(57)【要約】  バックライトは、光源と、１つ以上の光再利用プリズムフィルムと、を含む。光源は、角度に係る出射分布を備える光源を出射する光を生成する。光再利用プリズムフィルムのプリズムピークが光源から離れて配向されるように、光源に対して光再利用プリズムフィルムは配向される。光再利用プリズムフィルムは、光が、再利用なしで光再利用プリズムフィルムを通過できるようにする最適な入射角の範囲を有する。光源の構成要素、光再利用プリズムフィルムの特性、又は両方は、光源の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間のオーバーラップを制御するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生成するように構成された光源であって、角度に係る出射分布を有する前記光を出射する、光源と、
前記光源から離れて配向されたプリズムピークを有する、１つ以上の光再利用プリズムフィルムと、を含むバックライトであって、前記光再利用プリズムフィルムは、再利用されない光が、出力角度の所望の範囲内で前記光再利用プリズムフィルムの面から出射するのを可能にする最適な入射角の範囲を有し、前記光源のシステムの１つ以上の構成要素は、前記光源の前記出射分布と前記光再利用プリズムフィルムの前記最適な入射角の範囲との間のオーバーラップを制御するために、前記光源の前記出射分布を優先的に形作る、バックライト。
【請求項２】
前記光源の１つ以上の構成要素が、一定量の再利用されない光に対して一定量の再利用された光を提供するために、前記光源の前記出射分布を優先的に形作るように構成されている、請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記光源の前記１つ以上の構成要素が、前記光源の前記出射分布と前記光再利用プリズムフィルムの前記最適な入射角の範囲との間の前記オーバーラップを増加させるために、前記光源の前記出射分布を優先的に形作るように構成されている、請求項１に記載のバックライト。
【請求項４】
前記光再利用プリズムフィルムの１つ以上の特性が、前記出射分布と前記最適な入射分布との間の前記オーバーラップを増加させるために、前記光再利用プリズムフィルムの前記最適な入射角の範囲を優先的に形作るように構成されている、請求項１に記載のバックライト。
【請求項５】
前記１つ以上の光源の構成要素が、前記光源の前記出射分布を前記光再利用プリズムフィルムの前記最適な入射角範囲の方へ移動させるように構成されており、
前記光再利用プリズムフィルムの前記１つ以上の特性が、前記最適な入射角の範囲を前記光源の前記出射分布の方へ移動させるように構成されている、請求項４に記載のバックライト。
【請求項６】
前記光源の前記１つ以上の構成要素が、鏡面反射板を含み、
前記光源が、前記鏡面反射板と前記光再利用プリズムフィルムとの間に配置された導光体を含む、請求項１に記載のバックライト。
【請求項７】
前記鏡面反射板が、角度を伴う反射をさせる形状を有する構造化表面を含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項８】
前記鏡面反射板が、約１５０度の頂角を有する三角形の形状を含み、
前記光再利用プリズムフィルムが、約９０度の頂角を備えるプリズムを有する少なくとも１つの再利用フィルムを含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項９】
前記１つ以上の構成要素が、構造化形状を有する鏡面反射板を含み、前記構造化形状が約２０度の１つ以上の内角を有する三角形の形状を含み、
前記光再利用プリズムフィルムが、前記鏡面反射板の形状の軸に対して約４５度で配向された１つのプリズムフィルム及び前記鏡面反射板の形状の軸に対して約１３５度で配向されたもう１つのプリズムフィルムを含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項１０】
前記鏡面反射板が、
ミクロ構造化基板と、
前記ミクロ構造化基板上に配置された反射層と、を含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項１１】
前記反射層が、前記基板上に積層された薄膜高分子層を含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項１２】
前記鏡面反射板が、プリズムの層を含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項１３】
前記鏡面反射板が、
反射基板と、
プリズムフィルムと、
前記反射基板と前記プリズムフィルムとの間の接着剤と、を含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項１４】
前記反射基板が、高分子フィルムを含む、請求項１３に記載のバックライト。
【請求項１５】
前記プリズムフィルムのプリズム軸が、前記導光体の長手方向軸に実質的に垂直に配置されている、請求項１３に記載のバックライト。
【請求項１６】
前記プリズムフィルムの前記プリズムが非対称である、請求項１３に記載のバックライト。
【請求項１７】
前記導光体が、ミクロ構造化表面を有する先細りになった導光体を含む、請求項６に記載のバックライト。
【請求項１８】
前記光再利用プリズムフィルムの少なくとも１つの屈折率が１．６よりも大きく、
前記光源の前記１つ以上の構成要素が約７０％〜約９０％のヘイズ特性を有するディフューザーを含む、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１９】
光を生成するように構成された光源であって、角度に係る出射分布を有する前記光を出射する、光源と、
前記光源から離れて配向されたプリズムピークを有する１つ以上の光再利用プリズムフィルムと、を含むバックライトであって、前記再利用プリズムフィルムは、再利用されない光が、出力角度の所望の範囲内で前記光再利用プリズムフィルムの面から出射するのを可能にする最適な入射角の範囲を有し、前記光再利用プリズムフィルムの１つ以上の特性は、前記光源の前記出射分布と前記光再利用プリズムフィルムの前記最適な入射角の範囲との間のオーバーラップを制御するために、前記光再利用プリズムフィルムの前記最適な入射角範囲を優先的に形作る、バックライト。
【請求項２０】
前記光再利用プリズムフィルムの前記１つ以上の特性が、前記光再利用プリズムフィルムの屈折率を含む、請求項１９に記載のバックライト。
【請求項２１】
前記光再利用プリズムフィルムの前記１つ以上の特性が、前記光再利用プリズムフィルムのプリズム頂角を含む、請求項１９に記載のバックライト。
【請求項２２】
前記光再利用プリズムフィルムの前記１つ以上の特性が、前記光再利用プリズムフィルムのプリズム軸間の角度を含む、請求項１９に記載のバックライト。
【請求項２３】
前記光再利用プリズムフィルムの前記１つ以上の特性が、前記光再利用プリズムフィルムの１つ又は両方と前記光源の長手方向軸との間の角度を含む、請求項１９に記載のバックライト。
【請求項２４】
導光体と、前記導光体の方へ配向されたミクロ構造化形状を有するゲイン・ディフューザーと、を含む光源と、
前記導光体から離れて配向されたプリズムを有する１つ以上の光再利用プリズムフィルムと、を含むバックライトであって、
前記ゲイン・ディフューザーは、前記出射分布が、前記光再利用プリズムフィルムの最適な入射角の範囲を少なくとも部分的にオーバーラップするように、前記光源を出射する光の出射分布を形作るように構成され、前記最適な入射角範囲は、再利用されない光が出射角の望ましい範囲内で前記バックライトから出射できるようにする、バックライト。
【請求項２５】
前記１つ以上の光再利用プリズムフィルムが、約１．６の屈折率を有する、請求項２４に記載のバックライト。
【請求項２６】
前記光再利用プリズムフィルムの１つのプリズム軸は、前記導光体の長手方向軸に対して４５度の角度で配向され、
前記光再利用プリズムフィルムのもう１つのプリズム軸は、前記導光体の前記長手方向軸に対して１３５度の角度で配向される、請求項２４に記載のバックライト。
【請求項２７】
前記１つ以上の光再利用プリズムフィルムのプリズムの頂角が約９０度である、請求項２４に記載のバックライト。
【請求項２８】
光源及び１つ以上の再利用フィルムを含むバックライトを通して光を方向付ける方法であって、前記方法は、
前記光源を使用して光を生成する工程であって、前記光源が角度に係る出射分布を伴う、生成工程と、
前記１つ以上のプリズム再利用フィルムによって前記バックライトを通して前記光を方向付ける工程であって、前記１つ以上のプリズム再利用フィルムが最適な入射角の範囲と関連付けられ、そして、前記光の方向付け工程は、
前記光源の出射分布を前記再利用フィルムの前記最適な入射角範囲の方へ制御すること、及び前記再利用フィルムの前記最適な入射角範囲を前記光源の前記出射分布の方へ制御することの一方又は両方を含む、方向付け工程と、
前記光の第１の部分を再利用なしで前記再利用フィルムを通過させる工程であって、光の前記第１の部分が前記再利用フィルムの前記最適な角度入力範囲内に入る角度で前記バックライトから現れる、通過工程と、
前記光の第２の部分を再利用する工程と、を含む光を方向付ける方法。
【請求項２９】
前記光源の前記出射分布を制御することが、ゲイン・ディフューザー、鏡面反射板、ミクロ構造化表面を有する導光体、並びにヘイズ及び透過パラメータが選択されたディフューザーの１つ以上を使用して前記出射分布を制御することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記光源の前記出射分布を制御することが、前記再利用フィルムから離れて配向されたミクロ構造化表面を有するゲイン・ディフューザーを使用して前記出射分布を制御することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記再利用フィルムの前記最適な入射角範囲を制御することが、前記再利用フィルムの屈折率、前記再利用フィルムの頂角、前記再利用フィルムのプリズム軸間の角度、及び少なくとも１つの前記再利用フィルムと前記光源の長手方向軸との間の角度の１つ以上を使用して前記最適な入射範囲を制御することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記出射分布を制御すること、及び前記最適な入射角範囲を制御することは、前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップを増加させることを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
光源を使用して光を生成する手段であって、前記光源が角度に係る出射分布を伴う、生成手段と、
１つ以上のプリズム再利用フィルムによって前記バックライトを通して前記光を方向付ける手段であって、前記１つ以上の再利用フィルムは光が再利用なしで前記バックライトを出射できるようにする最適な入射角度の範囲と関連付けられる、方向付け手段と、を含むバックライトであって、ここで、前記方向付け手段が、
前記光源の前記出射分布を前記再利用フィルムの前記最適な入射角範囲の方へ制御する手段、並びに
前記再利用フィルムの前記最適な入射角範囲を前記光源の前記出射分布の方へ制御する手段の１つ又は両方を含む、バックライト。
【請求項３４】
前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップを増加させる手段を更に含む、請求項３３に記載のバックライト。
【請求項３５】
光源及び１つ以上の光再利用プリズムフィルムを含むバックライトを作製する方法であって、前記方法が、
バックライト構成要素を特徴付ける工程であって、前記光源を出射する光の出射分布を確定すること、並びに再利用なしで前記光が前記再利用フィルムを通過できるようにする前記再利用フィルムの最適な入射角範囲を確定することの１つ又は両方を含む、特徴付け工程と、
前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップを制御するために、バックライト構成要素を選択する工程であって、前記バックライト構成要素を選択する工程が、前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップの所望量を提供する１つ以上の光源構成要素を選択すること、並びに前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップの前記所望量を提供する前記光再利用プリズムフィルムの１つ以上の特性を選択することの１つ又は両方を含む、選択工程と、
前記光再利用プリズムフィルムのプリズムピークが前記光源から離れて配向されるように前記光源を前記光再利用プリズムフィルムに対して配置する工程と、を含む、バックライト作製方法。
【請求項３６】
前記光源構成要素を選択することが、ミクロ構造化表面を有するゲイン・ディフューザーを選択することを含み、
前記光源を前記再利用フィルムに対して配置する工程が、前記ゲイン・ディフューザーの前記ミクロ構造化表面を前記再利用フィルムから離れて配向することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記光源構成要素を選択することが、前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップを強化する特性を有する鏡面反射板を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップを強化する前記鏡面反射の特性が、ミクロ構造体を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記光源構成要素を選択することが、前記出射分布と前記最適な入射角範囲との間のオーバーラップを強化する特性を有するディフューザーを選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記光源構成要素を選択することが、前記出射分布の領域を増加させて前記最適な入射角範囲の１つ以上の領域を包囲する光源構成要素を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
前記光源構成要素を選択することが、前記出射分布を前記最適な入射角範囲の方へ移動させる光源構成要素を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
前記再利用フィルムの前記特性を選択することが、前記再利用フィルムのプリズム頂角を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４３】
前記再利用フィルムの特性を選択することが、前記再利用フィルムの屈折率を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４４】
前記再利用フィルムの前記特性を選択することが、前記再利用フィルムのプリズム軸間の角度を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４５】
前記再利用フィルムの前記特性を選択することが、前記再利用フィルムの少なくとも１つのプリズム軸と前記光源の長手方向軸との間の角度を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４６】
前記再利用フィルムの前記特性を選択することが、前記最適な入射角範囲を前記出射分布の方へ移動させる特性を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４７】
前記再利用フィルムの前記特性を選択することが、前記最適な入射角範囲を増加させる又は減少させる特性を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４８】
前記バックライトを特徴付ける工程が、前記光源及び前記再利用フィルムの両方を特徴付けることを含み、及び
前記バックライト構成要素を選択することが、前記光源の構成要素及び前記再利用フィルムの特性を選択することを含む、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輝度強化用光再利用プリズムフィルムを使用するバックライトの出力特性を制御するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイは、コンピューターモニター及びテレビを含む比較的大型の機器から、携帯電話、携帯型ＤＶＤプレイヤー、腕時計及びゲーム機器などの小型の携帯型機器に及ぶ、様々なアプリケーションで使用されている。多くのフラットパネルディスプレイは、液晶などの光学活性材料、及びその光学活性材料を背後から照射するための光源を使用する。液晶とバックライトとの間に配置されたフィルムは、ディスプレイの輝度を強化するために使用されてきた。例えば、輝度強化フィルムは、ディスプレイの表面に対して所望の視野角で存在する光を増加するために使用される場合がある。所望の視野角に実質的に平行で現れる光は、「軸上」の光と呼ばれる。多くのアプリケーションにおいて、出射光の所望の角度は、ディスプレイの表面に対して垂直である。軸上光の量を増加させることは、軸上輝度の所望の量を生成するのに要求されるエネルギー量を縮小させる。電池で給電される光源を使用する光学ディスプレイには、これは特に重要である。
