(57)【要約】  例えば、表示装置において輝度上昇フィルムとして使用するための、光デバイスが提供される。上記光デバイスは、複数の集光部材をプリズム状構造物（１７１）の形態で担持するシート（３１）を備えている。シート（３１）は、例えば曲げられているかもしくは湾曲させられていることによって、１つの方向に非平面状である。各プリズム状構造物（１７１）は、シート（３１）から延び、線（３３）で互いに交差する第１の面と第２の面（３４、３５）とを有する。視認方向に平行で上記交差線（３３）を通る線（３２）が対面（３６）を二等分し、対面（３６）においてフィルム（３１）と交差（３８）する。このような光デバイスは、表示装置において使用されると、湾曲あるいは他の非平面形状の表示装置全体にわたって、よりよい一様な表示輝度を実現する。
2010538305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に光を集光するための光デバイスであって、
第１の集光部材を複数担持するシートを備え、
上記シートは、ある軸に対して垂直な第１の平面上では非平面状であり、
上記軸は、その軸を含みかつ上記シートと交差する第２の平面がそれぞれ、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな少なくとも１本の線において上記シートと交差するように構成されており、
上記第１の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、
上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、
上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、
上記第１の集光部材はそれぞれ、上記軸および上記第１の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通る第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一で上記軸に対して垂直な２つの部分に分割するように構成されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
上記第１の集光部材は、上記シートの長手方向ほぼ全体に延びていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
上記シートは、第２の方向に光を集光するための第２の集光部材を複数担持し、
上記第２の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、
上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、
上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、
上記第２の集光部材はそれぞれ、上記軸および上記第２の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通るさらに第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一である２つの部分に分割するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
上記第１の集光部材および上記第２の集光部材が、上記軸に対して平行な方向および垂直な方向において交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
上記交差角がほぼ９０°であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
上記第３の面は、ほぼ同一の幅を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】
上記集光部材は、上記シートと一体化されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項８】
上記集光部材のうちの少なくともいくつかの上記集光部材の各々の上記第１の面および上記第２の面の一方が、少なくとも部分的に反射性を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項９】
上記第１の面および上記第２の面の一方の幅が、他方の幅よりも広いことを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１０】
上記第１の面および上記第２の面の一方は、光を上記シートから離れる方向に反射する反射性を有することを特徴とする請求項８または９に記載の光デバイス。
【請求項１１】
上記第１の面および上記第２の面の一方は、光を上記シートに向かう方向に反射する反射性を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
上記シートの少なくとも一部が、円筒の一部分の形状を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
第１の方向に光を集光するための光デバイスを形成する材料であって、
上記光デバイスは、
第１の集光部材を複数担持するシートを備え、
上記シートは、ある軸に対して垂直な第１の平面上では非平面状の所定の形状に形成されるように構成され、
上記軸は、その軸を含みかつ上記シートと交差する第２の平面がそれぞれ、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな少なくとも１本の線において上記シートと交差するものであり、
上記第１の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、
上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、
上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、
上記第１の集光部材はそれぞれ、上記シートが上記所定の形状に形成されるときに、上記軸および上記第１の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通る第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一で上記軸に対して垂直な２つの部分に分割するように構成されていることを特徴とする材料。
