特開 2024-61715 光学フィルム、ディスプレイモジュール、およびディスプレイスクリーン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061715

(43)【公開日】2024-05-08

(54)【発明の名称】光学フィルム、ディスプレイモジュール、およびディスプレイスクリーン

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20240426BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20240426BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20240426BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20240426BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20240426BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20240426BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20240426BHJP

   F21V 7/28 20180101ALI20240426BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240426BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13357

G02B5/00 Z

G02F1/1335

F21S2/00 431

F21S2/00 481

F21V5/04 350

F21V5/00 530

F21V5/04 400

F21V7/00 530

F21V7/28

F21Y115:10

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023181487

(22)【出願日】2023-10-20

(31)【優先権主張番号】63/418,608

(32)【優先日】2022-10-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】521504429

【氏名又は名称】暘旭光電股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｓｕｎｒｉｓｅ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．５８－８，Ｓｈａｎｇｑｉｎｇｐｕ，Ｘｉｎｗｕ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ３２７００１，Ｔａｉｗａｎ

(71)【出願人】

【識別番号】523399751

【氏名又は名称】鄭文峰

【氏名又は名称原語表記】Ｃｈｅｎｇ， Ｗｅｎ－Ｆｅｎｇ

【住所又は居所原語表記】２．Ｎｏ．５８－８，Ｓｈａｎｇｑｉｎｇｐｕ，Ｘｉｎｗｕ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３２７００１，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100185694

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 隆志

(72)【発明者】

【氏名】鄭文峰

【テーマコード（参考）】

2H042

2H291

2H391

3K244

【Ｆターム（参考）】

2H042AA02

2H042AA03

2H042AA19

2H042AA26

2H291FA13X

2H291FA13Z

2H291FA29Z

2H291FA31X

2H291FA31Z

2H291FA42Z

2H291FA59X

2H291FA59Z

2H291FA62X

2H291FA62Z

2H291FA71Z

2H291FA85Z

2H291FA95X

2H291FC23

2H291FD04

2H291LA13

2H291MA02

2H391AA03

2H391AB04

2H391AC08

2H391AC13

2H391AC25

2H391AC30

2H391AC32

2H391BA01

2H391BA12

2H391BA24

2H391DA07

2H391FA03

2H391FA06

3K244AA01

3K244BA08

3K244BA15

3K244BA31

3K244BA48

3K244BA50

3K244CA02

3K244CA03

3K244DA01

3K244EA02

3K244EA12

3K244GA01

3K244GA02

3K244GA05

3K244GA06

3K244GA10

3K244GB22

3K244GB23

3K244GC03

3K244GC14

3K244LA03

3K244LA07

(57)【要約】

【課題】より良いコリメート光を生成し、ディスプレイモジュールの性能をさらに向上させる光学フィルム、ディスプレイモジュール、およびディスプレイスクリーンを提供する。
【解決手段】
本発明は、光学フィルム、ディスプレイモジュール、およびディスプレイスクリーンであり、該光学フィルムはフィルム本体、複数の微細構造、および不透明層を含む。微細構造はフィルム本体の一方の側に配置され、突出した弧状の構造である。不透明層はフィルム本体に固定され、微細構造と反対側のフィルム本体の他方の側に設定され、この不透明層には複数の開口部が含まれている。ここで、開口部の中心点は投影面上の微細構造の中心点と重なり、開口部の等価直径を微細構造の等価直径で割ったものは0.3以下であり、微細構造の等価直径をフィルム本体の厚さで割ったものは1.3以下であり、かつ0.7以上であり、不透明層は光源に向けて配向されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源を含む光学デバイスのコンポーネントとして使用するための光学フィルムであって、
該光学フィルムは、
フィルム本体と、
突出した弧状の構造であり、前記フィルム本体の一方の側に配置される微細構造と、
前記フィルム本体に固定され、前記フィルム本体の他方の側、つまり前記微細構造と反対側に設定され、複数の開口部がある不透明層と、を含み、
前記開口部の中心点は投影面上の微細構造の中心点と重なり、前記開口部の等価直径を微細構造の等価直径で割ったものは0.3以下であり、前記微細構造の等価直径を前記フィルム本体の厚さで割ったものは1.3以下であり、かつ0.7以上である、 光学フィルム。

【請求項2】

前記微細構造と前記開口部は、前記フィルム本体上に均一に配置されている請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項3】

前記微細構造と前記開口部は、配列パターンで配置されている請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項4】

前記微細構造と前記開口部は、ハニカムパターンで配置されている請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項5】

前記微細構造と前記開口部は、前記フィルム本体上にランダムに配置されている請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項6】