【０００３】
一般に、軸上輝度の増加は、輝度強化フィルムによって作り出され、フィルムの「ゲイン」として知られている。例えば、フィルムの軸上ゲインは、所望の視野角がディスプレイの表面に垂直であるときに、ディスプレイの表面に実質的に垂直で測定された、フィルムが有る時と無い時との光の強度の割合を指す。
【０００４】
１つの実質的に平坦な表面及びプリズム構造体を有するもう１つの表面を有する輝度強化用フィルムは、多くの場合、視野軸に沿って見られない光を方向付けるのに使用される。典型的なフラットパネルディスプレイ機器は、いくつかの異なるタイプのフィルムを使用して、好ましい視点方向に沿って実質的に同一の出力を有する全体的に明るい、ハイコントラストなディスプレイを提供することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学ディスプレイ用、特に低電力アプリケーション用に、照明を提供するための改善されたバックライトが要求されている。本発明は、これら及びその他の要求を満たし、先行技術に勝る他の利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、バックライト及びバックライトを作製する方法を含む。１つの実施形態は、光源と、１つ以上の光プリズム再利用フィルムと、を有するバックライトに関する。この光源は、角度に係る出射分布を有する光源を出射する光を生成するように構成される。この光再利用フィルムは、光源から離れて配向されたプリズムピークを有する。光再利用プリズムフィルムは、再利用されない光が、出力角度の所望の範囲内で光再利用プリズムフィルムの面から出射するのを可能にする最適な入射角の範囲を有する。この光源の１つ以上の構成要素、光再利用プリズムフィルムの１つ以上の特性又は両方が、出射分布と最適な入射角の範囲との間のオーバーラップを制御するために、光源の出射分布及び最適な入射角範囲の一方又は両方を優先的に形作るように構成されている。
【０００７】
いくつかの態様によると、光源の１つ以上の構成要素は、一定量の再利用されない光に対して一定量の再利用された光を提供するために、光源の出射分布を優先的に形作るように構成されている。
【０００８】
いくつかの構成では、光源の１つ以上の構成要素は、光源の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角の範囲との間のオーバーラップを増加させるために、光源の出射分布を優先的に形作るように構成されてもよい。いくつかの構成では、プリズムフィルム１つ以上の特性は、出射分布と好ましい入射角との間のオーバーラップを増加させるために、フィルムの最適な入射角範囲を優先的に形作るように構成されている。更に、他の実施形態では、光源の構成要素は、光源の出射分布をフィルムの最適な入射角範囲の方へ移動させるように構成されており、光再利用プリズムフィルムの特性は、最適な入射角範囲を光源の出射分布の方へ移動させるように構成されている。
【０００９】
例えば、様々な構成では、出射分布を最適な入射角の範囲の方へ優先的に形作るために使用される光源の構成要素は、光再利用プリズムフィルムから離れて配向されたミクロ構造化表面を有するゲイン・ディフューザー、ミクロ構造化形状を備える又は備えない導光体、鏡面反射板、ミクロ構造化鏡面反射板、プリズムフィルムを含む鏡面反射板、基板に積層された薄膜高分子反射層を含む鏡面反射板並びに一定のヘイズ及び透過特性を有するディフューザーの１つ以上を含んでもよい。
【００１０】
様々な構成では、最適な入射角範囲を出射分布の方へ形作る光再利用プリズムフィルムの特性には、光再利用プリズムフィルムの屈折率、光再利用プリズムフィルムのプリズム軸間の角度、少なくとも１つの光再利用プリズムフィルムと光源の長手方向軸との間の角度、光再利用プリズムフィルムのプリズム頂角及び再利用フィルムプリズムの対称性が挙げられる。
【００１１】
別の実施形態は、光源及び１つ以上の光再利用プリズムフィルムを含むバックライトを通して光を方向付ける方法を含む。光によって光は生成され、角度に係る出射分布を備える光源を出射する。光は、１つ以上の光再利用プリズムフィルムによってバックライトを通して方向付けられる。光再利用プリズムフィルムは、再利用されない光が、所望の視野角で光再利用プリズムフィルムを通過できるようにする、最適な入射角の範囲と関連付けられる。光を方向付けることは、光源の出射分布を光再利用プリズムフィルムの最適な入射角の範囲に向けて制御すること及び、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角の範囲を光源の出射分布に向けて制御することの１つ又は両方を含む。光の第１の部分は、再利用なしでプリズムフィルムを通過して最適な入射角に入る。光の第２の部分は再利用される。
【００１２】
様々な構成では、光源の出射分布は、光再利用プリズムフィルムから外側に配向されたミクロ構造化表面を有するゲイン・ディフューザー、鏡面反射板、ミクロ構造化表面を有する導光体及びディフューザーヘイズの１つ以上並びに透過率パラメータを使用しながら制御している。
【００１３】
他の構成では、光再利用プリズムフィルムの範囲の最適な入射角は、光再利用プリズムフィルムの屈折率、光再利用プリズムフィルムの頂角、光再利用プリズムフィルムのプリズム軸の間の角度、少なくとも１つの光再利用プリズムフィルムと光源の長手方向軸との間の角度の１つ以上を使用しながら、制御される。
【００１４】
光を方向付ける工程は、出射分布のみを、最適な入射角の範囲のみを又は出射分布及び最適な入射角の範囲の両方を制御することを含んでもよい。
【００１５】
更に、本発明の別の実施形態は、光源及び１つ以上の光再利用プリズムフィルムを含むバックライトを作製する方法に関する。バックライトを作製する方法は、少なくとも１つの光源の光出射分布特性を確定すること及び少なくとも１つの光再利用プリズムフィルム構成の最適な入射角範囲を確定することの一方又は両方を含んで、１つ以上のバックライト構成要素の特性を確定する工程を含む。最適な入射角の範囲は、光が再利用なしで光再利用プリズムフィルムを通過できるようにする。光源及びバックライト用の光再利用プリズムフィルム構成の一方又は両方は、バックライト構成要素の特性に基づいて選択される。選択されたバックライト構成要素は、出射分布と最適な入射角の範囲との間の所望の量のオーバーラップを提供する。光再利用プリズムフィルムのプリズムピークが光源から離れて配向されるように、光源及び光再利用プリズムフィルムは配置される。
【００１６】
上記の課題を解決するための手段は、本発明の各実施形態又はあらゆる実施を説明しようとは意図していない。本発明の利点及び効果、並びに本発明に対する一層の理解は、以下に記載する発明を実施するための形態及び特許請求の範囲を添付図面と併せて参照することによって明らかになり、理解するに至るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による、光源及び１つ以上の再利用プリズムフィルムを含むバックライトを示す図。
【図２】バックライトの光再利用プリズムフィルム部分に関して、代表的な最適な第１通過の入射角の範囲のコノスコーププロットを示す。
【図３】バックライトの光源部分から現れる光に関して、代表的な角度に係る出射分布のコノスコーププロットを示す。
【図４】図３の出射分布上に重ね合わされた図２の最適な第１通過の入射角を示す。
【図５Ａ】本発明の実施形態による、最適な入射角範囲を出射分布の方へ移動させることによって、最適な第１の通過入射角範囲と角度に係る出射分布との間のオーバーラップの量を制御するプロセスを示す。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による、光源の出射分布をフィルムの最適な入射角範囲の方へ移動させることによって、最適な入射角範囲と角度に係る出射分布との間のオーバーラップの量を制御するプロセスを示す。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による、出射分布の角度領域を拡大して、出射分布と最適な入射角範囲との間のオーバーラップの量を増加させるプロセスを示す。
【図６】本発明の実施形態による、光源と光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライト用に、再利用されない光に対する第１通過の割合を制御する方法を示すフローチャート。
【図７Ａ】本発明の実施形態による、導光体の方に配向された鏡面表面と、バックライトの特性を制御するために使用されてもよい光再利用プリズムフィルムの方へ配向された構造化表面とを有するゲイン・ディフューザーを示す図。
【図７Ｂ】本発明の実施形態による、導光体の方へ配向された構造化表面と、バックライトの特性を制御するために使用されてもよい光再利用プリズムフィルムの方へ配向された鏡面表面とを有するゲイン・ディフューザーを含む。
【図８Ａ】図７Ａの光源の角度に係る出射分布のコノスコーププロット。
【図８Ｂ】図７Ｂの光源の角度に係る出射分布のコノスコーププロット。
【図９】２つの光再利用プリズムフィルムに関して、最適な入射角範囲のモデルを示し、第１フィルムのプリズム軸は、導光体の長手方向軸に対して約０度で向けられ、第２フィルムのプリズム軸は、導光体の長手方向軸に対して約９０度で向けられている。
【図１０Ａ】図７Ａの光源の角度に係る出射分布上に重ね合わされた０／９０光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲のコノスコーププロットを示す。
【図１０Ｂ】図７Ｂの光源の角度に係る出射分布上に重ね合わされた０／９０光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲のコノスコーププロットを示す。
【図１１Ａ】本発明の実施形態による、ＳＳＵ及びＳＳＤゲイン・ディフューザーに関して、入力及び出力角度をそれぞれ示す。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態による、ＳＳＵ及びＳＳＤゲイン・ディフューザーに関して、入力及び出力角度をそれぞれ示す。
【図１２Ａ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に実質的に平行に配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有して、単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構成を示す。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に実質的に平行に配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有して、単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構成を示す。
【図１２Ｃ】非構造化ディフューザーと本発明の実施形態による単一の光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライトを示す。
【図１２Ｄ】図１２Ａの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１２Ｅ】図１２Ｂの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１３Ａ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に実質的に垂直に配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有する単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構造を示す。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に実質的に垂直に配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有する単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構造を示す。
【図１３Ｃ】非構造化ディフューザーと本発明の実施形態による単一の光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライトを示す。
【図１３Ｄ】図１３Ａの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１３Ｅ】図１３Ｂの構造化ゲイン・ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１４Ａ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に対して約４５度で配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有する単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構成を示す。
【図１４Ｂ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に対して約４５度で配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有する単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構成を示す。
【図１４Ｃ】本発明の実施形態による、非構造化ディフューザーと単一の光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライトを示す。
【図１４Ｄ】図１４Ａの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１４Ｅ】図１４Ｂの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１５Ａ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に対して約１３５度で配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有する単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構成を示す。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態による、導光体の長手方向軸に対して約１３５度で配向されたプリズム軸を有し、構造化ゲイン・ディフューザーを有する単一の光再利用プリズムフィルムを含むバックライト構成を示す。
【図１５Ｃ】本発明の実施形態による、非構造化ディフューザーと単一の光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライトを示す。
【図１５Ｄ】図１５Ａの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１５Ｅ】図１５Ｂの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１６Ａ】構造化ディフューザーと、導光体の長手方向軸に対して０度及び９０度の角度で配向された２つの光再利用プリズムフィルムとを有するバックライトを示す。
【図１６Ｂ】構造化ディフューザーと、導光体の長手方向軸に対して０度及び９０度の角度で配向された２つの光再利用プリズムフィルムとを有するバックライトを示す。
【図１６Ｃ】非構造化ディフューザーと２つの交差された光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライトを示す。
【図１６Ｄ】図１６Ａの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１６Ｅ】図１６Ｂの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１６Ｆ】非構造化ゲイン・ディフューザーを備えない及び備える０／９０光再利用プリズムフィルムを備えるバックライトに関して、コノスコープ出力プロットを提供する。
