JP2005234538A - ディスプレイ用光学フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】表面にマイクロレンズ構造物の機能を有する光学フィルムを提供する。
【解決手段】この光学フィルムは、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。この光学フィルムは、多数の光学装置及び光学構造物中に組み込むことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、変調マイクロレンズ拡散フィルムをはじめとするディスプレイ用光学フィルム、及びかかるフィルムを組み込んだ装置に関する。

フィルムに入射した光を拡散させる拡散フィルムを組み込んだ光学装置は公知である。例えば、光を拡散させるため、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はその他のディスプレイ構造物に拡散フィルムを付加することができる。典型的なＬＣＤでは、ディスプレイ用拡散フィルムは、独立した拡散フィルムを付加することでバックライトアセンブリ中に導入される。
米国特許出願公開第２００３／０２１４７２８号

本発明の一態様に従えば、光学フィルムが提供される。この光学フィルムは、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

本発明の別の態様に従えば、輝度増強フィルム構造物が提供される。この輝度増強フィルム構造物は、輝度増強フィルムと、輝度増強フィルムの上方に配置された光拡散フィルムとを含んでなり、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

本発明の別の態様に従えば、光学構造物が提供される。この光学構造物は、光源と、光源の上方に配置された光拡散フィルムとを含んでなり、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

本発明の別の態様に従えば、バックライトディスプレイ装置が提供される。このバックライトディスプレイ装置は、光を発生するための光源と、それに沿って光を導くための光ガイドであって、光ガイドの外部に光を反射するための反射面を含む光ガイドと、光ガイド上に配置された光拡散フィルムとを含んでなり、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

本発明の別の態様に従えば、光学ディスプレイ装置が提供される。この光学ディスプレイ装置は、光源を含む基板と、光源から受けた光を変調するように配列された、液晶材料を含む複数の変調素子からなる変調アレイと、変調素子に隣接して配置された光拡散フィルムとを含んでなり、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

本発明の別の態様に従えば、バックライトディスプレイ装置が提供される。このバックライトディスプレイ装置は、光を発生するための光源と、それに沿って光を導くための光ガイドであって、光ガイドの外部に光を反射するための反射面を含む光ガイドと、輝度増強フィルムと、輝度増強フィルムの上方に配置された光拡散フィルムとを含んでなり、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

本発明の別の態様に従えば、光学フィルムの形成方法が提供される。この方法は、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含む光学フィルムであって、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する光学フィルムを形成することを含んでなる。

以下、本発明の現時点で好ましい実施形態に関して詳しく説明する。可能な場合には、図面全体を通じ、同一又は類似の部品を表すために同じ参照番号を使用する。

本発明者らは、マイクロレンズ構造物の表面に適当な変調関数を適用すれば、マイクロレンズ構造物がマイクロレンズ構造物について知られているように光の方向を変え得るばかりでなく、追加の拡散光を生み出し得ることを知った。かかる追加の拡散光は、規則正しい周期構造をもったマイクロレンズ構造物で引き起こされるモアレ効果を防止できる点でも有益である。このように、マイクロレンズ構造物及び拡散フィルムの利益を単一のフィルムで得ることができる。

背景技術として、追加の拡散光を生み出すための変調機能をもたないマイクロレンズ構造物を図１に関して説明しよう。図１は、非変調円柱レンズ型マイクロレンズ構造物を含む光学フィルム１０の側面図である。図１の光学フィルム１０は、その軸がｙ方向に沿って平行に配列された複数の細長い円柱レンズ１２を含んでいる。図１の光学フィルム１０は、二つの表面、即ち第一の表面１４、及び第一の表面の反対側にある第二の表面１６を有している。光学フィルム１０は、円柱レンズ１２が図１中の第一の表面１４上に存在するように構成されている。即ち、第一の表面は第一の表面構造関数で定義されており、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物（具体的には、図１では円柱レンズ型マイクロレンズ微細構造物）の機能を有している。

入射光が第一の表面１４に当たると、光学フィルム１０はマイクロレンズ構造物の円柱レンズ１２によって光の方向を変化させるように働く。第一の表面１４は、連続的な光の方向変化（又はぼやけ）をもたらすように働き得る。この点で、第一の表面は光拡散機能をもたらすことができる。正確なマイクロレンズ形状を使用することでぼやけの程度を調整でき、したがって正確な形状は特定の用途に依存する。

