(57)【要約】  ディスプレイデバイスカバー用フィルム及びこのフィルムを有するディスプレイデバイスカバーが開示される。一実施形態において、ディスプレイデバイスに結合するためのディスプレイカバーは第１の表面及び第２の表面を有する周縁領域を含む。周縁領域の第１の表面または第２の表面の少なくとも一方にポリマー材料のフィルムを取り付けることができる。フィルムは周縁領域の縁端から距離Ｌに延びる第１のプリズムアレイを有することができる。第１のプリズムアレイはフィルムの表面からオフセットされて、オフセット間隔ｄｚだけフィルムの表面より下に配置され得る。
2015535350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイデバイスに結合するためのディスプレイカバーにおいて、前記ディスプレイカバーが、
第１の表面及び第２の表面を有する周縁領域、及び
前記周縁領域の前記第１の表面または前記第２の表面の少なくとも一方に取り付けられたポリマー材料のフィルムであって、前記周縁領域の縁端から距離Ｌに延びる第１のプリズムアレイを有するフィルム、
を有し、
前記第１のプリズムアレイが前記フィルムの表面からオフセットされて、オフセット間隔ｄｚだけ前記フィルムの前記表面より下に配置される、
ことを特徴とするディスプレイカバー。
【請求項２】
前記第１のプリズムアレイが、前記オフセット間隔ｄｚに等しいステップ高を有する単一ステップ構造によって、前記フィルムの前記表面からオフセットされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイカバー。
【請求項３】
前記第１のプリズムアレイが複数のステップ構造によって前記フィルムの前記表面からオフセットされ、前記複数のステップ構造の個々のステップ構造のステップ高の総和が前記オフセット間隔ｄｚに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイカバー。
【請求項４】
前記第１のプリズムアレイが前記フィルムの前記表面からオフセットされて、前記表面がある距離にかけて前記プリズムアレイまで遷移するように前記表面に対して角度φをなして配向された傾斜領域により、前記フィルムの前記表面より下に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイカバー。
【請求項５】
前記第１のプリズムアレイのそれぞれのプリズムはプリズム角θを有し、
前記第１のプリズムアレイは前記ディスプレイパネルによって生成される画像の一部をシフトさせるように構成され、
前記ディスプレイカバーは前記周縁領域によって囲まれた中央領域を有し、該中央領域には前記第１のプリズムアレイは存在しない、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のディスプレイカバー。
【請求項６】
前記ポリマー材料のフィルムが、鋸歯パターンが形成されている縁端を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイカバー。
【請求項７】
ポリマー材料のフィルムにおいて、前記フィルムの表面からオフセットされて、少なくとも１つのステップ構造によって前記フィルムの前記表面より下に配置された第１のプリズムアレイを有し、前記第１のプリズムアレイのオフセット間隔がｄｚであることを特徴とするポリマー材料のフィルム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのステップ構造が、前記フィルムの前記表面に対して９０°の角度をなして配置された単一ステップ構造であることを特徴とする請求項７に記載のポリマー材料のフィルム。
【請求項９】
前記第１のプリズムアレイが複数のステップ構造によって前記フィルムの前記表面からオフセットされ、前記複数のステップ構造の個々のステップ構造のステップ高の総和が前記オフセット間隔ｄｚに等しいことを特徴とする請求項７または８に記載のポリマー材料のフィルム。
【請求項１０】
前記オフセット間隔ｄｚが、λを前記フィルムを透過する光の中心波長、ｋを１以上の整数、ｎを前記フィルムの屈折率として、(ｋ・λ/(ｎ−１))±２μｍに等しいことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のポリマー材料のフィルム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１２年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６１/７２３５８８号の米国特許法第１１９条ｅ項の下の優先権の恩典を主張する。この仮特許出願の明細書の内容はその全体が参照として本明細書に含められる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、テレビなどのディスプレイのためのディスプレイカバー用フィルム、及びこのフィルムを有するディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書に用いられるように、術語「ディスプレイデバイス」は、ラップトップ、ノートブック、タブレット及びデスクトップを含むコンピュータ、携帯電話、及びテレビ（ＴＶ）を含むがこれらには限定されない、ビジュアルコンテンツを表示することができる全てのデバイスを包含するとされる。上記デバイスのそれぞれは、個々のコンポーネントが中に収まることができる物理的ケースまたはキャビネット、回路基板、集積電子部品のような回路素子及び、もちろん、ディスプレイパネル自体を含む、多くのコンポーネント部品を有する。現在、これらのディスプレイパネルは、液晶ディスプレイ素子、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ素子、またはプラズマディスプレイ素子、及び、もちろん、これらの素子が配されるかまたは封入される、ガラスまたはプラスチックの基板を有するフラットパネルディスプレイである。一般に、フラットパネルディスプレイ及びディスプレイデバイス自体の縁端部は、電気リード及び、パネルピクセルを駆動する回路のような、またＬＣＤディスプレイパネルの場合のＬＥＤ照明のような、ディスプレイパネルの動作に付随する様々なその他の電子コンポーネントのために利用される。この結果、フラットディスプレイパネル製造業者は縁端部をベゼルの内部及び／または背後に収容することになり、これは上述したコンポーネントを隠すに役立つが、ディスプレイパネルの縁端部を覆い隠し、よって画像全体の大きさを減じる。
【０００４】
審美的理由のため、フラットパネルディスプレイメーカーは画像表示領域を最大化し、審美的に一層好ましい外観を与えようと、したがって、画像を囲むベゼルの寸法を最小化しようとしている。しかし、この最小化には実用限界があり、現行のベゼル寸法は幅が３ｍｍから１０ｍｍのオーダーにある。したがって、完全無ベゼルの究極目標を達成するため、画像がパネル面全体を占め、同時に、画像形成ディスプレイパネルとディスプレイカバーの間の隙間を減じる印象を観察者に与えるであろう、光学的解決策が提案されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態にしたがえば、ディスプレイデバイスに結合するためのディスプレイカバーは、第１の表面及び第２の表面を有する、周縁領域を有する。周縁領域の第１の表面または第２の表面の少なくとも一方にポリマー材料のフィルムを取り付けることができる。フィルムは周縁領域から距離Ｌに延びる第１のプリズムアレイを有することができる。第１のプリズムアレイはフィルムの表面からオフセットさせることができ、オフセット間隔ｄｚだけフィルムの表面より下に配置することができる。
【０００６】
別の実施形態において、ポリマー材料のフィルムは、少なくとも１つのステップ構造により、フィルムの表面からオフセットされて、フィルムの表面より下に配置された、第１のプリズムアレイを有することができる。第１のプリズムアレイは、オフセット間隔ｄｚだけ、表面からオフセットさせることができる。いくつかの実施形態において、オフセット間隔ｄｚは(ｋ・λ/(ｎ−１))±２μｍに等しい。ここで、λはフィルムを透過する光の中心波長、ｋは１以上の整数、ｎはフィルムの屈折率である。
【０００７】
別の実施形態にしたがえば、ポリマー材料のフィルムは、フィルムの表面からオフセットされて、オフセット間隔ｄｚだけフィルムの表面より下に配置された、第１のプリズムアレイを有することができる。第１のプリズムアレイは、表面からオフセットされて、表面がある距離にかけてプリズムアレイに遷移するように表面に対して角度φをなして配向された傾斜領域により、表面より下に配置され得る。いくつかの実施形態において、角度φは、フィルムが取り付けられるディスプレイデバイスのピクセル寸法の１/１０よりも小さい大きさｄｘだけ、フィルムの傾斜領域を通過する光がオフセットされるような角度である。いくつかの別の実施形態において、角度φは、フィルムが取り付けられるディスプレイデバイスの１ピクセル寸法に等しい大きさｄｘだけ、フィルムの傾斜領域を通過する光がオフセットされるような角度である。