【図１６Ｇ】非構造化ゲイン・ディフューザーを備えない及び備える０／９０光再利用プリズムフィルムを備えるバックライトに関して、コノスコープ出力プロットを提供する。
【図１７Ａ】本発明の実施形態による、構造化ディフューザーと、導光体の長手方向軸に対して４５度及び１３５度の角度で配向された光再利用プリズムフィルムとを含むバックライトの図。
【図１７Ｂ】本発明の実施形態による、構造化ディフューザーと、導光体の長手方向軸に対して４５度及び１３５度の角度で配向された光再利用プリズムフィルムとを含むバックライトの図。
【図１７Ｃ】非構造化ディフューザーと２つの交差された光再利用プリズムフィルムとを組み込むバックライトを示す。
【図１７Ｄ】図１７Ａの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１７Ｅ】図１７Ｂの構造化ディフューザーバックライト構成に関して、出力プロットを提供する。
【図１７Ｆ】非構造化ゲイン・ディフューザーを備えない又は備える４５／１３５光再利用プリズムフィルムを備えるバックライトに関して、コノスコープ出力プロットを提供する。
【図１７Ｇ】非構造化ゲイン・ディフューザーを備えない又は備える４５／１３５光再利用プリズムフィルムを備えるバックライトに関して、コノスコープ出力プロットを提供する。
【図１８】９０度のプリズム頂角及び１．５６の屈折率を有する０／９０光再利用プリズムフィルムに関して、最適な第１通過入射角範囲を示すプロット。
【図１９Ａ】本発明の実施形態による、光源の出射分布を形作るために使用されてもよい導光体の方へ配向された、実質的に平坦な反射表面を有する反射板を示す。
【図１９Ｂ】本発明の実施形態による、光源の出射分布を形作るために使用されてもよい導光体の方へ配向された構造化表面を有する反射板を示す。
【図１９Ｃ】対称に傾斜した反射構造体を有する反射板を示す図。
【図２０Ａ】楔形バックライトの出力輝度対光再利用プリズムフィルムを備えないバックライトシステムのための底部ディフューザーシートを通る角度の垂直断面を示す。
【図２０Ｂ】輝度対様々なバックライト構成の効果を表す出力角度のプロットを示す。
【図２０Ｃ】平坦かつミクロ構造化反射板に関して、ディスプレイ表面に垂直なバックライト出力光束のプロット。
【図２０Ｄ】平坦かつミクロ構造化反射板に関して、ディスプレイ表面に垂直なバックライト出力光束のプロット。
【図２１】本発明の実施形態による、構造化基板上に積層された強化鏡面反射板（ＥＳＲ）フィルムを有する、構造化反射板の図。
【図２２】本発明の実施形態によるＥＳＲ基板上に配置されたプリズムフィルムを含む反射板の図。
【図２３】導光体に対して図２２で示された反射板の配置を示す。
【図２４】平坦な白い反射板を有するバックライトに関して、出力プロットを示す。
【図２５】ＥＳＲ反射板を有するバックライトに関して、出力プロットを示す。
【図２６】図２２に示された反射板を組み込むバックライトに関して、出力プロットを示す。
【図２７Ａ】平坦な白い反射板を有し、ＤＢＥＦＩＩ偏光板シートを使用するバックライトに関して、出力プロットを示す。
【図２７Ｂ】ＤＢＥＦＩＩとともに使用された、図２２に示された反射板を組み込むバックライトに関して、出力プロットを示す。
【図２８Ａ】ディフューザーを有さず導光体のみの出射分布を示すコノスコーププロット。
【図２８Ｂ】導光体と様々なディフューザーとを組み込む光源の出射分布を表すプロット。
【図２８Ｃ】導光体と様々なディフューザーとを組み込む光源の出射分布を表すプロット。
【図２８Ｄ】導光体と様々なディフューザーとを組み込む光源の出射分布を表すプロット。
【図２８Ｅ】導光体と様々なディフューザーとを組み込む光源の出射分布を表すプロット。
【図２８Ｆ】導光体と様々なディフューザーとを組み込む光源の出射分布を表すプロット。
【図２９Ａ】１．５６の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図２９Ｂ】１．５６の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図２９Ｃ】１．５６の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図２９Ｄ】１．５６の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図２９Ｅ】１．５６の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図３０Ａ】１．６５の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図３０Ｂ】１．６５の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図３０Ｃ】１．６５の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図３０Ｄ】１．６５の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図３０Ｅ】１．６５の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムを有し、様々なディフューザーを組み込むバックライトからの光出力を示す。
【図３１】非構造化頂部及び底面を有する導光体を示す。
【図３２】光再利用プリズムフィルムから離れて配向された導光体表面上に配置された構造体を有する導光体を示す図。
【図３３】再利用プリズムに向けて配向された導光体表面上に配置された構造体を有する導光体を示す図。
【図３４】再利用プリズムに向けて配向された導光体表面上に配置された構造体を有する導光体を示す図。
【図３５Ａ】光再利用プリズムフィルム構成を示し、ここではプリズムフィルム間の角度は９０度。
【図３５Ｂ】光再利用プリズムフィルム構成を示し、ここではプリズムフィルム間の角度は１８０度。
【図３６】最適な入射角範囲上のプリズムフィルム間の角度を変更する効果を示す。
【図３７】光源を出射する光の様々な角度に関して、バックライトのピーク出力角度上の光再利用プリズムフィルムのプリズム頂角を変える効果を示すグラフを提供する。
【図３８Ａ】バックライトのピーク出力角度上の光再利用プリズムフィルムのプリズム頂角及び屈折率の両方を変える効果を示すグラフを提供する。
【図３８Ｂ】バックライトのピーク出力角度上の光再利用プリズムフィルムのプリズム頂角及び屈折率の両方を変える効果を示すグラフを提供する。
【図３８Ｃ】バックライトのピーク出力角度上の光再利用プリズムフィルムのプリズム頂角及び屈折率の両方を変える効果を示すグラフを提供する。
【図３９】光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲上の屈折率及びプリズム頂角の効果を示すコノスコーププロット。
【図４０】実質的に平行であるプリズム軸を有する、２つの光再利用プリズムフィルムの断面図を提供する。
【図４１】本発明の実施形態によるプリズム角度に基づいたフィルムの入力分布を形作る概念を示す図。
【図４２】逆光線追跡（reverse ray trace）モデルに関して、交差されたプリズムフィルムの下の検知器によって受信された光の４つの明確な領域を示すコノスコーププロット。
【図４３】プリズムの指数に対して交差されたプリズムフィルムの最適な傾斜角度のプロット。
【図４４】プリズム頂角に対して交差されたプリズムフィルムの最適な傾斜角度のプロット。
【図４５】バイアス角度に対して交差されたプリズムフィルムの最適な傾斜角度のプロット。
【図４６】８０度のバイアス角度で配置された交差された光再利用プリズムフィルムに関して、最適な入射角のコノスコーププロットを示す。
【図４７】１０度のバイアス角度で配置された交差された光再利用プリズムフィルムに関して、最適な入射角のコノスコーププロットを示す。
【図４８】１つのプリズム面（facet）の角度が変化するときに、最適な入射角での変化を示すコノスコーププロットの一部分を示す。
【図４９】本発明の実施形態によるバックライトの作製方法のフローチャート。
【図５０】本発明の実施形態によるバックライトを組み込むモニターを有するタブレット型、ラップトップ型又はデスクトップ型コンピューターの基本的な構成要素を示す。
【図５１】本発明の様々な実施形態によるバックライトを使用するテレビのブロック図を示す。
【図５２】本発明の実施形態により製造されたバックライトを使用するディスプレイを含む携帯型ＭＰ３プレイヤーのブロック図。
【図５３】本発明の実施形態により構成されたバックライトを有するディスプレイを組み込む携帯電話のブロック図を提供する。
【００１８】
本発明は様々な変更例及び代替形状が可能であるが、その具体例を一例として図面に示すとともに詳細に説明する。ただし、本発明は記載される特定の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。逆に、添付の請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく、あらゆる変更、均等物、及び代替物をカバーすることを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
例示した実施形態の以下の説明において、実施の一部を形成する添付図面、実施例として示される添付図面、及び発明を実施できる種々の実施形態を示す添付図面を参照する。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を用いてもよく、また、構造的変更が行なってもよいことを理解すべきである。
【００２０】
本発明によるシステム、機器又は方法は、本明細書に記載される、特徴、構造体、方法又はこれらの組合せの１つ以上を含んでもよい。例えば、機器又はシステムは、以下に記載の有利な特徴及び／又はプロセスの１つ以上を含むために実施されてもよい。かかる機器又はシステムは、本明細書に記載の特徴の全てを含む必要はないが、有用な構造体及び／又は機能性を提供する選択された機能を含むために、実施されてもよいということが意図される。方法は、記載された工程の１つ以上を含んでもよく、実施形態のいずれか特定の順序に制限されない。
【００２１】
フラットパネルディスプレイは、コンピューターのモニター、テレビ、ラップトップ型コンピューター並びに、携帯電話、時計、及びゲーム機器などの携帯機器を含む様々な用途で使用されている。これらの機器のためのディスプレイは典型的に、液晶パネルの後方に配置されたバックライトを使用する。より効率的な動作のために、バックライトからの光を、液晶パネルの「軸上」を通して、又は所望の視野角に実質的に平行に現すことが望ましい。所望の視野角に対して実質的に軸外の、パネルから現れる光は無駄である。特に電池から給電される機器では、この無駄となるエネルギーは大きな欠点である。
【００２２】
多くのバックライトは、１つ以上のプリズムフィルムに沿ってエッジ点灯式導光体光源を使用する。プリズムフィルムは、光を平行にし、よって視野角に対して軸外のディスプレイから現れる光を低減する。輝度強化用に使用されるプリズムフィルムの１つのタイプは、ターニングフィルム（turning film）である。ターニングフィルムは、導光体の方に配向されたプリズムピークとともに配置される。光線は導光体を出射し、プリズム構造体に突き当たる。光が視野角とともに軸上に配向されるように、光はプリズム構造体の第１表面によって屈折され、プリズム構造体の第２表面によって反射される。
【００２３】
プリズムフィルムの別のタイプは、ディスプレイからの軸上の出射量を増加させるために光の一部を「再利用する」。再利用プリズムフィルムは、導光体から離れて配向されたプリズムピークを有する１つ以上のプリズムフィルム層を含む。プリズムピークは特定の光学特性を達成するために、丸みをつけても又は面取りされてもよい。導光体からの光がプリズムに突き当たると、光の一部は軸上の方向で屈折され、その一方で、光の別の部分は、光の方へ戻る全内部反射によって反射される。反射された光は、ディスプレイから最終的に現れるまで再利用される。
【００２４】
軸上の光を増加させるための光再利用の使用は、欠陥の隠蔽及びバックライトの区域における光の改善された均一性などの多くの利点を提供し、より柔らかで心地良い外観を視聴者に提供する。これらの特性を維持するために、光源からの光のある部分を再利用することが望ましい一方で、再利用なしでプリズムフィルムを通過する「第１通過光」の量を増加させることによってバックライトの輝度を改善することも有利である。光が、望ましい視野角で、かつ再利用なしで軸上のプリズムフィルムを通過するために、本明細書に最適な入射角の範囲として示された、一定範囲内の角度でフィルム上に光を入射させなければならない。
【００２５】
本発明の実施形態は、光再利用の利点を維持する一方で、光学的光再利用プリズムフィルムを使用するバックライトの輝度を強化するための様々なアプローチに関する。本明細書に記載のいくつかの例は、第１通過光と再利用プリズムフィルムを通して再利用された光との間の割合を変更するアプローチに関する。再利用された光に対しての第１通過の割合を変更することは、バックライトの光源を出射する光の角度に係る出射分布及び／又は光再利用プリズムフィルムの最適な入射角の範囲との間の一致の量を変更することによって達成可能である。例えば、出射分布と最適な入射角範囲との間の一致又はオーバーラップを制御することは、光源の出射分布を形作って、及び／又は実質的に垂直なゲインを強化するためにフィルムの最適な入射角範囲を形作って、所望の視野角に適合するゲイン分布を調整することを含んでもよい。
【００２６】
図１は、光源１１０及び１つ以上の再利用プリズムフィルム１２０、１２５を含むバックライト１００を示す。光源１１０は、ランプ１１１、例えば蛍光管又は発光ダイオードを含む。図１には１つのランプ１１１のみが示されているが、バックライト１００は複数のランプを含んでもよい。図１の例では、ランプ１１１は導光体１１５の１つの縁部に沿って延在する。任意の反射板１１２は、ランプ１１１から導光体１１５内に光を方向付けるために使用されてもよい。
【００２７】
上部１１６及び底部１１７表面、ランプ１１１に最も近い近位端１１８及びランプ１１１から最も遠い遠位端１１９を備えながら、導光体１１５は一般的に平面形状である。上部面１１６と底部面１１７との間に角度を有しながら、導光体１１５は、楔形形状であってもよい。楔形角度は最大約１度であってもよく、又は例えば約０度であってもよい。
【００２８】
導光体１１５は、ランプ１１１から光を受け取り、この光が導光体１１５の長手方向軸１３０に沿って全内部反射によって伝播するのを可能にする。導光体１１５の出射面上の光の入射の角度が臨界角よりも小さくなるまで、導光体１１５内の光は、導光体１１５に沿って伝播する。導光体内の光の入射の角度が、臨界角よりも大きいうちは、光は全体的に内部反射される。入射の角度が臨界角よりも小さくなると、導光体１１５を避けながら光は出射面１１６を通って透過される。楔形形状の導光体に関して、光の入射角度は、出射面１１６からのそれぞれの反射に関して、楔形角度に比例する量によって低減される。光は導光体の上部面１１６の実質的な大半において導光体１１５を出射し得る。
【００２９】
光源１１０は任意に、導光体１１５と光再利用プリズムフィルム１２０、１２５との間に位置決めされたディフューザー１４０を含んでもよい。ディフューザー１４０は、導光体の抽出点のパターンを視聴者から覆い隠し、より均一な照明を生成する。光源１１０は、導光体１１５の底面１１７から逃げる光を光再利用プリズムフィルム１２０、１２５の方へ反射させる反射板１５０をも含んでもよい。
【００３０】
バックライト１００は、１つ以上の光再利用プリズムフィルム１２０、１２５を含み、このプリズムフィルムは、光源１１０の方へ配向されたプリズム底部１２６と共に配置されたプリズム１２８、及び光源１１０から離れて配向されたプリズムピーク１２７を有する。図１で表されているように、バックライト１００は、多くの三角の線形のプリズム１２８を有する２つの光再利用プリズムフィルム１２０、１２５を含んでもよく、それぞれのフィルム１２０、１２５のためのプリズム軸１２２、１２３はそれぞれ、線形プリズムのピーク１２７に沿った方向に画定されてもよい。図１は、実質的に垂直に配向されたプリズム軸１２２、１２３を有する２つの光再利用プリズムフィルム１２０、１２５を示すが、他の配向も可能である。
【００３１】
光源１１０からの光は、光源１１０の最も近くに配向された光再利用プリズムフィルム１２０の平面１２１上で入射する。この光の第１の部分は、光再利用プリズムフィルム１２０、１２５によって光源１１０の方へ戻される。戻される光はディフューザー１４０、反射板１５０又は光源１１０の他の構造体によって、光再利用プリズムフィルム１２０、１２５に反射される。光は光再利用プリズムフィルム１２０、１２５によって、光源１１０の方へ、光が光再利用プリズムフィルム１２０、１２５から現れるための入射の必要角度に達するまで、数回戻されてもよい。再利用された光は、光線１７２によって示されている。
