未加工のデータから計算された。最初に、位置データは、試験台の使用可能な面積の平均横断面を提供するために、ランプの長軸に垂直な方向で平均化された。次いで、この横断面データのローリング平均が、最初の横断面データから引かれ、試験付属品に関する振動を示す。相対輝度値としての均一性が次いで、平均輝度で除した振動の標準偏差として計算され、パーセントで報告された。
【００９１】
相対輝度の振動は、図７のバックライト組立体の２つのランプ全体の位置の関数として示されている。水平軸は、フィルム積層体の面全体の相対位置の基準であり、縦軸は、上記の相対輝度の計算された振動である。輝度の曲線は、以下の表ＶＩＩに記載された様々なフィルムの組み合わせに対応する。
【００９２】
【表７】
2011512561.tif 000009
【００９３】
「ＥＵＦ」とラベル付けられた縦列は、図１０Ａに示されているＥＵＦ１０１２の位置に使用されたフィルムを記載している。曲線７００は、その位置でいずれのフィルムも無くして得られた。「ＥＵＦ８」は、図１０Ｂで曲線１０２０によって記載されたもののように、１０４°のω値を有するＥＵＦフィルムを指す。１００−ＢＥＦは、１００°の頂角を有する、図３Ａに示されたフィルムのように成形されたプリズムフィルムである。
【００９４】
「拡散体」とラベル付けされている縦列は、図１０Ａに示されている拡散体１００２の位置に使用された拡散体を指す。「６５％拡散体プレート」は、Ｓｏｎｙ  ｍｏｄｅｌ  ＫＤＬ−４０ＸＢＲ４内に見出されたものと類似の、テレビから得られた２ｍｍの厚さの従来の拡散体プレートだった。ＰＴＤ１は、その配合物が上記の表ＩＩに記載されているパンチスルー拡散体である。寸法は、ＰＴＤ１拡散体の厚さを指す。ＰＴＤ１拡散体を使用するこれらの配置では、２ｍｍのアクリルプレートが、支持のためにＥＵＦフィルムの下に配置された。Ｄの値は、このプレートの下面まで測定された。
【００９５】
図７のグラフ及び表ＶＩＩから確認できるように、最良の均一性は、ＥＵＦとして使用される１００°のプリズムフィルムを備える２５μｍの厚さのＰＴＤ１拡散体に対して得られた。僅か１３ｍｍの空洞深さで、均一性は１％より良かった。このように、パンチスルー拡散体は、ＬＣＤパネルの照明を均一にするためにバックライト内の光を拡散するのに有効である。
【００９６】
本発明は、上記の特定の実施形態に限定されると考えられるべきではなく、むしろ添付された特許請求の範囲に適正に記載されるように、本発明の全ての態様を網羅すると理解されるべきである。本明細書を検討すれば、本発明が適用可能であっても良い様々な変更、等価の処理、並びに多数の構造が、本発明が対象とする技術の当業者には容易に明らかになるであろう。特許請求の範囲はこのような変更例及び装置を網羅しようとするものである。例えば、光変向表面は、位置、形状、及び／又はサイズがランダムである光変向要素を有する表面を含めて、本明細書で詳細に論じられていない多くの異なる種類の形状を取ってもよいことを理解すべきである。更に、上記で述べられた代表的な実施形態は、照射光を反射的に変向する光変向表面に関するが、その他の実施形態は、照射光を回折すること、又は、反射と回折の組み合わせによって、照射光を変向することができる。
【図１】
2011512561.tif 000010
【図２Ａ】
2011512561.tif 000011
【図２Ｂ】
2011512561.tif 000012
【図２Ｃ】
2011512561.tif 000013
【図３Ａ】
2011512561.tif 000014
【図３Ｂ】
2011512561.tif 000015
【図３Ｃ】
2011512561.tif 000016
【図４Ａ】
2011512561.tif 000017
【図４Ｂ】
2011512561.tif 000018
【図４Ｃ】
2011512561.tif 000019
【図４Ｄ】
2011512561.tif 000020
【図４Ｅ】
2011512561.tif 000021
【図５】
2011512561.tif 000022
【図６Ａ】
2011512561.tif 000023
【図６Ｂ】
2011512561.tif 000024
【図６Ｃ】
2011512561.tif 000025
【図７】
2011512561.tif 000026
【図８Ａ】
2011512561.tif 000027
【図８Ｂ】
2011512561.tif 000028
【図８Ｃ】
2011512561.tif 000029
【図９Ａ】
2011512561.tif 000030
【図９Ｂ】
2011512561.tif 000031
【図１０Ａ】
2011512561.tif 000032
【図１０Ｂ】
2011512561.tif 000033
【図１０Ｃ】
2011512561.tif 000034
【図１１Ａ】
2011512561.tif 000035
【図１１Ｂ】
2011512561.tif 000036
【図１１Ｃ】
2011512561.tif 000037
【国際調査報告】
2011512561.tif 000038
2011512561.tif 000039
2011512561.tif 000040
2011512561.tif 000041
2011512561.tif 000042