【０００８】
また別の実施形態において、ポリマー材料のフィルムは、少なくとも１つの、鋸歯パターンが形成されている縁端を有することができる。鋸歯パターンの縁端はａｒｃｔａｎ(ＳＤＰ)に等しい歯端角βを有することができる。ここでＳＤＰはポリマー材料のフィルムが取り付けられるディスプレイデバイスのサブデューティピクセルファクターである。フィルムは、鋸歯パターンのそれぞれの鋸歯の縁端がディスプレイデバイスの少なくとも１つの対応するピクセルの対角線と平行であるように、ディスプレイカバー上で位置を合わせることができる。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイスのＳＤＰは１/３とすることができる。
【０００９】
上記及びその他の態様は添付図面を参照して以下の詳細な説明を読んだときに一層良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａはディスプレイパネル及びベゼルを有するディスプレイデバイスの前面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂはディスプレイデバイスのタイル配列アレイの前面図である。
【図２】図２はベゼルを隠すためのプリズム領域を有するディスプレイカバーの前面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本明細書に説明される一実施形態にしたがう個々のプリズムを示す、プリズム領域の一部の略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂはプリズム角θをディスプレイデバイス上の位置の関数として示すグラフである。
【図４】図４はベゼル隠蔽ディスプレイカバーによってカバーされたディスプレイデバイスのディスプレイパネルから遠く離れた場所にいる観察者を簡略に示す。
【図５】図５はディスプレイデバイス上の位置対ベゼル隠蔽ディスプレイカバー上の位置のプロットである。
【図６】図６は、プリズム角θの関数としての、ベゼル幅Ｗに対する隙間距離Ｄの比のプロットである。
【図７】図７は、プリズムを有するディスプレイカバーの一部を通して見られるような、プリズム位置における局所画像拡大（濃淡縞形成）を示す、画像を示す。
【図８】図８は赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）ピクセルアレイの略図であり、ピクセルは、濃淡縞形成を抑えるため、プリズムアレイのプリズムの長軸に対して直交方向に配列されている。
【図９】図９は濃淡縞形成を抑えるように配列されたＲＧＢピクセルアレイの略図である。
【図１０】図１０は、プリズムを有するディスプレイカバーを通して見られるような、プリズムがない部分、プリズムはあるが局所ぼやけはない部分及びプリズムと局所ぼやけがある部分を示す、画像領域を示す。
【図１１】図１１は湾曲前方面を有するプリズムの略図である。
【図１２】図１２は、垂直入射の視角及び１０°の視角に対する、ディスプレイ上の位置対ベゼル隠蔽ディスプレイカバー上の位置のプロットである、
【図１３】図１３はディスプレイパネル及びベゼル、及び、ディスプレイカバーの橋から長さＬにわたって分布するプリズムアレイを有する、ディスプレイカバーの略図である。
【図１４】図１４は図１３のディスプレイパネル及びベゼル、及びプリズムアレイの１つのプリズムの、正と負の視角及び間隙ＧＡを示す、略図である。
【図１５】図１５は、プリズム角θの関数としての、間隙／ベゼル幅比のグラフである。
【図１６】図１６はディスプレイカバーの観察者側上に配置されたプリズムアレイの、ベゼルの像を生じさせるプリズム内の内部反射を示す、略図である。
【図１７】図１７はディスプレイカバーの観察者側上に配置されたプリズムアレイの、観察者が２つの入光面を通る画像を見るような、したがってベゼルの像を見ることが可能になるような、プリズムセットの角度を示す略図である。
【図１８】図１８は、プリズム角θの関数としての、（ベゼルに向かう）間違い方向で観察者に見える光の百分率のグラフである。
【図１９】図１９は、プリズム角の関数としての、全反射が生じるための視角のグラフである。
【図２０】図２０は、寄生像を生じさせている、ベゼル隠蔽ディスプレイカバーのプリズムの略図である。
【図２１】図２１は、ディスプレイカバー上のプリズムアレイのプリズムが同じ角度を有しているときに、いかにして観察者に像点が二重に見えるかの略図である。
【図２２Ａ】図２２Ａはディスプレイカバーの観察者側上に配された、プリズムアレイのプリズム角がディスプレイカバーの縁端からプリズムアレイの長さにわたって緩やかに減少している、プリズムアレイの略図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂはディスプレイカバーの観察者側上に配された、プリズムアレイのプリズム角がディスプレイカバーの縁端からプリズムアレイの長さにわたって急激に減少している、プリズムアレイの略図である。
【図２３】図２３はディスプレイカバーの縁端からの、プリズムアレイが延びる、距離の関数としての拡大倍率のグラフである。
【図２４】図２４は、与えられた拡大倍率に対する、ディスプレイカバーの縁端からの、アレイが延びる、距離の関数としてのプリズム角のグラフである。
【図２５】図２５はプリズム及びディスプレイパネルを有し、ディスプレイカバーとディスプレイパネルの間に反射器が配置されている、ディスプレイカバーの略図である。
【図２６】図２６は、光ガイドプレートの一方の表面にプリズムアレイを有する、光ガイドプレートの側断面図である。
【図２７】図２７はディスプレイカバー上に配されたプリズムアレイの１つのプリズムの略図であり、プリズムはディスプレイカバーのディスプレイパネル側上に配置されている。
【図２８】図２８は、ディスプレイカバーの観察者側上に配置されたプリズム及びディスプレイカバーのディスプレイパネル側上に配置されたプリズムについての、プリズム角の関数としての全反射が生じるための視角に対する角度のグラフである。
【図２９】図２９は、全反射を示す、ディスプレイカバーのディスプレイパネル側上に配置されたプリズムアレイの略図である。
【図３０】図３０は、本明細書に示され、説明される、１つ以上の実施形態にしたがう、透明ポリマー材料のフィルムの表面にオフセット無しで形成されたプリズムアレイの略図である。
【図３１】図３１は、本明細書に示され、説明される、１つ以上の実施形態にしたがう、透明ポリマー材料のフィルムの表面にオフセット付きで形成されたプリズムアレイの略図である。
【図３２】図３２は、図３１のプリズムアレイについての、ピクセル位置の関数としてのピクセル強度のヒストグラムである。
【図３３】図３３は、画像アーティファクトについて、コントラスト（ｙ軸）を光路差不整合（ｘ軸）の関数としてグラフで示す。
【図３４】図３４は、画像アーティファクトについて、コントラスト（ｙ軸）を波長の関数としてグラフで示す。
【図３５】図３５は、別の実施形態の、透明ポリマー材料のフィルムの表面にオフセット付きで形成されたプリズムアレイを簡略に示す。
【図３６】図３６は、また別の実施形態の、透明ポリマー材料のフィルムの表面にオフセット付きで形成されたプリズムアレイを簡略に示す。
【図３７】図３７は、波長変化にともなうコントラストの推移を示すため、コントラスト（ｙ軸）を波長（ｘ軸）の関数としてグラフで示す。
【図３８】図３８は、また別の実施形態の、透明ポリマー材料のフィルムの表面にオフセット付きで形成されたプリズムアレイを簡略に示す。
【図３９】図３９はピクセルアレイ上に重ねられたフィルムの縁端の鋸歯パターンの一部を簡略に示す。
【図４０】図４０は、フィルムの縁端に鋸歯パターンをもつ、フィルムを簡略に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以降、実施形態例が示されている添付図面を参照して複数の例をさらに十分に説明する。可能であれば必ず、全図面を通して同じ参照数字が同じかまたは同様の要素を指すために用いられる。しかし、態様は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に述べられる実施形態に限定されると解されるべきではない。
【００１２】
テレビのディスプレイパネル、コンピュータモニタ及びラップトップディスプレイパネルのような、ディスプレイパネルの審美性は、そのようなディスプレイデバイスの周縁を巡って存在するベゼルの大きさ及び外観によって影響される。ディスプレイデバイスのベゼルは、例えば、ディスプレイパネルのピクセルを駆動するためのエレクトロニクスを収めるため、また、いくつかの場合には、ディスプレイデバイスのバックライト照明を与えるためにも、用いられ得る。例えば、ＬＣＤテレビのディスプレイパネルは、ディスプレイデバイスのベゼル領域内に保持される複数のバックライト照明用発光ダイオード（ＬＥＤ）を有することができる。
【００１３】
