JP2009503562A - 可変ピッチを有する転向性フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】モアレを最小化または除去するが、良好な光学的光度を維持する光方向変換フィルムの設計が必要とされている。
【解決手段】光方向変換物品は、幅および長さを有し、光方向変換物品の長さに沿って伸長され、並行に配置された複数の光方向変換構造を備える光方向変換表面を有する。各光方向変換構造は、光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを有する。第1と第2側面は頂点で交わる。各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有する。少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、少なくとも2つの隣接する光方向変換構造の長さにわたって隣接する光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチが±3%を超えて変動する。
【選択図】図2
【解決手段】光方向変換物品は、幅および長さを有し、光方向変換物品の長さに沿って伸長され、並行に配置された複数の光方向変換構造を備える光方向変換表面を有する。各光方向変換構造は、光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを有する。第1と第2側面は頂点で交わる。各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有する。少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、少なくとも2つの隣接する光方向変換構造の長さにわたって隣接する光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチが±3%を超えて変動する。
【選択図】図2
Description
本発明は、全般的に二次元表面からの輝度を高めるためのディスプレイ照明物品に関し、さらに詳細には、導光板からの光を方向変換するための可変ピッチを有する光方向変換構造を用いる二次元的転向性フィルムに関する。
液晶ディスプレイ(LCD)は、コストおよび性能の改善が続けられ、多くのコンピュータ、機器の使用及び娯楽用途に好ましいディスプレイ種になっている。従来のラップトップコンピュータディスプレイに用いられる透過性LCDは、LCDの背後に位置された、光をLCDに向かって外側へ導くための光提供表面を有するバックライトディスプレイ種である。小型化と低コストを維持しながら十分に均一である光度を有する好適なバックライト装置を提供するという難題は、2つの基本的な手法の1つに従って取り組まれた。第1の手法において、光提供表面は強く散乱された本質的にランベルト(Lambertian)光分布を提供するために用いられるものであって、本質的に広い角度範囲にわたって一定の輝度を有する。より多くの平行照明を提供するために、この第1の手法に従って、軸上および近軸の輝度を増加させる目的で、このランベルト分布を有する光の一部の方向を変える多くの光度向上フィルムが提案された。光度向上フィルムのための提案された解決策の中には、例えば、米国特許第5,592,332号(ニシオら)、米国特許第6,111,696号(Allenら)、米国特許第6,280,063号(Fongら)、米国特許第5,629,784号(Abileahら)、および米国特許出願公開第2003/0214728号に記載されているものがある。上記特許に記載された光度向上フィルム(BEF)などの解決策は広い視野角度にわたってある程度増加された光度を提供する。しかしながら、典型的な液晶ディスプレイ(LCD)の全体的なコントラストは、BEFによるものでさえも、比較的低いままである。
バックライト照明を提供する第2の手法は、側部に配置されたランプまたは他の光源からの入射光を受け取りこの光を全内部反射(TIR)を用いて内部で導いて、光が導光板から狭い角度範囲で放射されるようにする導光板(LGP)を採用する。LGPからの出射光は典型的にはLGPの法線に対して極めて急角度であり、例えば80度以上などである。この第2の手法では、このときに、LGPからの出射光を法線方向に変えるために、光方向変換物品の1種である転向性フィルムが用いられる。方向転向性フィルム、広義には光方向変換物品または光方向変換フィルム、例えばClarex,Inc、Baldwin,NYから入手可能なHSOT(高拡散光透過)導光板を備えるものなどは、この種の均一なバックライトをもたらす改善された解決策を提供し、拡散フィルムの必要がなくまたは製造中にドット印刷をする必要がない。HSOT導光板および他の種類の方向転向性フィルムは、プリズム構造のアレーを用い、様々に組み合わせて、導光板からの光を二次元表面に対する法線に向けて方向を変える。一例として、米国特許第6,746,130号(オオカワ)はLGP照明のための転向性フィルムとして働く光制御シートを記載している。転向性フィルムの突起列は、互いに平行に走り、かつ面の傾斜角度が変化する1つの面を有する。米国特許第6,874,902号(ヤマシタら)は、互いに平行に配置された複数の伸長プリズムを有する光方向変換装置について記述し、一次光源から遠い側の、各伸長プリズムの1つのプリズム面が、凸状表面形状を有するように設計されている。