【請求項１４】
上記第１の集光部材は、上記シートの長手方向のほぼ全体に延びていることを特徴とする請求項１３に記載の材料。
【請求項１５】
上記シートは、第２の方向に光を集光するための第２の集光部材を複数担持し、
上記第２の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、
上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、
上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、
上記第２の集光部材はそれぞれ、上記シートが上記所定の形状に形成されるときに、上記軸および上記第２の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通るさらに第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一である２つの部分に分割するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の材料。
【請求項１６】
上記第１の集光部材および上記第２の集光部材が、上記軸に対して平行な方向および垂直な方向において交互に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の材料。
【請求項１７】
上記交差角がほぼ９０°であることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１８】
上記第３の面は、ほぼ同一の幅を有することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の材料。
【請求項１９】
上記集光部材は、上記シートと一体化されていることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の材料。
【請求項２０】
上記集光部材のうちの少なくともいくつかの上記集光部材の各々の上記第１の面および上記第２の面の一方が、少なくとも部分的に反射性を有することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の材料。
【請求項２１】
上記第１の面および上記第２の面の一方の幅が、他方の幅よりも広いことを特徴とする請求項２０に記載の材料。
【請求項２２】
上記第１の面および上記第２の面の一方は、光を上記シートから離れる方向に反射する反射性を有することを特徴とする請求項２０または２１に記載の材料。
【請求項２３】
上記第１の面および上記第２の面の一方は、光を上記シートに向かう方向に反射する反射性を有することを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の材料。
【請求項２４】
上記シートが、平面状であることを特徴とする請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の材料。
【請求項２５】
上記シートは、上記所定の形状となるように湾曲可能である請求項１３〜２４のいずれか１項に記載の材料。
【請求項２６】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光デバイスを、その光デバイスの形状にほぼ対応する形状を有する導光部の前に備えることを特徴とする表示装置用バックライト。
【請求項２７】
上記光デバイスが、上記導光部と、光を集光するための該光デバイスの形状にほぼ対応する形状を有する別の光デバイスとの間に設けられていることを特徴とする請求項２６に記載のバックライト。
【請求項２８】
上記別の光デバイスが、上記集光部材に対してほぼ垂直な方向に向けられたプリズムの１次元アレイを備えることを特徴とする請求項２７に記載のバックライト。
【請求項２９】
請求項２６〜２８のいずれか１項に記載のバックライト、または請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光デバイスを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項３０】
液晶装置を備えることを特徴とする請求項２９に記載の表示装置。
【請求項３１】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光デバイス、または請求項１３〜２５のいずれか１項に記載の材料を作製する方法であって、
ｉ）上記集光部材を担持するシートを準備するステップと、
ｉｉ）上記シートの第１の部分が蒸着によってメタライゼーションされることを防止するために、該第１の部分をシールドで被覆し、上記シートの第２の部分は被覆しないでおくステップと、
ｉｉｉ）上記シートの上記第２の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべき面が金属蒸気源に対向し、上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべきでない面が上記金属蒸気源から遮蔽されるように、部分的に被覆された上記シートを上記金属蒸気源に対して相対的に配置するステップと、
ｉｖ）上記シートの上記第２の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべき面を、上記金属蒸気源によってメタライゼーションするステップと、
ｖ）上記シートの上記第２の部分が蒸着によってさらにメタライゼーションされることを防止するために、上記第２の部分を上記シールドで被覆するステップと、
ｖｉ）上記シートの上記第１の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべき面が上記金属蒸気源に対向し、上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべきでない面が上記金属蒸気源から遮蔽されるように、部分的に被覆された上記シートを上記金属蒸気源に対して相対的に配置するステップと、
ｖｉｉ）上記シートの上記第１の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされる面を、上記金属蒸気源によってメタライゼーションするステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
