(57)【要約】【課題】入光面及び出光面を備え、輝度の不均一性を低減することの可能な光学デバイスを提供する。【解決手段】光は入光面から出光面へと光学デバイスを透過する。この光学デバイスは、入光面及び出光面のうちの一方の表面に配置されている１つ以上のマイクロ構造層を含む。この１つ以上のマイクロ構造層は分離した複数のマイクロパターンを有し、輝度の不均一性を低減するように光学デバイスの透過性を変化させる所定のパターンを形成する。また、マイクロ構造層は光学デバイスの総発光効率を増大させるように、光の一部を反射して元の光路に戻し、再使用することが可能である。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光面及び出光面を備え、光が入光面から出光面へと光学デバイスを透過することを可能とし、輝度の不均一性を低減することの可能な光学デバイスであって、
入光面又は出光面に配置されている１つ以上のマイクロ構造層と、
同１つ以上のマイクロ構造層は分離した複合マイクロパターンを有することと、
分離した複合マイクロパターンは光学デバイスの透過性を変化させることによって輝度の不均一性を低減する所定のパターンを形成することと、からなる光学デバイス。
【請求項２】
所定のパターンの密度は光学デバイスの透過性を変化させることによって輝度の不均一性を低減するように設計されている請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
所定のパターンの密度は各マイクロパターンの形状若しくは寸法を変化させることによって又は隣接するマイクロパターンの間隔を変化させることによって設計されている請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
各マイクロパターンの透明性は光学デバイスの透過性を変化させることによって輝度の不均一性を低減するように設計されていることと、各マイクロパターンの透明性は各マイクロパターンの材料を変化させることによって設計されていることと、を含む請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項５】
各マイクロパターンは耐紫外線インクからなる印刷ドットである請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項６】
第１の表面、及び第１の表面に対向する第２の表面を有する基板と、
第１の表面に配置されている拡散層と、拡散層は第１の表面に面する第３の表面、及び第３の表面に対向する第４の表面を有することと、第４の表面は出光面であることと、
第２の表面に配置されている帯電防止層と、帯電防止層は第２の表面に面する第５の表面、及び第５の表面に対向する第６の表面を有することと、第６の表面は入光面であることと、からなる光拡散シートである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項７】
第１の表面、及び第１の表面に対向する第２の表面を有する基板と、第１の表面は入光面であることと、
第２の表面に配置されている集光層と、集光層は第２の表面に面する第３の表面、及び第３の表面に対向する第４の表面を有することと、第４の表面は出光面であることと、からなる集光シートである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項８】
集光シートは偏光型の集光シートであり、マイクロ構造層は入光面又は出光面に配置されている請求項７に記載の光学デバイス。
【請求項９】
集光シートはプリズム型の集光シートであり、マイクロ構造層は入光面に配置されている請求項７に記載の光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光拡散フィルム、拡散シート、集光シートなど、光学デバイスに関する。より詳細には、本発明は、設計又は構造上の必要により光学デバイスの発光面における発光が不均一であるために生じる輝度の不均一性（例えば、輝度ムラの現象）を低減するように、光を遮断、反射及び拡散するためのマイクロ構造を備える光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示す従来技術において、光拡散シート１は透明な基板２を有する。基板２の一方の表面には拡散層２ａが配置されており、この表面に対向する基板２の他方の表面には帯電防止層２ｂが配置されている。光は帯電防止層２ｂの基板２に面する表面に対向する表面（入光面）に入射し、基板２を透過して、拡散層２ａの基板２に面する表面に対向する表面（出光面）から出射する。拡散層２ａの構造のため、光拡散シート１を透過する光によって均一な散乱現象が生じる。
【０００３】
光拡散シート１がバックライトモジュールに対し適用されるとき、バックライトモジュールの実際の設計及び構造の適用上の必要により、光によって干渉現象が生じ、光拡散シート１の出光面からの光放射は不均一となり、輝度ムラを生じる。小寸法の液晶ディスプレイ用に提供されるエッジライト型のバックライトモジュールの適用においては、輝度ムラは最も深刻な問題である。しかしながら、現在、この問題を低減する関連技術は存在しない。