図1を参照して、ディスプレイ装置30の導光板10の全体的な機能および動作が示される。光源12からの光は入射表面18に入射し、図示のように楔形状であってもよい導光板10の中を通る。光は導光板10の内部を総内部反射(TIR)条件が満たされなくなるまで伝播し、あるいは次いで反射表面42から反射して、出射表面16で導光板を出る。この光は次いで転向性フィルム22へ進み方向変換されて、光変調装置20、例えばLCDまたは他の二次元バックライト要素を照射する。
転向性フィルム22はディスプレイの光度を増加させるのに有用であるが、いくつかの性能的な欠点が残る。従来の転向性フィルムのプリズム光方向変換構造はフィルムのシートに沿って所与の周期で間隔が置かれる。同時に、光変調装置20のピクセル形成構造自体も空間的に周期的な配置を有する。画像技術の当業者には周知であるように、これらの2つの周期的なパターンの重なり合いから望ましくないモアレ(Moire)パターンが発生する。モアレを最小にするには、またはそれを全部除くには、光方向変換フィルムまたは光変調層のピクセルのいずれかの周期性を取り除くことが必要となる。
Gardinerらの「可変角度プリズムを備える光学フィルム」の名称の米国特許第6,707,611号は、モアレを低減するために、様々な形態の角度付けられた表面、間隔、および曲率を有する転向性フィルムの入射光表面上のプリズム表面の最適化された幾何形状配置を開示する。しかしながら、Gardinerらの米国特許第6,707,611号に開示された手法は複雑な細工を必要とすることがあり、この方法で製作された転向性フィルムでは照明の均一性を制御するのは困難であることが実証できる。韓国特許第20−0364045号は、少なくとも1つの蛇行する表面からなる多数の曲がったプリズムユニットから構成されるプリズム列を有する光度向上フィルムについて記載する。しかしながら、このフィーチャは、微小構造における変動に起因して光の光度を低下させ得る。
米国特許第5,592,332号明細書
米国特許第6,111,696号明細書
米国特許第6,280,063号明細書
米国特許第5,629,784号明細書
米国特許出願公開第2003/0214728号明細書
米国特許第6,746,130号明細書
米国特許第6,874,902号明細書
米国特許第6,707,611号明細書
韓国特許第20−0364045号明細書
モアレを最小化または除去するが、それにもかかわらず良好な光学的光度を維持する光方向変換フィルムの設計に対する必要性がいまだに存在している。
本発明は、幅と長さを有する光方向変換物品を提供し、該光方向変換物品は、
光方向変換物品の長さに沿って伸長されかつ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換表面を含み、
ここで各光方向変換構造は、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と;
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
ここで各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し;
ここで第1と第2側面は頂点で交わり、及び
ここで少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって、隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチが±3%を超えて変動する。
光方向変換物品の長さに沿って伸長されかつ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換表面を含み、
ここで各光方向変換構造は、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と;
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
ここで各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し;
ここで第1と第2側面は頂点で交わり、及び
ここで少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって、隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチが±3%を超えて変動する。
さらに本発明は、光方向変換物品の製造方法を提供し、該製造方法は、
a)シリンダーを回転すること、
b)前記回転シリンダーを工具でスクライビングし、シリンダーの1回転全てにわたって±3%を超えて変動するピッチを有する隣り合う刻み目を形成すること、
c)射出ロール成形(injection roll molding)処理において該刻み目の付いたシリンダーを用いて、光方向変換物品を形成することを含む。
a)シリンダーを回転すること、
b)前記回転シリンダーを工具でスクライビングし、シリンダーの1回転全てにわたって±3%を超えて変動するピッチを有する隣り合う刻み目を形成すること、
c)射出ロール成形(injection roll molding)処理において該刻み目の付いたシリンダーを用いて、光方向変換物品を形成することを含む。
また、本発明は、ディスプレイ装置を提供し、該ディスプレイ装置は、
a)光源;
b)光源からの光をある範囲の角度にわたって出射表面から外側へ導く導光板;
