JP2011502273A

JP2011502273A - 光マネジメントフィルム、バックライトユニット、及び関連構造体

Info

Publication number: JP2011502273A
Application number: JP2010528894A
Authority: JP
Inventors: エル．ウッドロバート; ダブリュ．ウィルソンジョン
Original assignee: ブライトビューテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2011-01-20
Also published as: WO2009051667A1; KR20100075606A; CN101878437A; US20090097229A1

Abstract

光マネジメントフィルムは、光学透明基板とマイクロレンズのアレイによって提供され得る。このアレイは、光学透明基板の第１の面に形成されている。光学反射層は、第１の面の反対にある基板の第２の面に設けられており、光学反射層はマイクロレンズに対して自己整合された開口部を含む。

Description

[関連出願のクロスリファレンス]
本願は、２００７年１０月１２日に出願された米国仮出願番号第６０／９７９，４６６号及び２００５年２月９日に出願された米国特許出願番号第１１／０５３，９９８号に対する優先権の利益を主張し、これら出願は、「Microlens Arrays With Aperture Masks Having Randomized Apertures and Methods of Fabricating Same」という発明の名称の２００４年２月１２日に出願された米国仮出願番号第６０／５４４，０３６号、「Microlens Arrays With Aperture Masks Having Multiple Apertures Per Lens and Methods of Fabricating Same」とういう発明の名称の２００５年２月１２日に出願された米国仮出願番号第６０／５４４，０１８号、「Microlens Arrays With Aperture Masks Having Varying Aperture Shapes and Methods of Fabricating Same」とういう発明の名称の２００４年２月１２日に出願された米国仮出願番号第６０／５４４，０２７号、「Microlens Arrays With Aperture Masks Having Apertures That Include Diffusive Materials and Methods of Fabricating Same」とういう発明の名称の２００４年２月１２日に出願された米国仮出願番号第６０／５４４，０２６号、「Microlens Arrays With Contrast Enhancing and/or Light Management Films for Use With LCD or Other Displays」とういう発明の名称の２００４年２月１９日に出願された米国仮出願番号第６０／５４６，８１９号、「Retroreflectors Including Microlens Arrays and/or Optical Mask Layers, and Methods of Fabricating Retroreflectors」とういう発明の名称の２００４年２月１９日に出願された米国仮出願番号第６０／５４５，８７５号、「Sieves and Moulds for Micron-Sized Particles and Methods of Using Same to Sieve and/or Mold Micron- Sized Particles」とういう発明の名称の２００４年２月１９日に出願された米国仮出願番号第６０／５４５，８７３号、「Light Management Films or Backlit Displays and Methods of Making and Using Same」とういう発明の名称の２００４年３月９日に出願された米国仮出願番号第６０／５５１，５６０号、「Stampers for Micromolding Applications Including Photocurable Polymers, and Methods of Making and Using Same」とういう発明の名称の２００４年３月９日に出願された米国仮出願番号第６０／５５１，４１０号、「IR Laser Beam Locator and Profiles and Methods of Making and Using Same」とういう発明の名称の２００４年３月９日に出願された米国仮出願番号第６０／５５１，４０３号、「Anti-Glare Films With Anisotropic Light Dispersive Properties and Methods of Making and Using Same」とういう発明の名称の２００４年３月９日に出願された米国仮出願番号第６０／５５１，４０４号、「Light Management Films for Backlit Displays and Methods of Making and Using Same」とういう発明の名称の２００４年９月２７日に出願された米国仮出願番号第６０／６１３，４４５号の利益を主張する。これら出願のすべてが本願の譲受人に譲渡されており、その全ての開示が本明細書において説明されているようにその全てにおいて参照として本明細書に組み込まれている。

本発明は、ディスプレイ用オプティクスと関連構造体に関する。

マイクロレンズアレイは、光源から光を集光し、そして光を種々の位置や、種々の角度に指向させることが望まれるアプリケーションに使用されている。かかるアプリケーションは、コンピューターディスプレイ、プロジェクションテレビのスクリーン、及び所定の照明デバイスを含む。光が所定の方向においてアレイを通過し、かつ周辺光を吸収することが可能である開口マスクの統合によってアレイの実用性を高めることができる。かかる周辺光が、アレイの表面から反射し、光学システムの有効コントラストを低下せしめてしまう。開口部を有するかかるアレイ及びマスクは、レンズが近軸放射の焦点を合わせるポイントにおいて、通常、形成することが可能である。

アパーチャマスクをもつマイクロレンズアレイを形成する従来技術は、適切な基板上にアレイを形成することを必要とし得る。かかるアレイは、適切な放射吸収マスク材料によって被膜されているか又は被膜され得る。高強度の放射がレンズを介して指向され、そして、それらによって焦点合わせされる。レンズアレイの焦点がマスク層に若しくはマスク層の近辺で存在するように、レンズアレイ、基板、およびマスクの構造が設計される場合、放射によって、マスクの開口部がこれら焦点において形成されるであろう。例えば、「Daylight Projection Screen and Method and Apparatus for Making the Same」という発明の名称のDemiらによる特許文献１を参照されたい。