最近の数年間のトレンドは益々小さくなるベゼルに向かっている。現行のベゼル幅は３.０ｍｍから１０ｍｍのオーダーである。しかし、非常に大きなディスプレイパネルを有するテレビモデルでは、少なくとも２辺で２ｍｍもの狭い幅を有し、他の２辺では４ｍｍの幅を有する、ベゼル領域が達成されている。しかし、ベゼルは、小さいとしても、非常に大型の表示画像を形成するためにディスプレイデバイスがタイル配列で集成されている場合は特に、未だに集中を妨げる存在である。そのようなタイル配列ディスプレイデバイスのベゼルは、継ぎ目のない密接した大型画像ではなく、望ましくない画像「格子」の外観を与える。眼はそのようなタイル配列ディスプレイデバイスを隔てている、そのような画像を見苦しくする、黒線に非常に敏感である。
【００１４】
本開示の実施形態は、ベゼルの存在が見えないかあるいは、少なくとも、予期され得る視角内では観察者に知覚され得ないようにベゼルを隠す、ベゼル隠蔽ディスプレイカバーを含む。そのようなディスプレイカバーは、例えば、ガラスで形成することができる。いくつかの実施形態において、ガラスは化学的強化ガラスとすることができる。
【００１５】
図１Ａをここで参照すれば、フラットパネルディスプレイテレビとして構成されたディスプレイデバイス１０が示されている。以下の説明は主にテレビに関するが、本明細書に説明される実施形態は他のディスプレイデバイスにも適し、したがって説明される実施形態はテレビに限定されないことに注意すべきである。ディスプレイデバイス１０は、周縁を巡ってベゼル１４が配置されている、ディスプレイパネル１２を有する。ベゼル１４は部分ベゼル１４ａ〜１４ｄを有する。部分ベゼル１４ａ〜１４ｄはディスプレイ駆動エレクトロニクスを、また、エッジ発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、ディスプレイパネル部１２をバックライト照明するためのバックライト照明ハードウエアも、収納することができる。部分ベゼル１４ａ〜１４ｄは、例えば、３ｍｍと１０ｍｍの間のような、特定の幅を有することができる。部分ベゼル１４ａ〜１４ｄは、図１Ｂに示されるように、画像全体が見えるようにいくつかのディスプレイデバイスがマトリックス配列されている場合は特に、観察者の集中を妨げ得る。
【００１６】
図２は一実施形態にしたがうベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６を簡略に示す。図示される実施形態のベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６はディスプレイデバイス（例えば、図１Ａに示されるようなディスプレイデバイス１０）に機械的に結合されるように構成される。ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６は、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６とディスプレイデバイス１０の表面の間に間隙（例えば、低屈折率間隙または空隙）があるように、ディスプレイデバイス１０上に取り付けられるべきである。一実施形態において、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６は、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の角において透明支柱（図示せず）によりディスプレイデバイス１０に結合される。
【００１７】
ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６は、例えば、ディスプレイカバーの周縁に隣接する４つのプリズム領域１８ａ〜１８ｄを有する周縁領域１７を有する。以下でさらに詳細に説明されるように、プリズム領域１８ａ〜１８ｄは、観察者に対して部分ベゼル１４ａ〜１４ｄの背後に配置されるディスプレイパネル１２の領域に光屈曲（屈折）フィルタとして作用する、アレイ配列された多くのプリズムを有する。ディスプレイカバー及び、プリズム領域１８ａ〜１８ｄによって与えられる、光屈曲フィルタは、ベゼルの存在が見えないかあるいは、少なくとも、予期され得る視角内で観察者に容易にはわからないようにベゼルを隠すことを可能にする。
【００１８】
いくつかの実施形態において、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６は、プリズムを全く含まず、したがって実質的に平坦である、プリズム領域１８ａ〜１８ｄによって囲まれた可視光透明中央領域２０をさらに有することができる。別の実施形態において、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６は、周縁領域１７によって定められるフレームだけが与えられるように、中央領域を有していない。
【００１９】
ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６はガラスでつくることができる。例えば、ガラスは、イオン交換ガラスまたは酸洗いガラスあるいは両者のような、化学的強化ガラスとすることができる。プリズム領域１８ａ〜１８ｄは、例えば、３Ｍ社で製造されたＶｉｋｕｉｔｉ像方向誘導フィルム（ＩＤＦ II）のような、ディスプレイカバーに貼り付けることができる市販の光屈曲フィルタ材料でつくることができる。Ｖｉｋｕｉｔｉが多くの可能な光屈曲フィルタ解決法の１つでしかなく、本明細書には単に限定ではない例として提示されていることは当然である。別の例において、光屈曲フィルタはディスプレイカバー１６に直接に組み込むことができる。例えば、ディスプレイカバー材料に直接にプリズムを形成することができる。以下でさらに詳細に説明されるように、観察者からベゼルを隠す目的のため、専用光屈曲フィルタを最適化及び開発することができる。Ｖｉｋｕｉｔｉ光屈曲フィルタを用いる場合は、所望の横方向画像シフトのほぼ２.７倍の間隙が必要になり得ることに注意されたい。
【００２０】
別の実施形態において、プリズムは、ディスプレイを囲む、プラスチックまたはガラスのような透明材料で作製されたフレームの一部とすることもできる。フレームは、例えば、射出成形で作製することができ、成形金型自体が所望の光学効果を生成するに必要なマイクロプリズム構造を有することができる。そのような実施形態において、中央領域２０は自由空間とすることができる。
【００２１】
図３Ａを次に参照すれば、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６上に配置されたプリズム領域１８の一部が示されている。プリズム領域１８は三角形につくられた多くのプリズム２２を有する。プリズム２２は図においてディスプレイカバー１６の（観察者に面している）外面上に配置される。プリズム２２はベゼル近傍の像をシフトさせるプリズム角θを有し、プリズム角は、光が通過するプリズム面（ファセット）で境界が定められる角度である。図３Ｂはプリズム角θをディスプレイデバイス１０上の位置の関数として示すグラフである。一般に、プリズム２２の角度θはベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の縁端において最大であり、ディスプレイカバーの縁端から離れるとゼロになる（すなわち、プリズムが全く無くなる）べきである。したがって、ディスプレイパネル１２で生成された画像の小部分だけがシフトされるであろう。プリズムの周期である、プリズムアレイの周波数は、得られる画像のエイリアシングを防止するため、ディスプレイパネルのピクセルの周波数より大きくすべきである。一般に、プリズムはディスプレイパネルのピクセルより小さい寸法を有するべきである。例えば、個々のプリズムはディスプレイパネルの単ピクセルの寸法の１/１０にも小さくすることができる。
【００２２】
実線の曲線２４は、プリズムの角度θがベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の縁端から距離Ｌにわたってリニアに減少し、中央領域においてゼロになる例を示す。破線の曲線２６はプリズムの角度θが距離Ｌにわたって非線形に変化する例を示す。気になる画像不連続性を回避する目的で、破線の曲線２６のさらに複雑な形状を考慮することができる。
【００２３】
図４はディスプレイデバイス１０のディスプレイパネル１２から離れた場所にいる観察者Ｏを簡略に示し、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６はディスプレイパネルと観察者Ｏの間に配置されている。ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６とディスプレイパネル１２の間には間隙ＧＡが存在する。このシミュレーションは、ディスプレイパネル１２から観察者Ｏに向けて放射される光線をトレースして、ディスプレイパネル１２上の与えられた位置Ｘ１に対し、光線がベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６に当たる位置Ｘ２を示す。一シミュレーションにおいて、プリズムは観察者Ｏに面し、プリズムのプリズム角は、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の直縁端（すなわち、ベゼル１４の一部の上）における３２°からディスプレイカバー１６の外縁端から約１０ｍｍ離れた位置における０°まで線形に変化する。シミュレーションにおいて、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の屈折率は１.５とし、間隙ＧＡは約１５ｍｍとした。