【０００４】
さらに、図２に示す従来技術では、バックライトモジュールのエッジにおける漏光及び輝度ムラを遮断又は低減するように、光拡散シート３の拡散層２ａ（又は、帯電防止層２ｂ）のエッジの有効でない発光領域に黒色のストリップ形の遮断層２ｃが印刷されている。この方法は遮断機能しか備えておらず、有効な発光領域において輝度ムラを低減することや、透過光の量を制御すること、及び光を反射して元の光路に戻し再使用することは不可能であり、総発光効率は減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の課題は、輝度ムラを低減可能な光学デバイスを提供することである。光学デバイスにおいて輝度ムラを示す領域（可視領域及び不可視領域）の上面又は下面には、１つ以上のマイクロ構造が配置される。このため、マイクロ構造層を透過する光束が減衰し、輝度ムラを低減又は除去する機能が得られる。光拡散フィルム、拡散シート、集光シートなどの光学デバイスに、このマイクロ構造層を組み込むことが可能である。
【０００６】
本発明の別の課題は、総発光効率を増大させることである。このために、光学デバイスに配置されているマイクロ構造層は、光の一部を反射して元の光路に戻し、再使用することが可能である。
【０００７】
本発明のさらに別の課題は、光学デバイスに配置されているマイクロ構造層が透明性を有することである。光がマイクロ構造層を透過するとき、拡散現象のため各視野角における発光はより均一となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、輝度ムラを低減可能な光学デバイスは入光面及び出光面を備え、光が入光面から出光面へと光学デバイスを透過することを可能とする。この光学デバイス
は、入光面又は出光面に配置されている１つ以上のマイクロ構造層を備える。この１つ以上のマイクロ構造層は分離した複合マイクロパターンを有する。この分離した複合マイクロパターンは、輝度ムラを低減するように光学デバイスの透過性を変化させる所定のパターンを形成する。
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、入光面及び出光面を備え、光が入光面から出光面へと光学デバイスを透過することを可能とし、輝度の不均一性を低減することの可能な光学デバイスであって、入光面又は出光面に配置されている１つ以上のマイクロ構造層と、同１つ以上のマイクロ構造層は分離した複合マイクロパターンを有することと、分離した複合マイクロパターンは光学デバイスの透過性を変化させることによって輝度の不均一性を低減する所定のパターンを形成することと、からなることを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学デバイスにおいて、所定のパターンの密度は光学デバイスの透過性を変化させることによって輝度の不均一性を低減するように設計されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光学デバイスにおいて、所定のパターンの密度は各マイクロパターンの形状若しくは寸法を変化させることによって又は隣接するマイクロパターンの間隔を変化させることによって設計されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光学デバイスにおいて、各マイクロパターンの透明性は光学デバイスの透過性を変化させることによって輝度の不均一性を低減するように設計されていることと、各マイクロパターンの透明性は各マイクロパターンの材料を変化させることによって設計されていることと、を含むことを要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の光学デバイスにおいて、各マイクロパターンは耐紫外線インクからなる印刷ドットであることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学デバイスにおいて、第１の表面、及び第１の表面に対向する第２の表面を有する基板と、第１の表面に配置されている拡散層と、拡散層は第１の表面に面する第３の表面、及び第３の表面に対向する第４の表面を有することと、第４の表面は出光面であることと、第２の表面に配置されている帯電防止層と、帯電防止層は第２の表面に面する第５の表面、及び第５の表面に対向する第６の表面を有することと、第６の表面は入光面であることと、からなる光拡散シートであることを要旨とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学デバイスにおいて、第１の表面、及び第１の表面に対向する第２の表面を有する基板と、第１の表面は入光面であることと、第２の表面に配置されている集光層と、集光層は