米国特許第4,172,219号明細書

光マネジメントフィルム、バックライトユニット、及び関連構造体を提供し得る。これら実施形態において、光マネジメントフィルムは、光学透明基板と光学透明基板の第１の面に形成されたマイクロレンズのアレイによって与えられ得る。光学反射層は、第１の面の反対にある基板の第２の面に設けられており、光学反射層は、マイクロレンズに対して自己整合された開口部を自身に含む。

本発明に係るいくつかの実施形態において、ディスプレイフィルムは第１の光マネジメントフィルム第２の光マネジメントフィルムを含む。第２の光マネジメントフィルムは、前記ディスプレイの光源に対して前記第１の光マネジメントフィルム下流側にある。さらに、第２の光マネジメントフィルムは、第２の光マネジメントフィルム光学透明基板と、マイクロレンズの第２の光マネイジメントフィルムアレイとを含み得る。かかるマイクロレンズの第２の光マネイジメントフィルムアレイは、第２の光マネジメントフィルム光学透明基板上にあり、第１の光マネジメントフィルムら受光された入射光を、入射角で又は入射角よりも小さい角度で観察者に向かってコリメートするように構成されており、前記第１の光マネジメントフィルムら受光した入射光を、入射角よりも大きい角度で第１の光マネジメントフィルムに向って反射するように構成されている。

本発明に係るいくつかの実施形態において、バックライトユニット（ＢＬＵ）は、光学透明基板と、基板の第１の面に形成されたマイクロレンズのアレイと、をさらに含む光マネジメントフィルムを含み得る。自身に開口部を含む光学反射層は、第１の面の反対にある基板の第２の面に設けられている。ディスプレイバックライトソースは、光マネジメントフィルムの上流側にあり、ヘイズプレートは、ディスプレイバックライトソースと光マネジメントフィルムとの間に配置されている。反射体はヘイズプレートに対してディスプレイバックライトソースの反対の面に設けられている。

本発明に係るいくつかの実施形態において、バックライトユニット（ＢＬＵ）は、光導波プレートを含み得る。光導波プレートは、少なくとも１つの自身のエッジから自身の中心部に向かって入射された光を導波するように構成されている。エッジ光源反射体は、光導波プレートの少なくとも１つのエッジに配置され、且つ光導波プレートに向かって光を放射するように構成されている。エッジ光源反射体は、光導波プレートのエッジに配置され、エッジ光源は、エッジ光源反射体と、光導波プレートのエッジとの間に配置されている。光マネジメントフィルムは、光導波プレートとビューワとの間に配置され、光マネジメントフィルムは、光学透明基板と、光学透明基板の第１の面にあるマイクロレンズのアレイとを含む。光学反射層は、第１の面とは反対に位置する基板の第２の面にあり、且つマイクロレンズに対して自己整合された開口部を自身に含む。

本発明に係るいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルムは、光学透明基板と、基板の一方の面にあり且つ焦点距離を有するマイクロレンズのアレイとを含み得る。光学反射層は、基板の他方の面にあり且つ開口部を自身に含み、光学反射層は、マイクロレンズのアレイとはおおよそ焦点距離だけ離間されている。

本発明に係るいくつかの実施形態における、光学反射層を有する光学透明基板上で形成され、マイクロレンズに対して自己整合された自身に形成された開口部を自身に有するマイクロレンズのアレイを含む光マネジメントフィルムを示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態おける、光学透明基板上で形成され、自身の上に光学反射層を有し、マイクロレンズに対して自己整合されているもののマイクロレンズの光軸とは同軸上にない自身に形成された開口部を有するマイクロレンズのアレイを含む光マネジメントフィルムを示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態における、光学透明基板上にあり、自身の上に形成された光学反射層を有し、低屈折率の接着剤を用いて光学透明ラミネート層上にマウントされた自身に形成された開口部を有するマイクロレンズのアレイを含む光マネジメントフィルムを示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態における、少なくとも２つのマイクロレンズのアレイを含む光マネジメントフィルムを示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態において、自身に開口部を有するように形成された光学反射層を有する光学透明基板上にマイクロレンズのアレイを形成して、ライトマネジメントフィルムを提供する方法を示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態において、自身に開口部を有するように形成された光学反射層を有する光学透明基板上にマイクロレンズのアレイを形成して、ライトマネジメントフィルムを提供する方法を示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態において、自身に開口部を有するように形成された光学反射層を有する光学透明基板上にマイクロレンズのアレイを形成して、ライトマネジメントフィルムを提供する方法を示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態における光マネジメントフィルムを含むバックライトユニットを示す概略図である本発明に係るいくつかの実施形態における光マネジメントフィルムを含むエッジバックライトユニットを示す概略図である。

本発明の実施形態が示された添付図面を参照して、以下に本発明をさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明を、本明細書に詳細に説明される実施形態に制限されるように解釈するべきでない。むしろ、本開示が十分かつ完全であり、本発明の範囲を当業者に完全に開示できるように実施形態を提供する。図面においては、層や領域の厚さは、簡潔にするため誇張されている。全体を通して同一構成部品には同一符号を用いている。本明細書に使用されるような「及び／又は」という用語は、関連して記載されたアイテムの１つ以上のうちの任意の組み合わせ、及びすべての組み合わせを含み、「／」として簡略化され得る。

