JP2011508904A - プリズム構造を有するバックライト反射体 - Google Patents

Abstract

転向フィルムバックライトにおける光ガイド用の背面反射体は、反射層と直接接触したプリズムフィルム層を含む。光ガイドは、ほぼ空間的に均一な屈折率を有する導光領域を含む。反射層は、鏡面反射性であっても拡散性であってよく、多層高分子フィルムを含んでいてもよい。

Description

本開示は液晶ディスプレイデバイスなどのディスプレイデバイスに好適なバックライトに関する。

フラットパネルディスプレイは、コンピューターモニター及びテレビを含む比較的大型の機器から、携帯電話及び腕時計などの小型の低電力機器に及ぶ、様々な用途で使用されている。フラットパネルディスプレイは、バックライトを必要とする液晶又はその他の光学活性物質を典型的に使用する。ディスプレイ用途では、バックライトは、目で見える欠陥がほとんどない、明るく均一な照明を作り出すことが望ましい。

低価格又は低電力用途に使用されるディスプレイを含む、光学ディスプレイ用の照明を提供する向上したバックライトが必要とされている。本発明は、これら及びその他の要求を満たし、先行技術に勝る他の利点を提供する。

本発明の実施形態は、反射層と接触したプリズム層を有する背面反射体を備えるバックライトを目的とする。転向フィルムバックライトは、出射面、裏面、及び少なくとも１つの入射端を備えた導光領域を有する光ガイドを含む。光源の導光領域は、ほぼ空間的に均一な屈折率を有する。少なくとも１つの光源は、光ガイドの入射端に光を供給するように配置される。光ガイドの方向に配向されたプリズムピークを有する転向フィルムは、光ガイドの出射面から照明領域向けて出射する光を誘導するように配置される。背面反射体は、光ガイドの裏面に沿って配置される。背面反射体は、一連のほぼ線状のプリズムを有するプリズム層と接触した反射層を含む。反射体上のプリズム層により転向フィルム用途での光ガイドのプリズムの必要性が低下するため、バックライトの裏面はほぼ平面的であってよい。

反射層及びプリズム層は、光学的に接触している、及び／又はほぼ同一の広がりを持って物理的に直接接触している、及び／又は物理的に共に結合されてよい。例えば、反射層及びプリズム層の一方又は両方は、プリズム層及び反射層を結合する接着性の副層を含んでよい。例えば、接着性の副層は、透明な接着剤、感圧接着剤、熱接着剤、及び／又は放射線硬化性接着剤、例えば、紫外線（ＵＶ）により硬化可能な接着剤であってよい。

幾つかの実施形態では、反射体のプリズムフィルムは、ウェットアウト防止及び／又はモアレ防止機能を有してよい。例えば、ウェットアウト防止機能は、線状プリズムのピークに平行に延びる反射体の長手方向軸線に沿って少なくとも一部のプリズムの高さに変動をともなうことができる。あるいは又は加えて、ウェットアウト防止は、１つのプリズム群が別のプリズム群より名目上高い高さを有することで達成され得る。モアレ防止機能は、長手方向軸線に沿って少なくとも一部のプリズムのピッチに変動を有してよい。プリズムは、湾曲した側面又は平面的な側面を有し、内角が約６０°〜約１７０°の範囲である、三角プリズムであってよい。プリズムのピークは、反射体の堅牢性を向上させるために、平坦又は丸くてよい。

反射層は、鏡面反射性であっても拡散性であってもよく、又は鏡面反射性及び拡散性の構成要素の両方を含んでよい。幾つかの実施形態では、反射体は、多層スタック、例えば、第２ポリマー光学層と交互に配置される複屈折性の第１ポリマー光学層の多層スタックを含んでよい。

反射体は、反射体のプリズムピークに平行に延びる反射体の長手方向軸線が光ガイドの入射端にほぼ垂直に向くように、光ガイドに対して配向される。幾つかの実施形態では、光抽出装置が光ガイドの出射面上に配置される。

