(57)【要約】【課題】モアレパターン効果を軽減すると共に光拡散機能をもたらすディスプレイ用のプリズムフィルムの改良に関する。【解決手段】多くの小さなプリズムユニット（３００）を備えたプリズムフィルムが用いられる。プリズムフィルムのパターンを、理想的には、ランダム又は疑似ランダム変化で変化させる。変化は、プリズム構造体のどれか１つの特徴に見られても良く、幾つかの特徴に見られても良く、或いは全ての特徴に見られても良い。特に、プリズム要素の厚さ及び位置を変化させるのが良い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＣＤ導光手段のために照明角度を集中させると共に光を拡散させるプリズムフィルムであって、
表面上に小さなプリズムのアレイを有する透明なフィルムを有し、
プリズム構造体の少なくとも１つの特徴は、ランダム又は疑似ランダムに変化している、プリズムフィルム。
【請求項２】
前記プリズムの頂点は、ランダム又は疑似ランダムに高さが変化している、請求項１記載のプリズムフィルム。
【請求項３】
前記プリズムの頂点は、第１の方向において等距離を置いて位置すると共に前記第１の方向に垂直な第２の方向においてランダム又は疑似ランダムにずらされている、請求項１記載のプリズムフィルム。
【請求項４】
マトリックス中の前記プリズムの高さは、頂角が９０°〜１３５°であるようにランダム又は疑似ランダムに選択されている、請求項１記載のプリズムフィルム。
【請求項５】
各プリズムの幅は、５０μｍ未満である、請求項１記載のプリズムフィルム。
【請求項６】
前記プリズムの長さは、前記プリズムの幅の少なくとも２倍である、請求項１記載のプリズムフィルム。
【請求項７】
ＬＣＤ導光手段用のプリズムフィルムであって、
表面上に小さなプリズムのアレイを有する透明なフィルムを有し、
前記プリズムの頂点は、第１の方向において等距離を置いて位置すると共に前記第１の方向に垂直な第２の方向においてランダム又は疑似ランダムにずらされている、プリズムフィルム。
【請求項８】
マトリックス中の前記プリズムの高さは、頂角が９０°〜１３５°であるようにランダム又は疑似ランダムに選択されている、請求項７記載のプリズムフィルム。
【請求項９】
各プリズムの幅は、５０μｍ未満である、請求項７記載のプリズムフィルム。
【請求項１０】
前記プリズムの長さは、前記プリズムの幅の少なくとも２倍である、請求項７記載のプリズムフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明に用いられるプリズムフィルム、特に、コンピュータ用液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に用いられるかかるフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリズムフィルムは、何十年間にもわたって、建築用照明器具の照明を制御するためのものとして提案されている。最近において、ＬＣＤモニタの発明により、プリズムフィルムは、ＬＣＤを照明する光源の重要な一部になった。その主要な機能は、バックライトからの照明角を所望の観察（視認）角の範囲内に集中させることにある。ＬＣＤがノートブック型コンピュータに用いられる場合、光源は、通常、ディスプレイの厚さを減少させるためにディスプレイのエッジのところに取り付けられる。この場合、プリズムフィルムは又、光軸外照明の方向をディスプレイ表面に垂直な方向に向け直すのにも役立つ。
【０００３】
ホワイトヘッド（Whitehead）の米国特許第４，５４２，４４９号（特許文献１）明細書は、かかるプリズムフィルムを開示している。プリズムフィルムには多くのバリエーションがある。プリズムフィルムに関する最近の特許のうちの１つ（米国特許第６，０９１，５４７号（特許文献２））は、マーク・ガーディナー等（Mark Gardiner et al.）に付与されている。この米国特許は、プリズムの周期が３０μｍ未満であり、プリズムの頂角が４５°〜１３５°であることを具体的に記載している点を除き、ホワイトヘッドの米国特許に類似している。
【０００４】
図１及び図２は、ノートブック型コンピュータ用の２つの典型的な先行技術の光源構成におけるプリズムフィルムの用い方を示している。図１は、反射構造体１０２内に収納された光源１０１を示している。光源からの光の一部は、導光板１０４により案内され、プリズムフィルム１０５まで上方に伝搬する。下方に伝搬した光は、反射面１０３により反射される。この構成では、プリズムは、下向きである。図２では、プリズム構造体は、上向きである。両方の構成において、プリズムフィルムの機能は、光の方向をＬＣＤの表面に垂直に向け直すことにある。
【０００５】
多くの先行技術のプリズムフィルムに関する１つの問題は、変向した光がモアレパターンを形成することにあり、このモアレパターンは、干渉パターンにより引き起こされる望ましくないエイリアシング（ailasing）効果である。これは、モニタ上に気になる暗帯及び明帯を生じさせる。
【０００６】
米国特許第６，８６２，１４１号（特許文献３）明細書は、ウォーム形の連続３Ｄ構造を有する光学表面基板を示している。３Ｄ表面は、第１の表面構造機能が第２の表面機能により変調された結果である。第２の表面機能は、ランダムであり、第１の表面機能は、決定的である。その結果得られる基板の三次元表面は、第１の表面構造機能の光変向特性を保持するが、例えばモアレ効果によるアーチファクトを減少させるよう光を拡散させることも行う。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，５４２，４４９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０９１，５４７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８６２，１４１号明細書
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、モアレパターン効果を軽減すると共に光拡散機能をもたらすディスプレイ用のプリズムフィルムの改良を提供する。多くの小さなプリズムユニットを備えたプリズムフィルムが用いられる。プリズムフィルムのパターンを、理想的には、ランダム又は疑似ランダム変化で変化させる。変化は、プリズム構造体のどれか１つの特徴に見られても良く、幾つかの特徴に見られても良く、或いは全ての特徴に見られても良い。特に、プリズム要素の厚さ及び位置を変化させるのが良い。