第２の表面に面する第３の表面、及び第３の表面に対向する第４の表面を有することと、第４の表面は出光面であることと、からなる集光シートであることを要旨とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光学デバイスにおいて、集光シートは偏光型の集光シートであり、マイクロ構造層は入光面又は出光面に配置されていることを要旨とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の光学デバイスにおいて、集光シートはプリズム型の集光シートであり、マイクロ構造層は入光面に配置されていることを要旨とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図３には、本発明の第１の実施形態による、輝度ムラを低減可能な光拡散シート４を示す。光拡散シート４は基板２と、基板２の一方の表面に配置されている拡散層２ａと、基板２の一方の表面に対向する表面に配置されている帯電防止層２ｂと、マイクロ構造層２ｄとを備える。マイクロ構造層２ｄは、帯電防止層２ｂの基板２に面する表面に対向する表面（入光面）か、又は拡散層２ａの基板２に面する表面に対向する表面（出光面）に配置されている。
【００１８】
マイクロ構造層２ｄは輝度ムラが実際に生じる領域に従って配置されており、図中で下から上まで多数の行に配置されている多くのマイクロパターン２ｅを有する。各マイクロパターンは円形であり、同一の寸法を有する。マイクロパターンの各行において隣接するマイクロパターン間の間隔は下から上へと徐々に変化し、マイクロパターンの隣接する行の間の間隔も徐々に変化して、その密度が徐々に変化する特定のパターンを形成する。
【００１９】
このように、複合マイクロパターン２ｅの配置の密度を変化させることによって、透過光の量を変化させるのに充分な透過性をマイクロ構造層２ｄが有することが可能である。そして、輝度ムラの領域における光の分布を制御するようにその領域の透過性を変化させて、輝度ムラを減少又は除去するという低減目的を達成することが可能である。同様に、複合マイクロパターン２ｅの透明性を変化させることによっても、同じ目的を達成することが可能である。
【００２０】
複合マイクロパターン２ｅは不透明又は部分的に透明な耐紫外線インクを用いるドット印刷によって形成可能であり、あるいはポリカーボネート（ＰＣ）その他を含む半透明材料を用いるコーティング、蒸着又はイオンスパッタリングなどによって形成可能である。
【００２１】
さらに、マイクロ構造層２ｄは完全に黒色の遮断材料ではないため、光はマイクロ構造層２ｄを透過する時に部分的に反射して元の光路に戻され、再使用されて、光拡散シート４の総発光効率を増大させる。これに加えて、複合マイクロパターン２ｅにより形成されるマイクロ構造層２ｄを光が透過するとき、拡散が生じるため、視野角毎の領域の発光はより均一になる。
【００２２】
図４には、本発明の第２の実施形態による、輝度ムラを低減可能な光拡散シート５を示す。図３と比較して、光拡散シート５の主な違いは、マイクロ構造層２ｆが図中で左から右へと配置されている複合マイクロパターン２ｇを有することである。複合マイクロパターン２ｇでは、各マイクロパターンは方形であり、各行における各マイクロパターンの寸法は、左から右へと徐々に減少する。また、マイクロパターンの各列において隣接する領域間の間隔及び隣接する列の間の間隔は、その密度が徐々に変化する特定のパターンを形成するように、左から右へと徐々に変化する。このように、輝度ムラの領域における光の分布を制御するようにその領域の透過性を変化させて、輝度ムラを減少又は除去するという低減目的を達成することが可能である。
【００２３】
このマイクロ構造層２ｄ又は２ｆは、集光シートなど、他の光学デバイスに対しても適用可能である。通常の集光シートの構造は光拡散シートの構造と同様であり、主として基板及び集光層を備える。集光層は基板の一方の表面に配置されている。この基板の一方の表面に対向する別の表面は入光面として作用し、集光層の基板に面する表面に対向する１つの表面は出光面として作用する。集光シートが偏光型の集光シートであるとき、このマイクロ構造層は出光面又は入光面に配置されることが可能である。集光シートがプリズム型の集光シートであるとき、このマイクロ構造層は入光面に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術の光拡散シートの構造を示す概略図。
【図２】エッジに遮断層を有する従来技術の光拡散シートの構造を示す概略図。
【図３】本発明の第１の実施形態による、輝度ムラを低減可能な光拡散シートの構造を示す概略図。
【図４】本発明の第２の実施形態による、輝度ムラを低減可能な光拡散シートの構造を示す概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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