本発明の別の実施形態は、転向フィルムバックライトを作製する方法に関する。背面反射体は、光ガイドの裏面に沿って配置される。光ガイドは、ほぼ空間的に均一な屈折率を有する導光部分を有する。背面反射体は、プリズム層と接触した反射層を含み、プリズム層は、ほぼ線状のプリズムの列を有する。背面反射体は、プリズム層のプリズムピークが光ガイドの裏面の方向に向き、反射体の長手方向軸線が光ガイドの入射端にほぼ垂直に向くように、光ガイドに対して配向される。この方法は、転向フィルムを光ガイドの出射面に沿って配置する工程と、光源を光ガイドの入射端に光を供給するように配向する工程とを更に含む。

幾つかの構成では、反射層及びプリズム層は、背面反射体を配置する前に結合される。例えば、反射層及びプリズム層は、プリズム層上に反射材料をコーティングすることにより結合されることができる。あるいは、プリズム層は、反射層上に形成されることができる。

例えば、幾つかの実施形態では、プリズム層の形成は、反射層上に透明材料を付着させ、付着した材料に線状プリズムをエンボス加工又は微細複製することにより達成される。

幾つかの実施形態では、反射層及びプリズム層は、別個に形成された後、この２つの層は接着性の副層を用いて結合される。接着性の副層は、プリズム層の副層であっても反射層の副層であってもよく、又はプリズム層及び反射層の両方が接着性の副層を含んでもよい。反射層及びプリズム層は、層を重ね合わせることにより結合されてよい。

上記の「課題を解決するための手段」は、本発明のそれぞれの実施形態又はあらゆる実施を説明することは意図しない。本発明の利点及び効果、並びに本発明に対する更なる理解は、以下に記載する「発明を実施するための形態」及び「特許請求の範囲」を添付図面と併せて参照することによって明らかになり、理解するに至るであろう。

転向フィルムバックライトの構成要素。 本発明の実施形態による反射層及びプリズム層を含む背面反射体の図。 本発明の実施形態による、接着性の副層により結合された反射層及びプリズム層を含む背面反射体の図。 本発明の実施形態による、プリズムピッチの異なるプリズム層を有する背面反射体。 本発明の実施形態による、高さの異なるプリズムを有する背面反射体。 本発明の実施形態による、高さの異なるプリズムを有する背面反射体。 本発明の実施形態による、それぞれ、平坦なピーク及び丸いピークを有するバックライト反射体のプリズム層。 本発明の実施形態による、それぞれ、平坦なピーク及び丸いピークを有するバックライト反射体のプリズム層。 本発明の実施形態による、結合された反射層及びプリズム層を有する背面反射体の、転向フィルムバックライトにおける配向。 本発明の実施形態による反射体のプリズムのプリズム角を決定するのに有用なプロット。 本発明の実施形態による背面反射体を使用したバックライトのコノスコーププロット。 従来の背面反射体を使用した以外は図１１Ａと同じバックライトのコノスコーププロット。 本発明の実施形態による転向フィルムバックライトの作製プロセスを示すフローチャート。

本発明は種々の修正及び代替の形態に容易に応じるが、その細部は一例として図面に示しており、また詳しく説明することにする。ただし、本発明は記載される特定の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲に含まれるすべての修正物、等価物、及び代替物を網羅することである。

例示される実施形態の以下の説明では、本明細書の一部を構成し、本発明を実施され得るさまざまな実施形態を実例として示す添付の図面が参照される。他の実施形態が利用されてもよく、及び構造的又は機能的な変更が、本発明の範囲から逸脱することなくなされてもよいことが理解される。

図１は、バックライト１９５によって照射される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどの照明領域１９０が組み込まれたシステム１００を示す。バックライト１９５の主な構成要素は、光源１４０、くさび形の光ガイド１２０、転向フィルム１１０、及び背面反射体１３０である。

転向フィルム１１０は、バックライト１９５の輝度を向上できる導光フィルムの一種である。転向フィルム１１０は、光ガイド１２０の出射面１２５から出射する光の角度を好ましい視野角の方向に調整することにより機能する。光は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源１４０によって光ガイド１２０の入射端１４５に供給される。別の構成では、複数の光源を使用して、単一の入射端又は複数の入射端に光を供給してよい。