本明細書において使用される用語は、特定の実施態様を説明することを目的としたものであり、限定を意図するものではない。本明細書に使用されるように、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は文脈上明らかにそうでないことが示されない限り、複数の形態を包含するよう意図されている。本明細書において用いられた「含む」、「含んで」、「有する」、「有して」、「構成する」、及び／又は、「構成して」という用語は、指定された特徴、領域、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定し、特徴、領域、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／若しくはこれら組み合わせの存在又は付加を除外しないことがさらに理解されるであろう。

層若しくは領域等の要素が、別の要素（又はその変形）「〜の上の」若しくは「〜の上に」と称される場合、層若しくは領域等の要素は、他の要素の直接上にあり、若しくは他の要素の上に直接延在し、又は介在する要素も存在し得ることがさらに理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素（又はその変形）「〜の直上に」存在する若しくは「〜の直上に」延在すると称される場合、いかなる介在要素も存在しないであろう。要素が、別の要素（又はその変形）「〜に接続され」若しくは「〜に結合され」と称される場合、要素が、別の要素に直接接続され若しくは結合され、あるいは介在要素が存在し得る。対照的に、要素が、別の要素（又はその変形）「〜に直接接続され」若しくは「〜に直接結合され」と称される場合、いかなる介在要素も存在しないであろう。最後に、要素が、別の要素（又はその変形）「を保持する」と称される場合、要素が、別の要素を直接保持し、又は、介在要素が存在し得る。対照的に、要素が、別の要素（又はその変形）「を直接保持する」と称される場合、いかなる介在要素も存在しないであろう。

多種の要素、構成部、領域、層、及び／又は、セクションについて説明するために、本明細書において、第１の、第２の、等の用語が使用され得るが、これら要素、構成部、領域、層、及び／又は、セクションは、これらの用語によって限定されるべきでないことが理解されるであろう。これらの用語は、ある要素、材料、領域、層又はセクションから別の要素、材料、領域、層又はセクションを区別するのに用いられているに過ぎない。したがって、本発明の教唆から逸脱することなく、以下に説明する第１の要素、材料、領域、層又はセクションは、第２の要素、材料、領域、層又はセクションと名付けられ得る。

「低い」若しくは「基礎的な」若しくは「水平の」又は「上部の」若しくは「最上部」若しくは「垂直の」等の相対的な特徴を示す用語は、図に示すように、１つの要素に対する別の要素の相関を説明するのに本明細書において使用され得る。相対用語は、図面に表された定位方向に加えて、デバイスの異なる定位方向を包含することを意図することが理解されるであろう。例えば、図１の構造が回転された場合、他の要素「低い」側にあると記述された要素は、かかる他の要素の「上部の」側に指向されるであろう。したがって、「低い」という例示的用語は、図面の特定の定位方向に依存して、「低い」及び「高い」定位方向の双方を包含し得る。同様に、図面のうち１つが回転される場合、他の要素の「下方に」若しくは「真下に」と記述された要素は、かかる他の要素の「上方に」に指向されるであろう。したがって、「下方に」若しくは「真下に」という例示的用語は、上方及び下方の定位方向の双方を包含し得る。その上、「正面に」又は「背面に」という用語は、構造に関する反対の外側の面を記述するのに使用され得る。

本発明の実施形態は、本明細書において、本発明の理想化された実施形態に関する概略図である断面図及び透視図を参照して説明されている。例えば、製造技術及び／又はその許容範囲による結果として、図面の形状から様々な変形を予想することができる。したがって、本発明の実施形態は、本明細書に示した特定形状の領域に限定されるように解釈されるべきではなく、例えば製造工程の結果として生ずる形状の変形をも含むと解釈すべきである。例えば、平坦であると記述された領域は、粗い特徴及び／又は非線形の特徴を通常有し得る。その上、図示された鋭角は、通常、丸みを帯びている。したがって、図面に示された領域は、本質的に概要であり、それら形状は、領域の正確な形状を示すことを目的とはしておらず、本発明の範囲を限定することを意図したものでもない。

他に定義されない場合、本明細書で用いられた（技術的及び科学的用語を含む）全ての用語は、本発明の属する分野における通常の知識を有する者により一般に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義されるような用語は、関連技術と現開示の内容におけるそれら意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書に明白に定義されない場合には、理想化され且つ過度に形式的な意味に解釈されないであろうことが理解されるであろう。最後に、図面の１つ以上のブロックの機能は、分離され得るし、及び／又は他のブロックと組み合わされ得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルムは、第１の表面上に光学マイクロレンズのアレイを有する光学透明フィルム基板と、その基板とは反対の表面にある反射層とを含む。反射層は、自身に開口部を有し得る。これにより、光が、光学透明フィルムの開口部側に到達して光学透明フィルムを通過し、且つマイクロレンズ側を介して出射することが可能となる。