前記微細構造は、前記フィルム本体上で互いに交差している請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項7】

前記不透明層は、光吸収材料で構成されている請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項8】

前記フィルム本体は、ポリカーボネート（PC）、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）、及びガラスからなる群から選択される一種以上で構成され、不透明層はニッケル、銀、金、アルミニウム、酸化チタン、及び二酸化ケイ素からなる群から選択される一種以上で構成される請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項9】

前記不透明層は、反射材料である請求項1に記載の光学フィルム。

【請求項10】

請求項1から9のいずれか一つに記載の少なくとも一つの光学フィルムと、
光学フィルムの下に配置された複数の光源と、を含み、
前記光学フィルムは、不透明層を有する側が光源に向かって配向されている、ディスプレイモジュール。

【請求項11】

少なくとも一つの拡散層を含み、該拡散層は前記光学フィルムと前記光源の間に配置される、請求項10に記載のディスプレイモジュール。

【請求項12】

拡散層は、光学フィルムの下側に固定されている請求項11に記載のディスプレイモジュール。

【請求項13】

更に、液晶パネルを含み、該液晶パネルは前記光学フィルムの上に配置される、請求項10に記載のディスプレイモジュール。

【請求項14】

更に、偏光ビームスプリッタと空間光変調器を含み、該偏光ビームスプリッタは前記光学フィルムの上に配置され、前記光源から放出された光は、該偏光ビームスプリッタによって該空間光変調器に反射される、請求項10に記載のディスプレイモジュール。

【請求項15】

ディスプレイモジュールと、
ディスプレイモジュールに固定された、請求項1から9のいずれか一つに記載の少なくとも一つの光学フィルムと、を含み、
前記光学フィルムは、不透明層を有する側がディスプレイモジュールに向かって配向されている、ディスプレイスクリーン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディスプレイモジュールまたはマイクロプロジェクションシステムで使用するための光学フィルムに関連しています。

【背景技術】

【0002】

光学モジュールは、ディスプレイ、光ファイバー通信、医療機器など、多くの製品で広く使用されています。その中でも、ディスプレイモジュールは液晶ディスプレイ（LCD）で広く使用されており、その主な機能は、明確な画像を表示するための均一な光源を提供することです。

【0003】

従来のディスプレイモジュールは主に管またはLEDを光源として使用し、他の光学コンポーネント（例えば、拡散板、光ガイド板、反射板など）と組み合わせて光源を調整し、均一な明るさ効果を達成します。このようなディスプレイモジュールの設計は通常、複数の複雑な光学コンポーネントを含むため、製造工程が増え、コストが上がり、組み立ての難易度も上がります。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これらの問題を解決するために、一部の先進的なディスプレイモジュールの設計では微細構造技術が採用されています。この技術は、単一の光学コンポーネント上に複数の光学機能、例えば反射、屈折、拡散などを設計することができ、これにより光路を制御する目的を達成し、明るさの均一性を向上させます。

【0005】

しかし、この種の微細構造設計は理論的には可能ですが、実際の製造では多くの課題に直面しています。例えば、微細構造の製造には精密なリソグラフィ技術が必要であり、この技術は高いコストと技術的な閾値を必要とします。一方、既存の微細構造設計は、光路を制御する能力がまだ限定的であるため、最適な光学効果を達成することができないことがよくあります。特に、高輝度または大視野角のアプリケーションを扱う場合、効果はしばしば期待通りではありません。

【0006】

要約すると、既存のディスプレイモジュールの設計は一部進歩を遂げていますが、まだ解決すべき多くの問題があります。例えば、既存の設計のコストと複雑さはまだ高く、光学性能はまだ改善の余地があります。したがって、ディスプレイモジュールの新しい設計と製造技術にはまだ大きな需要があります。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の問題を考慮に入れて、この特許では、マイクロ構造レンズと開口部の組み合わせをデザインに使用する光学フィルムを提案しています。これにより、より良いコリメート光を生成し、ディスプレイモジュールの性能をさらに向上させることができます。具体的な技術手段は以下の通りです。

【0008】

光源を含む光学デバイスのコンポーネントとして適した光学フィルムであり、該光学フィルムはフィルム本体、複数の微細構造、および不透明層を含む。これらの微細構造はフィルム本体の一方の側に配置され、突出した弧状の構造である。不透明層はフィルム本体に固定され、微細構造と反対側のフィルム本体の他方の側に設定され、この不透明層には複数の開口部が含まれている。ここで、開口部の中心点は投影面上の微細構造の中心点と重なる。ここで、開口部の等価直径を微細構造の等価直径で割ったものは0.3以下であり、微細構造の等価直径をフィルム本体の厚さで割ったものは1.3以下であり、かつ0.7以上である。ここで、不透明層は光源に向けて配向されている。