さらに、第一の表面１４は図１に示す円柱レンズ型マイクロレンズ微細構造物の場合のように高度の異方性を有し得る。このような異方性は多くの用途で有用であり得る。例えば、一部のディスプレイでは、ある観察方向での光拡散を別の方向での光拡散より優先させることがある。図１では、レンズ１２の軸はｙ方向に沿って配列されており、したがって光は優先的にｘ方向に沿って拡散する。

図２は本発明の例示的な一実施形態に係る光学フィルム２０を示しており、ここで第一の表面２４は第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義されており、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有している。第一の表面構造関数は、関数ｚ＝ｆ_１（ｘ，ｙ）で記述することができる。式中、ｘ及びｙは光学フィルム２０のそれぞれｘ及びｙ方向に沿った該表面上の位置を表す直交座標であり、ｚは第一の表面の高さを表す直交ｚ座標である。もちろん、第一の表面構造関数（及び第二の表面構造関数）は、直交座標以外の座標で記述することもできる。第二の表面構造関数は、同様に関数ｚ＝ｆ_２（ｘ，ｙ）で記述することができる。

第一の表面構造関数ｚ＝ｆ_１（ｘ，ｙ）は、例えば図１に示す構造物のようなマイクロレンズ構造物の表面の形状を定義する。図１の円柱レンズ型マイクロレンズ構造物に関しては、第一の表面構造関数ｚ＝ｆ_１（ｘ，ｙ）は、レンズの軸が互いに平行であると共にｙ軸に平行である繰返し円柱レンズ構造物を定義する。第一の表面構造関数のみで定義される表面は、連続的な光の方向変化（又はぼやけ）もたらすように働く。

第二の表面構造関数ｚ＝ｆ_２（ｘ，ｙ）は、第二の表面構造関数が第一の表面構造関数ｚ＝ｆ_１（ｘ，ｙ）を変調する場合、追加の拡散光を生み出すための特性を有する。換言すれば、第二の表面構造関数ｚ＝ｆ_２（ｘ，ｙ）が第一の表面２４に課する幾何学的条件のため、第一の表面２４は光学フィルム２０に入射した光を拡散させるように働く。第二の表面構造関数が拡散光を生み出すための特性を有する場合、第一の表面構造関数を第二の表面構造関数で変調すれば、やはり光を拡散させるように働く表面が得られることは、例えば、２００２年５月２０日に提出された米国特許出願第１０／１５０９５８号（Ｏｌｃｚａｋ）（その開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす）に記載されている。

第二の表面構造関数ｚ＝ｆ_２（ｘ，ｙ）が第一の表面構造関数ｚ＝ｆ_１（ｘ，ｙ）を変調することで総合表面関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）が得られ、これが第一の表面２４を定義する。第二の表面構造関数は、例えば、レンズの高さ、位相又は周波数の擬似ランダム又はランダム関数であり得る。さらに、第一及び第二の表面構造関数の組合せは、得られる関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）がフィルム２０の一方向に沿って擬似ランダムに変化する高さ、位相又は周波数を有するように第一の関数を第二の関数で変調することによって達成できる。具体的な表面構造関数の例は、例えば、米国特許出願第１０／１５０９５８号（Ｏｌｃｚａｋ）に示されている。

第二の表面構造関数の一例として、レンズの高さを、フィルム２０の（レンズの軸に対して垂直な）ｘ方向又は（レンズの軸に平行な）ｙ方向に沿ってランダム又は一定の間隔である限度内でランダム又は擬似ランダムに変調できる。言うまでもなく、ランダムという用語は、真のランダム状態又は人的な手段で生み出す場合に可能な程度のランダム状態（例えば、擬似ランダム状態）を意味する。別の例では、第一の表面構造関数のｘ方向に沿ったレンズ軸の位置に対応する位相を、フィルム２０のｘ方向に沿ってある限度内で少なくとも擬似ランダムに変調できる。さらに、変調技術の組合せを用いて、第一の表面がマイクロレンズ構造物のやり方で光の方向を変化させると同時に、追加の拡散光を生み出すようにフィルム２０の第一の表面２４を定義することもできる。

