JP2009506503A - 凹面トランスフレクターを備えた光リサイクリングキャビティーを有する端部照明バックライト - Google Patents

Abstract

凹面トランスフレクターを備えた光リサイクリングキャビティーを有する端部照明バックライトを開示する。前記端部照明バックライトは、出力領域を有し、前記バックライトの前記出力領域と向かい合う背面反射体を備える。前記バックライトは、更に入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクターを含み、前記トランスフレクターは、前記背面反射体と向かい合う凹面構造を形成するように形作られて、前記背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャビティーを提供し、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーは、前記バックライトの前記出力領域を実質的に満たす。前記バックライトは、更にバックライトの第１端部に隣接して配置される光源を少なくとも１つ含む。前記少なくとも１つの光源は、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーの入力面を通って前記１つ以上のリサイクリングキャビティーに光を注入するよう操作可能であり、前記入力面は前記出力領域に実質的に直交し、前記少なくとも１つの凹面構造は前記入力面から末端方向に向かって背面反射体と収斂する。

Description

（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２００５年８月２７日申請の米国特許仮出願番号６０／７１１，５２０号、及び２００６年８月２３日申請の米国特許出願番号１１／４６６，６２８号の便益を請求する。

（発明の分野）
本開示は、バックライト、とりわけ端部照明バックライトに関し、更にバックライトに使用される構成要素、バックライトを使用するシステム、及びバックライトの製造及び使用方法にも関する。本開示は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置及び同様のディスプレイに使用されるバックライト、並びに照明の光源としてＬＥＤを使用するバックライトに特によく適している。

近年、大衆が利用できるディスプレイ装置の数と多様性は、すさまじく増加してきた。コンピュータ（デスクトップ、ラップトップ、又はノートブックのいずれにしても）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、移動電話、薄型ＬＣＤテレビは、ほんの少数の例である。これらの装置の一部はディスプレイの表示に通常の周囲光を使用可能であるが、ほとんどの装置はディスプレイを可視にするためにバックライトと呼ばれる光パネルを備えている。

このようなバックライトの多くは「端部照明」又は「直接照明」のカテゴリーに入る。これらのカテゴリーではバックライトの出力領域に対する光源の位置が異なり、出力領域はディスプレイ装置の表示可能な領域を定義する。端部照明バックライトでは、１つ以上の光源がバックライト構造の外縁又は端部に沿って、出力領域に相当する領域の外側に配置される。光源は、一般に導光体に光を発する。導光体は出力領域と同等の長さと幅を有し、導光体から光が採取されて出力領域が照射される。直接照明バックライトでは、光源の配列が出力領域の裏側に直接配置され、光源の前側には拡散体が配置されて、より均一な光出力を提供する。一部の直接照明バックライトは端部にも光源が組み込まれているため、直接照明と端部照明とを組み合わせた照明が行われる。

端部照明バックライトの１つの重要な態様は、ディスプレイを照らしている光が一様の輝度でなければならないということである。一様に照らすことは、バックライトの端部に使用される光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点光源である場合、特に問題である。そのような場合、バックライトは、表示された画像に暗い領域が無いように、表示パネル全体に光を広げる必要がある。更に、いくつかの用途で、様々な色の光を発する多くの様々なＬＥＤからの光でディスプレイは照らされる。人間の目は輝度の変化より色の変化をより容易に識別するため、異なる色を発する光源を実質的に混合してディスプレイに白色照射光を提供することは難しい場合がある。それは、輝度のみならず色が、表示された画像全体で均一であるために、様々なＬＥＤからの光が混合されるこれらの状態で重要である。

ある態様では、本開示は出力領域を有する端部照明バックライトを提供する。端部照明バックライトは、バックライトの出力領域と向かい合う背面反射体、及び入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクターを含む。トランスフレクターは、背面反射体と向かい合う少なくとも１つの凹面構造を形成するように形作られて背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャビティーを提供する。１つ以上のリサイクリングキャビティーは、バックライトの出力領域を実質的に満たす。バックライトは、更にバックライトの第１端部に隣接して配置される光源を少なくとも１つ含む。少なくとも１つの光源は、１つ以上のリサイクリングキャビティーの入力面を通って１つ以上のリサイクリングキャビティーに光を注入するよう操作可能であり、入力面はバックライトの出力領域に実質的に直交する。少なくとも１つの凹面構造は、入力面から末端方向に向かって背面反射体と収斂する。