光ガイド１２０は、光ガイド１１０の裏面１３５に多数のプリズム１４０を含む。プリズム１４０は、光ガイドの裏面１３５に作製されたＶ字カットにより形成されてよい。Ｖ字カットにより形成されたピーク１４０は、入射端１４５にほぼ垂直に、光ガイド１２０に沿って長手方向に延びている。プリズム１４０は、好ましい視野角、典型的にはバックライト１９５の出射面１２５にほぼ垂直な視野角の方向に光を誘導するように機能する。光ガイド１２０の裏面１３５に沿って配置された背面反射体１３０は、光ガイドの裏面１３５から漏れる光を反射し、漏れた光を光ガイド１２０の方向に向け直す。転向フィルムバックライトシステムでは、光の相当な割合（例えば、５０％以上）が、バックライト１９５からディスプレイパネル１９０の方向に出射する前に背面反射体１３０によって反射されることがある。

光ガイドの裏面にプリズムを形成するＶ字カットの製造に必要な製造プロセス及び／又は機械設備は、比較的高価である。更に、光ガイドのＶ字カットは、製造プロセス又はその後の取り扱いにおいて破損を受けやすいというプリズムの脆性のため、生産性に悪影響を及ぼすことがある。本明細書に記載の手法は、光ガイドのＶ字カットを排除するように使用可能なシステム及び方法を含み、したがって光ガイドの製造コストを低下させ、生産性を向上させる、より堅牢な光ガイドの構造をもたらす。

本発明の実施形態は、プリズム層と直接接触した反射層を含む背面反射体を組み込んだバックライトに関する。図２及び３は、図１に例示したような転向フィルムバックライトを用いたディスプレイシステムに有用な背面反射体を示す。図２に示されるように、背面反射体２００は、反射層２１０及びプリズム層２２０を含む。反射層２１０は、鏡面反射性であっても拡散性であってもよく、反射層の反射特性は、以下により詳細に記載する。プリズム層及び反射層は、空隙が介在することなく互いにほぼ同一の広がりを持って直接接触するように配置された別個の層であってよく、当業者に既知の任意の好適な手段又は方法によって所望により互いに結合されてよい。

幾つかの実施形態では、反射層及びプリズム層は、後に接合、積層、接着、あるいは別の方法で共に結合される別個の構造として形成されてよい。幾つかの実施形態では、プリズム層は、例えば、共押出形成により、反射層と共に形成されることができる。

背面反射体は、例えば、プリズム層上に反射材料を蒸着又はスパッタリングすることにより、プリズム層上に反射材料をコーティングすることで形成されてよい。別の実施形態では、反射層は、プリズム層の形成用基材の役割を果たしてよい。例えば、プリズム層は、反射層に透明材料を付着させた後、付着した材料にプリズム構造を刻印するエンボス加工を施すことにより形成されてよい。幾つかのプロセスでは、プリズムは、反射層の基材上に微細複製される。幾つかの実施形態では、反射層は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから入手可能なＥｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）などの多層ポリマーフィルムを含んでよい。

反射層及びプリズム層が別個の構造として形成された後に共に結合された構成では、反射層及び／又はプリズム層は、反射層及びプリズム層の結合に使用される接着剤（例えば、透明な接着剤）の副層を含んでよい。一方又は両方の層は、接着力を向上させるために下地処理されてよい。代表的なプライマー処理技術としては、化学的プライマー処理、コロナ表面処理、火炎表面処理、フラッシュランプ処理、及びその他が挙げられる。図３は、接着性の副層３３０により結合された反射層３１０及びプリズム層３２０を有する背面反射体３００を示す。接着性の副層３３０は、放射線（例えば、紫外線（ＵＶ））により硬化可能な接着剤、並びに／又は熱及び／若しくは圧力により活性化する接着剤を含んでよい。

図２及び３に示されるように、プリズム層２２０、３２０は、透明でほぼ線状のプリズムの列を含む。それぞれのプリズムは、長手方向に延びる、一般に三角形の横断面などの多角形の横断面を有する。プリズムの側面は、湾曲していても平面的であってもよい。プリズムピッチ、ｐ、は、１ミリメートル未満でもよく、回折効果を避けるために可視光線の波長より実質的に大きくてもよい。例えば、プリズムピッチは、約５μｍ〜約５００μｍの範囲、又は約１５μｍ〜約７５μｍの範囲であってよい。プリズムの内角θは、約７０°〜約１３０°の範囲、又は約１００°〜約１２０°の範囲であってよい。プリズムの内角は、光ガイドの形体及び抽出機構の形状、並びに使用材料の屈折率に基づいて選択されてよい。所与の光ガイドの特性に最適なプリズム内角は、光学的モデリングにより決定され得る。プリズム層のプリズム内角の選択については、図１０に関連して詳細に説明する。