第一及び第二の表面構造関数は、大域的なものであってもよいし、多元的で局所的なものであってもよい。一例として、第一及び第二の表面構造関数が大域的である場合、図９Ａ〜９Ｄに示すような下記の結果が得られる。第一の表面構造関数がｚ＝ｆ_１（ｘ，ｙ）＝Ａｓｉｎ（ｘ）ｓｉｎ（ｙ）で与えられるものと仮定する。非変調状態のこの関数は、図９Ａの表面高さ画像に示されるように一連の正及び負のレンズを二次元的に交互に配置したものとして記述できる「エッグクレート」状表面を生み出す。

次に、Ｒ１（ｘ，ｙ）及びＲ２（ｘ，ｙ）が、これらの例ではｓｉｎ（ｘ）及びｓｉｎ（ｙ）より低い空間周波数を含む帯域限定された確率変数であると仮定する。第二の表面構造関数ｆ_２（ｘ，ｙ）は、Ｒ１（ｘ，ｙ）、Ｒ２（ｘ，ｙ）又はこれらの組合せと見なし得る。これら三つの関数の定義、即ちＡｓｉｎ（ｘ）ｓｉｎ（ｙ）、Ｒ１（ｘ，ｙ）及びＲ２（ｘ，ｙ）を仮定すれば、総合表面関数の例は総合表面関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）に関する以下の例示的な式で与えられる。即ち、Ｓ_１＝Ａｓｉｎ（ｘ＋Ｒ１（ｘ，ｙ））ｓｉｎ（ｙ）、Ｓ_２＝Ａｓｉｎ（ｘ）ｓｉｎ（ｙ＋Ｒ１（ｘ，ｙ））及びＳ_３＝Ａｓｉｎ（ｘ＋Ｒ１（ｘ，ｙ））ｓｉｎ（ｙ＋Ｒ２（ｘ，ｙ））。式中、ｘ及びｙは光学フィルムのｘ−ｙ平面内での座標であり、Ａは定数又は別の二次元確率変数である。例示的な表面関数Ｓ_１、Ｓ_２及びＳ_３は、それぞれ図９Ｂ〜９Ｄの表面高さ画像に示される。

図２に戻れば、第一の表面構造関数を変調して光学フィルム２０の第一の表面２４を生み出した後でも、光の方向変化をもたらす第一の表面構造関数の特性は得られた表面２４で十分に保持される。追加の拡散量は、第二の表面構造関数で第一の表面構造関数に加えられる変調を変化させることで調整できる。例えば、第一の表面構造関数に加えられる変調の量を増加させれば、追加の拡散が増加する。

変調の量は、追加の拡散を増加させるばかりでなく、フィルムの美観を調整するためにも使用できる。変調によって生み出される拡散の量は、第二の表面構造関数の空間波長成分にも依存する。一般に、変調の波長が減少するのに伴い、組織は微細になって拡散は増加する。

有益なことには、第二の表面関数の擬似ランダム性又はランダム性のため、第一の表面関数の周期性に原因するモアレ効果は低減し得る。モアレ効果は、光学構造物の様々な層での規則性が引き起こす干渉に由来し得る。光学構造物中に組み込んだ場合、光学フィルム２０は拡散光を生み出すことができるが、これは光学構造物の（フィルム自体と異なる）他の構造中での干渉モアレ効果を低減させるために役立つ。

自己相関関数Ｒ（ｘ，ｙ）は、表面測定学で使用される表面のランダム性の尺度である。しかし、ある相関距離ｌ_ｃでは、自己相関関数Ｒ（ｘ，ｙ）の値はその初期値の分率に低下する。例えば、１．０の自己相関値は高度又は完全に相関した表面と見なされるであろう。例えば、第一の表面構造関数ｆ_１（ｘ，ｙ）が繰返し円柱レンズ構造物を定義する場合、それは１．０の自己相関値を有するであろう。相関距離ｌ_ｃは、自己相関関数の値がその初期値のある分率になる長さである。通例、相関距離は自己相関関数の初期値の１／ｅ（即ち、約３７％）の値に基づいている。大きい相関距離は、その表面が小さい相関距離を有する表面よりランダムでないことを意味する。自己相関関数のさらに詳しい説明は、Ｄａｖｉｄ Ｊ．Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ、ＩＯＰ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｌｔｄ．（１９９４年）、４９〜５８頁に示されている。