別の態様では、本開示は、照射側と表示側を有するディスプレイパネル、及びディスプレイパネルの照射側に配置される端部照明バックライトを備えたディスプレイシステムを提供する。バックライトは出力領域を有する。バックライトは、バックライトの出力領域と向かい合う背面反射体、及び入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクターを含む。トランスフレクターは、背面反射体と向かい合う少なくとも１つの凹面構造を形成するように形作られて背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャビティーを提供する。１つ以上のリサイクリングキャビティーは、バックライトの出力領域を実質的に満たす。バックライトは、更にバックライトの第１端部に隣接して配置される光源を少なくとも１つ含む。少なくとも１つの光源は、１つ以上のリサイクリングキャビティーの入力面を通って１つ以上のリサイクリングキャビティーに光を注入するよう操作可能であり、入力面はバックライトの出力領域に実質的に直交する。少なくとも１つの凹面構造は、入力面から末端方向に向かって背面反射体と収斂する。

別の態様では、本開示は出力領域を有する端部照明バックライトを提供する。バックライトは、背面反射体、及び入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクター手段を含む。トランスフレクター手段は、背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャビティーを提供するよう背面反射体と向かい合う少なくとも１つの凹面構造を含み、１つ以上のリサイクリングキャビティーはパネルの出力領域を実質的に満たす。バックライトは、更に、１つ以上のリサイクリングキャビティーの入力面を通って１つ以上のリサイクリングキャビティーに光を注入するようバックライトの第１端部に隣接して配置される光源手段を備え、入力面はバックライトの出力領域に実質的に直交する。少なくとも１つの凹面構造は、入力面から末端方向に向かって背面反射体と収斂する。

本開示の上記の概要は本開示の各開示実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。図面および以下の詳細な説明が例示的実施形態をより具体的に例示する。

本開示は、背面反射体、及び入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクターを含む、端部照明バックライトについて記載する。トランスフレクターは、背面反射体と向かい合う少なくとも１つの凹面構造を形成するように形作られて背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャビティーを提供する。少なくとも１つの光源（特定の場合には、光源の配列）は、各リサイクリングキャビティーに光を注入するようバックライトの端部に隣接して配置される。好都合なことに、従来のパッケージ化されたＬＥＤ又はパッケージ化されていないＬＥＤを光源として使用することができる。

端部照明バックライトは、携帯電話、携帯情報端末、ラップトップコンピュータに見られるような小型ディスプレイについてよく知られている。一般に、このようなバックライトは、固体の導光体を使用して（ディスプレイの１つ以上の端部に位置する１つ以上の光源から）ディスプレイパネルの領域に渡って光を均一に再分配する。固体の導光体は小型ディスプレイでは十分機能するが、対角が約５０．８ｃｍ（２０インチ）を越すディスプレイサイズの表示では十分に対応しない。より大型の導光体は重く、均一な光出力を提供するよう設計することが難しい。また、このような大型の導光体は、均一性やシステム効率全体を制限する大きな透過損失を生じる恐れがある。

重量を抑えた、固体の導光体より効率のよい端部照明バックライトを製造する方法として、中空の導光体が提案されている。一般に、このようなバックライトは、２枚の被膜間の中空のキャビティーに光を誘導し、被膜の少なくとも一方に導光体の外部に光を導く光採取機能が備わっている。このような設計により固体の導光体の問題は一部解消されるが、２枚の被膜間に適切な空間を保つための機械的な支持体が必要になるなど、新たな問題が発生する。

光源として個々の色のＬＥＤを使用した端部照明バックライトでは、適切な色の混合に加えて、輝度の均一性を提供する必要がある。別個のＬＥＤ（例えば、赤、緑、青のＬＥＤ）で照明する端部照明バックライトの一部の設計には、ディスプレイの裏側に配置された導光体の領域に光を注入する前に色を均一に混合する「前混合」の領域が含まれる。この混合領域は、バックライトのサイズと重量を押し上げ、効率も低下させる恐れがある。

本明細書に記載する端部照明バックライトは、前混合領域を必要とせずに、バックライトの出力領域に渡って均一な照明を提供することができる。本バックライトは、非常に効率がよく、固体の導光体より損失を大幅に低減できるため、大領域のディスプレイの照明に使用することができる。

トランスフレクターに凹面の特性があると、ＬＥＤなどの間隔を開けて配置する別個の光源を使用している場合でも、リサイクリングキャビティーの領域に渡って均一な照明を提供するのに特に有効であることが知られている。また、赤／緑／青の別個のＬＥＤの配列など、色の異なる別個の光源からの光を混合する場合にも有効であることが知られている。

バックライト全体の厚みや必要な光源の数を最小限に抑えるには、トランスフレクターの凹面の形状と背面反射体に対する位置によって、比較的浅い幅広のリサイクリングキャビティーを提供してもよい。ある実施形態では、パネルの重量を最小限に抑えるため、リサイクリングキャビティーは中空である。