c)導光板からの光を受け取るための光方向変換物品であって、該光方向変換物品は幅と長さを有し、光方向変換表面が該光方向変換物品の長さに沿って伸長され、且つ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換物品であって、
各光方向変換構造は、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
ここで各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し、
ここで第1と第2側面は頂点で交わり、及び
ここで少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって、隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチは±3%を超えて変動し、
それらによって光方向変換物品は照明を提供し;並びに、
d)光方向変換物品からの入射照明を変調するための光ゲート装置;
を含む。
a)光源;
b)光源からの光をある範囲の角度にわたって出射表面から外側へ導く導光板;
c)導光板からの光を受け取るための光方向変換物品であって、該光方向変換物品は幅と長さを有し、光方向変換表面が該光方向変換物品の長さに沿って伸長され、且つ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換物品であって、
各光方向変換構造は、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
ここで各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し、
ここで第1と第2側面は頂点で交わり、及び
ここで少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって、隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチは±3%を超えて変動し、
それらによって光方向変換物品は照明を提供し;並びに、
d)光方向変換物品からの入射照明を変調するための光ゲート装置;
を含む。
本発明は、低減されたモアレ外観を有しかつ良好な光学的な光度を提供するディスプレイのための入射照明を与える、光方向変換要素を提供する。光方向変換構造の変動するピッチはモアレを抑制するが、このフィーチャは微小構造における変動により光学的な光度を低下させ得る。これを補うために、光方向変換構造の1つの表面は、光を法線視野方向に近い方向へより効率的に方向変換し、光学的な光度の低下を防止するような、曲率を有するように設計される。
本明細書は本発明の対象を詳細に指摘し明瞭に請求する特許請求の範囲により成立するが、本発明は添付図面と併せた以下の説明からより良好に理解されるものと考えられる。
本説明は特に本発明に従った装置の一部を形成するまたはさらに直接的に協働する要素を対象とする。特に示されずまたは説明されない要素は当業者に周知の様々な形態を取り得ることが理解されるべきである。
本発明は、光方向変換物品、例えば転向性フィルム、例えば、モアレおよび関連する周期効果を最小化するためまたは取り除くための光方向変換構造の不規則なパターンを有する転向性フィルムなどを提供する。一般に、光方向変換物品は、光方向変換物品の長さに沿って伸長されて且つ少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造の長さにわたって並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換表面を有する。隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチは±3%を超えて変動する。隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向のピッチは、光方向変換物品の長さにわたって不規則なパターンで増加および減少するのが好ましい。隣り合う光方向変換構造の頂点間のピッチは、光方向変換物品の長さにわたって不規則なパターンで±3%を超えて増加および減少するのがさらに好ましい。一実施形態において、少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造の頂点は光方向変換の長さに沿って実質的に正弦曲線経路を辿る。光方向変換構造は、以下にさらに詳細に議論するように直線に沿って配置されないので平行ではないが、光方向変換構造は互いに交差しない。
本発明の一実施形態を示す図2を参照すると、光方向変換物品40の光方向変換表面14が示されている。光方向変換表面14は導光板10に対面し、且つ例えば図1の配置のように、通常の描写において示すときの下方向に向けて置かれる。光方向変換表面14上で、光方向変換構造24は並行に配置され、各光方向変換構造24は長さ方向Lに伸長される。各光方向変換構造24は、頂点32で交わる少なくとも2つの表面34、36を有し、該頂点32は、出射面28から最大距離の、その最も高い点を画定するものである。隣り合う光方向変換構造24の頂点32間のピッチPは、長さ方向Lに直交する幅方向Wで測定される。
図3は導光板10から光Rの入射線に対する光方向変換物品40の作用を示す。第1角度θ1での光入射は光方向変換物品40によって法線Nにより近い第2角度θ2へ方向変換される。この角度θ2で方向変換された光は次いで出射面28から放射される。