上記ｉ）は、上記シートを湾曲させるステップを含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
上記ｖ）は、上記シートを１８０°回転させるステップを含むことを特徴とする請求項３１または３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記ｉ）は、光遮断用形状を有する集光部材を、上記交差線において、もしくは該交差線に隣接して形成するステップを含むことを特徴とする請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
上記ｖｉｉ）の後に、上記光遮断用形状を実質的に除去するステップを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光デバイス、または請求項１３〜２５のいずれか１項に記載の材料を作製する方法であって、
ｉ）シートを準備して、そのシートの片面に、上記第１の面および上記第２の面の一方の面を形成するステップと、
ｉｉ）上記シートの上記片面をメタライゼーションするステップと、
ｉｉｉ）上記シートの上記片面から材料を除去して、上記第１の面および上記第２の面の他方の面を形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
上記ｉｉ）は、上記シートの上記片面を金属蒸気源によってメタライゼーションするステップを備えることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
上記ｉ）は、上記形成するステップを実行する前に、上記第１の面および上記第２の面の上記一方の面を含む傾斜面と、上記シートの上記片面に対してほぼ垂直に延びる垂直面とを上記シート中に交互に配置して形成するステップを備えることを特徴とする請求項３６または３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光用光デバイス、および集光用光デバイスを形成する材料に関する。本発明は、さらに、上記集光用光デバイスを備えた表示装置用バックライト、および上記バックライトを備えた表示装置または上記集光用光デバイスを備えた表示装置に関する。本発明は、さらに、上記集光用光デバイスまたは材料を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，０９１，５４７号明細書（３Ｍ社、２０００年）には、“軸外”から光を集めて、再度この光を“軸上”へ導く分光フィルムの使用が開示されている。この分光フィルムは輝度上昇フィルム（ＢＥＦ：  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ）として知られている。このフィルムの概略図を添付図面の図１Ａに示す。光源によって発せられた光は、観察者に向かって効率よく導光され、この結果明るい表示装置が実現される。このフィルムは湾曲すると一様性が保持されないため、湾曲バックライトと効率よく共用することができない。特に、上記フィルムが湾曲している場合、輝度が上昇する方向が変化する。通常ＢＥＦは、直交した二つの方向に光を集めるために、バックライトの内側で二枚を直交に配置して使用される。
【０００３】
特開２００４−２８８５７０号公報（東芝）には、湾曲した表示装置が開示されている。この表示装置では導光部における光抽出用特徴部の分布に変更が加えられたことによって、軸上一様性が得られる。ただし当文献には散乱点やその分布については詳細に記載されていない。
【０００４】
米国特許第５，９４０，２１５号明細書（エリクソン社、１９９８）には、可撓性を有する導光部が開示されている。この導光部では微細構造が拡散部の表面上に成形され、したがって導光部からの放射がさらに均一かつ広くなる。ただし軸上に位置する観察者にとって表示は比較的暗い。
【０００５】
米国特許第７，２２１，８４７号明細書（３Ｍ社）には、平面状の光学部材、例えば導光部や光学フィルムなどが開示されている。これらの部材は、光学構造物のプログラム済み所定パターンを有して形成される。該光学構造物は、導光部出力の非一様性を選択的に補正するように構成されてもよく、あるいは、表示装置の性能を他の点で向上させるように構成されてもよい。
【０００６】
米国特許第６，７５２，５０５号明細書（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｏｐｔｏ社）には、再導光フィルムが開示されている。このフィルムは、明確に規定された形状を有する個々の光学部材のパターンをフィルムの光出射面上に備えていて、フィルムの入射面に入射する光を、バックライトから出射面に対する法線方向に向かって屈折させる。個々の光学部材は互いに重なりあっている。また、上記光学部材の向き、規模、および／または形状は、入射光を所望の視野角内で平面状のバックライトからさらに再導光することができるように調整されてもよい。このような構成の一例が添付図面の図１Ｂに図示されている。
【０００７】
米国特許出願公開第２００５／００２４７５４号明細書（３Ｍ社）には、所望の反射光パターン内で入射光を反射するように、プリズム構造物がメタライズされて形状変更されたフィルムが開示されている。このようなフィルムは反射型フラットディスプレイの光を再度導くように設計されている。一例を添付図面の図１Ｃに示す。
【０００８】
米国特許出願第１１／３０１９９５号明細書は、自動車中で軸上輝度を上昇させるため、およびフロントガラスの反射を除去するために使用される、微細構造を有する光学フィルムを開示している。このフィルムは平面状のバックライト用に設計されている。
【０００９】
英国特許出願第２４４３８４９号明細書は、湾曲した導光部からの曲部において方向を補正するために導光部内の楔形光抽出用特徴部を開示している。
【００１０】