トランスフレクターは部分的に透過し部分的に反射する種々の被膜又は物体を含んでもよく、パネル効率を向上するため、トランスフレクターは吸収損失が低いことが好ましい。一例としては、長く伸びた線状角柱を形成する平行の溝を有する被膜、又は立方体角部要素配列などの角錘角柱の模様を有する被膜など、構造化表面被膜が挙げられる。別の例では、鏡面反射又は拡散反射にかかわらず、反射偏光子が挙げられる。反射偏光子は、共押出ポリマー多層構造、コレステリック構造、細線格子構造、又は混合（連続／分散相）被膜構造を有していてもよく、その結果、光を透過したり、鏡面的又は拡散的に光を反射することができる。好適なトランスフレクターの別の例は、穿孔の鏡面又は拡散反射被膜である。

端部照明バックライトのある実施形態を図１の透視分解図に図式的に示す。図１のディスプレイシステム１００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどのディスプレイパネル１０２、及びディスプレイパネルに含まれる情報を容易に見せるのに十分な広範囲の照明を提供する端部照明バックライト１０８を含む。ディスプレイパネル１０２とバックライト１０８は共に箱状に簡略表記されているが、両者にはそれぞれ詳細構造が含まれることは理解されるであろう。バックライト１０８はフレーム１１０を含んでいてもよい。バックライト１０８は、拡張された出力領域１１８に渡って光を発する。出力領域１１８は、通常は方形であるが、その他の拡張領域に望ましい形状を取ってもよく、バックライトに使用される被膜の外表面に相当するか、或いは単にフレーム１１０の開口に相当してもよい。

本明細書に記載する任意の好適な端部照明バックライト（例えば、図２の端部照明バックライト２００）は、図１に示すディスプレイシステム１００に使用可能である。

バックライト１０８は、更にバックライト１０８の少なくとも１つの端部１１４に隣接して配置される１つ以上の光源１２０を含む。光源１２０は、それぞれが白色光を発してもよく、或いはそれぞれが赤／黄／緑／水／青（ＲＹＧＣＢ）色のいずれか１色を発し、次に混合されて白色の光出力を提供するか、調和されて単色の出力を提供してもよい。

動作時に、出力領域１１８は光源１２０によって照射される。照射されると、バックライト１０８によって、様々な視聴者（１３０ａ、１３０ｂ）がディスプレイパネル１０２の提供する画像や図形を見ることができる。ＬＣＤパネルの場合、画像や図形は動的で、一般に何千、何万もの個々の画像要素（ピクセル）の配列によって生成されており、その配列により横方向の寸法（すなわち、ディスプレイパネル１０２の長さと幅）は実質的に満たされている。別の実施形態では、ディスプレイパネル１０２は、印刷された静的な図形画像を有する被膜を含んでいてもよい。

ＬＣＤのある実施形態では、バックライト１０８は白色光を連続的に発し、ディスプレイパネル１０２のピクセル配列がカラーフィルタマトリックスで合成されて、一群の多色ピクセル（例えば、黄／青（ＹＢ）ピクセル、赤／緑／青（ＲＧＢ）ピクセル、赤／緑／青／白（ＲＧＢＷ）ピクセル、赤／黄／緑／青（ＲＹＧＢ）ピクセル、赤／黄／緑／水／青（ＲＹＧＣＢ）ピクセルなど）を形成することにより、表示される画像が多色性になる。或いは、多色性の画像は、色彩連続技術を使用して表示可能である。この技術では、ディスプレイパネル１０２を白色光で連続的に背面から照射し、ディスプレイパネル１０２で一群の多色ピクセルを調節して色を生成する代わりに、バックライト１０８自体の端部１１４に隣接する独立した異なる色の光源１２０（例えば、赤、橙、琥珀、黄、緑、水、青（藤紫を含む）、白から上記のような組み合わせで選択される）を調節して、バックライト１０８が空間的に均一な色の光出力（例えば、赤、次に緑、次に青など）を素早く連続的に繰り返し発するようにする。この色が調節されたバックライトは、次に単一のピクセル配列を有する（カラーフィルタマトリックスのない）ディスプレイパネルで混合され、同時にピクセル配列がバックライト１０８で調節されて、調節が視聴者の視覚系に一時的な色彩混合を生じさせるのに十分速い場合、ピクセル配列全体に渡って感知される全領域の色が生成される。特定の場合には、単色のみのディスプレイを提供することが望ましい場合もある。このような場合、バックライト１０８は、フィルタ、又は単一の可視波長又は色で優勢に発光する特定の光源を含んでいてもよい。