【００３２】
光の第２の部分は光源１１０を出射し、光再利用プリズムフィルム１２０、１２４の最適な入射角の範囲内である入射の角度で光再利用プリズムフィルム１２０、１２５に衝突する。光の第２の部分は、再利用なしでフィルムから現れる第１通過と呼ばれる。図１では、光線１７１は第１通過光を示す。
【００３３】
本発明の実施形態は、一致の度合いを制御することに関するもので、例えば、角度の範囲内でのオーバーラップで、バックライトの光源を出射する光の角度の出射分布と、所望の視野角に対して、実質的に軸上の第１通過光を作り出す光再利用プリズムフィルムの最適な入射角との間のオーバーラップに関する。バックライトの設計者は、１）光源１１０のみの光学的な特性における制御を有してもよく、２）光再利用プリズムフィルム１２０、１２５のみの光学的な特性における制御を有してもよく、又は３）光源１１０及び光再利用プリズムフィルム１２０、１２５の両方における制御を有してもよい。光源の特性、光再利用プリズムフィルム又は両方は、出射分布及び最適な入射角範囲でのオーバーラップの量を制御するために選択されてもよい。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態は、第１のシナリオに向けられ、すなわち光源の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間のオーバーラップを制御するために光源の角度に係る出射分布を形作る光源の特性を変更することに集中する。いくつかの実施形態は、第２のシナリオに向けられ、すなわち出射分布／入力範囲のオーバーラップを制御するためのフィルムの最適な入射角範囲を形作る光再利用プリズムフィルムの特性を変更することに集中する。更なる実施形態は、バックライト設計者が、光源及び光再利用プリズムフィルムの両方の少なくともいくつかの特性における制御を有する状況を示す。これらの実施形態は、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲の形成とともに光源の出射分布の形成に集中する。
【００３５】
光源の出射分布及び／又は光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲を形成する様々なプロセスは、図２〜５に関して示されている。図２は、バックライトの光再利用プリズムフィルムの部分のための代表的な最適な入射角範囲２２０のコノスコーププロット２０５を示し、理想化を示す。理想的なコノスコーププロット２０５は、傾斜角度に対してグレースケール２１０によって示された強度を備える最適な入射角範囲を示し、同心円２０６によって及び、コノスコーププロット２０５の外周部２０７に沿って方位角によって示される。最適な入射角範囲２２０内に落ちる光再利用プリズムフィルム上の光入射は、光が所望の視野角を備えて実質的に軸上でフィルムを出射できるようにする。
【００３６】
図３は、バックライトの光源部分から現れる光に関する代表的な角度に係る出射分布３２０のコノスコーププロット３０５を示す。最適な入射角範囲２２０が図２に示されているように、コノスコーププロットは、強度３１０に対して光源の出射分布３２０、傾斜角３０６及び方位角３０７を示す。
【００３７】
図４は、図３の角度に係る出射分布３２０において重ね合わされた図２の最適な入射角範囲２２０を示す。本発明の実施形態は、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲２２０と光源の出射分布３２０との間の一致の量を制御することを含む。
【００３８】
図５Ａに示されるように、一致の量の制御は、フィルムの１つ以上の特性を調節して、第１の位置５１０ａから第２の位置５１０ｂのフィルムの最適な入射角範囲を変更することによって、達成することができる。最適な入射角範囲５１０ａ及び５１０ｂは、図５Ａに示されているように、光源の出射分布５２０に一致する量又は程度を増加させるために変更されてもよい。いくつかの場合では、最適な入射角範囲５１０ａ及び５１０ｂは、最適な入射角範囲と出射分布５２０との間の一致を縮小させるために、再利用光の量を増やすために、又は再利用されない光に対する第１通過光の割合を変更するために、調節されてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、光源出射分布とフィルムの最適な入射角範囲との間の一致の量の制御は、光源の１つ以上の構成要素の特性を調節することによって達成されてもよい。図５Ｂに示されているように、光源の１つ以上の特性は、第１の位置５２０ａから第２の位置５２０ｂの出射分布を調節するために調整されてもよい。光源の出射分布５２０ａ及び５２０ｂは、光源の最適な入射角範囲５１０に一致の量又は程度を増加させるために変更されてもよい。いくつかのシナリオでは、出射分布は、フィルムの最適な入射角範囲５１０と光源の出射分布５２０との間の一致を縮小するために変更されてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、フィルムの最適な範囲及び光源の出射分布の両方は、出射分布と最適な範囲との間の一致の量を制御するために選択可能に構成されてもよい。例えば、出射分布及び最適な範囲の一方又は両方は、拡張、縮小若しくは移動してもよい。図５Ｃは、出射分布５２０ｃと最適な範囲５１０との間のオーバーラップの量を増加させながら、出射分布の区域を、第１の出射分布形状５２０ａから第２の出射分布形状５２０ｃへ拡大するための概念を示す。
【００４１】
図６は、本発明の実施形態による、光源と１つ以上の光再利用プリズムフィルムとを含むバックライトを動作させる１つの方法を示すフローチャートである。前述のように、光源から現れる光の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間のオーバーラップは、光を再利用なしで通過できるようにする。
【００４２】
バックライトを動作させる方法は、光源を使用して光を生成すること（６１０）を含む。光は、１つ以上の光再利用プリズムフィルムの方へ向けられる（６２０）。光を配向することは、光の出射分布を優先的に形作ること（６２１）と、光再利用プリズムフィルムの角度入射範囲を優先的に形作ること（６２２）の一方又は両方を含む。出射分布の形状は、１つ以上の構成要素の特性又は光源の特性による。最適な入射角範囲の形状は、光再利用プリズムフィルムの特性による。光源の構成要素の特性及び／又は光再利用プリズムフィルムの特性は、出射分布と最適な入射角範囲との間のオーバーラップを制御するために選択されてもよい。
【００４３】
最適な入射角範囲をオーバーラップする出射分布を有する光の第１の部分は、光再利用プリズムフィルムを通過させる（６３０）。光の第２の部分は、再利用する（６４０）。
【００４４】
いくつかの実施形態では、光源は、導光体と光再利用プリズムフィルムとの間に配置されたゲイン・ディフューザー（図１での１４０）を含む。ゲイン・ディフューザーの特性は、光源の出射分布を優先的に形成するために選択されてもよい。図７Ａ及び７Ｂは、ゲイン・ディフューザー７７０、７７５を組み込むバックライト７９０、７９５を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の２つの構成７０１、７０２を示す。ＬＣＤ７０１、７０２は液晶パネル７６０及びバックライト７９０、７９５を含む。バックライト７９０、７９５は、導光体７１５及びこの例では実質的に互いに直交するように配向されたプリズム軸を有する２つの光再利用プリズムフィルム７２０、７２５を含む。ゲイン・ディフューザー７７０、７７５は、バックライト７９０、７９５と、交差された光再利用プリズムフィルム７２０、７２５との間に配置されている。
【００４５】
図６に示された第１のバックライト構成７９０は、導光体７１５に向けて配向された鏡面表面を有するゲイン・ディフューザー７７０及び光再利用プリズムフィルム７２０、７２５に向けて配向された構造化表面を含む。図７に示された第２のバックライト構成７９５は、導光体７１５に向けて配向された構造化表面及び光再利用プリズムフィルム７２０、７２５の方へ配向された鏡面表面を有するゲイン・ディフューザー７７５を含む。ゲイン・ディフューザーの特性は、本発明の実施形態によるフィルムの入射範囲の方へ光源の出射分布を優先的に移動させることによって所望のバックライト特性を達成するために、選択されてもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ゲイン・ディフューザーの構造体表面を導光体の方へ配向することは、光再利用プリズムフィルムの角度入射範囲の方へ光源の出射分布を移動させることになる。図７Ａは、光再利用プリズムフィルムの方へ配向された構造化表面を備え、構造化表面上向き（ＳＳＵ：structured surface up）ゲイン・ディフューザーを示すゲイン・ディフューザー７７０を有する光源７０１を表す。図７Ｂは、導光体の方へ配向された構造化表面を備え、構造化表面下向き（ＳＳＤ：structured surface down）ゲイン・ディフューザーを示すゲイン・ディフューザー７７５を有する光源７０２を表す。図７Ａ及び図７Ｂのゲイン・ディフューザー７７０、７７５は、導光体７１５及びフィルム７２０、７２５に対するそれらの配向以外に類似の特性を有する。図８Ａ及び８Ｂは、ＳＳＵゲイン・ディフューザー及びＳＳＤゲイン・ディフューザーの出射分布のコノスコーププロットをそれぞれ示す。
【００４７】
図８Ａ及び図８Ｂの比較は、ＳＳＤゲイン・ディフューザーの出射分布と比較されたとき、ＳＳＵゲイン・ディフューザーの出射分布が、小さい区域８１０をカバーするピーク強度を有することを示す。ＳＳＤゲイン・ディフューザー出射分布のピーク強度は、より広い区域８２０（より大きな角度範囲）をカバーする。図８Ａでは、ＳＳＤゲイン・ディフューザーのための出射分布の最大強度の区域は、３０〜５０度の傾斜範囲内及び４０〜３２５度の方位範囲内である。ＳＳＤゲイン・ディフューザーに関する出射分布の最大強度の区域は、２５〜６５度の傾斜範囲内及び６０〜３００度の方位範囲内である。
【００４８】
図９は、２つの光再利用プリズムフィルムのための最適な入射角範囲のコンピューターで生成されたモデルを示し、第１のフィルム（図７Ａ及び図７Ｂでの７２０）のプリズム軸は、導光体７１５の長手方向軸に対して約０度で配向され、第２のフィルム（図７Ａ及び図７Ｂの７２５）のプリズム軸は、導光体７１５の長手方向軸に対して約９０度で配向される。交差された光再利用プリズムフィルムのこの特定の構成は、導光体の長手方向軸に対して第１及び第２フィルムの配向がそれぞれ０度及び９０度であることを暗示するために、「０／９０フィルム」と、本明細書では呼ぶ。この実施例では、他の屈折率は、異なる光再利用プリズムフィルム材料のために適用されてもよいが、当該コンピューターモデルは、１．６６のプリズム屈折率と仮定する。図９で示された最適な入射角範囲内の底部光再利用プリズムフィルム（図７Ａ及び図７Ｂでの７２０）の上の入射は、フィルム７２０、７２５から、フィルム７２０、７２５の面に実質的に垂直な液晶パネル７６０の方へ現れ、これは、この実施例では所望の視野角である。
【００４９】
図１０Ａは、図８Ａのコノスコーププロットで示された出射分布を備えるＳＳＵゲイン・ディフューザーを有する光源の角度に係る出射分布上に重ね合わされた０／９０光再利用プリズムフィルム（図９参照）の最適な入射角範囲のコノスコーププロットである。図１０Ｂは、図８Ｂのコノスコーププロットで示された出射分布を備えるＳＳＤゲイン・ディフューザーを有する光源の角度に係る出射分布上に重ね合わされた０／９０光再利用プリズムフィルム（図９参照）の最適な入射角範囲のコノスコーププロットである。図１０Ａ及び図１０Ｂの比較は、ＳＳＤゲイン・ディフューザーの出射分布と比較されるとき、ＳＳＤゲイン・ディフューザーの角度に係る出射分布が、０／９０フィルムの最適な入射角範囲と実質的により多くのオーバーラップを示す。ＳＳＤゲイン・ディフューザーのより広い角度に係る出射分布は、フィルムの最適な入射角範囲を備える増加されたオーバーラップを提供する。これらの０／９０フィルムとともにＳＳＤゲイン・ディフューザーの使用は、第１通過光のより多くの割合が、光再利用プリズムフィルムから現れることができるようにする。したがって、ＳＳＤゲイン・ディフューザーは、より有効な動作のための光源の出射分布を形作るが、それは、より多くの光が、所望の視野角に近いバックライトから第１通過光を増加させる角度で０／９０光再利用プリズムフィルムに入射するからである。
【００５０】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、角度に係る出射分布と０／９０光再利用プリズムフィルムのあるタイプの最適な入射角の範囲との間のオーバーラップを向上するためにＳＳＤゲイン・ディフューザーを使用しながら、光源の角度に係る出射分布を形成する概念を示す。光源出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な範囲との間のオーバーラップは、光源の様々な構成要素の特性及び／又は光再利用プリズムフィルムの特性によって確定される。光源、又は、ある光再利用プリズムフィルムの構成に最適な出射分布を有する光源構成要素が、別の光再利用プリズムフィルムの構成には最適ではないことがある。図１１Ａ及び１１Ｂは、ＳＳＤ及びＳＳＤゲイン・ディフューザーに関する、この概念を示す。
【００５１】
図１１Ａは、入射角１１１１の比較的より広い錐体からの光を受け取り、その光を出射角１１２１の比較的より狭い錐体内に集中させるためのＳＳＵゲイン・ディフューザー１１０１を示す。したがって、１）導光体の出射分布が比較的広い場合、及び／又は２）フィルムの最適な入射角範囲が狭く、ＳＳＵゲイン・ディフューザーの出射分布に重なり合う場合、このタイプのゲイン・ディフューザーが好ましいことがある。
【００５２】
図１１Ｂは、入射角１１１２の比較的狭い錐体からの光を受け取るＳＳＤゲイン・ディフューザーを示す。この場合、ＳＳＤゲイン・ディフューザーの出射分布１１２２は、受入射角１１１２の狭い錐体よりもより広い。このタイプのゲイン・ディフューザーは、１）導光体の出射分布が狭い場合、及び／又は、２）フィルムの最適な入射角範囲が比較的広い場合に、好ましいことがある。
【００５３】
上記の実施例は、光源構成要素、例えばフィルムの最適な入射角範囲と合う又は達成するための光源の出射分布を形作るために使用できるゲイン・ディフューザーの特性の選択を示す。
【００５４】
特定の光再利用プリズムフィルム実施形態のための最適な入射範囲は、使用されるフィルムの数、フィルムと導光体の長手方向軸との間の角度、あるフィルムともう１つのフィルムとの間の角度、光再利用プリズムフィルムのプリズム形状、光再利用プリズムフィルムのプリズム及び／又は基板の屈折率、プリズム／基板の境界面の反射並びに基板のディフュージョンレベルを含み、これに限られない、光再利用プリズムフィルムの様々な特性及び／又は構成によって影響されてもよい。
【００５５】
これらの要因の全ては、フィルムを通過する第１通過光に関して、最適な入射角の範囲に影響を与える。図１２Ａ〜Ｃ、図１３Ａ〜Ｃ、図１４Ａ〜Ｃ、図１５Ａ〜Ｃ、図１６Ａ〜Ｃ及び図１７Ａ〜Ｃは、様々な実施形態による、光源及び光再利用プリズムフィルムの組合せを有するバックライト構成の３次元の図を提供する。図１２Ａ〜Ｂ、図１３Ａ〜Ｂ、図１４Ａ〜Ｂ、図１５Ａ〜Ｂ、図１６Ａ〜Ｂ及び図１７Ａ〜Ｂで示されたバックライト構成に関して、光強度出力を示すコノスコーププロットは図１２Ｄ〜Ｅ、図１３Ｄ〜Ｅ、図１４Ｄ〜Ｅ、図１５Ｄ〜Ｅ、図１６Ｄ〜Ｅ及び図１７Ｄ〜Ｅにそれぞれ示されている。
【００５６】
図１２〜１５は、導光体１２３０の長手方向軸１２０２に対して様々な角度で配向されたプリズム軸１２０１とともに配向された、単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を有するバックライトに関する。図１２Ａ及び図１２Ｂはそれぞれ、導光体１２３０の長手方向軸１２０２に実質的に平行に配向されたプリズム軸１２０１を有し、ＳＳＤゲイン・ディフューザー１２２１（図１２Ａに表示）又はＳＳＵゲイン・ディフューザー１２２２（図１２Ｂに表示）を有する単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を含むバックライト構成をそれぞれ示す。図１２Ｃは、非構造化ディフューザー１２２３及び単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を組み込むバックライトを示す。図１２Ｄは、図１２ＡのＳＳＤバックライト構成に関して、出力プロットを提供し、図１２Ｅは、図１２ＢのＳＳＵバックライト構成に関して、出力プロットを示す。