添付図面の図２は、一般型の液晶表示装置に使用される典型的な従来型表示装置を示す。この表示装置は、偏光板３および偏光板４の間に設置された液晶表示装置（ＬＣＤ）パネル２の形態の、平面状の透過型空間的光変調器（ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；  ＳＬＭ）を含んで構成されている。該パネルはバックライト１２を有している。バックライト１２は主に拡散部５および拡散部６と、水平ＢＥＦおよび鉛直ＢＥＦを形成するように直交配置された１対のＢＥＦ１と、光抽出用特徴部９（本図では誇張されている）を有する導光部８と、１つ以上の照明装置１０と、背部反射フィルム１１とからなる。光源からの光は導光部８に結合される。この光は、導光部中に散乱構造物がなければ、導光部８中で全反射（ｔｏｔａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ；  ＴＩＲ）をして導光部に沿って進み端部に到達する。しかし、導光部８内には、前記内部全反射を乱して光を導光部から外部へ導きＬＣＤパネルを照らす、多数の光抽出用特徴部９がある。導光部８の下の背部反射フィルム１１は、この導光部から外部へ導く効率を上昇させる。導光部８とＬＣＤパネル２との間にも光学フィルムが何枚か設けられている。拡散部５および拡散部６ならびにＢＥＦ１が、照明をさらに一様にするため、およびある視野角の範囲内で輝度を上昇させるために設けられている。
【００１１】
その他のフィルム（図示せず）、例えばＤＢＥＦなども、このバックライトには適用できる。
【００１２】
添付図面の図３は図２の表示装置を、湾曲し、湾曲ＬＣＤ１３とバックライト１４とを備えた状態で示している。この場合の曲率半径は表示装置の観察者の視認距離に比べるとはるかに小さい。
【００１３】
添付図面の図４Ａに示した湾曲した標準的バックライトを使う場合、添付図面の図４Ｂに示すように、角度分布のずれ２２がバックライトユニットに沿って発生していることが分かる。これは、表示装置２０上の点を観察者が見る角度には、局所的な表示法線２１に対してばらつきがあるからである。その結果、このバックライトを観察している観察者には、添付図面の図４Ｃに示されたように、明るい部分と暗い部分とが伴った見かけ上非一様なバックライト２４が見える。
【００１４】
ＢＥＦは、ある角度の範囲では光を増加させるように光を集めるが、湾曲するとＢＥＦのプリズム状構造物が添付図面の図５に示すように湾曲部に沿って向きを変える。ＢＥＦが観察者方向２０ではなく局所的な法線２１に沿って光を増加させると、表示装置の見かけ上の輝度が平面状の場合に比べて減少する。
【００１５】
この非一様性問題を解決するために、従来は３つの主な方法がとられた。
【００１６】
その１つは、光抽出用特徴部９の分布を変えることである。該分布を変化させることによって、導光部によって抽出された光の合計量が非一様になる。このような方法により導光部の一部を明るく、他の部分を暗くすることが可能であり、所定の方向内では一様性をある程度制御し、一方でそれ以外の方向では非一様にすることができるようになる。ただし、これでは根本的な方向問題は解決されず、このタイプの表示装置において、特に低い湾曲半径では視認の自由度が限定される。
【００１７】
第２の方法では、強力な拡散部を使用し、光を拡散させることによって一様なバックライトユニットを提供する。ただし、この方法は、どの特定の方向においても輝度を上昇させられるわけではなく、表示装置は既存のフラットディスプレイに比べて暗く見える。
【００１８】
第３の方法では、上記光抽出用特徴部９を改良して光の出力方向を制御できるようにし、一様性と視認の自由度とを保持している。これらの方法は、湾曲が異なるたびに導光部全体を設計しなければならない。さらに、光抽出用特徴部の製造が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第６，０９１，５４７号明細書（３Ｍ社、２０００年）
【特許文献２】特開２００４−２８８５７０号公報（東芝）
【特許文献３】米国特許第５，９４０，２１５号明細書（エリクソン社、１９９８）
【特許文献４】米国特許第７，２２１，８４７号明細書（３Ｍ社）
【特許文献５】米国特許第６，７５２，５０５号明細書（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｏｐｔｏ社）
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／００２４７５４号明細書（３Ｍ社）
【特許文献７】米国特許出願第１１／３０１９９５号明細書
【特許文献８】英国特許出願第２４４３８４９号明細書
【発明の概要】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、第１の方向に光を集光するための光デバイスであって、
第１の集光部材を複数担持するシートを備え、上記シートは、ある軸に対して垂直な第１の平面上では非平面状であり、上記軸は、その軸を含みかつ上記シートと交差する第２の平面がそれぞれ、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな少なくとも１本の線において上記シートと交差するように構成されており、上記第１の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、上記第１の集光部材はそれぞれ、上記軸および上記第１の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通る第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一で上記軸に対して垂直な２つの部分に分割するように構成されている光デバイスが提供される。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、第１の方向に光を集光するための光デバイスを形成する材料であって上記光デバイスは、第１の集光部材を複数担持するシートを備え、上記シートは、ある軸に対して垂直な第１の平面上では非平面状の所定の形状に形成されるように構成され、上記軸は、その軸を含みかつ上記シートと交差する第２の平面がそれぞれ、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな少なくとも１本の線において上記シートと交差するものであり、上記第１の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、上記第１の集光部材はそれぞれ、上記シートが上記所定の形状に形成されるときに、上記軸および上記第１の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通る第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一で上記軸に対して垂直な２つの部分に分割するように構成されている材料が提供される。