【００２４】
図５は、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の直縁端（Ｘ２＝０）において、観察者Ｏによって見られるディスプレイデバイス１０のディスプレイパネル１２上の位置Ｘ１がディスプレイスクリーン１３の縁端から約４.８ｍｍ離れていることを示す、シミュレーション結果のグラフである。したがって、ベゼル１４の大きさ（幅）が４.８ｍｍより小さければ、ベゼル１４は観察者には見えないであろう。
【００２５】
プリズムによって生じさせ得るビーム偏向の大きさはプリズムの角度θの関数である。図６に示されるグラフは、屈折率を１.５とし、さらに２０°の視角に対してベゼルは基本的に見えないままであるべきであるとしたときの、ベゼル幅Ｗに対する間隙ＧＡの比をプリズム角θの関数として示す。限定ではなく例として、４５°のプリズム角θを用いると、間隙はベゼルの幅の少なくとも４倍（ＧＡ/Ｗ比が４）とすることが必要である。
【００２６】
本明細書に説明されるベゼル隠蔽ディスプレイカバーの組込みにより、ディスプレイデバイスによって表示される画像に、観察者に見える、アーティファクト及び／または歪が導入され得る。導入され得るいくつかの画像アーティファクトが、またそのような画像アーティファクト及び／または歪の出現を最小限に抑えるために最適化することができる設計パラメータも、以下で説明される。
【００２７】
ディスプレイデバイス１０のようなディスプレイデバイスのベゼル近傍において上記例のベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６によって与えられる局所光屈曲フィルタは局所画像拡大を生じさせ得る。局所拡大の第１の大きな影響は、画像歪補正アルゴリズムを用いることである程度は補償することができる、画像歪の導入である。画像歪補正アルゴリズムは、拡大の見掛けを最小限に抑えるため、ディスプレイパネル１２によって表示される画像を操作することができる。しかし、画像の歪は（例えば、図１２に示されるような）視角γの関数であるため、与えられた視角に対してしか（例えば、ディスプレイが垂直入射またはいずれか別の静的視角γで見られているときにしか）画像を補正することができない。
【００２８】
局所拡大に関連する別の画像アーティファクトは、個々のピクセルの像が大きく拡大され、この結果、画像に色付きまたは黒色の帯が導入され得ることである。図７はピクセル形スクリーンの前面におかれた角度変化プリズム構造を用いることによって局所的に画像が拡大されている場合を示す。拡大により、ピクセル間の隙間によって生じる領域３０内の幅広黒色帯２８が大きく拡大され、その結果、見て分かる黒線が画像に生じている。この効果は「濃淡縞形成」と称される。
【００２９】
例として、同じ色のピクセルの間の隙間を最小にすることによって濃淡縞形成を弱めることができる。図８は、ディスプレイパネル１２の赤ピクセル３２，緑ピクセル３４及び青ピクセル３６をプリズムが長軸方向に直交して整列された例を示す。別の手法が図９に示される。この手法は、ピクセル（例えば、赤ピクセル３２，緑ピクセル３４及び青ピクセル３６）の相互に大きな角度（例えば、ほぼ４５°）をなす整列及び一列おきの色のシフトを含む。この場合、色付きまたは黒色の帯は一列おきにシフトされ、よって見えにくくなる。
【００３０】
さらに、拡大の効果を最小限に抑えるために個々のピクセルの大きさを操作することができる。５５型ディスプレイのような、大型ディスプレイにおける一般的な単ピクセル寸法は、解像度に依存して、約０.７ｍｍであり、これは拡大倍率が５のときにピクセルが容易に見えることを意味する。これは、ディスプレイパネルのピクセルをより小さくするかまたはピクセルに異なる幾何形状をとらせることによって回避することができる。５の拡大倍率に対し、１/５の大きさのピクセルを用いれば、認めされ得る濃淡縞形成は排除されるであろう。エレクトロニクス的観点からは、それぞれのサブピクセルセットは同じトランジスタでそのまま駆動することができ、よって一層複雑な電子回路は回避することができる。
【００３１】
濃淡縞形成を弱めるかまたは排除するためにベゼル隠蔽ディスプレイカバーを改変することもできる。例えば、プリズム面上に粗さを導入するかまたは表面を平坦ではなく若干湾曲させる（すなわち、プリズムにレンズ要素を付加する）ことで単ピクセルの像を若干ぼやけさせることによって、濃淡縞形成を弱めるかまたは排除することができる。適する粗さは、例えば、母型及び母型のマイクロ複製を形成するためのダイアモンド旋盤技術によって得ることができる。図１０は、プリズムが湾曲を有する領域４０（ある程度ぼやけるゾーン）及びプリズムが平坦面しか有していない別の領域４２（ぼやけがないゾーン）の画像を示す。見て分かるように、領域４２ではピクセル間の幅広黒線が排除されている。領域４４はプリズム無しで見られる。図１１は湾曲前方面４６を有するプリズム２２の略図である。
【００３２】
観察者がディスプレイデバイス１０を垂直入射では見ない場合、ベゼル１４はある程度または完全に観察者に見えるであろう。特に、観察者Ｏがディスプレイデバイス１０の非常に近くにいる場合には、観察者が大入射角においてディスプレイカバーの縁端の全てを見ることになるであろうし、これはベゼル領域の全てを見えるようにすることができ、例えば、箱の内部にあるテレビの印象を与え得る。
【００３３】
図１２は、ディスプレイデバイス１０を垂直入射で見ている、図４に示される条件と同じ条件（曲線Ａ）及び、入射角が１０°の、図６に示される条件と同じ条件（曲線Ｂ，α＝１０）においてディスプレイデバイス１０上に見られる位置に関するシミュレーション結果を示すグラフである。グラフに示されるように、曲線ＡとＢは、互いに対してシフトされていることを除いて、同様である。第一近似において、曲線ＢはＡＧ・ｓｉｎ(α)だけシフトされる。ここで、ＡＧは空隙であり、αは視角である。したがって、比較的小さな視角（例えば、１０°）において、ベゼルは見え始めるであろう。プリズム角はより大きな視角を与えるために非線形に変えられ得る（図３Ｂの破線の曲線２６を見よ）ことに注意されたい。
【００３４】
いくつかの実施形態において、大きくなる入射角におけるベゼルの視認性の低減はベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６のプリズム領域１８ａ〜１８ｄ上に拡散性構造を付加することによって達成することができる。部分ベゼル１４ａ〜１４ｄに近いこの領域において、画像のこの部分はベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６上で生成されるから、画像はある程度ぼやけ得る。しかし、観察者は通常画像の中心近傍に注意を集中させ、周辺情報はそれほど重要ではないから、大型テレビに対して１０ｍｍのぼやけ領域をとることは有意な視覚集中妨害にはなり得ない。いくつかの例において、プリズム領域１８ａ〜１８ｄは、視角を拡大するため、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の両面上にプリズムを有することができる。
【００３５】
次に図１３を参照して、観察者Ｏがディスプレイパネル１２の法線に対して視角γでディスプレイデバイス１０（例えば、テレビ）を見つめていると考える。視角γにおいてベゼル１４が見えないことを保証するためにはディスプレイカバー１６上に配置されたプリズム２２によって導入される偏差角δが式（１）：
【００３６】
【数１】
2015535350.tif 000003
【００３７】
すなわち
2015535350.tif 000004
【００３８】
であることが必要である。ここで、δはプリズム偏差角、γは視角、Ｗはベゼル幅、ＧＡはディスプレイパネル１２とディスプレイカバー１６の間の間隙の距離である。図１３は、ディスプレイカバーの縁端からディスプレイカバーの内側に向けて延びる、プリズムがそれにかけて配置されるべき、最小距離Ｌが式（２）：
【００３９】
【数２】
2015535350.tif 000005
【００４０】
であることも示す。
【００４１】
式（１）は、プリズム偏差角δが大きくなるかまたは視角γが小さくなるにともなって間隙ＧＡが減少するであろうことを示し、ベゼル１４がさらに小さい視角で観察者に見えるようなるであろうことを意味する。また、式（２）はベゼルを隠すために必要なディスプレイカバーの縁端からのプリズム２２の分布の長さＬが小さい間隙ＧＡに対しては減少するであろうことを示し、画像アーティファクトがディスプレイデバイスの縁端近傍の画像の小領域内の局在されたままであることを意味する。次に図１４を参照すれば、ディスプレイパネルが幅Ｗを有するベゼル１４で囲まれているディスプレイデバイス１０を見ているとして観察者Ｏが示されている。プリズムアレイの１つのプリズム２２が示される。プリズム２２は、前方面５０，非光通過面４８及び後方面５６を有する。後方面５６と前方面５０がプリズム角θを定める。プリズム２２が観察者Ｏに面している（ガラスカバーの観察者側上にある）とすれば、プリズム角θ及び、視角を様々な値に固定しながら決定される、間隙対ベゼル幅比ＧＡ/Ｗに対して、偏差角δを計算することができる。