本発明の若干の実施形態では、光学フィルムの第一の表面に関する自己相関関数の値は約１ｃｍ以下の相関距離でその初期値の１／ｅ以下に低下する。さらに別の実施形態では、自己相関関数の値は約０．５ｃｍ以下でその初期値の１／ｅに低下する。図２に示す光学フィルム２０の実施形態に関しては、ｘ方向に沿った自己相関関数の値は約１５μｍでその初期値の１／ｅ以下に低下する。図２の同じ実施形態に関しては、ｙ方向に沿った自己相関関数の値は約３００μｍでその初期値の１／ｅ以下に低下する。

相関距離は、モアレアーティファクトの低減に関係している。前述の通り、小さい相関距離は大きい相関距離よりランダムな表面を表しており、この小さい相関距離は拡散の増加及びモアレアーティファクトの低減にも関係する。フィルム２０の第一の表面は小さい相関距離で表されるように極めて不規則であるので、フィルム２０はモアレアーティファクトを低減させるのに有効であり得る。

約１００ｍｍ〜１ｎｍの固有寸法を有するフィルムの実際の表面は、幾つかの加工技術にしたがって生み出すことができる。これらの加工技術には、上述の表面モデルに関する金型などを形成するための、ホトリソグラフィー、グレースケールリソグラフィー、マイクロリソグラフィー、放電加工、及び硬質工具を用いるミクロ機械加工技術がある。

例えば、基板の製造方法はマスタリング、電鋳又は金型成形によって実施できる。ホトリソグラフィックマスタリングを使用して、ホトレジスト、グレースケールマスク、又はタイリング可能な一連のハーフトーンマスクに直接レーザー書込みを行うことができる。ホトレジストは、レーザー光子で直接に除去してもよいし、或いは反応イオンエッチング（ＲＩＥ）のような追加の加工段階に対する前駆体として使用してもよい。別法として、五軸ミル上の一点ダイヤモンド工具のような硬質工具を用いて幾何学的形状のマスタリングを行うこともできる。マスターは一般に陰型として製造される。マスターの基板は、（融解石英をはじめとする）ガラス、結晶質、金属又はプラスチック（例えば、ポリカーボネート）であり得る。マスターを用いてプラスチック部品を直接に成形することもできるし、或いはマスターを電鋳で使用することもできる。

ドラムマスターの外径ミクロ機械加工製法に関しては、第一の表面関数はドラムの外面をけがくために使用する工具の横断面である。第二の表面関数は、直線溝又はねじ山の切削とは対照的に）ドラム表面に沿った工具経路を変調する。工具は、ドラムの半径方向、軸方向又はその両方に沿って変調できる。

図２〜４に示す基板は、不規則な三次元表面を有している。しかし、この不規則表面は、図１の光出射面３０の場合のように公知の数学的関数で容易に定義されることはない。これらの図２〜４の例では、不規則表面は、各々が複数の第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数からなると見なすことができる。この点で、第一及び第二の表面構造関数は多元的で局所的なものである。複数のものを重ね合わせることで、完全な第一の表面（又は図３及び４では両方の表面）が形成される。この種の表面は、例えば、一点ダイヤモンド工具を用いるミクロ機械加工で得ることができる。例えば、第一の表面構造関数はダイヤモンド工具の横断面で与えられ、第二の表面構造関数は表面に沿った工具の経路で与えられる。工具は、表面の平面内、平面に垂直な方向、又はその両方で、工具が走行する方向に垂直な方向に沿って変調できる。しかし、本発明は特定の表面製造方法に限定されず、上記のような表面の数学的記述に基づけば、ホトリソグラフィーのようなその他任意の方法を用いて製造できる。

電鋳は一段階又は二段階で行われる。一段階のみを使用する場合には、マスターは陽型である。マスターは、（特にマスターが最初に導電性でなければ）薄い金属被膜で被覆できる。マスター上にニッケルを電着させることで「父」電鋳型が形成される。このレプリカを再び電鋳すれば、プラスチック部品を成形するために使用する「娘」型が得られる。