【００５７】
図１３Ａ及び図１３Ｂはそれぞれ、導光体１２３０の長手方向軸１２０２に実質的に垂直に配向されたプリズム軸１２０１を有し、ＳＳＤゲイン・ディフューザー１２２１（図１３Ａに表示）又はＳＳＵゲイン・ディフューザー１２２２（図１３Ｂに表示）を有する単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を含むバックライト構成を含む。図１３Ｃは、非構造化ディフューザー１２２３及び単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を組み込むバックライトを示す。図１３Ｄは、図１３ＡのＳＳＤバックライト構成に関して、出力プロットを提供し、図１３Ｅは、図１３ＢのＳＳＵバックライト構成に関して、出力プロットを示す。
【００５８】
図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ、導光体１２３０の長手方向軸１２０２に対して約４５度で配向されたプリズム軸１２０１を有し、ＳＳＤゲイン・ディフューザー１２２１（図１４Ａ）又はＳＳＵゲイン・ディフューザー１２２２（図１４Ｂ）を有する単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を含むバックライト構成を示す。図１４Ｃは、非構造化ディフューザー１２２３及び単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を組み込むバックライトを示す。図１４Ｄは、図１４ＡのＳＳＤバックライト構成に関して、出力プロットを提供し、図１４Ｅは、図１４ＢのＳＳＵバックライト構成に関する出力プロットを示す。
【００５９】
図１５Ａ及び図１５Ｂはそれぞれ、導光体１２３０の長手方向軸１２０２に対して約１３５度で配向されたプリズム軸１２０１を有し、ＳＳＤゲイン・ディフューザー１２２１（図１５Ａ）又はＳＳＵゲイン・ディフューザー１２２２（図１５Ｂ）を有する単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を含むバックライト構成を示す。図１５Ｃは、非構造化ディフューザー１２２３及び単一の光再利用プリズムフィルム１２１０を組み込むバックライトを示す。図１５Ｄは、図１５ＡのＳＳＤバックライト構成に関して、出力プロットを提供し、図１５Ｅは、図１５ＢのＳＳＵバックライト構成に関する出力プロットを示す。
【００６０】
図１６及び図１７は、互いに実質的に垂直に配向されたプリズム軸１２０１、１２０３とともに配向された２つの光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５を有するバックライトを示す。図１６Ａ及び図１６Ｂに示す光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５は、先に示された０／９０光再利用プリズムフィルムであって、導光体１２３０の長手方向軸１２０３に対して０度及び９０度の角度で配向されたプリズム軸１２０１、１２０３を有する。図１６Ａ及び図１６Ｂは、ＳＳＤゲイン・ディフューザー１２２１（図１６Ａ）又はＳＳＵゲイン・ディフューザー１２２２及び０／９０光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５を組み込むバックライトを示す。図１６Ｃは、非構造化ディフューザー１２２３及び０／９０光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５を組み込むバックライトを示す。
【００６１】
図１７Ａ及び１７Ｂのバックライトで示された光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５は、導光体１２３０の長手方向軸１２０２に対して４５度及び１３５度の角度で配向されているプリズム軸１２０１、１２０３を有する。導光体に対して４５度及び１３５度を有する光再利用プリズムフィルムは、示された４５／１３５光再利用プリズムフィルムである。図１７Ａは、４５／１３５光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５及びＳＳＤゲイン・ディフューザー１２２１を有するバックライトを示す。図１７Ｂは、４５／１３５光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５及びＳＳＵゲイン・ディフューザー１２２２を有するバックライトを示す。図１７Ｃは、非構造化ゲイン・ディフューザー１２２３及び４５／１３５光再利用プリズムフィルム１２１０、１２１５を組み込むバックライトを示す。
【００６２】
図１２Ｄ、図１３Ｄ、図１４Ｄ及び図１５Ｄのコノスコーププロットは、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ及び図１５Ａでそれぞれ示された単一の光再利用プリズムフィルム／ＳＳＤバックライト構成の光強度出力を示す。図１２Ｅ、図１３Ｅ、図１４Ｅ及び図１５Ｅのコノスコーププロットは、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ及び図１５Ｂでそれぞれ示された単一の光再利用プリズムフィルム／ＳＳＵバックライト構成の光強度出力を示す。ＳＳＵゲイン・ディフューザー構成に一致するコノスコープ出力プロットの、ＳＳＤゲイン・ディフューザー構成に一致するコノスコープ出力プロットに対する比較は、これらの単一の光再利用プリズムフィルム構成に関して、ＳＳＵゲイン・ディフューザーによって作り出された出射分布は、ＳＳＤゲイン・ディフューザーと比較されたとき、増加した軸上の光出力（実質的にバックライト表面に垂直の光）を提供するということを示す。
【００６３】
逆に、交差された０／９０フィルムを使用する構成において、ＳＳＤゲイン・ディフューザーの使用は、ＳＳＵゲイン・ディフューザー構成において向上した出力をもたらすことができる。０／９０交差された光再利用プリズムフィルム及びＳＳＤゲイン・ディフューザーを有するバックライトからの向上した光出力は、図１６Ｅに示された出力プロット（図１６ＢのＳＳＵバックライト構成に一致する）に対する図１６Ｄで示された出力プロット（図１６ＡのＳＳＤバックライト構成に一致する）の比較から、明らかである。同様に、４５／１３５光再利用プリズムフィルム及びＳＳＤゲイン・ディフューザーを組み込む光源の出射分布は、４５／１３５光再利用プリズムフィルム及びＳＳＵゲイン・ディフューザーを使用する光源の出力と比較されたとき、より高い出力を生み出す。図１７Ｄは、図１７Ａに示された、４５／１３５光再利用プリズムフィルム及びＳＳＤゲイン・ディフューザーを備える光源のコノスコープ出力を示す。図１７Ｅは、４５／１３５光再利用プリズムフィルム及びＳＳＤゲイン・ディフューザーを備える光源のコノスコープ出力を示す。図１７Ｄ及び図１７Ｅの比較は、ＳＳＤゲイン・ディフューザーを有するバックライトの更に高いゲインを示す。
【００６４】
図１６Ｆ及び図１６Ｇはそれぞれ、０／９０光再利用プリズムフィルムを備え、非構造化ゲイン・ディフューザーを備えない及び備えるバックライトに関するコノスコープ出力プロットを提供する。図１７Ｆ及び図１７Ｇはそれぞれ、４５／１３５光再利用プリズムフィルムを備え、非構造化ゲイン・ディフューザーを備えない、又は備えるバックライトに関するコノスコープ出力プロットを提供する。図１６Ｆ及び図１６Ｇのコノスコーププロットの、図１７Ｆ及び図１７Ｇのプロットに対する比較は、４５／１３５の交差された光再利用プリズムフィルム構成が、ディフューザーを備えない、又は非構造化ディフューザーを備える導光体に関する０／９０構成よりも優れているということを示す。
【００６５】
上記の実施例は、光源出射分布及び第１通過光に関するフィルムの最適な入射角範囲の検討が、所望の光出力特性を有するバックライトシステムを設計するのにも使用することができるということを示す。例えば、光源の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間の一致の量を制御する能力は、バックライトシステムの設計が、軸上ゲイン、すなわちフィルムを通って第１通過光の量によって実質的に制御され得る特性のために最適化されることを可能にする。別の方法として、又は追加として、バックライト設計は、主に、再利用された光の量に依存するバックライトの特性のために最適化されてもよい。
【００６６】
いくつかのバックライトの用途では、光は導光体の底面から漏れ、それは次いで底部反射板によって反射される。いくつかの実施形態では、光の出射分布を形作るのに使用される光源の構成要素は、底部反射板（図１での１５０）を含む。例えば、実質的に平坦な反射板、構造化反射板又はプリズム反射板は、導光体の底面から漏れた光を、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲の方へ配向するために使用されてもよい。この反射板の使用を通して、光は、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲と重なり合うために反射されてもよく、漏光の量もまた減少する。以下の構成は、光学的な効率及び背面反射板の特性の制御を通して得ることができるＬＣＤのコントラスト比を改善するためのバックライト設計を示す。
【００６７】
図１８のコノスコーププロットは、約９０度のプリズム頂角角度を有する０／９０光再利用プリズムフィルムに関する最適な第１通過入射角範囲を示す。フィルムの屈折率が変化すると、コノスコーププロットの４つの四分円で対称に発生する領域１８１０として現れる、最適な入射角範囲は、より高い傾斜角度の方へ移動する。例えば、１．５６の屈折率を有する交差した０／９０フィルムに関しては、最適な入射角領域１８１０は、４４．９５度の傾斜角度及び４３．１５度の方位角に中心がくる。屈折率が１．６５に増加すると、図１８の１つの四分円のみで示された最適な入射角範囲１８５０の中心は、５４．８３度の傾斜及び４２．６８度の方位に変わる。
【００６８】
光源は、特定の屈折率を有するフィルムと両立性のある角度に係る出射分布を作り出すために設計されてもよい。別の方法としては、バックライトシステムを設計するとき、フィルムの屈折率は、特定の光源の出射分布と両立性が得られるように選択されてもよい。
【００６９】
いくつかの実施形態では、光源の出射分布は、傾斜した反射構造体を有する構造化反射板の特性によって制御される。傾斜した反射表面を使用して、光再利用プリズムフィルムと両立性のある動作を得るための光源の出射分布を形成し、ゲイン及び／又は均一性の所望の特性を有するバックライト出力を作り出すことができる。
【００７０】
これらの実施形態による交差した光再利用プリズムフィルムに合う反射板を使用するバックライトの断面図は、図１９Ａ及び図１９Ｂに示されている。図１９Ａ及び図１９Ｂに示されたように、バックライトは、導光体１９１０、ランプ１９１１及びプリズムフィルム１９２０、１９２５を含む。光源反射板１９５０の特性は、出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間のオーバーラップの量を制御するために、光源の出射特性に影響を与えるために使用されてもよい。図１９Ａは、導光体１９１０の方へ配向された実質的に平坦な反射表面１９５２を有する反射板１９５０を示す。図１９Ｂは、導光体１９１０の方へ配向された構造化表面１９５１を有する反射板１９５０を示す。
【００７１】
本発明の様々な実施形態は、強化鏡面反射面（ＥＳＲ）及びバックライトの軸上輝度を最大化するために使用される光再利用プリズムフィルムの一定の組合せに関する。３Ｍ社（3M Company）（ミネソタ州セントポール（St. Paul））から入手可能なＥＳＲフィルムは、第２セットの層と交互配置された第１セットの層のスタックである。第１のセットの層の屈折率は、第２セットの層の屈折率とは異なる。層の厚さが約１／４波長である層厚さがように選択される場所では、光はＥＳＲフィルムから反射される。スタックで層の厚さの範囲を含むことによって、ＥＳＲは、波長の範囲において高反射性である。バックライトのアプリケーション用に使用されるＥＳＲは、ディスプレイの可視波長にわたって約９５％よりも大きい反射率を有することができる。
【００７２】
別の方法として、金属コーティングされた高分子フィルムなどの標準的な鏡面反射板を使用することもできる。ＥＳＲの高反射率によってバックライトの空洞を再利用する効率を改善するために、バックライトからの光出力の強度を強化するために、一般にＥＳＲが使用することができる。しかしながら、ＥＳＲは、楔形タイプの導光体を使用する光源からの出力の角度に係る出射分布を狭める傾向がある。設計にもよるが、このことは、エッジ点灯式ディスプレイ（有意な量の光が、ディスプレイの側から入るディスプレイ）の他のタイプにも当てはめることができ、スラブ導光体を有するＬＣＤモニターを含む。しかしながら、光再利用プリズムフィルム特性の適切な選択により、強度及びＥＳＲによって作り出された狭いバックライト出力は、視聴者の方へ選択的に配向することができる。
【００７３】
例えば、ＥＳＲを組み込む光源の使用は、高い屈折率の光再利用プリズムフィルムと組み合わされたとき、屈折率ｎは、約１．６０よりも大きく、向上したゲインを備えるバックライトを提供するのに使用されてもよい。強いバックライト出力角度の狭いセットから利益を受けるいずれかの用途は、ＥＳＲ又は他の高鏡面反射板の、入力角度の一定のセットのために最適化された光再利用プリズムフィルムとの、適切に設計された組合せを利用することができる。光再利用プリズムフィルムの特性、例えば屈折率及び／又はプリズム形状は、ＥＳＲ光源の出射分布との両立性のために選択されてもよい。
【００７４】
このアプローチを使用して、ＥＳＲ反射板を使用する光源の軸外のピーク強度は、高指数（ｎ＞１．６０）の光再利用プリズムフィルムの最適な第１通過入射角範囲と両立性があり、楔形導光体システム内のＥＳＲを備えるこれらのフィルムの組合せを、好ましい実施形態形体の２つにする。反射板の高指数プリズムフィルムは、ＺｒＯ２ナノ粒子で充填された高指数の有機モノマーと紫外線照射の下で硬化され、〜１６．６６から１．６８の最終的な硬化指数を有するものとの組合せから形成されてもよい。
【００７５】
ＥＳＲ反射板とともに、これらの高屈折率フィルムの使用を通じて、システムの軸上ゲインは、光再利用において第１通過事象の方へのシフトのおかげで強化され得る。標準的な屈折率光再利用プリズムフィルムに対して、所望の出力角度及びより高いシステム輝度の達成は、反射性偏光板を備えて、及び備えない両方でのディスプレイシステムにおいて有用であり得る。低吸収及び使用された高指数樹脂の高指数は、全体的なシステムにおいて、より高い輝度の強化につながる。ＥＳＲが、背面反射板として含まれ、高指数プリズムフィルムを備えるＥＳＲのこの組合せを、軸上の光方向だけでなく、全体的なシステムの輝度にも望ましいものとするとき、この利点は更により言明される。
【００７６】
従来の設計は、特に鏡面背面反射板を含む楔形のバックライトでは、軸外バックライト出力を軸上に戻すときに、高指数プリズムのフィルムの用途を含んでいない。他の実施形態は、光源の特定な角度に係る出射分布を行い、所望の視野角とともに実質的に軸上である光を再方向付けするカスタム設計された屈折率及びプリズム形状の、組合せを備える光再利用プリズムフィルムを含んでもよく、また第１通過と再利用された光との間の所定の割合を得るように使用されてもよい。高屈折率フィルムは有利なことに、比較的狭い出射分布を備える光を、ＥＳＲ反射板によって作り出されたときに、効果的に使用する能力を提供する。
【００７７】
本実施形態の１つの態様は、ＥＳＲ（又は別の鏡面反射板）が、楔形導光体を組み込む光源などの、一定の光源のシステムにおいて、より多くの軸外の光強度を作る傾向があるという発見に関する。本明細書に記載の実施形態は、フィルムの最適な第１通過入射角範囲を移動させることによってこれらの光源の出射特性を相殺する高指数プリズムフィルムの使用を含む、特定の戦略を実践する。加えて、本開示の範囲内にも含まれているフィルムの入射角範囲を移動させるための、多くの他の戦略があるということは認識するべきである。これらの戦略は、再利用プリズム形状又は配列を変更すること；構造体が一般に、レンズフィルム、開口フィルム、フォトニックバンドギャップ構造体又は固有の傾斜した鏡を有するフィルムなど、プリズムとみなされない導光体の上に他の構造化フィルムを使用すること；バックライトで鏡面反射板の配置又は位置（すなわち角度）を調整すること；鏡面反射板の前に構造化表面を追加すること；鏡面反射板それ自体をバックライト出力角度に再方向付けするために形作ること（すなわち、鏡面反射板を固定された構造体に成形すること）又は鏡面反射板と相互に作用して、好ましい出力角度を作るために楔形導光体形状若しくは表面構造を変更することを含んでもよいが、これらに限られない。