本発明の実施形態は、光学構造が重なり合う際に生じる光学的現象により引き起こされる観測可能な欠陥を有利に低減する。中でも最も一般的な光学的欠陥は、ウェットアウト、ニュートン環、及びモアレ効果である。ウェットアウトは、２つの表面が光学的に互いに接触し、これにより一方のフィルムからもう一方のフィルムへ光が伝播する際の屈折率の変化が事実上除去されて起こる。これは、光学的効果のために構造化表面を使用しているフィルムについては、構造化表面の屈折特性が帳消しになってしまうため、特に問題となる。ウェットアウトの影響は、斑点模様を形成し、画面上の外見が変わることである。ニュートン環は、２枚のフィルムの間の空隙が緩やかに変化することによって生じる。ニュートン環の結果として、観る人の気を散らし得る画面上の輪郭模様が生じる。モアレ効果は、例えば、線状プリズムを有する２枚以上のフィルムが重ね合わされたときに、生じ得る光学的干渉パターンによって引き起こされる。モアレは、非常に広範囲のピッチ比で生じることがある。上述の欠陥は、ディスプレイに非均一さ、斑点模様、又はでこぼこした外見をもたらすため、望ましくなく、観る人の気を散らすことがある。

反射体のプリズムは一般に線状であるが、幾つかの実施形態では、ウェットアウト及び／又はモアレ効果により生じる観測可能な欠陥を低減するため、プリズムのピッチ及び／又は高さを変動させてよい。幾つかの構成では、プリズムピッチ及び／又はプリズム高さは、列ごと、又はプリズム列の群ごとに異なる。幾つかの構成では、プリズムピッチ及び／又はプリズム高さは、個々のプリズムの長さに沿って異なる。例えば、少なくとも一部のプリズムは、線状プリズムのピークに平行に延びる反射体の長手方向軸線に沿って高さが異なっていてよい。あるいは、又は加えて、少なくとも一部のプリズムは、長手方向軸線に沿ってピッチが異なっていてよい。

図４は、反射層４１０と、個々のプリズム４０５の長さに沿ってピッチが異なるプリズム４０５を備えたプリズム層４２０とを有する、反射体４００を示す。プリズムピッチの変動により、プリズムピーク４０１は波線を形成する。プリズム４０５のピッチが異なると、導光フィルムのプリズムをともなった反射体のプリズム間の相互作用から生じるモアレ効果が低減する。プリズムピッチの変動は、ランダム、擬似ランダム、又は非ランダムであり得る。

図５は、反射層５１０と、個々のプリズム５０５の長さに沿ってピーク高さが異なるプリズム層５２０とを含む、反射体５００を示す。ピーク高さが変動すると、反射体５００のプリズム層５２０が隣接する光学層から光学的に分離されることでウェットアウト欠陥が低減する。ピーク高さの変動は、ランダム、擬似ランダム、又は非ランダムであり得る。図６は、プリズム層６７５及び反射層６８０を有する反射体６５０を示す。図６に示される反射体６５０は、ウェットアウト防止機能を提供し、個々のプリズムのそれぞれのピーク高さはプリズムの長さに沿ってほぼ一定であるが、第１プリズム群６５５のピーク高さは別のプリズム群６６０のピーク高さより高い。幾つかの実施形態では、プリズム層でプリズムピッチ及びプリズム高さを共に変動させて、ウェットアウト防止及びモアレ防止機能の両方を有する反射体を提供してよい。例えば、プリズム高さ及びプリズムピッチの両方が、プリズム層の個々のプリズムの長さに沿って異なってよい。別の実施例として、プリズム層は、プリズム層の第２プリズム群と高さ及び／又はピッチが異なる第１プリズム群を含んでよい。

上述したように、反射体のプリズム層及び反射層は、ほぼ同一の広がりを持って物理的に直接接触するように配置されるか、及び／又はプリズム層及び反射層は、共に結合した隣接する面を有してよい。幾つかの構成では、プリズム層及び反射層は、例えば共押出形成により、単一のユニットとして形成される。反射層とプリズム層とが物理的に直接接触していることの利点の１つは、小さな空隙（例えば、光の数波長又は約１０λより小さい空隙）がほぼ滑らかな表面間に存在する際に生じ得るニュートン環の出現可能性を排除又は低減することである。