【0009】

上記の光学フィルムでは、微細構造と開口部がフィルム本体上に均一に配置されていることが特徴です。

【0010】

上記の光学フィルムでは、微細構造と開口部が配列パターンで配置されていることが特徴です。

【0011】

上記の光学フィルムでは、微細構造と開口部がハニカムパターンで配置されていることが特徴です。

【0012】

上記の光学フィルムでは、微細構造と開口部がフィルム本体上にランダムに配置されていることが特徴です。

【0013】

上記の光学フィルムでは、微細構造がフィルム本体上で互いに交差していることが特徴です。

【0014】

上記の光学フィルムでは、不透明層が光吸収材料で構成されていることが特徴です。

【0015】

上記の光学フィルムでは、フィルム本体がポリカーボネート（PC）、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）、またはガラスで作られ、不透明層がニッケル、銀、金、アルミニウム、酸化チタン、または二酸化ケイ素で作られていることが特徴です。

【0016】

上記の光学フィルムでは、不透明層が反射材料であることが特徴です。

【0017】

本発明は、また、ディスプレイモジュールを提供し、それは上記の光学フィルムを少なくとも一つと複数の光源を含むことを特徴とします。光源は光学フィルムの下に配置されます。それは、光学フィルムが不透明層を有する側が光源に向かって配向されていることを特徴とします。

【0018】

上記のディスプレイモジュールでは、さらに光学フィルムと光源の間に配置された少なくとも一つの拡散層を含むことが特徴です。

【0019】

上記のディスプレイモジュールでは、拡散層が光学フィルムの下側に固定されていることが特徴です。

【0020】

上記のディスプレイモジュールでは、さらに光学フィルムの上に配置された液晶パネルを含むことが特徴です。

【0021】

上記のディスプレイモジュールでは、さらに偏光ビームスプリッタと空間光変調器を含み、偏光ビームスプリッタは光学フィルムの上に配置されていることが特徴です。光源から放出された光は、偏光ビームスプリッタによって空間光変調器に反射されます。

【0022】

本発明は、また、ディスプレイスクリーンを提供し、それはディスプレイモジュールと上記の光学フィルムを少なくとも一つを含むことを特徴とします。光学フィルムはディスプレイモジュールに固定され、光学フィルムは不透明層を有する側がディスプレイモジュールに向かって配向されていることを特徴とします。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】この特許の光学フィルムを示しています。

【図2】光学フィルムと光源の概略図を示しています。

【図3】微細構造と開口部の配列配置を示しています。

【図4】微細構造と開口部の配列配置を示しています。

【図5】微細構造と開口部のハニカム配置を示しています。

【図6】微細構造と開口部のハニカム配置を示しています。

【図7】微細構造と開口部のランダム配置を示しています。

【図8】微細構造と開口部のランダム配置を示しています。

【図9】微細構造の配列および交差配置を示しています。

【図10】微細構造の配列および交差配置を示しています。

【図11】微細構造の配列および交差配置を示しています。

【図12】微細構造のハニカム配置および交差配置を示しています。

【図13】微細構造のハニカム配置および交差配置を示しています。

【図14】微細構造のハニカム配置および交差配置を示しています。

【図15】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図16】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図17】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図18】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図19】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図20】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図21】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図22】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図23】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図24】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図25】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図26】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図27】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図28】本発明の光学フィルムの製造方法を示しています。

【図29】光学シミュレーション結果の表を示しています。

【図30】光分布シミュレーション図です。

【図31】光分布シミュレーション図です。

【図32】光分布シミュレーション図です。

【図33】光分布シミュレーション図です。

【図34】光分布グラフを示しています。

【図35】光分布グラフを示しています。

【図36】別の実施形態の光分布シミュレーション図を示しています。

【図37】別の実施形態の光分布シミュレーション図を示しています。

【図38】別の実施形態の光分布シミュレーション図を示しています。

【図39】別の実施形態の光分布シミュレーション図を示しています。

【図40】光分布グラフを示しています。

【図41】光分布グラフを示しています。

【図42】本発明の別の第一の実施形態を示しています。

【図43】本発明の第二の実施形態を示しています。

【図44】本発明の第三の実施形態を示しています。

【図45】本発明の第四の実施形態を示しています。

【図46】本発明の第五の実施形態を示しています。

【図47】本発明の第六の実施形態を示しています。

【図48】本発明の第七の実施形態を示しています。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図1を参照してください。これは、本特許の光学フィルム100を示しています。この光学フィルム100は、少なくとも1つの光源を含む光学デバイスのコンポーネントとして適しています。光学デバイスは、例えば、ディスプレイデバイスまたはバックライトモジュールであり、光源はディスプレイデバイスまたはバックライトモジュールのLEDを指します。