図2、3および4に示すように、光方向変換構造24は、概して光方向変換表面14に沿って平行に配置されるが、直線で伸長されない。代わりに、不規則化手段が導入され、各光方向変換構造24は長さ方向Lに沿っていくらか蛇行する経路をたどる。この配置によって、隣り合う光方向変換構造24の頂点32間のピッチPは、方向Lに沿ってある点から次の点に変化する。平均ピッチPが50ミクロンの範囲である場合、この平均値からのピッチPの変動は少なくとも約3ミクロンまたはおよそ平均ピッチPの6%(すなわち±3%)である。この範囲以上の変動値は、モアレを最小化しながら、他の望ましくない光学効果を招くことなく、光度の向上に良い効果がある。若干より多くの変動を導入してもよく、長さLにわたって約12%〜20%の変動を超えないことが好ましい。ピッチP変動のこの上限は光学的な考慮よりも製作方法によってより制約を受けうる。ピッチPの変動が、事実上、光方向変換構造24の表面34および36を、一直線ではなくそれに対応した波状にする。
隣り合う光方向変換構造24間のピッチPの変動は、各伸長された光方向変換構造24の経路が直線と異なるだけでなく、隣り合う光方向変換構造24の経路が平行でないことを必要とすることに留意すべきである。図5Aを参照すれば、各点において互いから等しい間隔を置き、かつ実質的に正弦曲線である非直線経路をたどる光方向変換構造24の配置が示される。この配置において、ピッチ値P1、P2、P3およびP4は等しく、すなわち、
P1=P2=P3=P4
である。
P1=P2=P3=P4
である。
この配置は不規則性のいくつかの手段を提供するが、幅W方向に取られたピッチPは、隣り合う光方向変換構造24間で変化しない。これに対し、図5Bは本発明の配置を示し、隣り合う列は同じ周期Qを有するが位相が異なる。この配置では、ピッチ値P1、P2、P3およびP4は次の関係を有する。
P1はP2に等しくない。
P2はP3に等しくない。
(ピッチP1は様々な点でピッチP4に等しくなる場合もあるが、それらの値は長さLの異なる点の間で測定される)。このようにして、光方向変換構造24の正弦配置を用いる本発明の実施形態は、不規則性の量を増加させ、モアレの可能性を低減させる。この不規則性を提供するために、隣り合う光方向変換構造24の正弦パターンはずらされ、それによって周期的な関係を不規則にする。また、描かれる正弦曲線の振幅を隣り合う光方向変換構造24間で変化させることもできる。
P1はP2に等しくない。
P2はP3に等しくない。
(ピッチP1は様々な点でピッチP4に等しくなる場合もあるが、それらの値は長さLの異なる点の間で測定される)。このようにして、光方向変換構造24の正弦配置を用いる本発明の実施形態は、不規則性の量を増加させ、モアレの可能性を低減させる。この不規則性を提供するために、隣り合う光方向変換構造24の正弦パターンはずらされ、それによって周期的な関係を不規則にする。また、描かれる正弦曲線の振幅を隣り合う光方向変換構造24間で変化させることもできる。
隣り合う光方向変換構造24間のピッチPが、光方向変換表面14の長さにわたって少なくとも約6%(すなわち±3%)の閾値で変化するとき、モアレパターンがいくらか改善されることが測定された。このピッチ変動は以下のように計算される。
式中、P平均は平均ピッチであり、Piはある光方向変換構造24の任意の点から隣の光方向変換構造24の点へのピッチである。
図9は、本発明による光方向変換構造24の一実施例の全体的な構造配置を断面で示す。本発明の光方向変換物品40は光方向変換構造24を有し、ここで各光方向変換構造24は、側面34および各々法線Nに対して角度の付いたまたは曲がった凸状曲面44を有する。図9において、第1側面34は法線Nから角度θ1で配向され、第2側面44は法線Nから角度θ2で配向される。一実施形態において、第2側面44は、100ミクロン〜1mmの曲率半径を有する球状面である(すなわち、通常、光学技術において球の部分として画定される形状を有すると理解される)。表面湾曲は光の角度の改善を提供するのに有利でありえ、光方向変換と共に視準(collimation)の手段をいくつか提供する。図8Aおよび8Bは凸状曲面の有無による光方向変換の比較を提供する。図8Aは、実質的に平坦な面を有する光方向変換構造24での光方向変換を示す。図8Bは、曲面44を有する光方向変換構造24での改善された光方向変換を示す。図8Aおよび8Bのグラフはそれぞれ曲面44の有無による相対輝度を示す。
側面34と44の交差点の頂点32はこの断面態様の1点とすることができ、または図9の光方向変換構造24のいくつかもしくは全てに対し平坦ファセット46として示される面とすることができる。平坦化された頂点32の使用は製造上の丈夫さおよび機械的な剛性を改善する利点を提供する。隣り合う光方向変換構造24の高さhは、同じかまたはある範囲の値にわたって変化することができる。隣り合う光方向変換構造が実質的に同じ高さを有するのが好ましく、及び光方向変換構造の全てが実質的に同じ高さであるのが好ましい。
図12を参照すると、光方向変換構造24の様々な寸法が示される。ピッチPは、1つの頂点32から隣り合う頂点32まで、または図12に示すように隣り合う構造24の間の溝の底部から、または隣り合う構造24と共通するいくつかの他の特徴から測定することができ、典型的には約20〜80ミクロンの範囲内である。平坦ファセット46が用いられる場合、その幅fは典型的には約1〜10ミクロンの範囲内である。側面34に対する傾き角度θ1は1〜25度の範囲であり得る。