【００７８】
別の態様は、確定的な光出力（狭い範囲の角度に制限された出力）が好ましいバックライトシステムでのＥＳＲ（又は別の高鏡面反射板）の一般的な使用である。一般的に、鏡面反射板の使用（理想的には、ＥＳＲなどの強化された多層反射板であるが、これに限られない）は、任意のＬＣＤバックライトシステムのための解決策として提案されており、ここでは、バックライトからの確定的な狭い範囲の出力角度が望ましい。このことは、確定的なバックライトシステムの生成で角度を狭める構成要素としてＥＳＲを使用することによって、更に、先行技術で記載したように再利用空洞においてＥＳＲの高反射特性を単に使用することによって、先行技術を改善することになる。
【００７９】
上記で記載のとおり、本発明の一実施形態は、高指数プリズムフィルムを利用して、視聴者の方へ軸外光を効果的に再方向付けする。この軸外光出力は、一部のＬＣＤディスプレイ、ノート型コンピューターや携帯機器で採用されているＬＣＤなどの、エッジ点灯式バックライトシステムの典型である。エッジ点灯式導光体など、背後にＥＳＲなどの鏡面反射板を使用することは、軸上バックライト出力に対する軸外バックライト出力を大いに強化するということが見出されている。よって、これらのシステムに関しては、高指数フィルムの最適な第１通過入射角範囲は、光源の出射分布により近いために、高指数プリズムフィルムを標準の屈折率フィルムに対向するものとして使用することは有利である。ＥＳＲの存在による光の出射分布の相殺の概念は、本明細書で記載のように、他の角度調整戦略にまで広げることができる。本発明の更なる態様は、確定的な出力が所望されるバックライトシステムで「角度を狭める」構成要素としての、ＥＳＲ（又は別の鏡面反射板）の用途である。
【００８０】
図２０Ａは、楔形バックライト出力強度に対して、光再利用プリズムフィルムのないバックライトシステムのための底部ディフューザーシートを介した出力角度の垂直断面のプロットを提供する。グラフ２００１及びグラフ２００２は、白い反射板及びＥＳＲのそれぞれに関して、角度に対する強度の関係を示す。ＥＳＲが使用されるとき、バックライトのピーク出力は、更に強くかつ狭くなり、全体システムをより確定的なものとしていることに気付かれたい。
【００８１】
図２０Ｂは、輝度対出力角度のプロットを示し、特定のＬＣＤディスプレイシステム（デル（Dell）社製モデルＤ８００、１５．４インチのＷＸＧＡ）における上記の様々なバックライトの効果を示している。これらは、バックライトからの光出力の垂直の断面である。グラフ２００５及びグラフ２００８は、約１．５８の屈折率を有する光再利用プリズムフィルムを組み込むバックライトシステムに関し、グラフ２００５に相当するシステムは、ＥＳＲ反射板を使用し、グラフ２００８に相当するシステムは、白い反射板を使用する。グラフ２００６及びグラフ２００７は、本明細書に参照により組み込まれる米国特許出願公開第２００６／０２１０７２６号に記載のように、約１．６６の屈折率を備える高指数プリズムフィルムを組み込むバックライトに関する。グラフ２００６に相当するシステムはＥＳＲ反射板を使用し、グラフ２００７に相当するシステムは、白い反射板を使用する。下方の２つの曲線（２００７、２００８）は、拡散白反射板を備えるシステムの出力であり、その一方で、より強い曲線（２００５、２００６）は、反射板が多層ＥＳＲと交換されたシステムからのものである。標準屈折率フィルムが、ＥＳＲと組み合わされるとき、軸外光の量が極めて顕著であるということに気付かれたい。高指数光再利用プリズムフィルムの使用は、所望の視野角を備える軸上でより多くの光を作り出す。
【００８２】
次に、図１９Ｂに戻って、バックライトシステムは、少なくとも１つの表面上で構造を有する鏡面反射板１９５０を含んでもよい。既に記載のように、導光体１９１０から漏れる光は、反射板１９５０によって、プリズムフィルムの方へ反射される。反射された光は、特定の光再利用プリズムフィルム構成の入力分布に適合するように制御することができる光源の角度に係る出射分布に寄与する。例として、増加した軸上ゲインが所望される場合、反射板は、光再利用プリズムフィルムの最適な第１通過入射角範囲の方へ光を向けてもよい。
【００８３】
いくつかの実施形態では、ミクロ構造化鏡面反射板１９５０は、光再利用プリズムフィルム１９２０、１９２５へ光を反射するために使用されてもよい。ミクロ構造体は、光が所望の視野角を有しながら実質的に軸上で向けられるように、再利用された光をフィルム１９２０、１９２５に反射するために使用されてもよい。ミクロ構造体は、第１及び第２底角及び頂角を有する。本明細書で記載のアプローチは、ディスプレイの欠陥隠蔽及び均一性特性の制御、並びに／又はゲイン分布を調整し、異なる視野方向若しくは視野方向の異なる範囲を調節するために使用されてもよい。例えば、光は１方向での１セットの狭い視野角及び別の方向での１セットの広い視野角に集められることができ、最大輝度は、ディスプレイの画面に垂直であるか、又はディスプレイなどに垂直でないある角度で最適化することができる。
【００８４】
ディスプレイの特性を制御するためのミクロ構造化鏡面背面反射板の使用は、最大ゲインを備える視野方向を可能にする自由度及びディスプレイの要求事項に合せて調整される最適化されたゲインを備える視野領域の角度寸法を提供する。平坦な反射板は、最大ゲインの方向の変えることができないために、このアプローチは、平坦な拡散又は鏡面背面反射板を備えるバックライトにおいて利点をもたらす。
【００８５】
構造化反射板１９５０は、反射性表面１９５１を備える傾斜構造体を有する。傾斜構造体は、ランプ１９１１の方へ反射性表面を傾ける、左の底角を有する。構造体のピークに沿った軸は、導光体１９１０の長手方向軸に対してある角度で、例えば、約９０度で配向される。反射板構造体の左の底角は、光源１９０５の出射分布を形作り、光再利用プリズムフィルム１９２０、１９２５の特定の構造に両立性のあるようにするために選択されてもよく、Ａｇ、Ａｌ、ＢａＳＯ４又はＴｉＯ２などの高反射性材料を、構造化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板上に直接コーティングすることは、この反射板１９５０を製造するための１つの方法である。
【００８６】
例えば、導光体の構成は、導光体１９１０の底面の垂直方向に対して約８５度の角度で、導光体１９１０の底面から光が漏れるのを可能にしてもよい。上記のとおり、最適な入射範囲の中心は、９０度のプリズム頂角及び１．５６の屈折率を有する交差された光再利用プリズムフィルムに対して約４５度である。反射の法則に基づいて、反射板のミクロ構造体の左底角は、これらの特性を有する交差された光再利用プリズムフィルムに対して約２０度になるように選択されてもよい。
【００８７】
モニターの用途に関して、ランプ１９１１は典型的に、図１９Ｃで示したように、導光体１９１０の両側上で位置決めされる。これらの実施では、反射板１９５５は、等しい右及び左の底角を有する、対称な傾斜反射板構成体を使用してもよい。
【００８８】
平坦な白い反射板を使用する典型的なディスプレイと、ミクロ構造体が約１５０度の頂角を有するミクロ構造化鏡面背面反射板のゲインの比較は、図２０Ｃ及び図２０Ｄによって提供される。ディスプレイ構成は、図１９Ａ及びＢにそれぞれ示すように、ランプ１９１０、反射板１９５０及び光再利用プリズムフィルム１９２０を有する。図２０Ｃは、平坦な反射板に関するディスプレイ面に垂直なバックライト出力光束のプロットである。図２０Ｄは、ミクロ構造化反射板に関するディスプレイ面に垂直なバックライト出力光束のプロットである。これらのプロットから観察されるように、平坦な白い反射板に関してバックライト出力光束が０．５０６であるのに比べて、ミクロ構造化反射板の使用は、ディスプレイ表面に垂直な０．５５３のバックライト出力光束を提供する。この効果は、光エネルギーがミクロ構造化の背面反射板によって、より小さな垂直角度視野領域内に押し込まれるために発生する。背面反射板において、単一の又は交差した再利用プリズムフィルムとともに異なるミクロ構造体を使用することは、様々な視野角及び視野角の領域に関して、光束分布を最適化することができる。
【００８９】
一実施形態による構造化反射板２１００は、図２１に示されている。構造化反射板２１００は、構造化基板２１１０上に積層された、強化鏡面反射板（ＥＳＲ）フィルム２１０５を有する。
【００９０】
図２２は、光源の角度に係る出射分布を形作るために使用できる反射板２２００の別の実施形態を示す。この実施形態において、プリズムフィルム２２１０は、ＥＳＲ基板２２２０上に配置される。例えば、プリズムフィルム２２１０は、ＬＣＤのバックライトの用途に関しては、構造化反射板を形成するために、光学的に透明な接着剤２２３０によって、ＥＳＲ基板２２２０に積層されてもよい。例えば、反射板プリズム頂角、屈折率、左及び右の反射板プリズム底角を含むプリズムフィルム／ＥＳＲ反射板の特性は、１つ以上の光再利用プリズムフィルムの最適な第１通過入射角範囲から出射する光を方向付けるのを支援するために選択されてもよい。この構成の反射板を有するバックライトは、ディスプレイから出射する軸上の光を増加させるため、並びに／又は欠陥隠蔽の能力及び／若しくは従来の反射板において光の均一性を改善するために使用されてもよい。プリズム及び空気界面での光の屈折及び反射は、光の強度をＬＣＤパネルの方へ増加させる。ＥＳＲ反射板のみと比較したとき、本実施形態の更なる利点は、ＥＳＲ基板上に配置されたプリズムフィルムを有する反射板の耐久性が向上したことである。
【００９１】
反射板の面に対するプリズム面角度の機能として、輝度の実験は、１．５８のプリズム屈折率に関して、約１３．５度のプリズム面角度が、垂直から垂直な入射光線３０度に戻るということを明らかにした。垂直からの入射光線３０度は、光再利用プリズムフィルムによって垂直に再配向され得る。
【００９２】
図２３は、導光体２３１０との関連で図２２示された反射板２２００の配置を示す。反射板２２００のプリズム軸は、導光体の長手方向軸２３０１に対して、例えば約９０度で配向される。
【００９３】
図２２に示された構成を有するプリズムフィルム／ＥＳＲ反射板実施形態（図２６）との比較で、図２４、２５及び２６は、白い反射板（図２４）及びＥＳＲ反射板（図２５）関して、バックライト出力のコノスコーププロットを示す。図２４、２５及び２６で明らかなように、プリズムフィルム／ＥＳＲ反射板は、白い反射板及びＥＳＲ反射板設計において、軸上光強度ゲインを提供する。更に、３Ｍ社（ミネソタ州セントポール（St. Paul））から入手可能である、ＤＢＥＦＩＩなどの偏光板シートが、光再利用プリズムフィルムと液晶パネルとの間に使用され、強度ゲインは更に増加する。図２７Ａ及び図２７Ｂは、白い反射板を有しＤＢＥＦＩＩ偏光板シート（図２７Ａ）を使用するバックライトと、ＤＢＥＦＩＩ（図２７Ｂ）とともに使用されるプリズムフィルム／ＥＳＲ反射板を有するバックライトとの比較を可能にする。図２７Ａ及び図２７Ｂの比較から理解できるように、プリズムフィルム／ＥＳＲ反射板は、バックライトのための強化された軸上ゲインを提供する。
【００９４】
いくつかのシステムでは、プリズムの特徴、又はミクロ構造の特徴を有する背面反射板は、上部及び／又は底面上にミクロ構造体も有する導光体に沿って使用されてもよい。この構成では、導光体からの出射角度は、導光体の反射板及びミクロ構造体の表面の両方によって影響を受ける場合がある。反射板及び導光体の特徴は、光源からの光の出射分布を形作るための両立性を機能させるために設計されてもよい。
【００９５】
いくつかの実施形態では、光源のディフューザー（図１の１４０）の特性は、光源の角度に係る出射分布を形作るために使用されてもよい。例えば、ディフューザーのヘイズレベルを変更することは、光源の角度に係る出射分布に影響を与える。複数の光再利用プリズムフィルムの特性との互換性のためにヘイズレベルを適切に選択することは、光源の出射分布の角度と光再利用プリズムフィルムの最適な第１通過入射角との間のオーバーラップの量を制御するのに使用されてもよい。
【００９６】
表１は、様々な度合のヘイズ及び透過率特性を備えるディフューザーのリストを提供する。図２８Ａ〜Ｆ、図２９Ａ〜Ｅ、及び図３０Ａ〜Ｅは、光源の角度に係る出射分布及びバックライトの出力上のディフューザーのヘイズ特性の影響を示す。
【００９７】
【表１】
2010531045.tif 000003
【００９８】
図２８Ａは、導光体のみの出射分布を示すコノスコーププロットである。図２８Ｂ〜２８Ｆは、導光体及びディフューザー１〜５をそれぞれ組み込む光源の出射分布を表すプロットである。図２９Ａ〜Ｅは、１．５６の屈折率を備える交差した光再利用プリズムフィルムを有し、ディフューザー１〜５をそれぞれ組み込むバックライトからの光の出力を示す。図３０Ａ〜Ｅは、１．６５の屈折率を備える交差した光再利用プリズムフィルムを有し、ディフューザー１〜５をそれぞれ組み込むバックライトからの光の出力を示す。
【００９９】
図２８Ｂ〜２８Ｆの再調査は、ヘイズ及びディフューザーの透過率特性は、光源の出射分布を形作るのを助けるということを示す。例えば、図２８Ｂに示された比較的低いヘイズレベルを有するディフューザー１を有するバックライトは、図２８及び図２８Ｆにそれぞれ示された、比較的高いヘイズレベルを有するディフューザー４及び５を備えるバックライトの出射分布よりも、より広がった出射分布を示す。図２９Ａ〜Ｅは、ディフューザー１〜５をそれぞれ組み込み、１．５６の屈折率（ＢＥＦ２）を有する交差された光再利用プリズムフィルムとともに使用されるバックライトに関する出力分布のプロットである。図３０Ａ〜Ｅは、ディフューザー１〜５をそれぞれ組み込み、１．６５の屈折率（ＨＧＢＥＦ）を有する交差された光再利用プリズムフィルムとともに使用される、バックライトに関する出力分布のプロットである。
【０１００】
【表２】
2010531045.tif 000004
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態は、光源の出射分布と、導光体の特徴に基づいた特定の光再利用プリズムフィルム構成の第１通過入射分布との間のオーバーラップの所望のレベルを達成することに関する。導光体の頂部及び／又は底面は、非構造化であってもよく、規則的な点のミクロパターンを有してもよく、又はミクロ構造化プリズムを含んでもよい。バックライト用の特定のタイプの導光体は、オーバーラップの所望のレベルを達成するために、フィルムの最適な入射角範囲と両立性のある出射分布を有するべきである。
【０１０２】
導光体の出力出射分布が、密接に集中した出射分布を有することは有利であり得るが、出射分布の密接なセンタリングは、出射分布が光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲と両立性のある場合にのみ効果的である。集束出射分布が、フィルムの最適な入射角範囲とオーバーラップを有さない場合、集束光からはほとんど得られない。これらの実施形態において、比較的集中していない導光体の出射分布が、集束したものよりも優れていることがある。
【０１０３】
図３１は、非構造化頂部及び底面を有する導光体３１００を示す。図３２〜３４は、１つの表面上で、ミクロ構造体３１１２、３１１３、３１１４を含む導光体３１０２、３１０３、３１０４を示す。既に記載のとおり、導光体は、導光体の面の間の光学的な空洞に沿ってランプからの光を導く材料を含む。導光体の出力面は、一定の角度で出力面上に入射があるとき、光が光学的空洞を離れるのを可能にする。様々なバックライトの実施では、光源の出射分布とフィルムの最適な入射角範囲をより密接に合わせるために、非構造化表面又はプリズム面を、両立性のある光再利用プリズムフィルムを有する導光体を使用することは有益である。
【０１０４】
図３２〜３４に示されたように、導光体３１０２、３１０３、３１０４のミクロ構造体３１１２、３１１３、３１１４は、複数の並行な三角形プリズムによって形成された一連の頂上部及び溝を含む。導光体プリズムのプリズム軸３１９０は、導光体の長手方向軸３１９５に対する角度で又は平行に配向されてもよい。光が光学空洞に沿って伝播すると、プリズムは導光体の構造化表面上の光の入射を完全に内部に反射し、光が所定の角度範囲内で構造化表面上に入射することをもたらす。
【０１０５】