【0025】

本発明の光学フィルム100は、複数の微細構造111、フィルム本体112、および不透明層120を含みます。これらの微細構造111はフィルム本体112の一方の側に配置され、これらの微細構造111は突出した弧状の構造です。フィルム本体112は半透明の材料、例えばポリカーボネート（PC）、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）、またはガラスで作られることができます。

【0026】

その中でも、フィルム本体112の厚さと微細構造111の等価直径は光学的特性と実際の要件によって決定されますが、例えば、フィルム本体112を上面視したときに微細構造111が円形の場合はその円の直径の平均値で等価直径を算出し、微細構造111が多角形の場合はその多角形の外接円の直径の平均値で等価直径を算出する。フィルム本体112の厚さと微細構造111の等価直径は特定の比率関係を持っています。この実施形態では、微細構造111の等価直径Aをフィルム本体112の厚さtで割ったものは1.3以下であり、かつ0.7以上です。

【0027】

不透明層120は、微細構造111と反対側のフィルム本体112の他方の側に設定され、不透明層120の側が光源に向かって設定されます。つまり、不透明層120は光学フィルム100の光入射面に設定され、微細構造111は光学フィルム100の光出射面に設定されます。不透明層120は、ニッケル、銀、金、アルミニウム、酸化チタン、または二酸化ケイ素などの不透明な材料で作られることができます。一つの実施形態では、不透明層120はまた、光源からの光を反射する反射材料を選択することもできます。別の実施形態では、不透明層120は光吸収材料で構成され、例えば、黒インクによって形成されます。

【0028】

さらに、不透明層120はまた、複数の開口部121を含みます。これらの開口部121の設計により、光は特定の角度から光学フィルム100を通過することができます。微細構造111と開口部121の位置は互いに対応しており、具体的には、開口部121の中心点は投影面上の微細構造111の中心点と重なります。そして、微細構造111の等価直径と開口部121の等価直径は関連しています。この実施形態では、開口部121の等価直径dを微細構造111の等価直径Aで割ったものは0.3以下です。

【0029】

図2を参照してください。これは、光学フィルム100と光源を示しています。光学フィルム100が光源モジュール10上に設定され、不透明層120の側が光源と一致しているとき、光源から放出される光は最初に不透明層120に遭遇します。大角度の光の一部は不透明層120によって遮断され、小角度の光の別の部分は不透明層120の開口部121を通過してフィルム本体112に入ります。開口部121と微細構造111の位置が互いに対応しているため、開口部121を通過した光はさらに微細構造111を通過します。さらに、不透明層120が反射材料を選択する場合、光源モジュール10からの光を反射し、光源モジュール10自体の反射板と一致させることができます。そのため、元々不透明層120によって遮断された光は、反射後に開口部121を通過することができ、全体的な明るさの損失を減らすことができます。

【0030】

この段階では、微細構造111が弧状の形状を採用しているため、微細構造111はレンズ効果を生み出すことができ、微細構造111を通過する光が放出されるときにコリメート光（Collimated beam）を形成します。これは光の伝導を効果的に制御し、光が特定の方法で放出され、後続のアプリケーションで役立つことを提供します。例えば、ディスプレイモジュールやディスプレイパネルのプライバシーフィルムとして使用されます。

【0031】

さらに、微細構造111と開口部121はさまざまな方法で配置することができます。図3および図4を参照してください。これらは、微細構造111aおよび開口部121aの配列配置を示しています。この実施形態では、微細構造111aおよび開口部121aは、光学フィルム100a上に平均的に、水平および垂直に整列した配列形式で配置されています。

【0032】

図5および図6を参照してください。これらは、微細構造111bおよび開口部121bのハニカム配置を示しています。この実施形態では、微細構造111bおよび開口部121bは垂直線上で交互に配置され、これによりハニカム配置が生じます。

【0033】

図7および図8を参照してください。これらは、微細構造111cおよび開口部121cのランダム配置を示しています。この実施形態では、微細構造111cおよび開口部121cは、フィルム本体112cまたは不透明層120c上にランダムに分布し、特定の配置パターンに厳密に従う必要はありません。注目すべき点は、微細構造111cおよび開口部121cがランダムに配置されていても、微細構造111cと開口部121cの間には相対的な位置関係が存在し、これは光学フィルム100cの製造方法に関連しており、この特性は後で説明されます。