製作
光方向変換物品はフィルム基体に一体化された層として製作することができ、すなわち、基体の表面の中に形成されてもよく、または光方向変換構造を別の材料上に形成して基体層に適用してもよい。一実施形態において、光方向変換物品40は射出ロール成形処理で転向性フィルムとして製作される。一般に光方向変換物品は、(a)シリンダーを回転させること;(b)該回転するシリンダーを工具でスクライビングし、シリンダーの1回転全てにわたって±3%を超えて変動するピッチを有する隣り合う刻み目を形成すること;および(c)射出ロール成形処理において該刻み目の付いたシリンダーを用いて光方向変換物品を形成することを含む方法によって製造される。図7を参照すると、大きく誇張され拡大された形で示される細工パターン52で刻印されるシリンダー50が示されている。このようにして調製されたシリンダー50は、次いで転向性フィルムの製作に用いることができる。例えば、同一出願人の「抵抗性タッチスクリーン用の透明でフレキシブルなシート(Transparent flexible sheet for resistive touch screen)」の名称のBourdelaisらの米国特許出願公開第2004/0090426号に記載された射出ロール成形において、溶融ポリマーが圧力下で、パターン形成されたロールおよびバッキングローラーによって形成されたニップ中に射出され、パターン形成されたフィルムが形成される。図8に示したようにスクライビングにより調製されたシリンダー50は、したがって、かかる製作処理においてパターン形成されたローラーとして働き得る。シリンダー50は、例えば、銅またはニッケルメッキされた構造体であってもよい。
光方向変換物品はフィルム基体に一体化された層として製作することができ、すなわち、基体の表面の中に形成されてもよく、または光方向変換構造を別の材料上に形成して基体層に適用してもよい。一実施形態において、光方向変換物品40は射出ロール成形処理で転向性フィルムとして製作される。一般に光方向変換物品は、(a)シリンダーを回転させること;(b)該回転するシリンダーを工具でスクライビングし、シリンダーの1回転全てにわたって±3%を超えて変動するピッチを有する隣り合う刻み目を形成すること;および(c)射出ロール成形処理において該刻み目の付いたシリンダーを用いて光方向変換物品を形成することを含む方法によって製造される。図7を参照すると、大きく誇張され拡大された形で示される細工パターン52で刻印されるシリンダー50が示されている。このようにして調製されたシリンダー50は、次いで転向性フィルムの製作に用いることができる。例えば、同一出願人の「抵抗性タッチスクリーン用の透明でフレキシブルなシート(Transparent flexible sheet for resistive touch screen)」の名称のBourdelaisらの米国特許出願公開第2004/0090426号に記載された射出ロール成形において、溶融ポリマーが圧力下で、パターン形成されたロールおよびバッキングローラーによって形成されたニップ中に射出され、パターン形成されたフィルムが形成される。図8に示したようにスクライビングにより調製されたシリンダー50は、したがって、かかる製作処理においてパターン形成されたローラーとして働き得る。シリンダー50は、例えば、銅またはニッケルメッキされた構造体であってもよい。
図11を参照すると、一実施形態においてシリンダー50上に細工パターン52を形成するために用いることのできるスクライビング工具60が示される。寸法はインチで示される。
本発明の光方向変換物品40を製作する他の方法は、例えば、押し出しフィルム鋳造を含む様々な成形方法を含む。押し出しフィルム鋳造において、ポリマーまたはポリマー混合物はスリットダイ、Tダイ、コートハンガーダイ、または他の好適な機構を介して溶融押し出しが行われる。好ましい幾何形状を有する押し出されたウェブ(web)は、次いで、冷却された鋳造ドラム上で急速にそのガラス固化温度より下に冷却されて、ポリマーがローラー形状の形を保つようにする。代わりに、本発明の光方向変換物品40はパターンの周りの真空形成によって製造することもできる。さらに、光方向変換物品は、熱または放射(例えばUV硬化)を用いる処理をはじめとする成形及び硬化処理によって形成することができる。
一実施形態において、本発明の光方向変換物品40はフレキシブルで透明な材料、最も好ましくはポリマー材料から転向性フィルムとして製作される。ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリカーボナート類、セルロース系エステル類、ポリスチレン、ポリビニル樹脂類、ポリスルホンアミド類、ポリエーテル類、ポリイミド類、ポリビニリデンフルオリド、ポリウレタン類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール類、ポリスルホネート類、ポリエステルアイオノマー類、アクリレート類、およびポリオレフィンアイオノマー類をはじめとする本目的のために好適な多数のポリマーがある。コポリマーおよび/またはこれらのポリマーの混合物を用いることができる。
不規則化の結果