【００２２】
上記第１の集光部材は、上記シートの長手方向ほぼ全体に延びていてもよい。
【００２３】
上記シートは、第２の方向に光を集光するための第２の集光部材を複数担持し、上記第２の集光部材はそれぞれ、第１の面、第２の面、および第３の面を備えたプリズム状であり、上記第１の面および上記第２の面は、上記シートから延び、上記軸に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな交差線において交差し、上記第３の面は、上記第１の面と上記第２の面との交差角に対向するよう上記シートに設けられ、上記第２の集光部材はそれぞれ、上記軸および上記第２の方向に対してほぼ平行であって上記交差線を通るさらに第３の平面が、上記第３の面を、幅がほぼ同一である２つの部分に分割するように構成され、上記第１の集光部材および上記第２の集光部材が、上記軸に対して平行な方向および垂直な方向において交互に配置されていてもよい。
【００２４】
上記交差角がほぼ９０°であってもよい。
【００２５】
上記第３の面は、ほぼ同一の幅を有していてもよい。
【００２６】
上記集光部材は、上記シートと一体化されていてもよい。
【００２７】
上記集光部材のうちの少なくともいくつかの上記集光部材の各々の上記第１の面および上記第２の面の一方が、少なくとも部分的に反射性を有していてもよい。
【００２８】
上記第１の面および上記第２の面の一方の幅が、他方の幅よりも広くてもよい。
【００２９】
上記第１の面および上記第２の面の一方は、光を上記シートから離れる方向に反射する反射性を有していてもよい。
【００３０】
上記第１の面および上記第２の面の一方は、光を上記シートに向かう方向に反射する反射性を有していてもよい。
【００３１】
上記シートの少なくとも一部が、円筒の一部分の形状を有していてもよい。
【００３２】
本発明の第２の態様の場合、上記シートが平面状であってもよい。
【００３３】
上記シートは、上記所定の形状となるように湾曲可能であってもよい。
【００３４】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様の光デバイスを、その光デバイスの形状にほぼ対応する形状を有する導光部の前に備える表示装置用バックライトが提供される。
【００３５】
上記光デバイスが、上記導光部と、光を集光するための該光デバイスの形状にほぼ対応する形状を有する別の光デバイスとの間に設けられていてもよい。
【００３６】
上記別の光デバイスが、上記集光部材に対してほぼ垂直な方向に向けられたプリズムの１次元アレイを備えていてもよい。
【００３７】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第３の態様に係わるバックライトを備えた表示装置、または本発明の第１の態様に係わる光デバイスを備えた表示装置が提供される。
【００３８】
上記表示装置は液晶装置を備えていてもよい。
【００３９】
本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様に係わる光デバイスを作製する方法、または本発明の第２の態様に係わる材料を生成する方法であって、
ｉ）上記集光部材を担持するシートを準備するステップと、
ｉｉ）上記シートの第１の部分が蒸着によってメタライゼーションされることを防止するために、該第１の部分をシールドで被覆し、上記シートの第２の部分は被覆しないでおくステップと、
ｉｉｉ）上記シートの上記第２の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべき面が金属蒸気源に対向し、上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべきでない面が上記金属蒸気源から遮蔽されるように、部分的に被覆された上記シートを上記金属蒸気源に対して相対的に配置するステップと、
ｉｖ）上記シートの上記第２の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべき面を、上記金属蒸気源によってメタライゼーションするステップと、
ｖ）上記シートの上記第２の部分が蒸着によってさらにメタライゼーションされることを防止するために、上記第２の部分を上記シールドで被覆するステップと、
ｖｉ）上記シートの上記第１の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべき面が上記金属蒸気源に対向し、上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされるべきでない面が上記金属蒸気源から遮蔽されるように、部分的に被覆された上記シートを上記金属蒸気源に対して相対的に配置するステップと、
ｖｉｉ）上記シートの上記第１の部分の上記第１の面および上記第２の面のうちでメタライゼーションされる面を、上記金属蒸気源によってメタライゼーションするステップとを含む方法が提供される。
【００４０】
上記ｉ）は、上記シートを湾曲させるステップを含んでもよい。
【００４１】
上記ｖ）は、上記シートを１８０°回転させるステップを含んでいてもよい。
【００４２】
上記ｉ）は、光遮断用形状を有する集光部材を、上記交差線において、もしくは該交差線に隣接して形成するステップを含んでもよい。
【００４３】
上記ｖｉｉ）の後に、上記光遮断用形状を実質的に除去するステップを含んでいてもよい。
【００４４】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第１の態様に係わるデバイスを作製する方法、または本発明の第２の態様に係わる材料を生成する方法であって、
ｉ）シートを準備して、そのシートの片面に、上記第１の面および上記第２の面の一方の面を形成するステップと、
ｉｉ）上記シートの上記片面をメタライゼーションするステップと、
ｉｉｉ）上記シートの上記片面から材料を除去して、上記第１の面および上記第２の面の他方の面を形成するステップとを含む方法が提供される。
【００４５】
上記ｉｉ）は、上記シートの上記片面を金属蒸気源によってメタライゼーションするステップを備えてもよい。
【００４６】
上記ｉ）は、上記形成するステップを実行する前に、上記第１の面および上記第２の面の上記一方の面を含む傾斜面と、上記シートの上記片面に対してほぼ垂直に延びる垂直面とを上記シート中に交互に配置して形成するステップを備えてもよい。
【００４７】