【0034】

さらに、微細構造111は完全に互いに独立している必要はありません。一部の実施形態では、微細構造111は互いに交差することもできます。図9、10、11、12、13、および14を参照してください。図9から11は、微細構造111dの配列および交差配置を示し、図12から14は、微細構造111eのハニカム配置および交差配置を示しています。図11は、微細構造111dの配列および交差配置の三次元画像であり、図14は、微細構造111eのハニカム配置および交差配置の三次元画像です。この実施形態では、各微細構造111d、111eは、隣接する微細構造111d、111eと重なり、交差配置を形成します。そして、不透明層120d、120eの開口部121d、121eは依然として微細構造111d、111eに対応しています。

【0035】

図9から14の実施形態では、微細構造111の等価直径Aは、微細構造111dおよび111eの直径を指し、具体的には、微細構造111dまたは111eの交差点によって形成される多角形であり、その対角線の長さが微細構造111の等価直径Aです。そして、開口部121d、121eは微細構造111dまたは111eによって形成されるため、開口部121d、121eは多角形の形状を形成する可能性があり、これらの多角形の対角線の長さが開口部121d、121eの等価直径dです。次に、光学フィルム100の製造方法を説明します。

【0036】

図15および図16から28を参照してください。これらは、本特許の光学フィルム100の製造方法を示しています。まず、ステップS110を実行します（図16を参照）、第一の型基板210を提供します。次に、ステップS120を実行します（図17を参照）、第一の型基板210上に複数の第一の微細構造211を形成します。例えば、リソグラフィまたはダイヤモンドナイフ彫刻技術を使用して第一の微細構造211を形成します。

【0037】

この実施形態では、ステップS120でリソグラフィを使用して第一の微細構造211を形成します。具体的には、第一の型基板210に感光性材料を塗布します。これらの感光性材料は光（通常は紫外線）に反応する材料であり、光の照射によりその化学構造が変化します。次に、マスクを使用して露光を行い、マスク上のパターンが光を通じて感光性材料に投影されます。その後、現像液を使用して露光した感光性材料を洗浄および除去し、対応する第一の微細構造211のパターンを得ることができます。最後に、エッチング処理を行います。これはドライエッチングまたはウェットエッチングであり、エッチャントを使用して感光性材料によって保護されていない部分をエッチングし、所望の第一の微細構造211を残します。

【0038】

第一の微細構造211の製造が完了した後、次にステップS130を実行します（図18を参照）、第一の微細構造211上に第二の型220を鋳造します。第二の型220は複数の第二の微細構造221を含み、これらは第一の微細構造211に対応します。さらに、ステップS130では、第二の型220は電鋳によって形成されます。具体的には、まず金属イオンを含む電解液を準備します。金属イオンは第二の型220の材料要件に応じて選択されます。次に、第一の微細構造211を有する第一の型基板210を電解液に配置し、直流電源の負極に接続し、電鋳のカソードとして機能します。同時に、同じ金属または不溶性の金属板（例えばプラチナ）を直流電源の正極に接続し、電鋳のアノードとして機能します。その後、電気が通じると、金属イオンは電解液から第一の型基板210（カソード）の表面に移動し、そこで化学還元を受けて安定した金属原子を形成し、第一の型基板210の表面に付着します。第一の型基板210の表面には第一の微細構造211があるため、金属原子はこれらの第一の微細構造211の形状に従って付着し、同じ形状の第二の微細構造221を形成します。これらの金属原子が一定の厚さに達すると、第二の型220および対応する第二の微細構造211の表面が形成されます。

【0039】

第二の型220が形成された後、ステップS140を実行します（図19を参照）、第一の型基板210を除去し、第二の型220および第二の微細構造221を残します。次に、ステップS150を実行します（図20を参照）、フィルム基板201を提供します。フィルム基板201は、例えば、ポリカーボネート（PC）、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）、またはガラスなどの透明な材料です。次に、ステップS160を実行します（図21を参照）、フィルム基板201上に微細構造層202を形成します。次に、ステップS170を実行します（図22を参照）、第二の型220を使用して、第二の微細構造221を微細構造層202に転写し、微細構造層202が複数の第三の微細構造231を形成するようにします。第二の型220を取り除くと、第三の微細構造231を有するフィルム基板201が得られます（図23を参照）。