本発明に係るいくつかの実施形態において、光学マイクロレンズのアレイは、焦点特性をそれぞれ有するマイクロレンズのアレイを含み得る。この焦点特性は、フィルムのマイクロレンズ側からのコリメートされた光によって照明されたときに、フィルムの開口部側上において照明される領域を形成するための能力として表すことができる。その領域は、光学マイクロレンズ自体の断面積よりも小さい。この焦点領域はマイクロレンズ自体から所定の距離に存在し、レンズの有効焦点距離としてさらに定義され得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、マイクロレンズは、球面形状、非球面形状、レンズ形状、平面形状、ファセット形状、又はこれら組み合わせの形状を有し得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、マイクロレンズは、レンズの光軸に対して平行な軸を有する回転対称な構造体であり得る。本発明に係る他の実施形態において、レンズは一方向のみに湾曲を有する円筒形状であってもよい。本発明に係る他の実施形態において、レンズは、２つの互いに直交する方向において異なる湾曲を有して、アナモルフィック（anamorphic）であってもよい。本発明に係るさらに他の実施形態において、レンズは、非対称であり、レンズの光軸に沿わない位置において焦点のゾーン与え得る。複数のレンズの形状及びサイズの組合せも使用され得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、マイクロレンズは、基板表面に種々の手法によって配置され得る。かかる配置は、正方充填配列、ランダム充填配列、又は六角最密充填配列を含む。さらに、本発明に係るいくつかの実施形態において、これら充填配列のうちいずれかによって配列されたマイクロレンズのうちいくつかは、伴にグループ化して、該グループを異なる向きに指向させることができる。本発明者によって十分に理解されるように、グループの定位方向におけるこのタイプの変更によって、光マネジメントフィルムとＬＣＤパネルとの光学相互作用によって形成されるような干渉パターンを低減することができる。

本発明に係るいくつかの実施形態において、マイクロレンズ側に対して反対にある反射層は、レンズの有効焦点距離に対応する距離に配置されて、比較的高レベルの光マネジメントを提供し得る。他の実施例では、反射層が焦点距離と異なる距離にあってもよい。前者の実施形態と比べて、後者の実施形態は、低度の光マネージメントを生成し得る。本発明に係るいくつかの実施形態において、各マイクロレンズに関連付けられた反射層内に１つ以上の開口部があってもよい。

本発明に係るいくつかの実施形態において、反射層は、蒸着及び／又はスパッタリングによって堆積されたアルミニウム、銀、クロム及び／又は同種のものであってもよい。反射材の層の膜厚は、１０ｎｍ以上であり、最も望ましくは５０ｎｍ以上であり得る。基板は、適切な膜厚を有する光学透明媒体から選択され、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム、三酢酸塩セルロース（ＴＡＣ）フィルム等から選択される。マイクロレンズは先に開示されているように、光学的に透明なプラスチック材料であってもよい。

いくつかの実施形態では、空気界面から第１のフィルムの開口部の側面の上の開口部までフィルムに入射する光線の大部分が、（いくつかの実施例では、実質的にすべて）入射角度にかかわらず第１の開口部に対応するマイクロレンズから出射するように、レンズの高さ、幅、焦点距離、基板の膜厚、及び開口サイズが選択され得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、あらゆる方向において受光された光は、コリメートにされる。すなわち、フィルムから出射する光は、円錐角が定義され且つ円錐自身は光軸に沿って円対称である角度の円錐にコリメートされ得る。言い換えれば、本発明に係るいくつかの実施形態において、光が受光された方向に関係なく、フィルムはすべての受光された光をコリメートし得る。他の実施例では、円錐は楕円形状であってもよい。さらに他の実施形態において、円錐は、楕円又は円形であってもよく、光軸に対して平行でなくてもよい、すなわち、フィルム自体に対して垂直でない。いくつかの実施形態では、光マネジメントフィルムはひとつの軸のみに沿ってコリメーションを与え得るものの、他の方向に沿ってはコリメーションをほとんど又は全く与えないし、基板に対して垂直な又は傾斜されたコリメーションの面を与え得る。各レンズと関連して２つ以上の開口部を使用することによって、複数のコリメーションの面を与え得る。

いくつかの実施形態では、先に説明したように、バックライトユニット（ＢＬＵ）は、１つ以上の光源（蛍光灯及び／又はＬＥＤ等）、１個以上の拡散材及びバックプレーン反射体とともに、光マネジメントフィルムを用いて構築され得る。いくつかの実施形態は、さらに、１つ以上のエッジに沿って１つ以上の光源を有するエッジ光-光導波プレート（ＬＧＰ：light guide plate）を用いることができる。ＢＬＵは垂直で水平な視野角度を有し得るし、水平及び垂直方向に沿う光拡散特性を独立して定義する手法によって、光マネジメントフィルムが設計及び指向され得る。光マネジメントフィルムは、マイクロレンズレイヤが観察者の側に向かい合い、且つ反射層が光源側に向かい合うように指向され得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、ＢＬＵは、光源と観察者側との間に多重光学フィルムを含み得る。多重光学フィルムのうちの少なくとも１つは、本発明の実施形態に係る光マネジメントフィルムである。いくつかの実施形態では、光マネジメントフィルムは、他の光学フィルムを用いて積層され得る。この他の光学フィルムは、ビーズゲインフィルム、マイクロレンズフィルム、拡散フィルム、プリズムフィルム、及び／又は、反射偏光板等である。

本発明に係るいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルムは、少なくとも一方向に沿って視野角を制限しつつ、少なくとも一方向においてＢＬＵの輝度を増大させ得る。