【００４２】
図１５は、＋３０°の正の視角＋γまでベゼルを見えなくしておくことが望ましいとして最小間隙−ベゼル幅比ＧＡ/Ｗを示すグラフである。プリズムの屈折率は１.５６とした。図１５から分かるように、ベゼルを観察者に見えなくしておき、間隙ＧＡを妥当な大きさに保つためには、プリズム角θを少なくとも５５°とすべきである。ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の構成に対する最適設計は、以下でさらに詳細に説明される、他の画像アーティファクトの関数になり得る。
【００４３】
図１６は、プリズム角θが小さいプリズム２２を用い、対向する、非光通過面４８（光線が通過しない面）が、隣接する、光通過前方面５０に対して９０°に設定されている（すなわち、角βによって直角三角形が形成されている）ときの結果を示す。光線５２に沿ってディスプレイパネル画像を見ている場合、光線５２は全反射によって対向面４８で反射され、ベゼル１４が見えるような方向に伝搬される。例として、プリズム角θが５５°であると、プリズムに入る光線のほぼ４０％が間違い方向に伝搬される。
【００４４】
あるいは、プリズム２２の角βは、プリズム２２の非光通過面が、図１７に示されるように、プリズム内部で光線５４と平行になるような角度である。しかし、この場合は光のその部分がプリズム２２の面の１つを直接に通過し、５５°のプリズム角θに対して、プリズムを通過する光のほぼ４０％は間違い方向に伝搬されるであろう。図１８のグラフは間違い方向に反射される光の量をプリズム角θの関数として示し、約５５°のプリズム角θに対して、光線の約４０％が間違った面に向かうことも示し、これは、観察者Ｏが見るような画像が縁端において薄暗く見えるであろうことを意味する。ほとんどの観察者にとって４０％は許容され得るであろうが、４０％より多い、間違って偏向された光の量は視覚上受け入れられない。したがって、広がった画像は縁端において薄暗くなるであろうし、５５°のプリズム角θが輝度低下を４０％以下に維持するための最大プリズム角である。
【００４５】
図１４を再度参照すれば、プリズム２２が観察者Ｏの側にあり、平ガラス基板上に配置されている場合、後方面５６（ディスプレイカバー１６にある面）はディスプレイパネル１２の平面に平行である。大きな負の視角（−γ）において、後方面５６における光線の入射角は非常に大きくなり、光線は後方面５６において全反射で反射される。図１９のグラフは、プリズム内の全反射の発現に対して、プリズム角θを視角γの関数として示し、約５５°のプリズム角θに対して全反射は約−３１°の視角において始まることを示す。約−３１°より小さい負の視角−γに対し、プリズム２２は拡散性反射器のように見えるであろう。
【００４６】
いくつかの場合において、観察者がベゼル隠蔽ディスプレイカバーを特定の視角範囲内で見ているとき、彼または彼女は２つのオフセットされた画像を見ることになり得る。図２０は観察者Ｏによって見られるようなベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の一部を示す。観察者Ｏは、１つはプリズム２２の光通過前方面５０を通って伝搬している光線２１によって形成されるシフトされた画像であり、１つは、非光通過面であるはずの面４８を通って伝搬している光線６１によって形成される寄生画像である、２つの画像を見る。一実施形態において、二重像はそれぞれのプリズムの非光透過面を、光の通過を防止するように、不透明にすることで軽減される。例えば、非光透過面を（例えば、静電塗装プロセスにより）不透明コーティングで被覆することができる。したがって、光はプリズム２２の光通過前方面５０だけを通過することができる。
【００４７】
図２１を参照すれば、プリズム（例えば、プリズム２２）が定角θを有するときに、ディスプレイパネルの縁端近傍の（点６０における画像部分のような）物体は複製されることができ、この複製は視覚的に邪魔になり得る。この歪はプリズム２２を通して見たれる画像をぼやけさせることで軽減することができる。あるいは、偏差角δがゼロに近づくまで、プリズム角θをディスプレイカバーの縁端から内側に、空間的に、距離Ｌにかけて緩やかに小さくすることができる。プリズム角漸減がリニアであるとすれば、プリズムアレイは円筒フレネルレンズと等価になり、空間内のどこかにある焦点を有するであろう。
【００４８】
図２２Ａ及び２２Ｂは、プリズム角漸減の２つの異なる場合を示す。図２２Ａはプリズム角θが一部で急速に減少する例を簡略に示す。焦点ｆｐはディスプレイパネルの表面上にある。したがって、プリズムがそれにかけて必要とされる、ディスプレイカバー１６の縁端からの距離Ｌは上の式（２）を用いて決定することができる。しかし、この場合、観察者Ｏによって見られる光の全ては同じ点からくることになり、この結果、拡大倍率が大きくなる。図２２Ｂはプリズム角θが、空間的に、図２２Ａに示される例よりも緩やかに減少する例を簡略に示す。図２２Ｂに示されるプリズム角θの緩やかな空間的減少に対し、焦点ｆｐはディスプレイパネル１２の背後にあり、拡大倍率（Ｌ/Ｌ'）は小さくなる。しかし、プリズムがそれにかけて必要とされるであろう距離Ｌが大きくなり、これは、上述した全反射のような、他の欠陥が画像の大きな部分で見られるであろうことを意味する。したがって、限定ではなく例として、約５０°から約６０°の範囲にある、例えば５５°の、プリズム角θが適切な折衷を提供し、４ｍｍ幅のベゼルに対して約１０ｍｍの間隙ＧＡが得られる。
【００４９】
上述した画像アーティファクトは、様々なアーティファクトのバランスをとり、意図する視角及び距離に対して最適なベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６を設計するための設計プロセスを開発することで、軽減することができる。適切な設計を決定するためのプロセスの一例が以下に説明される。第１に、ベゼル１４が見えるようになる正の視角＋γを決定することができる。例えば、試験中、約３０°の正の視角で許容できる間隙が得られた。第２に、間隙対ベゼル比を出発プリズム角θの関数として決定することができる。図１５のグラフによれば、＋３０°の視角において、５５°の出発プリズム角θ１に対してＧＡ/Ｗ比は約２.２である。次に、出発プリズム角θ１（この例では５５°）で、許容できる、間違った面を通る光漏れ量を得られるか否か、また入り光線の全反射がプリズムでおこり始める角度も、決定することができる。非常に大きなプリズム角の使用は画像アーティファクトを生じさせるから、出発プリズム角θ１は適度に小さく、例えば、約５５°以下にすべきである。
【００５０】
出発プリズム角θ１が選ばれると、角度漸減率が決定される。漸減率は、画像アーティファクトが小さな領域に局所化されたままでいるように可能な限り高めるべきであるが、ピクセル拡大（濃淡縞形成）が大きくなりすぎないように十分に緩やかに漸減すべきでもある。リニア漸減に対し、画像拡大の絶対値は画像の縁において非常に高く、この結果、局所化されたピクセル拡大がおこる。いくつかの場合、拡大は負になり得る。これは画像が反転されることを意味する。この効果は主としてフレネルレンズによって生じる球面収差による。図２３は画像拡大をディスプレイカバーの縁端からの距離Ｌの関数として示す。したがって、プリズム角漸減率が高められてもコンピュータ処理で拡大倍率を一定に保つことによって、拡大倍率を選ぶことができる。これはフレネルレンズ設計への非球面要素の付加と等価であることを示すことができる。図２４は拡大倍率をそれぞれ５（曲線６２）及び２（曲線６４）に固定することによるプリズム角変化を示す。
【実施例１】
【００５１】
実施例１
５５°の出発プリズム角θ１を２の拡大倍率とともに選び、この結果、約１８ｍｍのプリズムアレイ長Ｌ（プリズムアレイがそれにかけて延びるディスプレイカバーの縁端からの距離）を得た。４ｍｍのベゼル幅に対し、間隙ＧＡはほぼ９ｍｍであると決定した。したがって、ベゼルはほぼ３０°の視角において見え始めるであろうし、全反射の発現は−３０°の視角γに始まるであろう。
【００５２】
実施例２
５５°の出発プリズム角θ１を５の拡大倍率とともに選び、この結果、約１１.３ｍｍのプリズムアレイ長Ｌを得た。４ｍｍのベゼル幅に対し、間隙ＧＡはほぼ９ｍｍであると決定した。したがって、ベゼルはほぼ３０°の視角において見え始めるであろうし、全反射の発現は−３０°の視角γに始まるであろう。
【００５３】
実施例３
５５°の出発プリズム角θ１を２の拡大倍率とともに選び、この結果、約４５ｍｍのプリズムアレイ長Ｌを得た。１０ｍｍのベゼル幅に対し、間隙ＧＡはほぼ２２ｍｍであると決定した。したがって、ベゼルはほぼ３０°の視角において見え始めるであろうし、全反射の発現は−３０°の視角γに始まるであろう。