鋭い先端を有するプリズムは脆性であることがある。プリズムの損傷は、図７Ａに例示した平坦なプリズム先端７１０又は図７Ｂに例示した丸いプリズム先端７２０などのとがっていないプリズム先端を形成することにより低減することができる。平坦又は丸い部分の面積がプリズムの面積に対して小さければ、とがっていない先端を用いると、堅牢性と性能とを適度に折り合わせることができる。例えば、ピッチが約２０μｍで半径が最大約５μｍのプリズムでは、許容可能な性能及び堅牢性を提供できる。同様の寸法の平坦部分もまた使用することができ、平坦部分はプリズムの底面に平行でなくてよい。

プリズム層は、透明な硬化性高分子材料から作製されてよい。プリズム層の屈折率は、約１．４８〜約１．６５の範囲であってよい。プリズム層の形成に使用可能な例示の好適な高屈折率樹脂には、米国特許第５，２５４，３９０号及び同第４，５７６，８５０号に開示された放射線硬化性樹脂が挙げられる。

いずれの種類の反射体も反射層として使用することができる。幾つかの実施形態では、反射層は鏡面反射体であるが、反射層は、鏡面反射性の構成要素、拡散反射性の構成要素、又は鏡面及び拡散反射性の構成要素の両方を含む反射性を有することができる。好適な反射層の例には、銀コーティング又はアルミニウムコーティングのミラー若しくはミラーフィルムのような金属反射層、多層ポリマー反射フィルム、多層有機フィルム、多層無機フィルム、拡散コーティング剤でコーティングされた鏡面反射体、粒子装填ポリマーフィルム、粒子装填空隙ポリマーフィルム、及び背面散乱反射体のようなポリマー反射層が挙げられる。この例示の反射要素のリストは、網羅的なリストであることを意味しない。

反射層は、少なくとも２つの異なる材料（例えば、ポリマー）間の屈折率差を含み、材料に入射する光を鏡面反射する、多層の反射フィルムのスタックを含んでよい。ミクロ層は、等方性であっても、即ち、ｘ、ｙ、及びｚ方向に沿って屈折率が同じであってもよく、又は複屈折性であっても、即ち、ｘ、ｙ、及びｚ方向に沿って屈折率がすべて同じでなくてもよい。好適な多層反射体は、例えば、第１光学層を第２光学層と互い違いにする又は交互に配置することにより作製され得る。フィルム、又はフィルム内の層にについては、ｘ、ｙ、及びｚ軸の簡便な選択肢は、それぞれフィルムの長さ及び幅に沿ったｘ及びｙ軸と、フィルムの表面に垂直なｚ軸とが挙げられる。２軸配向された複屈折層を含む多層反射体の市販品の一形態は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａからＥｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）として販売されている。

ミクロ層は、あらゆる偏光の垂直な入射光をほぼ均一に反射する対称反射層を形成するように、又は１つの偏光に対する垂直な入射光に高い反射率を有し、直交する偏光に対する垂直な入射光に低い反射率を有する非対称反射層を形成するように使用されてよい。加えて、ミクロ層は、入射光から反射された光の偏光を所定の進路に変えるように形成され得る。

第２の光学層が等方性であろうと複屈折性であろうと、第１の光学層と第２の光学層との間の境界面は、光反射平面を形成する。幾つかの実施形態では、第１光学層及び第２光学層の屈折率はｚ方向に沿って実質的に整合する。そのような多層反射体の反射率は、層数を増加させること、又は第１の層と第２の層との間の屈折率の差を増加させること、又はその両方を増加させることによって高めることができる。多層反射スタックに関するその他の詳細は、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号、同第６，０８０，４６７号、及び同第６，３６８，６９９号に記載されている。

反射スタックは、干渉スタックに配置された数十、数百、又は数千の第１ミクロ層及び第２ミクロ層を含んでよい。第１層及び／又は第２層の材料は、無機材料（ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＣａＦ、若しくはその他の材料など）又は有機材料、例えば、高分子材料（ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））、アクリル材料、若しくはその他の材料であってよい。スタックは、すべて無機物、又は混合された無機物／有機物構造体を有してよい。