本発明に係るいくつかの例示的実施形態において、図１に示されているように、光マネジメントフィルム１００は、円筒形状のマイクロレンズ１０５のアレイのマイクロ複製により製造されている。そのアレイは、約６６μｍの膜厚を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１１０の１つの表面に形成される。かかるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１１０は、本明細書において光学透明基板と称する。マイクロ複製は、例えば、以下に示す文献に開示されているように実行されるものである。米国特許出願第2006/0061869号、第2005/0058947号、第2005/0058948号、第2005/0058949号及び／又は第2003/00206342号及び／又は第2006/0164729号及び／又は米国特許第6,967,779号、第6,829,087号、第6,816,306号及び／又は第7,092,166号、及び／又は米国特許出願番号第11/113,846号、第11/179,162号、第11/364,423号、第11/378,189号、第11/382,163号、第11/414,875号、第11/465,373号、第11/465,358号、及び／又は第11/465,377号。現在、その全てが本願発明の譲受人に譲渡されている。

円筒形マイクロレンズ１０５は、約９５μｍのピッチ、約４０μｍの高さ、及び非球面の凸レンズ断面積を生じせしめるバイコニック方程式によって定義される形状輪郭を有する。マイクロレンズ１０５の焦点距離は、ＰＥＴフィルム１１０内部で測定したところ、約６６μｍであった。ＰＥＴフィルム１１０の反対表面は、約６０μｍの膜厚を有するアルミニウムの光学反射層１１５を有する。本発明に係るいくつかの実施形態において、銀等の他の反射材料を使用することができる。

マイクロ複製の後に、フィルム１００は、高パルスレートのレーザを使用して、マイクロレンズ側からノーマル入射で露呈され、マイクロレンズの焦点に相当する領域におけるアルミニウムコーティングを除去する。これは、例えば、「Methods and Apparatus for Processing a Pulsed Laser Beam to Create Apertures Through Microlens Arrays、and Products Produced Thereby」という発明の名称の２００６年５月８日に出願された米国特許出願番号第１１／３８２，１６３号（米国特許公開番号第２００７／０２５８１４９号）に開示されている。その除去によって、円筒レンズに対して平行な方向において広がり且つ約７μｍの幅を有する透明な開口部１２０を形成して、アルミニウム層から切り取られたスロットの幅が狭くなる。したがって、開口部１２０は、レーザが入射されるマイクロレンズ１０５のそれぞれに対して自己整合される。かかる自己整合は、マイクロレンズ１０５がそれぞれの透明開口部１２０と合致し、且つマイクロレンズの光軸に対して同軸となるように行われる。

本発明に係るいくつかの実施形態において、マイクロレンズのピッチは約９０μｍであり、マイクロレンズの高さは約３０μｍであり、マイクロレンズ１０５の焦点距離は、ＰＥＴフィルム１１０内部で測定したところ、約６６μｍであった。本発明に係るいくつかの実施形態において、光学反射層１１５の膜厚は約８０ｎｍである。本発明に係るいくつかの実施形態において、ＰＥＴフィルムの屈折率は、約１．５〜約１．７である。本発明に係るいくつかの実施形態において、開口部１２０のサイズは光学反射層の全面積の約１０パーセントである。本発明に係るいくつかの実施形態において、開口部１２０のサイズは、光学反射層が設けられた基板領域の全面積の約１０パーセントである。

したがって、本発明にかかるいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルムには、光学透明基板に形成されるマイクロレンズのアレイが備わっている。その光学透明基板は、本明細書において説明されるように、例えば、約５ミクロン〜約１００ミクロンだけ十分広大な領域にわたって離間されており、コンピュータ、テレビ、又は他の同様のディスプレイデバイス用のディスプレイ（液晶ディスプレイ等）等のディスプレイ用のスクリーン装置を提供する。この手法は、必然的にシームレスであり、相対的に大きな形態のディスプレイに対して光マネジメントフィルムを提供することができ、本発明に係るいくつかの実施形態におけるフィルムは、例えば、大画面テレビ等のディスプレイに適した大きなサイズにおいて一体構造として形成され得る。

図２に示すいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルム２００は、光学透明基板２１０上にマイクロレンズ２０５のアレイを形成することによって提供される。光学透明基板２１０は、自身の反対側に形成された光学反射層２１５を有する。光学反射層２１５は、自身に形成された開口部２２０を含み、開口部２２０は、アレイ２０５におけるそれぞれのマイクロレンズに対して自己整合されており、アレイ２０５におけるそれぞれのマイクロレンズとは合致しない。特に、開口部２２０は、マイクロレンズアレイ２０５を介して投影されたレーザ光を使用することにより光学反射層２１５の一部を除去して、光学反射層２１５における開口部２２０の形成によって自己整合される。なお、当該一部は、レーザ光が光学反射層２１５に影響を与える部分に対応する。さらに、開口部２２０がアレイ２０５のそれぞれのマイクロレンズの光軸からオフセットされているため、開口部２１５は、マイクロレンズの光軸に対して同軸上にはない。しかし、開口部２２０はアレイ２０５のそれぞれのマイクロレンズの光軸からはオフセットされているものの、開口部は、アレイ２０５内において直接隣接したマイクロレンズ間の境界に対して自己整合され得る。