【００５４】
上述したように、視角が一層正になるにつれて、ベゼル１４が見えるようになる。次に図２５を参照すれば、ベゼル１４の視認性は、それがなければベゼル１４に当たるであろう光線を偏向させる（すなわち、逆方向において、ベゼル１４を見ることを回避する）ための反射面６６を提供することで軽減され得る。反射面６６は、研磨されて鏡としてはたらくことができ、または、ある程度光を拡散して、反射された画像部分をある程度ぼやけさせる（あいまいにする）ための何らかの構造を有することができる。
【００５５】
上で説明したように、画像の縁は、間違ったプリズム面を通る光漏れによるかまたは間違ったプリズム面での光反射により、薄暗く見え得る。そのような漏れを回避するための別の方法は画像を局所的に明るくすることを含む。例えば、観察者が垂直入射にいるときに見える画像の薄暗くなりすぎ量を計算することができて、ディスプレイパネル１２で生成される画像を対応して明るくする。これは、画像処理（この場合、画像自体が縁で薄暗いときにしかはたらかない）によるか、またはバックライト照明によって、行うことができる。図２６は一実施形態にしたがうバックライトアセンブリ６８を示す。このバックライトアセンブリ例は、光源７２，反射面７４及び光ガイドプレート７０を有する。バックライト光ガイドプレート７０から漏れる光をどれだけ多くするかによって画像を局所的に明るくすることができる。これは、例えば、光ガイドプレート上に浅いプリズムアレイ７６を取り付けることによって達成することができる。
【００５６】
あるいは、少なくともピクセル寸法に等しい大きさだけ画像をぼやけさせることができる。これは、プリズム角に雑音（小さい偏差）を導入することで、または図１１に関して先に説明したようにプリズムの出力面を湾曲させることで、達成することができる。
【００５７】
図２７はプリズム２２が、上述した実施形態におけるようにディスプレイパネル１２に背を向けるのではなくではなく、ディスプレイパネル１２を向いている、本開示の一実施形態を示す。この場合、プリズムの入光面（面５６）は間違い方向を指している。言い換えれば、与えられた光線偏差角に対し、プリズム面にわたる出光線の角度（α）は、プリズムが観察者Ｏを向いているとき（この場合、面５６はディスプレイに平行であるから）よりも必然的に大きい。この結果、かなり小さな視角に対して全反射がおこるであろう。
【００５８】
図２８は、プリズムが観察者を向いている場合（曲線７８）またはプリズムがディスプレイパネル１２を向いている場合（曲線８０）の、２つの状況においてプリズム２２が全反射を生じる視角γを示すグラフである。例として、４０°のプリズム角に対し、プリズム２２は、ディスプレイパネルを向いているときには全ての負の視角−γに対して全反射状態にある（曲線８０）が、プリズム２２が観察者を向いているときには−４０°より小さい負の視角−γに対してしか全反射はおこらない。したがって、フラットカバー化粧ディスプレイパネル１２の裏面上にプリズム２２を配置する場合には、全反射及び大きな間隙を回避するため、プリズム角θを非常に小さくすることが必要になるであろう。
【００５９】
次に図２９を参照すれば、マイクロプリズム対面ディスプレイパネル１２には全反射を生じる傾向があるから、いくつかの実施形態においては、観察者によって見られる通常モードに全反射モードを選ぶことができる。図２９は、面の１つ（例えば、面５０）が全反射を生じさせ、他の面（例えば、面５６）は光線を透過させている実施形態を示す。さらに詳しくは、光線は面４８でプリズムに入り、面５０において全反射で反射され、面５６でプリズムをでる。面５０は入り光線６５を反射しているから、プリズムの屈折率に無関係に非常に大きな偏差角を生じることができる。これにより、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６とディスプレイデバイス１０の間に、極めて小さな間隙ＧＡが可能になる。
【００６０】
上述したように、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６はガラス板（またはガラスフレーム）の表面に光屈曲フィルタ材料を貼り付け、続いて、ディスプレイデバイスにガラス板を取り付けることによって形成することができる。フィルタ材料は、プリズムアレイが形成されている、透明ポリマー材料のフィルムで形成することができる。特定の実施形態の１つにおいて、プリズムアレイはドラムまたはシリンダーに母型パターンをダイアモンド旋盤加工し、その後、母型パターンをもつドラムを用いてポリマー材料のフィルム上にプリズムアレイを転写することで形成される。あるいは、プリズムアレイは、ドラムの周りにポリマー材料のフィルムを巻き付け、ドラムを回転させながらダイアモンド工具を用いてポリマー材料の表面にアレイを加工することで、ポリマー材料上に形成することができる。例えば、図３０はプリズムアレイ１１８が透明ポリマー材料のフィルム１００の表面１０２に形成されているフィルム１００の一部を簡略に示す。
【００６１】
図３０に示されるような、ダイアモンド工具を用いるポリマー材料へのプリズムアレイの直接形成は、個々のプリズムの寸法が微細であれば、困難になり得る。特に、フィルム内のダイアモンド工具の絶対深さは非常に上手に制御することはできず、浅い深さでは特に、時間とともに変わり得る。例えば、加工プロセス中の温度変動は、プリズムアレイ１１８が加工されている間にドラムの直径をかなり変化させることができ、続いて、パターンの深さを変えることができる。さらに、材料のハイドロスコピー(hydroscopy)が加工中にフィルムの厚さをかなり増加させることができ、続いて、プリズムアレイに非一貫性を生じさせることができる。
【００６２】
次に図３１を参照すれば、これらの製造異常は、ポリマー材料のフィルム１００の表面１０２にプリズムアレイ１１８を、図３１に簡略に示されるように、プリズムアレイ１１８が表面１０２からオフセットされ、表面１０２の下にオフセット間隔ｄｚで配置されるように、形成することで軽減できると判定されている。しかし、フィルム１００の表面１０２からのプリズムアレイ１１８のオフセット化は、フィルム１００にステップ構造１１０（すなわち、表面と９０°で交差する構造）をつくり込む。ステップ構造１１０は光を散乱させ、フィルム１００を通して表示される画像に眼に見える画像アーティファクト（特に輝線）を生じさせる。
【００６３】
一実施形態において、ステップ構造１１０によって散乱される光はステップ構造の寸法、特にオフセット間隔ｄｚを制御することによって軽減される（及び、対応する画像アーティファクトが排除または低減される）。さらに詳しくは、プリズムアレイ１１８と透明ポリマー材料のフィルム１００の表面１０２の間の光路差は、フィルム１００の屈折率ｎとオフセット間隔ｄｚの積である（すなわち、ＯＰＤ＝(ｎ−１)・ｄｚ）。光路差は空気を通る光路とポリマー材料のフィルムを通る光路の差である。ＯＰＤがフィルム１００を透過する光の波長の中央値の整数ｋ倍に等しい（すなわち、ＯＰＲ＝ｋ・λである）ようにフィルムを形成することで、ステップ構造１１０による光の回折が最小限に抑えられ、ステップ構造１１０は見えなくなって付随する画像アーティファクトが排除されるであろう。これらの関係式を用いれば、 (ｎ−１)・ｄｚをｋ・λに等しいとおくことによって、オフセット間隔ｄｚの適切な値を決定することができる。
【００６４】
例として図３２を参照すれば、ディスプレイのピクセル強度のヒストグラムが、ディスプレイに取り付けられた（図３１に示されるような）プリズムアレイ１１８を有する透明ポリマー材料フィルムに対するピクセル位置の関数として、グラフィックで示される。このシミュレーションに対し、ディスプレイのピクセル位置は０.７ｍｍにとり、ピクセル−フィルム距離（上述のＧＡ）は２５ｍｍにとった。このシミュレーションの目的に対し、最悪の場合のシナリオ（すなわち、ＯＰＤ≠ｋ・λ）において現れる画像アーティファクトを示すため、光路差ＯＰＤを波長の１/２にとった。シミュレーションまたはモデルには光源（すなわち、ディスプレイのピクセル）から透明フィルムを通って観察者の眼まで伝搬する光を含めた。対応する光路のそれぞれの領域は光源が単点であるとするフーリエ光学モデルを用いて計算した。ピクセルの空間広がりを考慮するため、ピクセル広がりをカバーする多くの発光点を考察し、全ての単発光点について計算した強度の和として最終画像を計算した。図３２に示されるように、ステップ構造１１０に直に隣接するプリズムに対応するディスプレイのピクセルは、プリズムを通過するこれらのピクセルから放射された光はステップ構造１１０によって散乱されるから、アレイ内の他のピクセルに対して減じられた強度を有する。この結果、これらのピクセルからの光はアレイ内の他のピクセルに対して１３％も減衰されているように見える。この減衰は得られる画像内に見える線として現れる。しかし、光路差ＯＰＤが波長の整数倍（すなわち、ＯＰＤ＝ｋ・λ）にとられると、ピクセルは減衰されず、したがって画像アーティファクトの出現は軽減される。