直接接触したプリズム層及び反射層を有する背面反射体は、プリズム層と反射層との間にたとえ小さくても空隙を組み込む背面反射体の反射特性とは異なる反射特性を提示する。複屈折光学フィルムの多層スタックは、高い反射率を有し、したがって本明細書に記載のバックライト反射体の反射層として特に有用である。これらの多層反射体の反射特性は、入射光の角度に依存する。優れた反射率は、例えば、ＥＳＲ表面に対して垂直にやや近い入射角では、特定の波長で、又は波長範囲にわたって、達成されることがある。しかしながら、視射角では、多層ＥＳＲスタックの反射率は、一部又はすべての波長で低下することがある。

本発明の実施形態は、光ガイドの母材より大きいか又は小さい屈折率を有するように、体積中に拡散粒子が実質的に存在しない、ほぼ空間的に均一な屈折率を有する光ガイドと共に、本明細書に記載の背面反射体を使用することを目的とする。本明細書に記載のプリズム層及び反射層を有する背面反射体は、空間的に均一な屈折率の光ガイドと共に、転向フィルムバックライト用途に特に有用である。光ガイドの裏面から出射する光の角度分布により、背面反射体に対する光の入射角度分布が制御される。空間的に均一な屈折率の光ガイドの裏面から出射する光は、光散乱ガイドの裏面から出射する光の角度分布と比べると、より狭い出射角度分布を有する。上述したように、より狭い角度範囲で背面反射体に入射する光は、本発明の実施形態によるプリズム層及びＥＳＲ層を含む背面反射体と共に用いられると、特に有利である。

上述したように、転向フィルムバックライトは、長手方向にＶ字カット（プリズム）が延びるくさび形の光ガイドを典型的に使用する。光ガイドの長手方向のプリズムは、光ガイドの全体的な脆性を増大させ、光ガイドのプリズム形成に必要な加工工程にかかる光ガイドの製造経費を増加させる傾向がある。加えて、Ｖ字カットの存在は、光ガイドの裏面に抽出装置を配置することに関して問題がある。

反射体上のプリズムは、バックライトの好ましい視野方向に向けて光を集束し、光ガイドのプリズムの必要性を排除又は低減する。本明細書に記載のプリズム層及び反射層を有する背面反射体は、プリズム層のない反射体を有するバックライトと比べると、バックライトから出射する光の出射角度範囲をより小さくすることができる。加えて、本願の実施形態に示す背面反射体は、Ｖ字カットの光ガイドを用いずに転向フィルムバックライトを有利に製造できる。上述したように、光ガイドにＶ字カットを作製して光ガイドのプリズムを形成するには、製造コストを増大させ、生産性を低下させる、特別な機械設備が必要となる。本明細書に記載の背面反射体は、転向フィルム用途で提供されるべき、フィルムバックライトの再生利用で使用される種類と同様の、より簡素でより低価格な光ガイドを可能にする。上述の実施形態で例示した背面反射体と共に使用されるとき、転向フィルムバックライト用の光ガイドは、一般に平面的な出射面及び裏面で構成され得る。この簡素化された平面構造は、転向フィルム用途に使用される光ガイドの製造性及び耐久性を向上させ、加えてその他の望ましい特性を提供する。更に、背面反射体の使用により、平面的な裏面を有する光ガイドの使用が可能になり、一部の実施形態において望ましい光ガイドの裏面に抽出装置を配置することが容易になる。

図８に例示した実施形態では、転向フィルム用途にくさび形の光ガイド８６０が使用されており、光ガイドの内部の導光部分はほぼ均一な屈折率を有する。光ガイド８６０は、ほぼ平面的な前面８６１及び裏面８６２を含む。幾つかの用途では、光抽出機構を光ガイド８６０の裏面８６２及び／又は出射面８６１に配置してよい。

バックライト８００は、プリズムピークが光ガイド８６０の出射面８６１の方向に向いたプリズム８５５を有する転向フィルム８５０を使用する。幾つかの構成では、転向フィルム８５０上のプリズム８５５のピークは、光ガイド８６０の入射端８６３にほぼ平行に配列される。背面反射体８０５は、プリズム層８２０に直接接触及び／又は結合した反射層８１０を組み込む。プリズム層８２０のプリズムピーク８２２は、光ガイド８６０の裏面８６２の方向に配向される。反射体８０５の長手方向軸線は、プリズム層８２０のプリズムピーク８２２に沿って延びるが、光ガイド８６０の入射端８６３にほぼ垂直に配列され、及び／又は光が光ガイド８６０に沿って入射端８６３から終縁部８６４に向けて進む際に光の方向とほぼ平行に配列される。