したがって、光は、アレイ２０５内のマイクロレンズに向って、開口部２２０を通過し、光学透明基板２１０を通過し得る。アレイ２０５内のマイクロレンズは、光線２３０によって図示されているように、主に、アレイ２０５内のマイクロレンズの光軸の中心からずれた方向において、自身に入射された光を屈折する。したがって、光マネジメントフィルム２００は、マイクロレンズ２０５の光軸の中心からずれた観察者に対して画像を与え得る。例えば、光マネジメントユニット２００は、観察者が並列に並び、ディスプレイが２人の観察者の間に配置されるような場所におけるディスプレイに使用され得る。したがって、光線２３０は、マイクロレンズ２０５の光軸の中心からずれて配置される観察者の各々に向う光を屈折し得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、図３に示されているように、光学透明ラミネート層３３０が、低屈折率の接着層３２５を用いて開口部に付着され得る。これにより、光マネジメントフィルム３００により再利用する光の強度を高めることが可能である。本発明に係るいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルム３００は、自身の反対面に形成された光学反射層３１５を有する光学透明基板内にマイクロレンズ３０５のアレイを形成する方法によって、提供され得る。光学反射層３１５は、自身に形成された開口部３２０を含む。開口部３２０は、アレイ３０５におけるマイクロレンズと合致しかつそのマイクロレンズに対して自己整合されている。

さらに、光学透明ラミネート層３３０が、低屈折率の接着剤３２５を使用して、光学透明基板３１０の開口部側に取り付けられ得る。光学透明ラミネート層３３０を通過する光３３５は、光学反射層３１５からラミネート層３３０に光３４０として反射される。この場合、低屈折率の接着層３２５内の反射量が、光学透明ラミネート層３３０の屈折率と低屈折率の接着層３２５との関係に起因して低減する。特に、光学透明ラミネート層３３０に関する屈折率は接着層３２５に関する屈折率よりも大きい。これら２つの屈折率間の相関により、低屈折率の接着層３２５内で内部反射される（場合によっては、光マネジメントフィルム３００のエッジを介して出射する）光量が低減され得る。

本発明に係るいくつかの実施形態において、マイクロレンズのピッチは約９０μｍであり、マイクロレンズの高さは約３０μｍであり、マイクロレンズ１０５の焦点距離は、光学透明基板３１０内部で測定したところ、約６６μｍであった。本発明に係るいくつかの実施形態において、光学反射層３１５の膜厚は約８０ｎｍである。本発明に係るいくつかの実施形態において、光学透明ラミネート層３３０の屈折率は、約１．５〜約１．７である。本発明に係るいくつかの実施形態において、接着層３２５の屈折率は、約１．３〜約１．４である。本発明に係るいくつかの実施形態において、光学透明ラミネート層３３０の屈折率は接着層３２５の屈折率以上である。

本発明に係るいくつかの実施形態において、開口部１２０のサイズは光学反射層の全面積の約１０パーセントである。本発明に係るいくつかの実施形態において、開口部３２０のサイズは、光学反射層が設けられた基板領域の全面積の約１０パーセントである。

本発明に係るいくつかの実施形態において、例えば、図４に示すように、光マネジメントフィルム４００は、一方の上に形成されるマイクロレンズの少なくとも２つのアレイを含む。特に、光マネジメントフィルム４００は、マイクロレンズ４０５の第１のアレイを含み得る。そのマイクロレンズ４０５は、光学透明基板４１０上において三角形状の分布を有し、例えば、図１を参照して説明されるように、その全てがマイクロレンズの第２のアレイ上に存在する。マイクロレンズ４０５の第１のアレイに向かってマイクロレンズの第２のアレイによって屈折された光は、マイクロ構造４０５の第１のアレイに対する入射角に基づいて屈折され又は反射される。特に、マイクロレンズ４０５の第１のアレイの三角形状分布は、入射光をコリメートするように構成されており、その入射光は、入射角と同一又は入射角よりも小さい角度で第２の光マネジメントフィルムから受光される。これに反して、入射角よりも大きい角度で入射された光は、第２の光マネジメントフィルム向かって反射される。したがって、第１の光マネジメントフィルム第２の光マネジメントフィルムの組合せによって、第１の光マネジメントフィルム４０５からコリメートされた光の範囲が狭小化され得る。

図５Ａ−５Ｃは、光マネジメントフィルム形成する方法を示す断面図である。本発明に係るいくつかの実施形態において、光マネジメントフィルムは、自身に形成された開口部を有し、自身の反対面に形成された光学反射層を有する光学透明基板にマイクロレンズアレイを含む。開口部は、アレイ内のマイクロレンズに対して自己整合され、かつ、そのマイクロレンズとは合致している。

図５Ａによれば、光学透明基板５１０は、銀等の光学反射層５６０により被覆されている。図５Ｂによれば、光学透明基板５１０の上面はマスタを用いてスタンプされて、一体構造として光学透明基板５１０から形成されたマイクロレンズ５０５のアレイ及び光学透明基板５１０が形成される。

図５Ｃによれば、レーザ光が、マイクロレンズアレイ５０５を介して光学反射層５１５上に作用されて、光学反射層５１５に開口部５２０を形成するために、アレイ５０５内のマイクロレンズに対して自己整合され、かつ、そのマイクロレンズとは合致した光学反射層５１５の対応する部分が除去される。