装置（フィルム）を成形するために使用する物体を金型という。金型は、ベルト、ドラム、プレート又はキャビティの形態を有し得る。金型は、複数のマスター又は電鋳型をタイルしたものであってもよい。金型を用いれば、基板のエンボス加工、基板の常温カレンダー掛け、或いは構造物を形成する紫外線硬化性又は熱硬化性材料の添加で基板上に構造物を形成できる。金型を用いれば、射出成形又は真空成形によってフィルムを形成することができる。基板又は被膜材料は、任意の光学的に透明な有機、無機又は混成材料であり得ると共に、拡散、複屈折又は屈折率調整用の懸濁粒子を含み得る。

図２のフィルム２０は複数の細長い素子２２を含んでいて、細長い素子２２の各々が円柱レンズに実質的に対応する横断面を有している。細長い素子は、フィルム２０の少なくとも第一の表面２４上で第一の方向（図２中のｙ方向）に沿ってほぼ平行である。それとは対照的に、第二の表面２６は平滑である。

図３は、光学フィルム３０の別の実施形態を示している。図３に示すような実施形態では、第一の表面２４及び第二の表面２６の両方が複数の細長い素子２２を含んでいて、細長い素子２２の各々が円柱レンズに実質的に対応する横断面を有している。第一の表面２４上の複数の細長い素子２２は第一の方向に沿ってほぼ平行となるように配列されている一方、第二の表面２６上の複数の細長い素子２２は第二の方向に沿ってほぼ平行となるように配列されている。図３に示すような実施形態では、第一の方向は第二の方向にほぼ平行である。

図３の実施形態での第一の表面２４及び第二の表面２６は共に、図２に関して上述した場合と同様にして第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義されている。

図４は、図３に示すような実施形態に類似した光学フィルム４０の別の実施形態を示している。しかし、図４の実施形態では、第一の方向は第二の方向に対してほぼ垂直である。図３及び４の実施形態に対する代替例として、第一及び第二の方向の間の角度は任意の値を有し得る。

図２〜４に関して記載した光学フィルムでは、第一の表面構造関数は円柱レンズ型マイクロレンズ構造物であるが、別法として、第一の表面構造関数（及び／又は図３及び４の実施形態での第二の表面構造関数）は、球面レンズ型マイクロレンズ構造物、非球面レンズ型マイクロレンズ構造物、楕円レンズ型マイクロレンズ構造物及び放物面レンズ型マイクロレンズ構造物のような何か別のマイクロレンズ構造物であってもよい。さらに、図３及び４の実施形態では、第一の表面構造関数は第一及び第二の表面に関してそれぞれ異なっていてもよい。例えば、第一の表面に関しては第一の表面構造関数が円柱レンズ型マイクロレンズ構造物であり得る一方、第二の表面に関しては第一の表面構造関数が球面レンズ型マイクロレンズ構造物であり得る。

球面レンズ型マイクロレンズ構造物、非球面レンズ型マイクロレンズ構造物、楕円レンズ型マイクロレンズ構造物及び放物面レンズ型マイクロレンズ構造物に関する第一の表面関数のすべてを包含する第一の表面関数の例として、下記の非球面レンズ球欠高さ方程式が使用できる。

式中、ｚはいずれも表面の公称平面内にある第一の基準点を通って第二の基準点で終わる直線からの第一の表面関数の垂直偏差であり、多項式の係数は以下の概略範囲内にあり、即ち−２０＜ｃ＜２０、−１０＜ｄ＜１０、−１０＜ｅ＜１０、−１０＜ｆ＜１０、−１０＜ｄ＜１０、−１＜ｋ≦０であり、ｒは基準点で定義される線上の直線座標又は距離（単位ミクロン）である。

図５は、本発明の一実施形態に従い、光拡散フィルム５０８に加えて光制御フィルム５０６を含んでなる光制御構造物５０９を含む光学構造物５００の概略側面図である。光学構造物５００は、基板５０２中の光源５０４と共に、光源５０４の上方に配設された光制御フィルム５０６を含んでいる。基板５０２及び光源５０４は、例えばバックライトを構成し得る。光制御フィルム５０６は、例えばプリズムフィルムであり得る。この場合、フィルム５０６は上部のプリズム面５１０及び対向面５１１を含み得る。別法として、光制御フィルム５０６はリターデイションホイル、拡散フィルム、色フィルター、高域フィルター、帯域フィルター、低域フィルター又は四分の一波長板であり得る。光制御フィルム５０６の上方には光拡散フィルム５０８が配置されている。