光方向変換表面14上の光方向変換構造24の不規則化の効果はフーリエスペクトルデータを用いて容易に評価することができる。図6を参照すると、本発明の光方向変換物品40について、様々な周波数での相対的な震幅レベルを示すフーリエスペクトルのグラフが示される。第1の曲線56は、図5Aに示すように、光方向変換構造24が平行である場合の転向性フィルムからのフーリエスペクトル測定を示す。第2の曲線58は、図5Bに示すように、光方向変換構造24が平行でない場合の転向性フィルムからのフーリエスペクトル測定を示す。低下したスペクトル値はより低いポテンシャルモアレエネルギーを示す。モアレは2つのフーリエスペクトル(この場合、図1の光ゲート装置20からのあるスペクトルと光方向変換物品40からの他のスペクトル)のコンボリューション(convolution)であるので、どちらかのスペクトルの震幅の低下はモアレの知覚を減少させることに役立つ。
光方向変換表面14上の光方向変換構造24の不規則化の効果はフーリエスペクトルデータを用いて容易に評価することができる。図6を参照すると、本発明の光方向変換物品40について、様々な周波数での相対的な震幅レベルを示すフーリエスペクトルのグラフが示される。第1の曲線56は、図5Aに示すように、光方向変換構造24が平行である場合の転向性フィルムからのフーリエスペクトル測定を示す。第2の曲線58は、図5Bに示すように、光方向変換構造24が平行でない場合の転向性フィルムからのフーリエスペクトル測定を示す。低下したスペクトル値はより低いポテンシャルモアレエネルギーを示す。モアレは2つのフーリエスペクトル(この場合、図1の光ゲート装置20からのあるスペクトルと光方向変換物品40からの他のスペクトル)のコンボリューション(convolution)であるので、どちらかのスペクトルの震幅の低下はモアレの知覚を減少させることに役立つ。
本発明を用いるときに提供される不規則化は、ある意味で転向性フィルムをその光源に対して回転して得られる効果に類似している。しかしながら、本発明によって達成される不規則化はモアレパターン形成の可能性を少なくしまたは可能性を無くすとともに輝度を増加させるものである。
(ディスプレイ装置)
図10を参照すれば、本発明の光方向変換物品40を用いるディスプレイ装置30が示される。光変調装置20はLC装置であることが好ましく、例えば透過性のある薄膜トランジスタ(TFT)ディスプレイ装置などが好ましい。光源12がCCFL(冷陰極蛍光)である場合、CCFLの長さは、図2に示すように、光方向変換物品40の長さLに平行である。
図10を参照すれば、本発明の光方向変換物品40を用いるディスプレイ装置30が示される。光変調装置20はLC装置であることが好ましく、例えば透過性のある薄膜トランジスタ(TFT)ディスプレイ装置などが好ましい。光源12がCCFL(冷陰極蛍光)である場合、CCFLの長さは、図2に示すように、光方向変換物品40の長さLに平行である。
提供されるのは、導光板からの光の方向を変換するための光方向変換構造の不規則化された配置を有する転向性フィルムである。
10 導光板
12 光源
14 光方向変換表面
16 出射表面
18 入射表面
20 光変調装置
22 転向性フィルム
24 光方向変換構造
28 出射面
30 ディスプレイ装置
32 頂点
34 表面
36 表面
40 光方向変換物品
42 反射表面
44 曲面
46 平坦ファセット
50 シリンダー
52 細工パターン
56 第1曲線
58 第2曲線
60 スクライビング工具
f 幅
h 高さ
L 長さ
P、P1、P2、P3、P4 ピッチ
Q 周期
R 光線
W 幅
θ1、θ2 角度
12 光源
14 光方向変換表面
16 出射表面
18 入射表面
20 光変調装置
22 転向性フィルム
24 光方向変換構造
28 出射面
30 ディスプレイ装置
32 頂点
34 表面
36 表面
40 光方向変換物品
42 反射表面
44 曲面
46 平坦ファセット
50 シリンダー
52 細工パターン
56 第1曲線
58 第2曲線
60 スクライビング工具
f 幅
h 高さ
L 長さ
P、P1、P2、P3、P4 ピッチ
Q 周期
R 光線
W 幅
θ1、θ2 角度
Claims (25)
- 幅および長さを有する光方向変換物品であって、
光方向変換物品の長さに沿って伸長されかつ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む、光方向変換表面を含み、
ここで、各光方向変換構造が、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し、
第1と第2側面は頂点で交わり、及び
少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって、隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチが±3%を超えて変動する光方向変換物品。 - 前記頂点が平坦な面である、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記光方向変換物品がフィルム基体と一体化された層を含む、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記光方向変換構造が基体層に適用される、請求項1記載の光方向変換物品。