【0040】

一つの実施形態では、ステップS150とS170はホットスタンピングを使用して光学フィルム230を形成します。まず、プラスチックシートまたはフィルム（つまり、微細構造層202）をフィルム基板201上に配置します。次に、プラスチックシートまたはフィルムをその融点以上に加熱します。その後、プラスチックまたはフィルムが軟化したとき、第二の型220をプラスチックシートまたはフィルムに押し込み、第二の微細構造221の形状をプラスチックシートまたはフィルムに転写します。プラスチックシートまたはフィルムを冷却し、第二の型220を取り除くと、第三の微細構造231を有するフィルム基板201が得られます。

【0041】

別の実施形態では、ステップS150とS170はUVインプリントを使用して第三の微細構造231を形成します。まず、UV硬化型樹脂を塗布します（つまり、微細構造層202）、次に、第二の型220をUV硬化型樹脂に接触させ、適切な圧力を適用してUV硬化型樹脂と第二の微細構造221が完全に密着するようにします。その後、UV光を使用してUV硬化型樹脂を照射し、UV硬化型樹脂が硬化し、第二の微細構造221に対応する第三の微細構造231を形成することができます。第二の型220を取り除くと、第三の微細構造231を有するフィルム基板201が得られます。

【0042】

第三の微細構造231を有するフィルム基板201を得た後、ステップS180を実行します（図24を参照）、光学フィルム230上にネガ型のフォトレジスト層240を形成します。ネガ型のフォトレジスト層240は第三の微細構造231に対して反対側に設定されます。ネガ型のフォトレジスト層240は感光性材料で作られ、光に曝露されると化学構造が変化します。

【0043】

その後、ステップS190を実行します（図25を参照）、フィルム基板201の前面から、つまり第三の微細構造231の側からネガ型のフォトレジスト層240を露光します。この時、第三の微細構造231はミニチュアレンズの効果を生み出すことができます。なぜなら、その弧状の表面は露光光を特定の位置に焦点を合わせることができ、露光光をネガ型のフォトレジスト層240の特定の位置に誘導することができます。

【0044】

露光後、ステップS200を実行します（図26を参照）、ネガ型のフォトレジスト層240の未露光部分を除去します。具体的には、ネガ型のフォトレジスト層240の一部が光に曝露されると化学変化を起こし硬化し、現像液を使用して未露光部分を除去することで、ネガ型のフォトレジスト層240上に第一の開口部241を形成します。ステップS180からS200では、自己整合技術が使用され、第三の微細構造231と光学特性を利用してネガ型のフォトレジスト層240上に第一の開口部241を形成します。そのため、第一の開口部241と第三の微細構造231は対応する位置関係を持ちます。

【0045】

第一の開口部241を形成した後、ステップS210を実行します（図27を参照）、第一の開口部241内に不透明層250を形成します。その後、ステップS220を実行します（図28を参照）、ネガ型のフォトレジスト層240を除去し、これにより複数の第二の開口部251を有する不透明層250が得られます。これらの第二の開口部251は図1の開口部121に対応します。これにより、本特許の光学フィルム230（100）の製造が完了し、次に光学フィルム100のシミュレーション結果と実験結果を説明します。

【0046】

図29を参照してください。これは光学シミュレーション結果の表です。このシミュレーションでは、使用されるパラメータには開口率αと光効率EFFが含まれます。開口率は光学フィルム100の開口部の面積と光学フィルム100の全面積との比率を表し、光効率は光が光学フィルム100を通過した後の残りの光束の割合を表します。また、シミュレーションで使用される光学フィルム100は、各々が長さと幅が5mm、厚さが0.1mmの微細構造111の配列です。開口率αが100%、10%、20%、30%の光学フィルム100が複数のシミュレーションで使用されました。光源は5050 LEDパッケージです。

【0047】

図29では、光学フィルム100は使用されていません、つまり、開口率αは100%です。この場合、光束は9.473単位で、光効率は100%です。なぜなら、光の通過を遮る材料がないからです。開口率αが10%の光学フィルム100を使用すると、光束は0.234単位に減少し、対応する光効率EFFは2.47%です。開口率αが20%の光学フィルム100を使用すると、光束は0.872単位に増加し、対応する光効率EFFは9.2%です。開口率αが30%の光学フィルム100を使用すると、光束はさらに1.753単位に増加し、対応する光効率EFFは18.5%です。

【0048】

次に、図30から33を参照してください。これらは光分布シミュレーション図です。図30では、光学フィルム100は使用されていません（図29の開口率αが100%に対応）、光源から放出される光は完全に発散しています。図31では、開口率が10%の光学フィルム100が使用されています（図29の開口率αが10%に対応）、光が中心に大幅に集中していることが観察でき、明るさは相対的に減少しています。図32では、開口率が20%の光学フィルム100が使用されています（図29の開口率αが20%に対応）、光はまだ中心に集中しており、図31と比較して、明るさと面積がわずかに増加しています。図33では、開口率が30%の光学フィルム100が使用されています（図29の開口率αが30%に対応）、光が中心に集中する状況が維持され、明るさと面積は図32よりも高く、周辺でも一部の明るさが観察できます。シミュレーション結果から、光学フィルム100が光を制御する能力を持っていることがわかります。光がフィルムの微細構造111を通過すると、微細構造111の介入によりその伝播経路と分布が変化します。