光拡散フィルム５０８は、図２〜４の実施形態に示された光学フィルムの一つであり得る。これについて述べれば、光拡散フィルム５０８は、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

光制御フィルム５０６は、一代替例では拡散光を与えることもできる。この場合、ある種の用途では光拡散フィルムを省くことができる。光制御フィルム５０６が拡散光を与える場合、対向面５１１は、図２〜４の実施形態に関して記載した表面のような変調マイクロレンズ表面を含み得る。光制御フィルム５０６が拡散光を与えるものでない場合、対向面５１１は単なる平面であり得る。

図６は、本発明の一実施形態に従って光拡散フィルム６１０を有するバックライトディスプレイ装置６００の断面図である。バックライトディスプレイ装置６００は、光６０４を発生するための光源６０２を含んでいる。光ガイド６０６がそれに沿って光６０４を導く。反射面６０８が光ガイド６０６の外部に光６０４を反射する。バックライトディスプレイ装置６００は、光ガイド６０６と光拡散フィルム６１０との間及び光ガイド６０６と反射面６０８との間にエアギャップも含んでいる。スペーサービード又は何か別の構造（図示せず）が、光ガイド６０６と反射面６０８との間及び光ガイド６０６と光拡散フィルム６１０との間の接触を最小限に抑えることにより、光ガイド６０６内での全内部伝搬を可能にする。

光拡散フィルム６１０は光ガイド６０６上に配置されており、光ガイド６０６から出る光を拡散させるように働く。光拡散フィルム６１０は、図２〜４の実施形態に示された光学フィルムの一つであり得る。これについて述べれば、光拡散フィルムは、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含むことができ、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

図７は、本発明の一実施形態に従って光拡散フィルム７０８を含む液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような光学ディスプレイ装置７００の概略側面図である。光学ディスプレイ装置５７０は、ガス放電ランプのような光源７１４を有する基板７１２を含んでいる。光源７１４からの光は、ピクセル単位で光を変調するように働くディスプレイ素子７１６に入射する。ディスプレイ素子７１６は、二つの直線偏光子７２０及び７２２の間に液晶層７１８を含んでいる。液晶層７１８の領域は、偏光子７２０及び７２２と共に、光源７１４からＬＣＤの前面に光を選択的に伝達するための光弁として作用する。

光拡散フィルム７０８は、拡散光を与えるように働くため、変調アレイに隣接して配置されている。例えば、光拡散フィルム７０８は、図７に示すようにディスプレイ素子７１６の上方に配置できる。別法として、光拡散フィルム７０８は、例えば用途に応じてディスプレイ素子７１６と基板７１２との間に配置することもできる。

前述の実施形態のように、光拡散フィルムは、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含むことができ、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

図８は、本発明の一実施形態に従って光拡散フィルム８１２、８１８、光ガイド８０６及びＬＣＤパネル８２２を有するバックライトディスプレイ装置８００の断面図を示している。光ガイド８０６は、ランプ８０８及び下部反射面８０９を含んでいる。層８１４及び８１６は、輝度を実質的に増加させるために働くプリズムフィルムである。

光拡散フィルム８１８はプリズムフィルム８１４とＬＣＤパネル８２２との間に配置されている一方、光拡散フィルム８１２はプリズムフィルム８１６と光ガイド８０６との間に配置されている。有益なことには、光拡散フィルム８１２及び８１８は、プリズムフィルム８１４及び８１８の固有の規則性によって引き起こされる干渉のため、プリズムフィルム８１４及び８１８の特定の方位においてプリズムフィルム８１４及び８１８の間で起こり得るモアレ効果を排除するように働く。

この場合にも、光拡散フィルム８１２及び８１８は、図２〜４の実施形態に示された光学フィルムの一つであり得る。これについて述べれば、光拡散フィルムは、第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面を含むことができ、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する。

以上、特定の実施形態に関して本発明を詳しく説明してきたが、当業者には、本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱せずに様々な変更及び修正を行い得ることが明らかであろう。したがって、本発明の広さ及び範囲は上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、もっぱら特許請求の範囲及びその同等物に従って限定されるべきである。