こうすることによって、例えばバックライトが視認距離よりはるかに短い曲率半径にまで湾曲している場合であっても、中央の輝度、見かけ上の一様性、および視認の自由度が平面状のバックライトと同様に保持される、光の方向の補正を可能にする構成を提供することができる。既存の導光部および光抽出用特徴部が使用されてもよい。また、わずか一枚のシートを取り替えるだけで異なる湾曲形状に適合させることができる。バックライトの厚さを変化させる必要はない。
【００４８】
上記及び他の、本発明の目的、特徴、および優れた点は、以下の詳細な記載、及び図面によって明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】Ａ〜Ｃは本分野における従来技術を示す図である。
【図２】バックライトシステムを有する典型的な周知の液晶表示装置（ＬＣＤ）モジュールを示す図である。
【図３】周知のタイプの湾曲ＬＣＤを示す図である。
【図４】Ａ〜Ｃは、周知のタイプの湾曲バックライトの非一様性の原因を示す図である。
【図５】湾曲した輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）を、特徴部を誇張して示す図である。
【図６】典型的な周知のＢＥＦが、本発明の実施形態を構成する層に置き換えられた、湾曲バックライトシステムを有する液晶表示装置を示す図である。
【図７】Ａ〜Ｉは、凹形状バックライト、凸形状バックライト、およびその詳細について、本発明の実施形態を構成する輝度上昇フィルムを示す図である。
【図８】Ａ〜Ｃは、ＢＥＦにおける光線の屈折／反射を示す図である。
【図９】ＡおよびＢは、ＢＥＦを初めて通過した後の反射光線および再利用された光線を示す図である。
【図１０】部分反射型境界面、全反射型境界面、部分透過型境界面、および全透過型境界面をいずれも備えていないＢＥＦを示す図である。
【図１１】複数の湾曲部を有するＢＥＦを示す図である。
【図１２】軸外光を増加させるためのＢＥＦを示す図である。
【図１３】ＡおよびＢは、光を２つの異なる方向へ再度導くように設計されたＢＥＦを示す図である。
【図１４】図７に示すタイプのＢＥＦを製作する方法におけるステップを示す図である。
【図１５Ａ】ステップの変形例を示す、図１４と同様の図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの詳細を示す拡大図である。
【図１６】Ａ〜Ｃは、図７に示すタイプのＢＥＦを製作するもう一つの方法におけるステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
〔実施形態１〕
図６は表示装置を示す。この表示装置は図３に図示された表示装置と比較すると、主に、バックライト３０において標準的水平ストライプＢＥＦ１が水平ストライプＢＥＦ３１に置き換えられている点が異なる。本実施形態において鉛直ＢＥＦ１は設置したままである。水平ストライプＢＥＦ３１は図７Ａに図示されており、プリズム状構造物１７１の形態の集光部材からなる。プリズム状構造物１７１は、上記フィルムの長手方向ほぼ全体にわたって延び、軸外光を再度導いて軸上光を増加させる。フィルム３１は、フィルムの形状にほぼ対応した形状を有する導光部８の前側で導光部８とＢＥＦ１との間に設置されている。ＢＥＦ１もフィルム３１の形状にほぼ対応した形状を有している。ＢＥＦ１は、上記プリズム状構造物１７１に対してほぼ垂直な方向に向けられたプリズムの１次元アレイを構成する。
【００５１】
プリズム状構造物１７１は湾曲部に応じて上記フィルムにそった方向で変化するが、光の抽出の中心はフィルムにそった方向で平行のまま保持される。
【００５２】
図７Ｂは、角度７２および角度７３を示す。これらの角度は曲率半径と位置（例えば図７Ｃでは湾曲の中心７８に対向する、参照方向７７を基準とした角度７４）によって（円形の湾曲部の場合）線型に変化し、その結果光の抽出中心は保持される。
【００５３】
このフィルムは、凹形状（図７Ａ）であってもよく、凸形状（図７Ｄ）であってもよい。
【００５４】
この層も、上記プリズム状構造物の境界面の一つの上に設置された反射境界面７５および７６からなる。
【００５５】
図７Ｅは、フィルム３１からの所望の光出力方向３２との関連において、フィルム３１の一部とプリズム状構造物１７１の一つとの詳細を示す。図７Ｆは、本実施形態のフィルム３１の形状を示す。
【００５６】
フィルム３１は、第１の平面上で湾曲しているか、もしくは非平面状である。第１の平面とは図６〜図１３Ａを描いた紙面のことであり、軸５１に対して垂直である。軸５１は、フィルム３１の形状の規定に関する限り任意に選択してよい。あるいは、軸５１は該形状に関連していてもよい。例えば少なくともフィルム３１の一部が円筒の一部の形状を有する実施形態において、上記軸５１は当該円筒の軸であってもよい。
【００５７】
フィルム３１は１次元で（第１の平面上で）湾曲している。上記軸５１を含みかつ上記フィルム３１と交差する各第２の平面（例えば５２ａおよび５２ｂ）が、上記軸５１に対してほぼ平行でほぼ真っ直ぐな線（例えばそれぞれ５３ａおよび５３ｂ）においてフィルム３１と交差する。各プリズム状構造物１７１は同一形状の三角形の端面を有し、上記軸５１に対して平行な線によって端面の対応する頂点が互いに連結され、さらに、端面が上記軸５１に対して垂直である点において、実質的にプリズム形状を有する。
【００５８】
各プリズム状構造物１７１は、第１の面３４および第２の面３５を備えている。該両面は上記フィルム３１から延びて交差線もしくは頂線３３において交わり、角度３７を形成する。角度３７はほぼ９０°に等しい。頂線３３はほぼ真っ直ぐであって、上記軸５１に対してほぼ平行である。プリズム状構造物１７１は第３の面３６を有する。この第３の面３６は角度３７に対向し、また、プリズム状構造物１７１がフィルム３１の湾曲と比較すると比較的小さいので、第３の面３６は湾曲してはいるがほぽ平面状である。実施の際にはプリズム状構造物１７１はフィルム３１と一体形成してもよく、この場合面３６は“物理的”な面としては存在しない。ただしこの場合であっても、面３６は少なくとも概念的には面として依然存在し、“面３６”に対する言及は適宜解釈されるべきものである。
【００５９】