【００６５】
図３２にグラフィックで示される画像アーティファクトまたは「線」の視認性は、そのコントラストで特性評価することができる。画像アーティファクトのコントラストをグラフィックでモデル化するため、式：
2015535350.tif 000006
【００６６】
及び
2015535350.tif 000007
【００６７】
を用いることができる。ここで、上述したように、ＯＰＤは光路差、ｎはポリマー材料のフィルムの屈折率、ｄｚはオフセット間隔、ｋは整数（すなわち、１，２，３...）、λは（単色条件を仮定して）波長である。ΔＯＰＤは、波長の整数倍に等しい光路差からの偏差を考慮するために用いられる、光路不整合である。上述したシミュレーションに基づいてコントラストを数学的にモデル化した。
【００６８】
図３３を参照すれば、コントラスト（ｙ軸）は、ｄｚの固定値に対して、ΔＯＰＤ（ｘ軸）によって変動する。詳しくは、ΔＯＰＤがゼロのときにコントラストはゼロまで低下し、これは得られる画像に画像アーティファクトが見えないであろうことを示す。しかし、ΔＯＰＤが大きくなるにつれてコントラストは高くなり、ΔＯＰＤが０.５λに等しいときにコントラストは最大に達し、光路間の不整合が波長の１/２程度であるときに画像アーティファクトは最も顕著になるであろうことを示す。コントラストは光路差不整合の関数として変わり、波長の整数倍において最小に、また波長の半整数倍において最大になり、画像アーティファクトを最小化するにはオフセット間隔が波長の整数倍に定められるべきであることを示す。
【００６９】
図３３はコントラストの変動をΔＯＰＤの関数として示すが、図３４は、ｄｚの固定値に対して、コントラスト（ｙ軸）を波長（ｘ軸）の関数としてグラフで示し、ここでｄｚは緑色光の波長（すなわち、λ＝５４０ｎｍ）に対して最適化してある。緑色光は、赤ピクセル、緑ピクセル及び青ピクセルを用いる標準のディスプレイデバイスにおいて、緑ピクセルから放射される光の波長は、赤ピクセル、緑ピクセル及び青ピクセルのアレイから放射されるスペクトルの中央にあるから、最適化のために選ばれる。また、人間の眼は緑色光の波長において最も感度が高いから、通常はその色における画像アーティファクト排除が最善である。上述したシミュレーションは、オフセット間隔ｄｚを制御することにより、特定の波長に対して画像アーティファクトを排除できることを示すが、実際のディスプレイは波長のスペクトルを放射することを考慮することが重要である。図３４は、ＯＰＤが波長（波長は５４０ｎｍに固定されている）の１倍、２倍または３倍にとられているとして、ピクセルコントラストを波長の関数として示す。
【００７０】
図３４に示されるように、オフセット間隔ｄｚが一波長（すなわち、ｋ＝１）に等しいときに可視スペクトル全体にわたるコントラストが最小化される。図３４は、緑色スペクトル（すなわち、５４０ｎｍ周辺のスペクトル）の波長に対してコントラストを最小化することができるが、緑色スペクトルの外側（すなわち、赤色スペクトル及び青色スペクトル）ではコントラストが高くなることも示す。
【００７１】
したがって、本明細書に説明される一実施形態において、プリズムアレイのオフセット間隔ｄｚは５４０ｎｍの波長において一波長（すなわち、ｋ＝１）に等しく設定される。ポリマー材料のフィルムがほぼ１.５の屈折率を有するとすれば、対応するオフセット間隔ｄｚは１.０８μｍ（すなわち、ＯＰＤ＝(ｎ−１)ｄｚ＝ｋλ，ｄｚ＝ｋλ/(ｎ−１)＝(５４０ｎｍ)/(1.５−１）)である。
【００７２】
ほぼ１μｍのオフセット間隔ｄｚでは画像アーティファクトの発生を最小限に抑えることができるが、このオフセット間隔はポリマー材料のフィルムにプリズムアレイを形成する目的には不十分であり得る。したがって、いくつかの実施形態において、図３５に簡略に示されるように、それぞれのステップ構造が先行するステップに対して１.０８μｍのオフセット間隔を有する、一連のステップ構造を用いることによってプリズムアレイまたは構造をポリマー材料のフィルムに形成することができる。
【００７３】
次に図３６を参照すれば、別の実施形態において、それぞれのステップが一波長に等しいＯＰＤに対応するステップ高ｄｚ’を有し、ｄｚ’の総和が、画像アーティファクトを排除するために材料内でオフセットされるべき大きさである、ｄｚに等しい、一連の小ステップを用いて、プリズムアレイ１１８の所望の全オフセット間隔ｄｚを得ることができる。
【００７４】
本明細書に説明される実施形態において、オフセット間隔ｄｚは±０.２μｍの許容範囲を有する。例えば、図３７はオフセット間隔ｄｚが波長の１/１０だけ調節されたときのコントラストへの効果をグラフで示す。詳しくは、図３７は、オフセット間隔ｄｚの波長の１/１０の変化がコントラスト曲線をシフトさせ、続いて、得られる画像アーティファクトを、シフトの符号に依存して、スペクトルの赤色領域または青色領域において一層見えるようにすることを示す。
【００７５】
図３７に示されるシミュレーションデータに基づいて、スペクトルの隣接領域における画像アーティファクトの出現を最小限に抑えるためには、プリズムアレイのオフセット間隔ｄｚが選ばれた値の±０.２μｍ内にあるべきであると決定した。例えば、上述したように、オフセット間隔が１.０８μｍに選ばれる場合、画像アーティファクトの出現を最小限に抑えるためには、実オフセット間隔は０.８８μｍと１.２８μｍの間に維持されるべきである。ここでは、１.５の屈折率を有するポリマー材料のフィルムにプリズムアレイが形成されると仮定している。
【００７６】
図３１及び３５〜３６は、プリズムアレイ１１８が一ステップ構造または複数のステップ構造でフィルム１００の表面１０２からオフセットされている一実施形態を示すが、他の実施形態が可能であることは当然である。
【００７７】
例えば、図３８は、プリズムアレイ１１８がポリマー材料の透明フィルム１００の表面１０２からフィルムの厚さ内にオフセットされるようにフィルム１００に形成されたプリズムアレイ１１８を示す。この実施形態において、プリズムアレイ１１８または構造は、プリズムアレイ１１８とフィルムの表面１０２の間に傾斜領域１０３を形成することによって、フィルムの表面からオフセットされる。傾斜領域１０３は表面１０２に対して、表面１０２がある距離にかけてプリズムアレイ１１８に遷移するように角度φで配向される。垂直入射で入ってくる光がそのような表面に当たると、光はｓｉｎ(φ)＝ｎｓｉｎ(α１)であるような角度α１で偏向される。ここで、ｎはフィルムの屈折率である。また、光が透明フィルムを出るときの最終偏差角は、ｓｉｎ(α２)＝ｎｓｉｎ(α１)であるような角度α２に等しい。フィルムがディスプレイから距離Ｄにおかれているとすれば、プリズム１１８の効果は視線をｄｘ＝Ｄ・ｔａｎ(α２)だけ変位させることであろう。
【００７８】
この実施形態はフィルム１００におけるプリズムアレイ１１８の製造性を向上させるが、傾斜領域１０３の角度配向により、いくつかの画像アーティファクトが形成され得る。詳しくは、傾斜表面はディスプレイからの光を図１８に示される大きさｄｘだけ回折させる。例えば、ｄｘをピクセルの１/３（すなわち、ｄｘは赤、緑または青のサブピクセルの幅に等しい）とする。プリズムアレイ１１８においてフィルムに接触する光線はＲＧＢ-ＲＧＢ-ＲＧＢサブピクセルの像を形成するであろう。しかし、傾斜領域１０３においてフィルム１００上に入射する光はピクセルの１/３だけ回折され、したがって、色の１つが失われている画像を形成するであろう。例えば、得られるピクセルシーケンスはＲＧＢ-ＧＢ-ＲＧＢになり得る。色（この場合は赤）が失われる結果、画像に色付きの線が現れ、容易に見ることができる画像アーティファクトを形成する。
【００７９】
しかし、上述の画像アーティファクトは、角度φを最小化し、したがって、ｄｘの値を減じることにより、回避することができる。例えば、ｄｘがピクセル寸法の１/１０より小さくなるように傾斜領域１０３の角度φを設定することで画像アーティファクトの発生はかなり抑えられ、軽減さえされるであろうと仮定される。あるいは、ｄｘが一ピクセルの幅に等しくなるように、傾斜領域１０３の角度φを設定することができる。この実施形態においては、得られる画像の一列が失われるであろうが、これは画像内の色付き線より見え難いであろう。
【００８０】
本明細書に説明される実施形態において、プリズムアレイはポリマー材料のフィルムに、初めにドラムの周りにフィルムを巻き付けることによって、形成することができる。次いでドラムを回転させ、大半径ダイアモンド工具を用いてフィルムの表面を調整する。その後、小半径ダイアモンド工具をフィルムの表面に、接触させずに、極めて近接させる。これはビジョンシステムを用いて達成することができる。その後、フィルムに溝が現れるまでフィルムの表面に向けて、小さな増分（すなわち、０.２μｍ未満の増分）で、ダイアモンド工具を前進させることができる。対応する深さはゼロ深さとして指標付けされる。次いで、ダイアモンド工具の深さをコンピュータ制御で調節しながらフィルムの表面にわたってダイアモンド工具を行き来させることにより、所望のパターンをフィルムに加工する。
【００８１】