非変調円柱レンズ型マイクロレンズ構造物の斜視図である。 本発明の別の例示的な実施形態に係る光学フィルムの斜視図である。 本発明の別の例示的な実施形態に係る光学フィルムの斜視図である。 本発明の例示的な一実施形態に係る光学フィルムの斜視図である。 本発明の例示的な一実施形態に係る光学構造物の概略側面図である。 本発明の例示的な一実施形態に係るバックライトディスプレイ装置の断面図である。 本発明の例示的な一実施形態に係る光学構造物の概略側面図である。 本発明の例示的な一実施形態に係るバックライトディスプレイ装置の断面図である。 図９Ａ〜９Ｄは、第一の表面構造関数、及び第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数を示している。

符号の説明

２０ 光学フィルム
２２ 細長い素子
２４ 第一の表面
２６ 第二の表面
３０ 光学フィルム
４０ 光学フィルム
５００ 光学構造物
５０４ 光源
５０６ プリズム
５０８ 光拡散フィルム
６００ バックライトディスプレイ装置
６０２ 光源
６０６ 光ガイド
６０８ 反射面
６１０ 光拡散フィルム
７００ 光学ディスプレイ装置
７０８ 光拡散フィルム
７１２ 基板
７１４ 光源
７１６ 変調アレイ
７１８ 液晶材料
７２０ 偏光子
８００ バックライトディスプレイ装置
８０６ 光ガイド
８０８ 光源
８１４ プリズムフィルム
８１６ プリズムフィルム
８１８ 光拡散フィルム

Claims (25)