- 少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造が実質的に同じ高さを有する、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記光方向変換構造の全てが実質的に同じ高さを有する、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向のピッチが、光方向表面の長さにわたって不規則なパターンで増加および減少する、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記隣り合う光方向変換構造の頂点間のピッチが、該要素の長さにわたって不規則なパターンで±3%を超えて増加および減少する、請求項7記載の光方向変換物品。
- 少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造が光方向変換表面の長さにわたって実質的に正弦曲線経路に沿って延びる、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記第1の角度が法線から1〜25度である、請求項1記載の光方向変換物品。
- 前記凸面の湾曲が球状である、請求項1記載の光方向変換物品。
- a)シリンダーを回転すること、
b)前記回転シリンダーを工具でスクライビングし、シリンダーの1回転全てにわたって±3%を超えて変動するピッチを有する隣り合う刻み目を形成すること、
c)刻み目の付いたシリンダーを用いて射出ロール成形処理で光方向変換物品を形成することを含む光方向変換物品の製造方法。 - 前記得られる光方向変換物品が幅と長さを有し、
光方向変換物品の長さに沿って伸長されかつ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換表面を含み、
ここで、各光方向変換構造が、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
ここで、各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し、
第1と第2側面は頂点で交わり、及び、
少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチが±3%を超えて変動する、請求項12記載の製造方法。 - 回転シリンダーのスクライビングが、スクライビング工具によって実質的に正弦曲線経路を辿ることを含む、請求項12記載の製造方法。
- ディスプレイ装置が、
a)光源;
b)光源からの光をある範囲の角度にわたって出射表面から外側へ導く導光板;
c)導光板からの光を受け取るための光方向変換物品であって、該光方向変換物品は幅と長さを有し、光方向変換表面が該光方向変換物品の長さに沿って伸長され、且つ並行に配置された複数の光方向変換構造を含む光方向変換物品であって、
各光方向変換構造は、
(i)光方向変換物品の法線から第1の角度に合わせて配置された第1の側面と、
(ii)光方向変換物品の法線から第2の角度に合わせて配置された第2の側面とを含み、
ここで、各光方向変換構造の断面形状は少なくとも1つの凸面を有し、
第1と第2側面は頂点で交わり、及び
少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造では、隣り合う光方向変換構造の長さにわたって、隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向ピッチは±3%を超えて変動し、
それらによって光方向変換物品は照明を提供する;並びに、
d)光方向変換物品からの入射照明を変調するための光ゲート装置;
を含む、ディスプレイ装置。 - 前記光方向変換構造の頂点が平坦な面である、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記光方向変換物品がフィルム基体と一体化されている、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記光方向変換物品の光方向変換構造が、基体層に適用される、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記光方向変換物品の少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造が実質的に同じ高さを有する、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記光方向変換物品の光方向変換構造の全てが実質的に同じ高さを有する、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向のピッチが、光方向変換表面の長さにわたって不規則なパターンで増加および減少する、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記隣り合う光方向変換構造の頂点間の幅方向のピッチが、光方向変換表面の長さにわたって不規則なパターンで±3%を超えて増加および減少する、請求項21記載のディスプレイ装置。
- 前記光方向変換物品の少なくとも2つの隣り合う光方向変換構造の頂点角度が光方向変換表面の長さに沿って実質的に正弦曲線経路に沿って延びる、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 前記光方向変換構造の第1の角度が法線から1〜25度である、請求項15記載のディスプレイ装置。
- 各光方向変換構造の断面形状の凸面の湾曲が球状である、請求項15記載のディスプレイ装置。
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