反射体のプリズムのプリズム角を決定するのに有用なプロットの例を図９に示す。この例で用いた光ガイドは、０．５°のくさび角度、１０μｍの高さの楕円形の抽出装置を備える２３２ｍｍ×３０４ｍｍのくさび形光ガイドであり、横断範囲は８０μｍ×１００μｍであった。プリズム材料の屈折率は、１．５４であった。図９では、転向フィルムバックライトの最大輝度が、背面反射体のプリズム層のプリズム内角に対してプロットされている。この特定の光ガイド及びプリズムの屈折率では、最適なプリズム角は、１１０°である。

図１０Ａ及び１０Ｂは、バックライトの放射パターンのコノスコーププロットである。コノスコーププロットは、光出射角に対する光源の放射輝度又は輝度を示す極性プロットである。プロットの方位角は、光が放射される半球の方位角に直接対応する。コノスコーププロットにおける半径方向の距離は、光が放射される半球の極角に直線的に対応する。

図１０Ａ及び１０Ｂにおいて、プロットの上部は、光ガイドに沿って発光源から離れる方向に対応する。図１０Ａは、本発明の実施形態による背面反射体を使用したバックライトのコノスコーププロットを示し、これに対し、図１０Ｂは、従来の背面反射体を使用した以外は同じバックライトのコノスコーププロットを示す。水平方向における光放射角は、反射層及びプリズム層が結合された背面反射体を使用すると、実質的に圧縮され、この背面反射体は、バックライトの表面に垂直な視野角に対して軸上により多くの光を提供する。向上した出射分布は、プロットの内部輪郭を比較すれば、とりわけ明白である。

図１１は、本発明の実施形態によるバックライトの作製プロセスを説明したフローチャートである。プロセスは、光ガイドの裏面に沿って背面反射体を配置する工程（１１１０）を含む。光ガイドの導光部分は、ほぼ空間的に均一な屈折率を有する。背面反射体は、ほぼ線状のプリズムの列を有するプリズム層と接触した反射層を含む。背面反射体は、プリズム層のプリズムピークが光ガイドの裏面の方向に向くように配向される。転向フィルムは、光ガイドの出射面に沿って配置される（１１２０）。光源は、光ガイドの入射端に光を供給するように配向される（１１３０）。

幾つかの実施形態では、背面反射体を配置する前に、例えば接着、積層、又はその他の結合プロセスにより、背面反射体のプリズム層と反射層とを結合させる。幾つかの実施形態では、プリズム層は、バックライトに配置される前に、背面反射体を形成するように多層ポリマー反射体上に微細複製される。更に別の実施形態では、プリズム層及び反射層は、例えば共押出形成により、一体型構造として共に形成される。

本発明によるシステム、機器又は方法は、本明細書に記載される、特徴、構造体、方法又はこれらの組合せの１つ以上を含んでよい。例えば、機器又はシステムは、以下に記載の有利な特徴及び／又はプロセスの１つ以上を含むために実施されてよい。かかる機器又はシステムは、本明細書に記載の特徴の全てを含む必要はないが、有用な構造体及び／又は機能性を提供する選択された機能を含むために、実施されてよいということが意図される。方法は、記載された工程の１つ以上を含んでよく、実施形態のいずれか特定の順序に制限されない。

本発明の様々な実施形態の上述の説明を、例証及び説明の目的で提示してきた。これまでの記述は、包括的であることも、開示されたそのままの形態に本発明を限定することも意図する領域ではない。以上の教示を考慮すれば、多くの修正形態及び変形形態が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ添付の特許請求の範囲によって限定されるものとする。

Claims (28)