第３の平面は上記軸５１および（局所的な）光出力方向（第１の方向）３２に対してほぼ平行である。本実施形態において該第３の平面は方向３２を含んでいる。したがって方向３２は、プリズム状構造物１７１の頂線３３を通ってプリズム状構造物１７１の第３の面３６と線３８において交差する第３の平面を表わしている。なお、線３８は、面３４および面３５がフィルム３１と交差する線３９および線４０から等間隔にある。したがって平面３２は、第３の面３６を幅がほぼ同一な（上記軸５１に対して垂直な）２つの部分に分割する。この構成はプリズム状構造物１７１全てに当てはまる。換言すれば、図７Ｅの平面だけを考慮すると、光出力方向３２、つまり表示視認方向が、プリズム状構造物１７１の三角形もしくはほぼ三角形の断面の頂点３３と交差し、対面３６を二等分する。この構成において、導光部からの光は、図７Ｅの平面上で視認方向３２の方向にもしくはほぼその方向に充分集光される。このようなフィルムの典型的な応用例において、線３９と線４０との間の距離は２０μｍ〜３０μｍである。
【００６０】
図７Ｇおよび図７Ｈは、上記構成を凹フィルムおよび凸フィルム３１の場合について縮尺を誇張して示している。ここで視認方向はフィルムの中央部に対する法線方向であり、この法線方向に平行である。上記構成はプリズム状構造物１７１全てに当てはまり、光出力方向、つまり視認方向３２は互いにほぼ平行である。
【００６１】
図７Ｉは、凹フィルム３１の場合にさらにわずかな変更を加えた構成を示しており、ここで表示装置は意図された視認距離を有し、視認方向３２はこの視認距離で一点もしくは一本の線に収束する。フィルム３１に到るこの視認距離は、フィルムの湾曲の中心からフィルム３１に到る距離より長い。各プリズム状構造物１７１の頂点を通る方向３２が対面を二等分するという構成は、フィルム３１上の位置によって変化する視認方向３２に対してのみ保持されており、意図されたもしくは設計された視認距離で収束する。
【００６２】
全てのプリズム状構造物１７１が、フィルム３１において同一対面３６もしくは同一の表面幅を有し、全ての角度３７がほぼ９０°に等しくてもよい。プリズム状構造物１７１は面３６を特定して図示されてはいるが、実施の際にはプリズム状構造物１７１はフィルム３１と一体であってもよく、一枚のシート状の物質から例えば成形加工もしくは打ち出し加工によって形成されてもよい。上記物質は平面状態で製造され、その後に湾曲加工もしくは他の加工を加えられて特定の適用に合わせた所望の形状に形成されてもよい。プリズム状構造物は、上記物質が適応される特定の表示装置に合わせた所望の形状に物質が形成された場合に前述要件を満たすように製作される。
【００６３】
各プリズム状構造物１７１の第１の面３４および第２の面３５は光透過性を有していてもよいが、他の構成としては、該両面の一方が反射性を有していてもよく、あるいは部分的に反射性を有していてもよい。反射性を有する層もしくは部分的に反射性を有する層を設ける場合、この層はプリズム状構造物１７１の特定の部位において、第１の面３４および第２の面３５のうちの広い方の面上に設けられる。この反射性を有する面もしくは部分的に反射性を有する面はコーティングを施すことによって形成されてもよく、また、光が、上記フィルム３１から離れる方向に、または上記フィルム３１から離れる方向および上記フィルム３１に向かう方向の二つの方向に反射性を有していてもよい。
【００６４】
このような構成において、導光部８から抽出した光は第１の拡散部６によって拡げられ、その光８１は、層３１の下側境界面を通過する。次に、この光は、プリズム状構造物１７１に当たり、この境界面が鏡面化されているか（７０）、あるいは鏡面化されていないか（８０）に応じて進む。境界面が鏡面化されていなければ（図８Ａ）、光線は屈折光８２によって示されるようにスネル・デカルトの法則に従う。鏡面化された境界面７０によって反射された光８３は、次にこの層の下側の面によって全反射される（図８Ｂ）か、もしくは導光部へ戻されて（例えば光８４）再利用される（図８Ｃ）。
【００６５】
層３１において反射および／または屈折を経た後、光は鉛直ストライプＢＥＦ１を通過し、次に水平集光機構に供せられる。この機構において、一部の光はプリズム状の境界面を通過し、一部の光線は反射される。次に、この反射された光線は異なる角度で層３１によって反射される（図９Ａ）か、もしくは再利用される（図９Ｂ）。
【００６６】
これらの機構によって光出力の制御が可能になり、その結果、一様性を保持しながらある範囲内の角度で光出力を増加させることができる。
【００６７】
他の実施形態を以下に記載する。これらの実施形態は記載の形態に限定されるものではなく、変形して単独あるいは組み合わせて使用してもかまわない。さらに、凹形状バックライトもしくは凸形状バックライトに適用してもよい。
〔実施形態２〕
本実施形態は、鏡面化された境界面の代わりに、部分的には反射性を有して部分的には透過性を有し、ある程度の光上昇制御を実現する境界面を備えている点を除けば、第１の実施形態とほぼ同様である。
〔実施形態３〕
本実施形態は、第１の実施形態のように形状が変更された、簡素化された層を備えている。ただしプリズム状特徴部１００は反射境界面、半反射境界面、および半透過型境界面のいずれも有しない。本実施例は図１０に図示されている。
〔実施形態４〕
本実施形態は、図１１に示すように複数の湾曲を有する表示装置用にＢＥＦが設計しなおされる点および凹部１０１および凸部１０２を有する点を除けば、第１の実施形態とほぼ同様である。
〔実施形態５〕
図１２に図示された本実施形態は、形状が変更されたプリズム構造物１１２および１１３を有する層１１１を備えている。このプリズム構造物は、光の方向が表示装置の対称の中心に対する法線方向ではない方向に強化され、また、この光の方向が任意の選択方向でありえるように設計されている。
〔実施形態６〕
本実施形態は層１２１を備え、プリズム構造物１２２および１２３を形状変更することによって、バックライトから２つの異なる方向に発せられた光を増加させることができる。これは図１３Ａに図示されている。プリズム構造物は、発せられた光の方向によって、実施形態４に係わる２つのグループ１２４および１２５に分類される。一方のグループは第１の角度内の光を再度導光し、もう一方の第２のグループは第２の角度内の光を再度導光する。これらのグループは、第１のグループのプリズム構造物と第２のグループのプリズム構造物とが上記軸５１に対して平行な方向および垂直な方向（図１３Ｂにおいてそれぞれ鉛直な方向および水平な方向）で交互に配置されるように、例えば図１３Ｂに図示するようにアレイ内で混合されてもよい。
〔実施形態７〕