【０００９】
一実施形態では、プリズムは、多数の列の状態に分けられ、これら列は、漸変パターンを提供するようずらされている。具体的に言えば、列のずれは、ランダム又は疑似ランダム変化であるのが良い。これにより、所望の光拡散をもたらし、しかも、製造を容易にすると共に費用があまりかからないようにする不変の特徴を有する構造が提供される。
【００１０】
別の実施形態では、プリズムは、多数個の三角形隆起部で作られており、頂点の高さ及び（又は）配置場所は、プリズムユニットごとに様々である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３は、本発明の実施形態としてのプリズムフィルムの平面図である。矩形ブロック３００が、プリズムユニットである。点線、例えば点線３０１は、プリズム構造体の頂点を示している。各プリズムは、長さ及び幅を有し、例えば、第１の列中の１つのプリズムについて示されているように、長さ３０２及び幅３０３を有している。一実施形態では、プリズムの長さは、プリズムの幅の少なくとも２倍である。一実施形態では、各プリズムの幅は、５０μｍ未満である。
【００１２】
図示の頂点３０１は、対称型プリズムについてはプリズムの中心に位置する。しかしながら、プリズムは、頂点が、プリズムの中心の片側にずれた非対称であっても良い。列３０４中のプリズムの頂点と列３０５中のプリズムの頂点は、互いに対してずらされている。事実、各列の頂点は、互いに対してランダムにずらされている。列のこのランダム又は疑似ランダムなずれにより、所望の拡散効果が得られる。それと同時に、各列は、製造をより実用的にする規則的な構造を有している。
【００１３】
一実施形態では、プリズムの頂点の高さは、ランダム又は疑似ランダムに変化している（様々である）。一実施形態では、マトリック中のプリズムの高さは、頂角が９０°〜１３５°であるようにランダムに選択されている。
【００１４】
図４は、長さ４０１、幅４０２及び高さ４０３で特定されたプリズム４００の一ユニットである。長さ４０１及び幅４０２は、図３の長さ３０２及び幅３０３に相当している。一実施形態では、プリズムのかかる構成は、等しい長さ及び等しい幅をもたらすが、各プリズムの高さ４０３は、異なっている。これにより、別の寸法であっても所望の拡散効果が得られる。
【００１５】
このプリズム構造体を作製する方法が、図５に示されている。光学系５０１が、レーザビームの強度プロフィールを三角形の形に付形するために用いられている。換言すると、レーザの強度は、谷が望ましいところではゼロであり、頂点が望ましいところではそのピーク（最高値）であり、これらの間は変化している。レーザは、フォトレジストを漸変量で現像し、かくして硬化させ、所望の三角形プリズム構造をもたらす。あとで行うエッチングは、フォトレジストが存在していないところでは最も深く進む。このプロフィールは、レンズ５０２によってフォトレジストの層５０４で被覆されたプレート５０３に結像される。プレート５０３は、ｘ−ｙ変換テーブルに取り付けられている。
【００１６】
露光及び現像後、図６に示されているような表面構造体が形成される。現像後のフォトレジスト６０４は、三角形の形をしており、したがって、次に行われるエッチングは、谷のところで最も深く進み（ネガ型のフォトレジストの場合）、ピークのところでは行われず、フォトレジストパターンの逆の三角形の形が基板６０３の頂部に与えられる（これとは逆のことが、ポジ型のフォトレジストについて当てはまる）。フォトレジスト層を付形するのに光ビームを用いることにより、三角形の構造を記録面上にランダムに配設できる。疑似乱数発生ルーチンをプログラムで利用すると、ピーク高さ及び列のずれを設定することができ、次にこれらは、ｘ−ｙ変換テーブルを動かすためにコントローラに送られる。
【００１７】
三角形又はピラミッド形の形状を用いることにより、表面を所望の拡散をもたらすだけでなくエッジから入った光を輝度の集中のために所望の観察（視認）範囲内で直交方向外方に反射させる主目的を達成するよう容易にプログラムできる。
【００１８】
一実施形態では、基板は、透明な材料、例えば誘電体シートである。基板は、フィルムであっても良く、このフィルムは次に導光板に被せられ、或いは、基板は、導光板それ自体であっても良い。一実施形態では、基板（フィルム）は、ポリマー材料、例えばアクリル樹脂又はポリエステルである。
【００１９】
当業者には理解されるように、本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形態で実施できる。例えば、まっすぐなエッジを備えたプリズムではなく、湾曲した側部を設けても良く、この場合、湾曲部は、頂点から底面まで延びる。したがって、上述の説明は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲の例示であって、これを限定しようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＬＣＤ用の先行技術のバックライト構造体の切除側面図であり、プリズムが光源の方に向いている状態を示す図である。
【図２】図１の先行技術のバックライト構造体を示す図であり、プリズムが、光源から遠ざかる方向に向いている状態を示す図である。
【図３】ランダムにずらされたプリズム列を示す本発明のプリズム構造体の一実施形態の平面図である。
【図４】図３のプリズム構造体の一ユニットの側面図である。
【図５】本発明の実施形態としてのプリズム構造体の製造方法を示す略図である。
【図６】図５に示す製造方法から結果的に得られたプリズム構造体の実施形態の概略側面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０１，２０１  光源
１０２，２０２  反射構造体
１０３，２０３  反射面
１０４，２０４  導光手段又は導光板
１０５，２０５  プリズムフィルム
３００，４００  プリズムユニット
５０１  光学系
５０２  レンズ
５０３  プレート
５０４  フォトレジスト
６０３  基板
【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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【外国語明細書】
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