【0049】

次に、図34と35を参照してください。これらは光分布図です。この光分布図は図30から33に対応し、異なる視角からの光強度を示すために使用されます。その中で、図34は光強度を垂直軸の単位として使用し、図35は相対光強度を垂直軸の単位として使用します。また、曲線501は図30に対応し、曲線502は図31に対応し、曲線503は図32に対応し、曲線504は図33に対応します。この図では、0度は光学フィルム100に対して垂直に視覚化することに相当し、±90度は光学フィルム100に対して平行に視覚化することに相当します。

【0050】

図34と図35から、光学フィルム100が使用されていない場合、曲線501は非常に滑らかで、光強度は0度で最大であり、±90度に近づくにつれて光強度は徐々に減少します。つまり、光はほとんどの角度から見ることができます。しかし、曲線502から504は、±10度の範囲内で最大の光強度を持ち、±10度の範囲外では光強度が大幅に減少します。これは、光学フィルム100を使用した後、±10度の範囲内で良好な光強度を得ることができ、これはまた、±10度の範囲内で視認できることを意味します。特に注目すべきは、±50度の位置で、曲線503と504に突出した現象があることです。これは、開口率が大きい場合、この位置で光漏れ現象が発生することを意味します。

【0051】

図36から39を参照してください。これらは別の実施形態の光分布シミュレーション図です。この実施形態では、シミュレーションで使用される光学フィルム100は、各々が長さと幅が5mm、厚さが0.1mmの微細構造111の配列であり、光源は5050 LEDまたはバックライトモジュールパッケージであり、このバックライトモジュールにはバックライトモジュールの一般的なコンポーネント、例えば拡散板（Diffuser Plate）および輝度強化フィルム（Brightness Enhancement FilmまたはDual Brightness Enhancement Film）が含まれます。

【0052】

図36では、LEDが光源として使用され、光学フィルム100は使用されておらず、光源から放出される光は完全に発散しています。図37では、開口率が10％の光学フィルム100が使用されており、光が中心に大幅に集中していることが観察できます。

【0053】

図38では、ディスプレイモジュールが光源として使用され、光学フィルム100は使用されておらず、光源から放出される光は完全に発散し、拡散板または強化フィルムの影響を受けて、光強度は垂直方向で強くなります。図39では、ディスプレイモジュールに開口率が10％の光学フィルム100が使用されており、光が中心に大幅に集中していることが観察でき、これは図37のシミュレーション結果と非常に似ています。

【0054】

図40および41を参照してください。これらは光分布グラフを示しています。見ていただければわかるように、曲線601は図36に対応し、曲線602は図37に対応し、曲線603および603'は図38に対応しており、曲線603は水平方向の光強度を表し、曲線603'は垂直方向の光強度を表します。曲線604は図39に対応します。図40および41から、曲線601、603、および603'、つまり、光学フィルム100が使用されていない場合、曲線は非常に滑らかで、光強度は0度で最大であり、±90度に近づくにつれて光強度は徐々に減少します。つまり、光はほとんどの角度から見ることができます。しかし、曲線602および604は、±10度の範囲内で最大の光強度を持ち、±10度の範囲外では光強度が大幅に減少します。

【0055】

図30から35および図36から41のシミュレーション結果を組み合わせてみると、この特許の光学フィルム100を使用した後、光は効果的に±10度の範囲内に集中し、プライバシー保護の程度を達成できることがわかります。さらに、光源として単純なLEDを使用するか、またはディスプレイモジュール（拡散板および強化フィルムを含む）を使用するかにかかわらず、この特許の光学フィルム100は屈折後にかなりの結果を生み出すことができます。次に、この特許の光学フィルム100を光学デバイスのコンポーネントとしての応用について説明します。

【0056】

図42を参照してください。これは応用の第一の実施形態を示しています。図42の実施形態では、光学フィルム100は直接ディスプレイモジュール301に被覆され、固定のために光学透明接着剤350（OCA）が使用されます。したがって、光学フィルム100は光源310、拡散板320、光学コンポーネント330、および液晶パネル340の上に設定されます。具体的には、図42の実施形態では、光学フィルム100はディスプレイスクリーンのディスプレイモジュールに固定され、プライバシー効果を達成します。