本発明に係るいくつかの実施形態において、図６に示されているように、バックライトユニット（ＢＬＵ）５００が光マネジメントフィルム１００と組み合わされる。ＢＬＵ５００は、ＣＣＦＬ電球６０５をアレイに対して水平に指向させることによって構築される。そのバブル間は約１インチだけ離間される。約９５％の拡散反射率を有する白色の反射体６１０が電球６０５の背面に反射体６１０から４分の１インチ未満のギャップをもって配置される。約２ｍｍの膜厚を有するヘイズ拡散プレート６１５が、ヘイズプレートの表面でより均一な分布に比例して、光源を拡散せしめるように電球の正面に約２分の１インチだけ離間して配置される。本発明に係るいくつかの実施形態において、発光ダイオード（ＬＥＤ）が（複数の）光源として使用され得る。

バックライト輝度対視野角度の測定によれば、＋／−８０°の円錐内でほぼ一定な輝度を有しかつ約７０００ｃｄ／ｍ²の軸上輝度を有する円対称の光分布を示した。このバックライトは、図１の光マネジメントフィルム１００で覆われている。その光マネジメントフィルム１００は、水平方向に指向された円柱形のレンズと、ヘイズプレート６１５の上面と光マネジメントフィルム１００の背面との間にあるエアギャップとを有する。

光マネジメントフィルム１００は、光学的に反射的な面１１５がヘイズプレート６１５に接触するようにさらに指向される。光マネジメントフィルム１００を所定の位置に配置した場合、ＢＬＵ５００の軸上輝度は、１５，０００ｃｄ／ｍ²であった。垂直方向において測定された輝度は、光軸に関して＋／−１０°の範囲において９０％よりも大きい輝度を示した。一方、水平方向における輝度ははっきりとは変化しなかった。

本発明に係るいくつかの実施形態において、図７により示されているように、エッジライトＢＬＵは、光マネジメントフィルム１００と組み合わされ得る。図７によれば、ＢＬＵ７００は、光導波プレート７２０のエッジに設けられた光源７０５を含む。光導波プレート７２０は、光源７０５からの光を光導波７２０のエッジ内で及び自身の長手方向に沿って導波し、観察者に投影するために最終的に光導波プレート７２０から光マネジメントフィルム１００に向かって導波するよう構成されている。また、ＢＬＵ７００は、反射体７１５を含み得る。反射体７１５は、光導波プレート７２０から放出されるいかなる光をも光マネジメントフィルム１００及び観察者に向かうように反対方向に反射し、その光を光導波プレート７２０を介して光を反射して、最終的には、光マネジメントフィルム１００を介して観察者に向かう。

本開示の利益が与えられたならば、多数の代替及び修正が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によってなされ得る。したがって、図示された実施形態が、例示のみを目的として説明され、以下の特許請求の範囲によって確定されるように、本発明を限定するするもとして捉えるべきではないことを理解すべきである。したがって、以下の特許請求の範囲は、文字通りに説明された要素の組合せのみを含むのではなく、実質的に同一の結果を得るように実質的に同一の手法によって実質的に同一の機能を実行する均等な要素をすべて含むように読み取られるべきである。よって、特許請求の範囲は、具体的に例示され説明されたものと、概念的に均等であるものと、本発明の本質的概念を組み入れるものと、を含むよう理解されなければならない。