図２を再び参照すれば、本明細書に説明される実施形態において、ディスプレイの中央領域における画像劣化を回避するため、プリズムアレイをもつ透明フィルムは一般にディスプレイカバー１６の縁端近くにしか施されない。しかし、フィルムの内縁端（すなわち、ディスプレイカバー１６の中央に近い側の縁端）は、光を回折させるステップ型不連続性を示し、よって画像アーティファクトを形成する。言い換えれば、ディスプレイの限定された領域にだけ微細構造を配することが必要な場合、画像の一部だけをカバーする小寸のフィルムの作製がある程度問題になり得る。この場合、フィルムの物理的縁端は光路にステップ関数を形成する縁端であり、上述した解決策はフィルムの縁端によって形成される画像アーティファクトの排除には適し得ない。
【００８２】
次に図３９及び４０を参照すれば、フィルム１００の内縁端によって形成される画像アーティファクトは、図４０に示されるようにフィルムの縁端に鋸歯パターンを形成し、パターン内のそれぞれの鋸歯がサブピクセルの対角線に平行になるようにフィルム１００を位置合わせすることで、軽減することができる。図３２に関して上述したように、選ばれた波長の整数倍以外に対応するオフセット間隔ｄｚを有するステップ構造がピクセルアレイ内のサブピクセル列のいくつかからの光の減衰を生じさせ、よって画像全体にわたる色付き線の視角印象を与えるであろう。フィルム１００の縁端を鋸歯パターン１５０につくることでそのような画像アーティファクトを軽減することができる。詳しくは、鋸歯パターン１５０は、鋸歯パターン１５０のそれぞれの鋸歯１５２の縁端１５４がディスプレイのそれぞれのサブピクセルの対角線に概ね平行になるように切断される。１/３のサブピクセルデューティサイクル（すなわち、それぞれのピクセル毎に３つのサブピクセルがある）を考えると、それぞれのサブピクセルの長辺に対する対角線の角度（したがって、鋸歯パターンのそれぞれの「歯」の角度）βは、ａｒｃｔａｎ(１/３)≒１８°である。したがって、フィルム１００の縁端は、図４０に示されるように、サブピクセルの長辺に対する鋸歯パターン１５０のそれぞれの鋸歯１５２の角βがほぼ１８°になるように切断されるべきである。フィルム１００が切断され、図３９に簡略に示されるように、サブピクセルの対角線と位置合わせされると、フィルムの縁端において生じる光の回折は、異なるピクセルの赤サブピクセル、緑サブピクセル及び青サブピクセルに交互に作用し、したがって、線状画像アーティファクトを排除して、観察者によって知覚され難い、高空間周波数色変調で置き換える。
【００８３】
本明細書ではディスプレイベゼルの見掛けの排除を容易にするための上述したフィルムの使用を参照したが、他の用法が考えられることは当然である。特に、上述したフィルムは、ディスプレイデバイスの全ディスプレイ面より小さい領域にフィルムが施されるいかなる用途にも用いられ得ると考えられる。
【００８４】
本開示の実施形態を説明し、定める目的のため、述語「実質的に」、「ほぼ」及び「約」は、いかなる量的比較、値、測定値またはその他の表現にも帰因させ得る不確定性の本質的な度合いを表すために本明細書で用いられていることに注意されたい。
【００８５】
特定の仕方で、あるいは、特定の特性を具現化するかまたは特定の態様で機能するため、「構成」されている特定の実施形態のコンポーネントの本明細書における叙述は、目的用法の叙述に対するものとしての、構造叙述であることに注意されたい。さらに詳しくは、コンポーネントが「構成される」態様への本明細書における言及はコンポーネントの既存の物理的状況を表し、したがって、コンポーネントの構造特性の限定された叙述であるととられるべきである。
【００８６】
特定のコンポーネントまたは要素の説明における語句「少なくとも１つ」の使用は、他のコンポーネントまたは要素の説明における述語‘ａ’の使用がその特定のコンポーネントまたは要素に対する１つより多くの使用を排除することを意味しないことにも注意されたい。さらに詳しくは、あるコンポーネントが‘ａ’を用いて説明されるかもしれないが、そのコンポーネントをただ１つに限定すると解されるべきではない。
【００８７】
特定の実施形態を本明細書に示し、説明したが、特許請求される主題の精神及び範囲を逸脱することなく様々なその他の変更及び改変がなされ得ることは当然である。さらに詳しくは、説明される実施形態のいくつかの態様が好ましいかまたは特に有利であるとして本明細書で認定されることがあり得るが、特許請求される主題がそれらの好ましい態様に限定される必要はないと考えられる。
【符号の説明】
【００８８】
１０    ディスプレイデバイス
１２    ディスプレイパネル
１４    ベゼル
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ    部分ベゼル
１６    ベゼル隠蔽ディスプレイカバー
１７    周縁領域
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ    プリズム領域
２０    中央領域
２２    プリズム
３２    赤ピクセル
３４    緑ピクセル
３６    青ピクセル
４６    プリズムの湾曲前方面
４８    プリズムの非光通過面
５０    プリズム後方面
５２，５４，６０，６１，６５    光線
５６    プリズムの前方面
６６，７４    反射面
６８    バックライトアセンブリ
７０    光ガイドプレート
７２    光源
７６，１１８    プリズムアレイ
１００    透明ポリマー材料フィルム
１０２    透明ポリマー材料フィルムの表面
１０３    傾斜領域
１１０    ステップ構造
１５０    鋸歯パターン
１５２    鋸歯
１５４    鋸歯の縁端
Ｏ    観察者
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2015535350.tif 000009
【図２】
2015535350.tif 000010
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
2015535350.tif 000014
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015535350.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2015535350.tif 000023
【図１５】
2015535350.tif 000024
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2015535350.tif 000029
【図２１】
2015535350.tif 000030
【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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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２７】
2015535350.tif 000037
【図２８】
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【図２９】
2015535350.tif 000039
【図３０】
2015535350.tif 000040
【図３１】
2015535350.tif 000041
【図３２】
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【図３３】
2015535350.tif 000043
【図３４】
2015535350.tif 000044
【図３５】
2015535350.tif 000045
【図３６】
2015535350.tif 000046
【図３７】
2015535350.tif 000047
【図３８】
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【図３９】
2015535350.tif 000049
【図４０】
2015535350.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月5日(2015.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図５は、ベゼル隠蔽ディスプレイカバー１６の直縁端（Ｘ２＝０）において、観察者Ｏによって見られるディスプレイデバイス１０のディスプレイパネル１２上の位置Ｘ１がディスプレイパネル１２の縁端から約４.８ｍｍ離れていることを示す、シミュレーション結果のグラフである。したがって、ベゼル１４の大きさ（幅）が４.８ｍｍより小さければ、ベゼル１４は観察者には見えないであろう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2015535350.tif 000051
【国際調査報告】
2015535350.tif 000052
2015535350.tif 000053