【0057】

図43を参照してください。これは応用の第二の実施形態を示しています。図43の実施形態では、光学フィルム100はディスプレイモジュール301に統合されます。光学フィルム100は光学コンポーネント330と液晶パネル340の間に設定されます。

【0058】

図44を参照してください。これは応用の第三の実施形態を示しています。図44の実施形態では、光学フィルム100はディスプレイモジュール301の元の光学コンポーネント330を置き換えます。したがって、光学フィルム100は拡散板320上に設定されます。一つの実施形態では、光学透明接着剤350（OCA）を使用して拡散板320に接着することができます。つまり、拡散板320は光学透明接着剤350を介して光学フィルム100の下側に接着されます。

【0059】

図45を参照してください。これは応用の第四の実施形態を示しています。図45の実施形態では、ディスプレイモジュール301は光学フィルム100だけで設定されます。これにより、ディスプレイモジュール301の厚さをさらに減らすことができます。

【0060】

図46を参照してください。これは応用の第五の実施形態を示しています。図46の実施形態では、光学フィルム100は別のタイプのディスプレイモジュール301'に統合されます。光学フィルム100は光学コンポーネント330と液晶パネル340の間に設定されます。光学コンポーネント330の下には光ガイドプレート312（Light Guide Plate）があり、光ガイドプレート312の側には発光コンポーネント311が設定されています。

【0061】

図47を参照してください。これは応用の第六の実施形態を示しています。図47の実施形態では、ディスプレイモジュール301'は光学フィルム100だけで設定されています。これにより、ディスプレイモジュール301'の厚さをさらに減らすことができます。

【0062】

図42から46は、光学フィルム100をディスプレイモジュール301に統合するさまざまな方法を使用し、光学フィルム100の特性を利用し、光の伝播を効果的に制御し、プライバシー効果を達成します。

【0063】

図48を参照してください。これは応用の第七の実施形態を示しています。図48の実施形態では、偏光ビームスプリッタ410（Polarizing Beam Splitter, PBS）と統合されています。光源310から放出される光は、光学フィルム100を通過した後にコリメート光を形成します。このコリメート光はさらに偏光ビームスプリッタによって空間光変調器420に反射されます。これは例えば、シリコン上の液晶（LCOS）コンポーネントです。

【0064】

この特許の光学フィルム100がコリメート光を提供するため、均一性と伝送効率が優れているため、プロジェクター、ヘッドマウントデバイス、バーチャルリアリティデバイスなどで偏光ビームスプリッタとLCOSコンポーネントと組み合わせて使用することができます。これにより、より良い解像度と画像品質が提供されます。さらに、この特許の光学フィルム100は、プロジェクター、ヘッドマウントデバイス、バーチャルリアリティデバイスのさまざまなフィルムやレンズなどの光学コンポーネントを置き換えることができ、デバイスの厚さと製造コストをさらに削減することができます。

【0065】

要約すると、この特許の光学フィルム100は、不透明層120の開口部121と微細構造111との関係を利用して、効果的にコリメート光を生成することができます。これは多くの応用で非常に有用です。例えば、プライバシーフィルムとして使用することができ、プライバシー保護を提供します。このフィルムは特定の角度からのディスプレイの視認を可能にし、他の角度からはコンテンツを見ることができません。これは、ATMやパーソナルコンピュータなど、公共の場所で使用されるデバイスに適用可能です。

【0066】

光学フィルム100はまた、ヘッドマウントデバイス、例えばバーチャルリアリティ（VR）ヘッドセットなどに使用することもできます。コリメート光はより効果的な光伝送効率を持ち、光の散乱と反射を減らすため、光学フィルムはディスプレイ品質を向上させるのに役立ちます。これにより、よりクリアで、より鮮やかな画像、より良いコントラスト、より鮮やかな色が提供されます。光学フィルム100はまた、ディスプレイモジュールの一部のレンズやフィルムなどの光学コンポーネントを置き換えることができ、ディスプレイモジュールの厚さと製造コストをさらに削減することができます。

【符号の説明】

【0067】

100 光学フィルム
111 微細構造
111a 微細構造
112 フィルム本体
120 不透明層
121 開口部
121a 開口部
201 フィルム基板
211 第一の微細構造
220 第二の型
221 第二の微細構造
230 光学フィルム
231 第三の微細構造
240 フォトレジスト層
301 ディスプレイモジュール
310 光源
320 拡散板
330 光学コンポーネント
340 液晶パネル410 偏光ビームスプリッタ
420 空間光変調器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】