図１４はシート３１を製造する方法における、あるステップを示している。集光部材を形成するプリズム構造物は、例えばナノインプリント法もしくはドラムダイアモンド切削法（ｄｒｕｍ  ｄｉａｍｏｎｄ  ｃｕｔｔｉｎｇ）などの周知の手法を使って切削され、プラスチック（例えばＰＥＴ、つまり“ポリエチレンテレフタレート”）シートを形成している。このようにして準備されたシートは、次に図１４に示すようにメタライゼーション（metallisation）プロセスに供給される。シート３１は、金属蒸気源１４０が蒸気１４１を特定の方向に向けて、例えば蒸気ビームとして発する真空の蒸発装置の中に収められる。シート３１は、最終的曲率半径もしくは所望の曲率半径に応じた、また、シートから金属蒸気源までの距離に応じた曲率半径に円形のモールドにおいて湾曲させられる。例えばシートから設計視認距離とほぼ同じ距離に位置する光源の場合、メタライゼーションステップ中の曲率半径は所望の曲率半径と同じであってもよい。規模に限りのある光源を補償することによって例えば非反射面のメタライゼーションを避けるまたは減少させるために、曲率半径は公称値をもとにして調節しても、変化させてもよい。
【００６８】
第１の部分（例えばシートの半分）がシールド１４２で被覆されてもよい。その位置は、鏡面化された境界面７０を形成するためにメタライゼーションされる面が金属蒸気源に完全に曝露され、メタライゼーションされない面７１が遮蔽される位置である。蒸気ビーム１４１は、鏡面化された境界面７０の最大面積を照射し、一方でメタライゼーションされない面７１の上には実質的に金属を堆積させない。このプロセスは、シートを１８０°回転させることによって、被覆の下になっている側に対して繰り返される。
〔実施形態８〕
実施形態７の潜在的な課題の１つは、位置合わせ不良もしくは（上述のように）光源の規模に限りがあることが原因となって、メタライゼーションされないはずの面であるのにもかかわわらず、多少なりともメタライゼーションされてしまう可能性のある領域が存在することである。これを緩和もしくは防止する手法を図１５Ａおよび図１５Ｂに示す。該手法は、「光遮断用」特徴部１５０が、鏡面化境界面７０とメタライゼーションされない面７１とが交差する交差線においてもしくは該交差線に隣接して、シート特徴部の頂点に付加されることを含んでいる。これらの特徴部によってメタライゼーションされない面７１上の遮蔽が改善され、その結果、この面のメタライゼーションが緩和される。特徴部１５０の規模は、金属被覆された鏡面化境界面７０の面積を減少させることにもなるので、制御する必要がある。特徴部１５０は、メタライゼーションプロセスの後に、さらに切削もしくはラッピングプロセスによって除去されてもよい。
〔実施形態９〕
実施形態７のもう一つの潜在的な課題は、上記の課題ならびに進行方向が制御されていない金属蒸気が原因となって、メタライゼーションされないはずの面であるのにもかかわわらず、多少なりともメタライゼーションされてしまう領域が存在することである。図１６Ａ〜図１６Ｃは、三段階の切削を含めた、改善された製造方法を示している。
【００６９】
第１段階（図１６Ａ）では、道具１５６を使用してシート１５２を切削することによってシートが作製される。この道具は、メタライゼーションされる面７０のコピーをシート上に作製する斜面だけを有する。該道具は鉛直面１５１を有していて、メタライゼーションされない面を第１段階では切削しない。ただしその代わりに、切削前にはシートの上記面に対してほぼ垂直に延び、斜面と交互に配置される面１５８を形成する。
【００７０】
第２段階（図１６Ｂ）では、面１５３の全面が蒸気ビーム１４１によって金属コーティングされる。遮蔽もシートの湾曲も不要である。第３段階（図１６Ｃ）では、シートを切削して、メタライゼーションされない面７１が形成される。この形成には別の道具１５４が使用され、シートの上記面７１から物質を除去することによって行われる。したがってこれらの面は金属層を持たない。
【００７１】
例えば上述のように、反射性を有する面の作製精度を向上させることによって、および／または反射性を有する面の反射率を向上させることによって、表示輝度が改善される。例えば上記反射性を有する面は３Ｍ社から入手可能な干渉フィルタ、改善鏡面反射鏡、もしくはＥＳＲフィルムで形成されてもよい。
【００７２】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【図１Ａ】
2010538305.tif 000003
【図１Ｂ】
2010538305.tif 000004
【図１Ｃ】
2010538305.tif 000005
【図２】
2010538305.tif 000006
【図３】
2010538305.tif 000007
【図４Ａ】
2010538305.tif 000008
【図４Ｂ】
2010538305.tif 000009
【図４Ｃ】
2010538305.tif 000010
【図５】
2010538305.tif 000011
【図６】
2010538305.tif 000012
【図７Ａ−７Ｂ】
2010538305.tif 000013
【図７Ｃ】
2010538305.tif 000014
【図７Ｄ】
2010538305.tif 000015
【図７Ｅ】
2010538305.tif 000016
【図７Ｆ】
2010538305.tif 000017
【図７Ｇ】
2010538305.tif 000018
【図７Ｈ】
2010538305.tif 000019
【図７Ｉ】
2010538305.tif 000020
【図８Ａ】
2010538305.tif 000021
【図８Ｂ】
2010538305.tif 000022
【図８Ｃ】
2010538305.tif 000023
【図９Ａ】
2010538305.tif 000024
【図９Ｂ】
2010538305.tif 000025
【図１０】
2010538305.tif 000026
【図１１】
2010538305.tif 000027
【図１２】
2010538305.tif 000028
【図１３Ａ】
2010538305.tif 000029
【図１３Ｂ】
2010538305.tif 000030
【図１４】
2010538305.tif 000031
【図１５Ａ−１５Ｂ】
2010538305.tif 000032
【図１６Ａ】
2010538305.tif 000033
【図１６Ｂ】
2010538305.tif 000034
【図１６Ｃ】
2010538305.tif 000035
【国際調査報告】
2010538305.tif 000036