導光体プリズムは、光再利用プリズムフィルム（図３２）から離れて配向された導光体の反射面上に配置されてもよく、又は再利用プリズム（図３３〜３４）に向けて配向された導光体の表面上に配向されてもよい。導光体プリズムの底角及び／又は導光体プリズム頂角の１つ以上の選択は、導光体の出射分布を形作るために使用されてもよい。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲と光源の出射分布との間の関係を制御することは、光再利用プリズムフィルムのプリズム軸間の角度を変更することを含んでもよい。図３５Ａ及び図３５Ｂは、光再利用プリズムフィルムの構成を示し、ここでプリズムフィルム間の角度はそれぞれ９０度及び１８０度である。図３５Ａでは、光再利用プリズムフィルム３５２０のプリズム軸３５１０が、光源の長手方向軸３５９０に対して約９０度の角度であり、第２の光再利用プリズムフィルム３５２０のプリズム軸３５１１が光源の長手方向の角度に対して約０度の角度で配向されるということに注意されたい。図３５Ｂでは、プリズム軸３５１０、３５１１の間の角度は、１８０度に変更され、光源の長手方向軸３５９０に対する第１及び第２プリズムフィルム３５２０、３５２５に一致する角度は、それぞれ４５度及び２２５度である。
【０１０７】
図３６は、最適な入射角範囲上のプリズムフィルム間の角度変更の効果を示す。屈折率が一定に保持された状態で、最適な入射角領域の中心は、９０、１２０、１５０、１６５及び１８０度の光再利用プリズムフィルム間の角度用にプロットされる。このプロットから観察できるように、最適な入射角範囲の中心点の方位角は、４２．６〜０度まで変わり、傾斜角度は３８．７〜８．８度まで変わる。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲は、屈折率、光再利用プリズムフィルムの底角及び光再利用プリズムフィルムのプリズムの頂角の好適な選択によって、少なくとも部分的に形作られてもよい。図３７は、光源を出射する光の様々な角度に関するバックライトのピーク出力角度上の光再利用プリズムフィルムの様々なプリズム頂角の影響を示す一連のグラフを提供する。図３７の重ね合わされたプロットから理解できるように、０度又は他の所望の視野角のピーク出力角度は、光源の出射角度の異なる値に関するプリズム頂角の適切な選択によって得ることができる。
【０１０９】
図３８Ａ〜３８Ｃのグラフは、プリズム頂角及びバックライトのピーク出力角度上の光再利用プリズムフィルムの屈折率の両方の変化の影響を示す。これらの図から理解することができるように、プリズム頂角及び屈折率の両方の検討は、特定の出射分布を有する光源とともに使用する光再利用プリズムフィルム構成を決定する上で重要である。
【０１１０】
図３９は、最適な入射角範囲への、屈折率及びプリズム頂角の影響を示すコノスコーププロットである。光再利用プリズムフィルムに関する最良の入射領域は、光再利用プリズムフィルムの屈折率が増加するにつれて、又はプリズム頂角が縮小するにつれて、コノスコーププロットの縁部に移動する。多くの導光体光源が、コノスコーププロットの縁部上に角度の出射領域を有するしたがって、例えば、約１．６５まで、光再利用プリズムフィルムの屈折率を増加させることは、コノスコーププロットの縁部近くの出射分布を有する光源に、よりよい合致を提供することができる。更に、より高い屈折率に関して、より高い屈折率の光再利用プリズムフィルムの最適な入射角度領域もまた、より大きい。より高い屈折率の光再利用プリズムフィルムが使用されるとき、部分的に、光源の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間のよりよい一致のために、バックライトからの光出力は増加する。
【０１１１】
光再利用プリズムフィルムの、屈折率及び頂角の両方は、光再利用プリズムフィルムの最適な範囲を変更することができるということは図３９から明らかである。図３９のコノスコーププロットは、プリズムフィルムの頂角が、１８０度から６０度に変更すると、最適な入射角度が０度から６７度に変更するということを示す。最良の入射領域は、図３９に示されたように、７７度及び６５度の頂角によって作り出される。
【０１１２】
光再利用プリズムフィルムのプリズムの頂角が減少すると、光再利用プリズムフィルムの最良の入力領域は、図の縁部へ移動し、これは通常は光源の出射領域に適合する。しかしながら、６５度及び７７度の頂角フィルムに対する最適な入射角範囲の区域は、９０度の領域よりもわずかに小さい。
【０１１３】
フレネルの法則によると、より大きな入射角は、より低い透過性を生じさせる。しかしながら、光再利用プリズムフィルムの頂角は、際限なく減少させることができず、小さな頂角を備える光再利用プリズムフィルムは、必ずしも高いゲインを意味するとは限らない。既に記載のように、バックライトのゲインは、バックライトシステムの構成要素間の相互作用、特に光源の出力及び光源の角度に係る出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間の関係に依存する。したがって、９０度のプリズム頂角を有する光再利用プリズムフィルム又は任意の他の頂角は、全ての光源にとって最適ではないと思われる。光再利用プリズムフィルムを備える光源間の最良の組合せを達成するために、８０度、１００度又は他のプリズム頂角などの、９０度以外のプリズム頂角が、光再利用プリズムフィルムに使用されてもよい。
【０１１４】
図４０は、２つの光再利用プリズムフィルム４０２０、４０２５の断面図を提供する。光再利用プリズムフィルムのプリズム軸は、図４０では実質的に平行である。光再利用プリズムフィルムのプリズムはそれぞれ、２つの底角及び頂角を有する。これらの角度のいずれかの変更は、フィルムの最適な入射角領域を移動させ、入力領域を移動させるために使用されてもよい。
【０１１５】
図４１は、プリズム角に基づいたフィルムの入射分布の形成の概念を示す図４１は、代表的な一組のフィルム４１２０を示す。フィルム４１２０は、断面で示され、ページの平面内に延在する。第１のフィルム４１４１は、導光体（図示せず）に隣接し、導光体から離れて任意に間隔が空けられてもよい。第１のフィルム４１４１は、導光体を向く平坦な側４１４２を有し、これは、典型的な製造公差内では、局部的に平坦であるとみなされることができる。第１のフィルム４１４１は、導光体から離れて面する平坦な側４１４２と対向する構造化側面を有する。
【０１１６】
構造化側面は、ディスプレイ区域の全て又は一部に沿って延在してもよい、平行で線形なプリズムを含む。プリズムは、手前（すなわち近接）の側４１４４及び遠方（すなわち遠位）の側４１４５の交差点で形成され、ここでの手前及び遠方は、ランプ（図４１の最左端に位置）に対して意味する。遠方側４１４５は、仮想面４１４３と角度４１４６を形成し、仮想面は、第１のフィルム４１４１の構造化側面上のプリズムのピークと接続する。同様に、手前側は、仮想面４１４３と角度４１３８を形成する。
【０１１７】
第２のフィルム４１４７は、第１のフィルム４１４１に構造において類似しており、第１のフィルム４１４１に面する平坦な側４１４８及び平坦な側４１４８に対向する構造化側面を有する。第２のフィルム４１４７の構造化側面は、ディスプレイ区域の全て又は一部に沿って延在してもよい、平行で線形のプリズムも有し、これは手前側４１５０と遠方側４１５１との交差点で形成されている。遠方側４１５１は、第２のフィルム４１４７の構造化側面上のプリズムのピークに接続する仮想面４１４９と角度４１５２を形成する。手前側は、仮想面４１４９と角度４１３９を形成する。
【０１１８】
第１フィルム４１４１及び第２フィルム４１４７は、光が１つのフィルムから他のフィルムへと反射なしで結合しないように、わずかに空中で間隔を開けられてもよい。代替として、２つのフィルムは、平坦な側４１４８と本質的に全て又は部分的に接続している仮想面４１４３と接続してもよい。
【０１１９】
例えば、米国特許第５，７７１，３２８号及び／又は同第６，３５４，７０９号に記載のように、プリズムの高さは様々であってもよく、両方の記載内容は参照により本明細書に組み込まれる。かかるプリズムの高さの変化は、フィルム間で結合する光の量を屈折なしで減少させることができる。
【０１２０】
例示する光線は、第１及び第２のフィルムを通り抜けるのが追跡されており、図４１において屈折領域における要素４１５３〜４１５７として表示されている。光線４１５３は、導光体から現れ、入射の比較的高い角度（平坦な側４１４２で垂直な表面に対して）で第１のフィルムの平坦な側４１４２に突き当たる。光線４１５３は平坦な側４１４２で屈折され、垂直な表面近くに存在する方向に沿って再配向され、光線４１５４を形成する。光線４１５４は平坦な表面４１４２から構造化表面へ、第１のフィルム４１４１内を伝搬し、入射の比較的低い角度で遠方側４１４５に突き当たる。光線４１５４は、次いで遠方側４１４５の接触面で屈折され、光線４１５５として第１のフィルム４１４１を出射する。光線４１５５は空中で、第１のフィルム４１４１から第２のフィルム４１４７を伝搬し、平坦な側４１４２で光線４１５３によって形成されたものより、入射のより小さい角度で第２のフィルム４１４７の平坦な側４１４８に突き当たる。光線４１５５は、平坦な表面４８で屈折し、第２のフィルム４１４７の構造化側面ヘ光線４１５６として伝搬する。光線４１５６は、第２のフィルム４１４７の遠方側４１５１に突き当たり、屈折し、所望の視野角に配向された光線４１５７として第２のフィルム４１４７を出射する。
【０１２１】
それぞれの接触面での屈折角度は、スネルの法則によって規定されており、これは屈折率と屈折角度の正弦（垂直表面に対する正弦）の積が、屈折前後で一定であるというものである。屈折前では、屈折角度は、入射角と呼ばれてもよく、屈折後は、屈折角度は、出射角と呼ばれてもよい。光線は、フィルムを通るときの各接触面において、スネルの法則が連続して適用されることで辿られる。空気の屈折率は、本質的に１．０である。
【０１２２】
フィルムの屈折率は、フィルムの材料に依存し、任意の好適な値を有してもよく、典型的には約１．４〜約２．０である。ポリカーボネートなどの典型的な材料に関しては、屈折率は、約１．５７〜約１．６２になる可能性がある。あるいは、フィルムは２つの異なる材料から作製されてもよく、ここではプリズムは１つの材料から作製され、ベースフィルムは別の材料から作製される。例えば、プリズムは、ＵＶ硬化された、約１．５８の屈折率を備えるアクリルから作製されてもよく、ベースフィルムは、約１．６６の屈折率を備えるポリエステルから作製されてもよい。他の好適な材料も同様に使用されてもよい。第１及び第２のフィルムは、同じ材料から作製されてもよく、又は別の材料から作製されてもよい。
【０１２３】
遠方側４１４５及び４１５１の角度４１４６及び４１４６は、典型的にフィルム４１４１及び４１４７に使用された材料の屈折率、及び導光体からの放射の特性に基づいて、正確に選択される。以下の光線の追跡は、特定の実施例であり、他の屈折率及び角度も同様に使用されてもよい。光線４１５３は、１５度の伝播角度（導光体の面に対する角度）で導光体を出射すると仮定される。光線４１５３は、フィルム４１４１の平坦な表面４１４２に垂直な表面に対して７５度の入射角で突き当たる。フィルム４１４１の屈折率は、１．５８であると仮定される。光線４１５３は平坦な表面で屈折し、光線４１５４になり、これは垂直の平坦な表面に対して約３８度の出射角度を形成する。フィルム４１４１内の光線４１５４の伝播角度は、（導光体の面に対して）約５２度である。遠方側４１４５の角度４１４６は、４５度であるように選択される。光線４１５４の出射の角度は、遠方面４５に対して約７度である。光線４１５４は遠方面４１４５で屈折し、光線４１５５になる。光線４１５５は遠方面４１４５に対して約１２度の出射の角度で遠方面４１４５を出射する。光線４１５５の伝播角度は、（導光体の面に対して）約５７度である。光線４１５５はフィルム４１４７の平坦な表面４１４８を、垂直面に対して約３３度の入射角で突き当たる。フィルム４１４７の屈折率はまた、１．５８であるようにとられる。光線４１５５は、平坦な表面４１４８で屈折し、光線４１５６を形成し、これは平坦な表面の垂直に対して約２０度の出射角度を形成する。フィルム４１４７内の光線４１５６の伝播角度（導光体の面に対して）は約７０度である。遠方側４１５１の角度４１５２もまた、４５度になるように選択される。遠方面４１５１に対して光線４１５６の入射の角度は、約２５度である。光線４１５６は、遠方面で屈折し、光線４１５７になる。光線５７は、遠方面４１４５に対して約４１度の出射の角度で遠方面４１５１を出射する。光線４１５７の伝播角度（導光体の面に対して）は約８６度であり、光線４１５７はフィルム４１２０からの垂直から約４度であり、視聴者に向けて配向される。フィルム４１２０を通る代表例の光線４１５３を追跡することは、繰り返されるスネルの法則の適用及び幾何学への考慮にすぎないことに注意されたい。他の屈折率及び角度も、同様に使用されてもよい。
【０１２４】
上記の手法は、光線がフィルム４１４１及び４１４７を通って伝播するとき、角度の範囲が縮小されるということを示すために使用されてもよい。バックライトの面（又は、同等に仮想面４１４３及び４１４９）に対して伝播角度を規定しながら、フィルム全体にわたって様々な場所で光線の伝播角度を考慮する。最初、光線４１５３の伝播角度は、１５度＋／−１．０度であるとみなされ、そして、１．０度は、光線が伝播するときの角度の範囲の大きさの目安を与えることになる。１５度の値は、基本伝播角度とみることができ、１．０度は、角度ビーム幅としてみることができる。導光体１５の実際の照明は、本明細書で考慮されている１５度＋／−１度よりも遥かに大きい角度を含むことができ、この実施例では便宜上、幅を＋／−１．０度に制限する。
【０１２５】
フィルムを通って光線を追跡しながら、我々は、光線４１５４が約５２度＋／−０．２度の伝播角度を有することを見出した。光線４１５５は、約５７度＋／−０．３度の伝播角度を有する。光線４１５６は、約７０度＋／−０．２度の伝播角度を有する。光線４１５７は約８６度＋／−０．４度の伝播角度を有する。入射光線に関する１．０度の範囲を出射光線に関する０．４度と比較すると、有意な縮小が見られる。言い換えれば、出射角度範囲４１５９は、入射角度範囲４１５８よりも小さい。これは、より多くの光線が、垂直に近い方へ、視聴者の方へ配向され、垂直に近い視聴のためにより多くの明確な輝度となり、望ましくは、視聴者の視点から、より鋭いピークの輝度分布となることを意味する。
【０１２６】
上記の実施例は、４５度の遠方の表面角度４１４６及び４１５２を使用するが、４０〜５０度の範囲の任意の値など、３５〜５５度の範囲又は３０〜６０度の範囲など、他の値が使用されてもよい。遠方の面角度４１４６及び４１５２は、互いに等しくても、又は等しくなくてもよい。
【０１２７】
異なる遠方の面角度を有することは、フィルムを通る光線の伝播角度が、先行する実施形態例の数値とは異なる場合があるということを意味するということに注意されたい。一般に、光線４１５３の伝播角度の標準値は、５度〜２５度であってもよく、光線４１５５に関しては４５度〜６５度であってよく、光線４１５７に関しては、８０度〜１００度であってよい。これらの値は制限であるとはみなされず、単に例示である。
【０１２８】
手前の表面角度４１３８及び４１３９は、図４１での光線４１５３〜４１５７の出射角度を決定する役割を果たさないので、上記光線は空中／フィルム界面で屈折し、何らの反射もなしに視聴者に伝播される。しかしながら、手前の表面角度４１３８及び４１３９は、フィルム４１４１及び４１４７によって反射されて導光体の方へ戻る光の量に影響を与える。このようにして戻ってきた光は、「再利用」され、光が視聴者に伝播されるまで、好ましくはフィルム４１２０の方へ再び反射される。かかる光の最終的な伝播の角度の基準は、フィルム４１４１及び４１４７におけるプリズムの角度４１３８、４１３９、４１４６及び４１５２によって、部分的に決定される。光の「再利用」は、当該区域においてバックライトの出力を一層均一にするのを助け、これは大いに望ましいことである。「再利用された」光は、フレネル反射、散乱又は反射偏光子からもたらすことができる。
【０１２９】
例えば、光線４１５３内の全エネルギーのごく一部が、フレネル反射によって表面４１４２によって反射されるとする。バックライトでの様々な構成要素からの１つ以上の反射及び／又は再配向の後、再度方向付けされた光線は、最終的には視聴者に伝播されることになる。これは、上記の光の「再利用」である。
【０１３０】
フィルム４１４７において、手前の表面角度４１３９は、伝播される光線４１５７に対して光の再配向として機能するよりも、むしろ単に「関わらない」ことになる。代表例の手前の表面角度４１３９は、９０度であってもよく、８０〜９０度、７０〜９０度、８０〜１００度、７０〜１１０度の範囲、又は任意の好適な範囲であってもよい。実際問題として、９０度よりも大きい手前の表面角度を有するフィルムを製造することは難しいことがある。
【０１３１】
フィルム４１４１及び４１４７は、１つのフィルム内のプリズムが、別のフィルム内のプリズムと平行であるかのように、図４１では描かれている。実際、両者のプリズムが本当に平行になるように、２つのフィルムを整列させることは、好ましくないモアレ効果（moire effect）につながる可能性がある。フィルム４１４１、４１４７のプリズム軸の間に角度を取り込むことは、モアレ効果を低減させる。モアレ効果を低減するのに十分なプリズム軸間の代表例な角度は、両方向において５度であり得る。
【０１３２】