1. 転向フィルムバックライトであって、
   光ガイドと、出射面、裏面、及び少なくとも１つの入射端と、を有する前記光ガイドの導光領域であって、ほぼ空間的に均一な屈折率を有する導光領域と、
   前記光ガイドの前記入射端に光を供給するように配置された少なくとも１つの光源と、
   前記光ガイドの出射面から照明領域に向けて出射する光を誘導するように配置された転向フィルムと、
   前記光ガイドの前記裏面に沿って配置された反射体であって、
   反射層と、
   前記反射層と接触したプリズム層であって、一連のほぼ線状のプリズムを含むプリズム層とを含む反射体と、を含む、転向フィルムバックライト。
2. 前記反射層が、前記プリズム層に結合される、請求項１に記載のバックライト。
3. 前記バックライトの裏面が、実質的に平面である、請求項１に記載のバックライト。
4. 前記反射体が、前記プリズム層のない反射体を有するバックライトと比べると、前記バックライトから出射する光の出射角度範囲をより小さくするように構成される、請求項１に記載のバックライト。
5. 前記反射層及び前記プリズム層の一方又は両方が接着性の副層を含み、前記接着性の副層が前記プリズム層及び前記反射層を結合している、請求項１に記載のバックライト。
6. 前記接着性の副層が放射線硬化性接着剤を含む、請求項５に記載のバックライト。
7. 前記プリズムの少なくとも一部が、前記線状プリズムのピークに平行に延びる長手方向軸線に沿って高さが異なる、請求項１に記載のバックライト。
8. 前記プリズムの少なくとも一部が、前記線状プリズムのピークに平行に延びる長手方向軸線に沿ってピッチが異なる、請求項１に記載のバックライト。
9. 前記プリズムの第１の組が、前記プリズムの第２の組より高いピーク高さを有する、請求項１に記載のバックライト。
10. 前記プリズムが、ほぼ平面的な側面と、約６０°〜約１７０°の範囲の内角とを有する三角プリズムを含む、請求項１に記載のバックライト。
11. 前記プリズムが、湾曲した側面を有する、請求項１に記載のバックライト。
12. 前記反射層が、多層ポリマー構造を含む、請求項１に記載のバックライト。
13. 前記多層ポリマー構造が、第２ポリマー光学層と交互に配置される複屈折性の第１ポリマー光学層を含む、請求項１２に記載のバックライト。
14. 前記反射体のプリズムピークが、前記光ガイドの入射端にほぼ垂直に配向される、請求項１に記載のバックライト。
15. 前記プリズム層のプリズムのピークが、平坦又は丸い、請求項１に記載のバックライト。
16. 前記光ガイドが、前記出射面上に配置された光抽出装置を更に含む、請求項１に記載のバックライト。
17. 転向フィルムバックライトを作製する方法であって、
    光ガイドの裏面に沿って背面反射体を配置する工程であって、前記光ガイドの導光部分がほぼ空間的に均一な屈折率を有し、前記背面反射体がほぼ線状のプリズムの列を有するプリズム層と接触した反射層を含み、前記プリズム層のプリズムピークが前記光ガイドの裏面の方向に向くように前記背面反射体が配向される工程と、
    前記光ガイドの出射面に沿って転向フィルムを配置する工程と、
    前記光ガイドの入射端に光を供給するように光源を配向する工程と、を含む方法。
18. 前記プリズム層及び前記反射層が、ほぼ同一の広がりを持って物理的に直接接触している、請求項１７に記載の方法。
19. 前記反射層が、多層ポリマー反射体を含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記反射層が、第２ポリマー光学層と交互に配置される２軸配向された複屈折性の第１ポリマー光学層を含む、請求項１７に記載の方法。
21. 前記背面反射体を配置する前に、前記反射層及び前記プリズム層を結合する工程を更に含む、請求項１７に記載の方法。
22. 前記反射層及び前記プリズム層を結合する工程が、前記プリズム層上に反射材料をコーティングする工程を含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記反射層及び前記プリズム層を結合する工程が、前記反射層上に前記プリズム層を形成する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
24. 前記プリズム層を結合する工程が、
    前記反射層上に透明材料を付着させる工程と、
    前記付着した材料に線状プリズムをエンボス加工する工程と、を含む、請求項２１に記載の方法。
25. 前記プリズム層を結合する工程が、前記反射層上に前記線状プリズムを微細複製する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
26. 前記反射層及び前記プリズム層を結合する工程が、前記反射層と前記プリズム層との間に配置される接着性の副層を使用して前記反射層及び前記プリズム層を結合する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
27. 前記接着性の副層が放射線硬化性接着剤を含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記反射層及び前記プリズム層を結合する工程が、前記反射層及び前記プリズム層を積層する工程を含む、請求項２１に記載の方法。

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