1. 第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含む光学フィルム（２０、３０、４０）であって、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、光学フィルム（２０、３０、４０）。
2. 第一の表面（２４）が、約１ｃｍ以下の相関距離で約３７％未満の相関関数値を有する、請求項１記載の光学フィルム（２０、３０、４０）。
3. 第一の表面構造関数が円柱レンズ型マイクロレンズ構造物、球面レンズ型マイクロレンズ構造物、非球面レンズ型マイクロレンズ構造物、楕円レンズ型マイクロレンズ構造物及び放物面レンズ型マイクロレンズ構造物の一つである、請求項２記載の光学フィルム（２０、３０、４０）。
4. 第一の表面構造関数が円柱レンズ型マイクロレンズ構造物である、請求項３記載の光学フィルム（２０、３０、４０）。
5. 当該光学フィルムが、円柱レンズに実質的に対応する横断面を各々有する第一群の複数の細長い素子（２２）を含んでいて、細長い素子（２２）はフィルムの少なくとも第一の表面上で第一の方向に沿ってほぼ平行である、請求項３記載の光学フィルム（２０、３０、４０）。
6. 当該光学フィルムが第一の表面（２４）の反対側に第二の表面（２６）を有していて、第二の表面は平滑である、請求項５記載の光学フィルム（２０）。
7. 当該フィルムが第一の表面の反対側に第二の表面（２６）を有していて、第二の表面（２６）は第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義され、第二の表面（２６）は、円柱レンズの横断面を各々有すると共に、第二の方向に沿ってほぼ平行となるように第二の表面上に配列された第二群の複数の細長い素子（２２）を有している、請求項５記載の光学フィルム（３０、４０）。
8. 第一の方向が第二の方向とほぼ平行である、請求項７記載の光学フィルム（３０）。
9. 第一の方向が第二の方向に対してほぼ垂直である、請求項７記載の光学フィルム（４０）。
10. プリズム（５０６）、及び
    プリズムフィルムの上方に配置された光拡散フィルム（５０８）
    を含んでなるプリズムフィルム構造物であって、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、プリズムフィルム構造物。
11. 第一の表面構造関数が円柱レンズ型マイクロレンズ構造物、球面レンズ型マイクロレンズ構造物、非球面レンズ型マイクロレンズ構造物、楕円レンズ型マイクロレンズ構造物及び放物面レンズ型マイクロレンズ構造物の一つである、請求項１０記載のプリズムフィルム構造物。
12. プリズムフィルムが複数の隆起したプリズム構造物を含む、請求項１０記載のプリズムフィルム構造物。
13. 光源（５０４）、及び
    光源の上方に配置された光拡散フィルム（５０８）
    を含んでなる光学構造物（５００）であって、光拡散フィルムは第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、光学構造物（５００）。
14. さらに、光源と光拡散フィルムとの間に配置されたプリズムフィルム（５０６）を含む、請求項１３記載の光学構造物（５００）。
15. プリズムフィルム（５０６）が複数の隆起したプリズム構造物を含む、請求項１４記載の光学構造物（５００）。
16. 光を発生するための光源（６０２）、
    それに沿って光を導くための光ガイド（６０６）であって、光ガイドの外部に光を反射するための反射面（６０８）を含む光ガイド（６０６）、及び
    光ガイド上に配置された光拡散フィルム（６１０）
    を含んでなるバックライトディスプレイ装置（６００）であって、光拡散フィルム（６１０）は第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、バックライトディスプレイ装置（６００）。
17. 光源（７１４）を含む基板（７１２）、
    光源から受けた光を変調するように配列された、液晶材料（７１８）を含む複数の変調素子からなる変調アレイ（７１６）、及び
    変調素子に隣接して配置された光拡散フィルム（７０８）
    を含んでなる光学ディスプレイ装置（７００）であって、光拡散フィルム（７０８）は第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、光学ディスプレイ装置（７００）。
18. 変調アレイが液晶材料の下方に配置された偏光子（７２０）を含み、光拡散フィルムが偏光子上に配置されている、請求項１７記載の光学ディスプレイ構造物（７００）。
19. 変調アレイが液晶材料の上方に配置された偏光子（７２０）を含み、光拡散フィルムが偏光子上に配置されている、請求項１７記載の光学ディスプレイ構造物（７００）。
20. 光を発生するための光源（８０８）、
    それに沿って光を導くための光ガイド（８０６）であって、光ガイドの外部に光を反射するための反射面（８０９）を含む光ガイド（８０６）、
    プリズムフィルム（８１４、８１６）、及び
    プリズムフィルムの上方に配置された光拡散フィルム（８１８）
    を含んでなるバックライトディスプレイ装置（８００）であって、光拡散フィルム（８１８）は第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含み、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、バックライトディスプレイ装置（８００）。
21. 光学フィルム（２０、３０、４０）の形成方法であって、
    第一の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義される第一の表面（２４）を含む光学フィルムであって、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する光学フィルムを形成する
    ことを含んでなる方法。
22. 光学フィルム（２０、３０、４０）を形成することが、ホトリソグラフィー技術、グレースケールリソグラフィー技術、マイクロリソグラフィー技術、放電加工技術、及び硬質工具を用いるミクロ機械加工技術の１以上を含む、請求項２１記載の方法。
23. 第一の表面（２４）が下記の式の一つで定義される、請求項１記載の光学フィルム（２０、３０、４０）。
    Ｓ_１＝Ａｓｉｎ（ｘ＋Ｒ１（ｘ，ｙ））ｓｉｎ（ｙ）
    Ｓ_２＝Ａｓｉｎ（ｘ）ｓｉｎ（ｙ＋Ｒ１（ｘ，ｙ））
    Ｓ_３＝Ａｓｉｎ（ｘ＋Ｒ１（ｘ，ｙ））ｓｉｎ（ｙ＋Ｒ２（ｘ，ｙ））
    式中、ｘ及びｙはフィルムのｘ−ｙ平面内での座標であり、Ｒ１（ｘ，ｙ）及びＲ２（ｘ，ｙ）は確率変数であり、Ａは定数及び確率変数の一つである。
24. 複数の隆起したプリズム構造物を含む第一の表面、及び
    第一の表面の反対側にある第二の表面（２４）
    を含んでなるプリズムフィルム（２０）であって、第二の表面は第二の表面がフィルムに入射した光を拡散させるため働くように第二の表面構造関数で変調された第一の表面構造関数で定義され、第一の表面構造関数はマイクロレンズ構造物の機能を有すると共に、第二の表面構造関数は拡散光を与えるための特性を有する、プリズムフィルム（２０）。
25. 第一の表面構造関数が円柱レンズ型マイクロレンズ構造物、球面レンズ型マイクロレンズ構造物、非球面レンズ型マイクロレンズ構造物、楕円レンズ型マイクロレンズ構造物及び放物面レンズ型マイクロレンズ構造物の一つである、請求項２４記載のプリズムフィルム（２０）。