フィルム４１４１及び４１４７において、プリズムのピッチ、又は同様にプリズム要素のピークからピークへの間隔に関する様々な範囲がある。個々のプリズム要素は、視聴者には見えないように、ピッチは約５０又は６０マイクロメートルよりも小さくてもよい。ピッチの範囲のもう一方の端は、効率の問題によって決定されてもよい。製造プロセス中に、約１マイクロメートル以上のオーダーの半径で、プリズムのピークの丸みづけがあってもよい。この丸みづけは、ピッチとは大きく独立している。ピッチが小さくされると、丸みづけの影響はより多く見られ、とても小さなピッチでの効率損失として現れる。結果として、ピッチは、丸みづけによって引き起こされる効果における損失を避けるために、約５マイクロメートルよりも大きくされてもよい。ピッチの有用な範囲は、約５マイクロメートル〜約６０マイクロメートルであるが、他の範囲が使用されてもよい。フィルム４１４１及び４１４７のピッチは、等しくてもよく、等しくなくてもよいが、等しくないピッチは、好ましくないモアレの影響を更に低減することができる。更に、１つのフィルム４１４１又は４１４７のピッチは、好ましくないモアレ効果を更に低減するために、他のフィルムのピッチの一体化されたものと等しくなくてもよい。更に、１つのフィルム４１４１又は４１４７のピッチは、好ましくないモアレ効果を更に低減するために、他のフィルムのピッチの有理分数（２／５又は７／４など）と等しくなくてもよい。この文書の目的のために、有理分数は、両方が１〜２０の整数である分子及び分母を有するといわれる。
【０１３３】
様々な実施形態では、光再利用プリズムフィルムの１つ以上の特性は、光源の出射分布に向けたフィルムの最適な入射角範囲を動かすために選択されてもよい。例えば、プリズム係数、プリズム頂角、プリズム軸間の角度（バイアス角度と表記）及び／又はプリズムの対称性又は非対称性の１つ以上は、プリズムフィルムの最適な入射角範囲と光源の出射分布との間のオーバーラップを制御するために変更されてもよい。最適な入射角上のこれらの光再利用プリズムフィルムのパラメータの効果は、逆光線追従モデルを使用して評価されてきた。
【０１３４】
プリズム屈折率を評価するために使用されるモデルは、０．１ｍｍの基板厚さ、９０度の頂角を有するプリズム及び０．０５ｍｍのプリズムピッチを有する交差された４５／１３５光再利用プリズムフィルムを含む。頂部フィルムのプリズム軸は、４５度で配向され、フィルムのプリズム軸は１３５度の角度で配向される。逆光線追従で使用された光線は、フィルムに直角で配向された２度の全幅を有する狭い円錐である。交差したフィルムの上の光源は、システムの十分な空間の範囲をカバーし、検出器はフィルムの下に配向された。この逆光線追従モデルに関しては、図４２に示されたコノスコーププロットが交差されたプリズムフィルムの下の検出器によって受信された光の４つの明確な領域を示す。検出された光の４つの主要領域は０、９０、１８０及び２７０度の方位角である。
【０１３５】
検出器によって受信された傾斜角度は、プリズム屈折率として決定され、モデル内で変更された。図４３は、検出器対プリズム係数によって受信されている光の傾斜角度における変化を示す。これらの傾斜角度は上記に表示されたパラメータを与えるプリズム係数に関する交差したプリズムシステムに関して最適な入射傾斜角度として、解釈される。例えば、１．５７のプリズム係数に関しては、最適な入射傾斜角度は約４４．５度である。逆光線追跡としてそれぞれの傾斜角度プリズム係数の座標に対する伝送された強度は様々であった。
【０１３６】
上記の特性を有する交差したプリズムフィルムに関する理想的な入射傾斜角度は、一般的に、増加するプリズム係数とともに大きく増加する。伝播の強度及び伝播の全光束は、増加するプリズム係数とともに一般に減少する。
【０１３７】
逆光線追跡モデルは、最適な入射傾斜角度上のプリズム頂角の効果を評価するために使用された。モデルは１．５８の屈折率、０．１ｍｍの基板厚さ及び０．０５ｍｍのプリズムピッチを有する交差した４５／１３５光再利用プリズムフィルムを含んだ。再び、逆光線追跡で使用された光源は、フィルムに垂直な２度の全幅を有する狭い円錐だった。図４４は、プリズムの頂角が変更されたときの、傾斜角度における変化を示す。それぞれの座標のラベルは検出器での強度を示す。パラメータのこのセットに関する交差した光再利用プリズムフィルムのための最適な入射傾斜角度は、増加するプリズム頂角とともに一般に大きく減少する。伝送された強度は一般的に、増加するプリズム角度ともに減少する。
【０１３８】
逆光線追跡モデルは、最適な入力角度上の交差されたプリズムフィルムのプリズム軸（バイアス角度）間の角度の効果を評価するために使用された。モデルは１．５８の屈折率、０．１ｍｍの基板厚さ及び０．０５ｍｍのプリズムピッチを有する光再利用プリズムフィルムを含んだ。図４５は、プリズムフィルム間の角度が変化するときの、最適な入射入力角度における変化を示す。
【０１３９】
図４５は、出力の２つの領域に関して最適な入射傾斜角度での変化を示す曲線４５１０及び４５２０を表す。例えば、曲線４５１０の点４５１１は、８０度のバイアス角度に関して第１の領域の最適な入射傾斜角度を示す。点４５１１は、図４２の一番頂部（top-most）の入射角領域に相当する。曲線４５２０の点４５２１は、８０度のバイアス角度に関する第２の領域の最適な入射角度を表す。
【０１４０】
図４６のコノスコーププロットは、８０度のバイアス角度での図４６のチャートからのデータを示す。バイアス角度が変化すると、最適な入射角の傾斜角及び方位角もまた変化する。図４７のコノスコーププロットは、１０度のバイアス角度に関する出力を示す。図４５に関して図４７及び図４６を比較すると、図４６に示された一番頂部の領域４６１１（図４５の点４５１１に相当する）は、図４７で０度に近い方位角及び約７０度の傾斜角度を有する領域４７１１に移動した。図４６での右の領域４６２１（図４５の点４５２１に相当する）は、図４７で０度に近い方位角及び約１５度の傾斜角度を有する領域４７２２に移動した（図４５の点４５２２に相当する）。
【０１４１】
バイアス角度が９０度に近いとき、理想的な入射傾斜角度は４５度であるバイアス角度が０又は１８０度に近いとき、すなわち平行に近いとき、２つの主要な強度ピークがあり、一方は大きな理想的な傾斜角度を備え、もう一方は有意に小さな傾斜角度を備える。一般に、より低い最適な入射角では、逆光線追跡ピークの強度は、更に大きい。
【０１４２】
非対称プリズムの効果を確定するために、逆光線追跡モデルが適用された。この分析では、プリズムの１つの側の面角度は変化した。図４８は、コノスコーププロットの一部を示し、プリズム面が変化するときに最適な入射角における変化を示す。この実施例では、プリズム係数は１．５８である。１つの側上での面角度は、フィルムの主要面から計測されたとき、４５度で固定されている。プリズムのもう一方の側上の面角度は様々である。図４８の点に相当するラベルは、様々な面角度である。
【０１４３】
１つの側の面角度が増加すると、含まれた角度は減少し、最適な入射傾斜角度は増加するが、強度は僅かに減少する傾向にある。一般に、光線追跡ピークの強度は、より低い最適な入射傾斜角度では、更に大きい。
【０１４４】
本明細書で記載された様々な実施形態は、バックライトシステムでの光源の出射分布と光再利用プリズムフィルムの最適な入射角範囲との間のオーバーラップの望ましい量を得るためのアプローチに関する。例えば、望ましい視野角に沿ってバックライトの強化された輝度は、バックライトの光源の角度に係る出射分布を光再利用プリズムフィルムの最適な角度入力と合致させることによって達成することができる。出射分布及び／又は最適な範囲を形作ることは、バックライトシステムの様々な構成要素の設計又は選択を通じて実施形態されてもよい。本明細書で記載されたように、光源の出射分布の形状は、バックライトシステムの特性又は構成要素の選択若しくは設計に基づいて、制御することができる。構成要素又は特性は、例えば、バックライト反射板、導光体、ディフューザー、光再利用プリズムフィルム及び／又は他のバックライト構成要素を含んでもよい。本明細書で提供された実施例は、出力及び入力分布を形作るためのアプローチであるだけでなく、視野角に沿った強化された輝度を得るためにバックライト構成要素を合わせるための基本的な概念を示すために使用されている。これらの光の分布形成技法のいずれも、それのみで使用されてもよく、又は１つ以上の他の分布形成技法とともに使用されてもよい。代表的な実施形態形体から選ばれたバックライト設計は、最大輝度を達成するために使用されてもよく、又はバックライトを出射して強化された輝度及び光の再利用によってもたらされる優れた欠陥隠蔽性能を達成するために再利用される光への第１通過で光の所定の割合を達成するために使用されてもよい。
【０１４５】
図４９は、本発明の実施形態によるバックライトの作製の方法を示す。方法の工程は、いずれか特定の順序であるとはみなされず、全ての実施形態のために全ての工程が実施される必要はない。
【０１４６】
１つ以上の光再利用プリズムフィルム構成の複数の光再利用プリズムフィルム構成のそれぞれの最適な入射角範囲は、確定された４９１０である。光再利用プリズムフィルム構成は、特定の特性又は光再利用プリズムフィルムの配向を含んでもよい。あるいは、又は更に、複数の光源のそれぞれの光源のための出射分布は、確定された４９２０である。配置の特性又は光再利用プリズムフィルムの配向は、最適な入射角範囲と出射分布との間の望ましいオーバーラップをもたらすか、又は促進するため、いくつかの実施形態では、光再利用プリズムフィルム構成は、選択された４９３０である。光源の構成要素又は特性は、出射分布と最適な入射角範囲との間の望ましいオーバーラップをもたらすか、又は促進するため、いくつかの実施形態では、１つ以上の光源の特性又は構成要素は選択された４９４０である。いくつかの実施形態では、１つ以上の光再利用プリズムフィルム構成及び／又は特性並びに１つ以上の光源構成要素及び／又は特性の両方は、望ましい量のオーバーラップをもたらす。所望のオーバーラップを達成するのをもたらすか、又は促進するために、光源の任意の構成、特性及び／又は構成要素及び／又は光源の出射分布を移動させる及び／又は最適な入射角範囲を移動させる光再利用プリズムフィルムが使用されてもよい。例えば、本明細書に記載された構成要素、特性又は構成を含む、光源及び／又は光再利用プリズムフィルムの任意の組合せが選択されて、光の出射分布と最適な入射角範囲との間の所望のオーバーラップを達成されてもよい。
【０１４７】
光再利用プリズムフィルムが光源からの光の一部を再利用するように、選択された光源及び選択された光再利用プリズムフィルム構成は、バックライトで配置された４９５０である。
【０１４８】
図５０〜５３は、本発明の実施形態によるバックライトを有する、代表的な機器のブロック図である。以下に記載の代表的な機器に加えて、本明細書に記載のように、バックライトを組み込むディスプレイに関する多くの他の用途は、熟練した実践者には容易に明らかであろう。図５０〜５３で示されたシステムが、本明細書で記載された輝度強化フィルムの任意の構成とともに、使用されてもよい。
【０１４９】
図５０は、上記で提供された実施例に記載のように１つ以上の光学フィルムを組み込むモニターを有するタブレット型、ラップトップ型又はデスクトップ型コンピューターの基本的な構成要素を示す。コンピューターは、キーボード、マウス、ジョイスティック又は他のポインティングデバイスなどの入出力デバイス５０６０に結合する中央演算処理装置５０３０を含む。メモリストレージ５０５０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ，ディスクドライブ又はフラッシュメモリモジュールを含み、これは、プログラム及び／又はデータストレージに使用することができる。グラフィックコントローラ５０２０は、本発明の実施形態による１つ以上の光学フィルムを組み込むＬＣＤ又は他のタイプのディスプレイ５０１０を制御する。コンピューターのためのネットワーク接続性は、有線の又はワイヤレスネットワークモジュール５０４０を介して提供されてもよい。
【０１５０】
図５１は、本明細書で様々な実施形態で示された光学フィルムの１つ以上を組み込むディスプレイのための別の用途を示す。テレビはＲＦモジュール５１２０及びビデオ入力モジュール５１９０を含んでもよい。ＲＦチューナー５１２０は、復調器５１３０を介してテレビのデータ及び制御ロジック５１５０に結合される。更に、あるいは、ＮＴＳＣ、Ｓビデオ、ＲＧＧ及び／又は他のビデオフォーマットがビデオデコーダーによってデコードされ、データ／制御ロジック５１５０に表示される。オーディオ制御回路５１６０は、スピーカー４４７０を介して音声情報を提示するために使用される。ビデオはディスプレイデータ／タイミングモジュール５１４０の制御下で、本明細書に記載された様々な実施形態により映像されたディスプレイ５１１０上に表示される。
【０１５１】
図５２は、本発明の実施形態により製造された１つ以上の光学フィルムを使用するディスプレイを含む、携帯型ＭＰ３プレイヤーのブロック図である。ＭＰ３プレイヤーは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５２５０によって制御される。ＣＰＵ５２５０の制御下で、メモリ５２７０にＭＰ３形式で保存されたデータは、ＭＰ３デコーダーを介してデコードされる。ＭＰ３デコーダー５２４０は、スピーカー又はヘッドフォン５２３０を駆動させるたの出力を作り出す。ＣＰＵ５２５０は、ディスプレイ５２１０上にグラフィック又はテキストイメージを表示し、キーパッド５２８０を介してユーザーからの入力を受信する。ＭＰ３プレイヤーは、コンピューター又は他のデバイスと接続するためのＵＳＢ、ブルートゥース又は他のワイヤレスインターフェース５２６０も含む。ＭＰ３プレイヤーへの電力は、電池５２２０によって供給される。
【０１５２】
本発明の実施形態によるディスプレイを組み込む携帯電話が、図５３に示されている。携帯電話は、携帯ネットワークで運営している基地局からのデータ及び制御信号を送信及び受信するよう設定されたアンテナ５３１５に結合されたＲＦトランシーバー５３２０を含む。トランシーバー５３２０を介して受信されたデータは、携帯電話の制御回路５３５０を介して復調され音声に変換される。音声（Voice）データは、スピーカー５３７０に結合されたオーディオインターフェース５３６０を介して、ユーザーに表示される。マイク５３８０は音声を電気信号に変換し、この電気信号は次いでアンテナ５３１５による出力前にトランシーバー５３２０によって更に処理される。携帯電話は、本明細書に記載の１つ以上の光学フィルムを有するディスプレイ５３１０、例えばＬＣＤディスプレイを含む。情報は、ＬＣＤ制御装置５３４０を介してディスプレイ５３１０上に表示される。携帯電話は、キーパッド５３２５を介してユーザーからの入力を受信し、ユーザーの情報を保存するためのメモリ４５３３０も有してもよい。携帯電話は、再充電式電池５３０５によって給電される。
【０１５３】
本発明の様々な実施形態の上述の説明を、例証及び説明の目的で提示してきた。これまでの記述は、包括的であることも、開示されたそのままの形態に本発明を限定することも意図しない。以上の教示を考慮すれば、多くの修正形態及び変形形態が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ添付の特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図１】
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【図２】
2010531045.tif 000006
【図３】
2010531045.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2010531045.tif 000014
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
2010531045.tif 000017
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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【図２８Ｅ】
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【図２８Ｆ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３０Ｄ】
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【図３０Ｅ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【国際調査報告】
2010531045.tif 000114
2010531045.tif 000115