Claims

光学透明基板と、
前記基板の一方の面にあり且つ焦点距離を有するマイクロレンズのアレイと、
前記基板の他方の面にあり、自身に開口部を含み、且つ前記マイクロレンズのアレイと略焦点距離だけ離間された光学反射層と
を含む光マネジメントフィルム。
光学透明基板と、
前記光学透明基板の第１の面に形成されたマイクロレンズのアレイと、
前記第１の面とは反対にある前記基板の第２の面にあり、且つ前記マイクロレンズに対して自己整合された開口部を自身に含む光学反射層と
を含む光マネジメントフィルム。
前記開口部は前記マイクロレンズに合致していることを特徴とする請求項２に記載の光マネジメントフィルム。
前記開口部は前記マイクロレンズに合致していないことを特徴とする請求項２に記載の光マネジメントフィルム。
第１の屈折率を有し、且つ前記基板とは反対にある前記光学反射層上にある接着層と、
前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有し且つ前記光学反射層とは反対の前記接着層上にある光学透明ラミネート層と
をさらに含む請求項２に記載の光マネジメントフィルム。
前記光学反射層は銀を含むことを特徴とする請求項２に記載の光マネジメントフィルム。
前記光学透明基板及び前記マイクロレンズのアレイは、一体構造を含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイフィルム。
前記マイクロレンズは、円形状のマイクロレンズ又はアナモルフィック形状のマイクロレンズを含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイフィルム。
前記マイクロレンズのアレイは、正方充填配列、ランダム充填配列、又は六角最密充填配列を含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイフィルム。
前記開口部は、前記マイクロレンズの光軸に対して同軸上にあることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイフィルム。
前記開口部は、前記マイクロレンズの光軸に対して同軸上にないことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイフィルム。
第１の光マネジメントフィルムと、
ディスプレイの光源に対して前記第１の光マネジメントフィルムの下流側にある第２の光マネジメントフィルムと、
を含むディスプレイフィルムであって、
前記第２の光マネジメントフィルムは、
第２の光マネジメントフィルム光学透明基板と、
前記第２の光マネジメントフィルム光学透明基板上にある第２の光マネジメントフィルムアレイと、
を含み、
前記第２の光マネイジメントフィルムアレイは、前記第１の光マネジメントフィルムから受光した入射光を、入射角または入射角よりも小さな角度で観察者に向かってコリメートするように構成され、且つ前記第１の光マネジメントフィルムから受光した入射光を、前記入射角よりも大きな角度で前記第１の光マネジメントフィルム向って反射するように構成されたマイクロレンズの第２の光マネジメントフィルムアレイと
を含むことを特徴とするディスプレイフィルム。
前記第１の光マネジメントフィルムは、
第１の光マネジメントフィルム光学透明基板と、
前記基板の第１の面に形成されたマイクロレンズの第１の光マネイジメントフィルムアレイと、
前記第１の面とは反対の前記基板の第２の面にあり、且つ前記第１の光マネイジメントフィルムマイクロレンズに対して自己整合された開口部を含む第１の光マネジメントフィルム光学反射層と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイフィルム。
前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層の前記開口部は、マイクロレンズの前記第１の光マネイジメントフィルムアレイと合致することを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイフィルム。
前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層の前記開口部は、マイクロレンズの前記第１の光マネイジメントフィルムアレイと合致しないことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイフィルム。
第１の屈折率を有し、且つ前記基板の反対の前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層上にある接着層と、
前記第１の屈折率より大きな第２の屈折率を有し、且つ前記光学反射層の反対にある前記接着層に直接設けられた光学透明ラミネート層と
をさらに含む請求項１３に記載のディスプレイフィルム。
前記第２の光マネイジメントフィルムアレイの各マイクロレンズは、三角形の形状を有することを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイフィルム。
前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層は、銀を含むことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイフィルム。
前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層における前記開口部は、レーザ光をマイクロレンズの前記第１の光マネイジメントフィルムアレイを介して前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層に照射して、前記レーザ光が作用する前記第１の光マネジメントフィルム光学反射層のそれぞれの部分を除去することによって、マイクロレンズの前記第１の光マネイジメントフィルムアレイに対して自己整合されるように形成されて、前記第１の光マネジメントフィルム光学透明基板とマイクロレンズの前記第１の光マネイジメントフィルムアレイとを含む一体構造を与えることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイフィルム。
光学透明基板と、前記基板の第１の面内に形成されたマイクロレンズのアレイと、前記第１の面とは反対にある前記基板の第２の面に配置された自身に開口部を含む光学反射層と、を含む光マネジメントフィルムと、
前記光マネジメントフィルムの上流側にあるディスプレイバックライトソースと、
前記ディスプレイバックライトソースと前記光マネジメントフィルムとの間に配置されたヘイズプレートと、
前記ヘイズプレートに対して前記ディスプレイバックライトソースの反対側に設けられた反射体と
を含むバックライトユニット（ＢＬＵ）。
少なくとも１つのエッジから自身の中心部に向かって、入射された光を導波するように構成された光導波プレートと、
前記光導波プレートの前記少なくとも１つのエッジに配置され、且つ前記光導波プレートに向かって光を放射するように構成されたエッジ光源と、
エッジ光源反射体であって、前記エッジ光源反射体と前記光導波プレートの前記エッジとの間に配置されたエッジ光源を有する光導波プレートの前記エッジに配置されたエッジ光源反射体と、
前記光導波プレートと観察者との間に配置された光マネジメントフィルムと、
を含むバックライトユニット（ＢＬＵ）であって、
前記光マネジメントフィルムは、
光学透明基板と、
前記光学透明基板の第１の面にあるマイクロレンズのアレイと、
前記第１の面とは反対の前記基板の第２の面にあり、且つ前記マイクロレンズに対して自己整合された開口部を自身に含む光学反射層と
を含む
ことを特徴とするバックライトユニット。
前記開口部は前記マイクロレンズに対して自己整合され、且つ前記マイクロレンズと合致することを特徴とする請求項２１に記載のＢＬＵ。
前記開口部は前記マイクロレンズに合致していないことを特徴とする請求項１８に記載のＢＬＵ。
第１の屈折率を有し、且つ前記基板の反対の前記光学反射層上にある接着層と、
前記第１の屈折率より大きな第２の屈折率を有し、且つ前記光学反射層とは反対の前記接着層の上にある光学透明ラミネート層と
をさらに含む請求項２１に記載のＢＬＵ。
前記光学反射層は銀を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＢＬＵ。
光学透明基板と、
前記光学透明基板の第１の面に形成され、約５ミクロンから約１００ミクロンだけ離間され、且つテレビのサイズまで継ぎ目のないディスプレイの範囲に対して十分に大きい領域上に光学透明基板を有する継ぎ目のない一体構造として形成されたマイクロレンズのアレイと、
前記第１の面とは反対の前記基板の第２の面にあり、且つ前記マイクロレンズに対して自己整合された開口部を含む光学反射層と
を含む光マネジメントフィルム。