図には示していないが、ディスプレイシステム１００は、反射偏光子、輝度上昇層又は被膜、拡散体など、その他の光学要素を含んでいてもよい。例えば、エプスタイン（Epstein）らの米国特許出願番号１１／１６７，００３号「端部照明ディスプレイ及びそのシステムで横方向の光を拡散するための光学要素（OPTICAL ELEMENT FOR LATERAL LIGHT SPREADING IN EDGE-LIT DISPLAYS AND SYSTEMS USING SAME）」を参照されたい。

図２は、端部照明バックライト２００のある実施形態の概略断面図である。図に示すように、バックライト２００は、出力領域２１８、及び出力領域２１８と向かい合う背面反射体２１２を有するフレーム２１０を含む。フレーム２１０は、第１端部２１４、及び第１端部２１４と向かい合う第２端部２１６を含む。バックライト２００は、更に入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクター２３２を含む。トランスフレクター２３２は、背面反射体２１２と向かい合う凹面構造を形成するよう形作られる。この凹面構造により、トランスフレクター２３２と背面反射体２１２との間にリサイクリングキャビティー２３０が提供される。

バックライト２００は、更にバックライト２００の第１端部２１４に隣接して配置される光源２２０を少なくとも１つ含む。図２に示す実施形態では、光源２２０は、側面反射体２４２を含む端部反射キャビティー２４０に配置される。ある実施形態では、端部反射キャビティー２４０は、更に背面反射体２４４を含んでいてもよい。この背面反射体２４４は、バックライト２００の背面反射体２１２と連続していても、或いは独立した反射体であってもよい。

側面反射体２４２は、任意の好適な形状を有することができ、（図のように）湾曲していても、平坦であってもよい。側面反射体２４２が湾曲している場合、このような湾曲には楕円形や放物線状などの任意の好適な湾曲の種類が含まれていてもよい。図の実施形態では、側面反射体２４２は一次元で湾曲している。

側面反射体２４２は、任意の好適な種類の反射体、例えば、金属化反射体、多層誘電反射体、又は多層高分子被膜（ＭＯＦ）反射体であってもよい。端部反射キャビティー２４０の空間は、充填されるか、又は空でもよい。空間が透明な光学的物体などで充填されている実施形態では、側面反射体２４２は物体上の反射コーティングであってもよい。空間が空の実施形態では、反射体２４２は前面反射体であってもよい。反射キャビティーの異なる構成については、米国特許出願番号１０／７０１，２０１号及び１０／９４９，８９２号に詳細に記載されている。

図２に示すように、光源２２０はバックライト２００の第１端部２１４に隣接して配置される。光源２２０は、リサイクリングキャビティー２３０の入力面２３４を通ってキャビティー２３０に光を入するよう操作可能である。入力面２３４は、バックライト２００の出力領域２１８に実質的に直交する領域（キャビティーが空の場合）または表面（キャビティーが固体の場合）である。また、図に示すように、トランスフレクター２３２と背面反射体２１２によって形成される凹面構造は、入力面２３４から末端方向に向かって背面反射体２１２と収斂する。言い換えれば、トランスフレクター２３２と背面反射体２１２との距離Ｌは、トランスフレクター２３２の少なくとも一部でｙ軸線に沿って入力面２３４からフレーム２１０の端部２１６に向かう方向で減少する。

また、バックライト２００は、出力領域２１８から光を受けるように出力領域２１８に隣接して配置されるオプションの拡散層２５０を含んでもよい。拡散層２５０は、任意の好適な拡散被膜又はプレートであってもよい。例えば、拡散層２５０は、任意の好適な拡散材を含んでいてもよい。ある実施形態では、拡散層２５０は、ガラス、ポリスチレンビーズ、およびＣａＣＯ_３粒子を含むさまざまな分散相を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の高分子マトリックスを含んでもよい。代表的な拡散材には、３Ｍ社（ミネソタ州セントポール）から入手可能な３Ｍ（商標）スコッチカル（Scotchcal）（商標）拡散被膜、タイプ３６３５−３０及び３６３５−７０が挙げられる。

バックライト２００は、オプションの光制御被膜の配置２６０を含む。この配置は光制御ユニットとも呼ばれ、オプションの拡散層２５０を光制御被膜２６０と出力領域２１８で挟むように配置される。光制御被膜２６０は、バックライトの出力領域２１８から伝播する照射光に影響を及ぼす。光制御被膜２６０は、拡散体、反射偏光子、輝度上昇被膜など、任意の好適な被膜又は層を含んでいてもよい。

リサイクリングキャビティー２３０は、全体として出力領域２１８を実質的に満たす。その結果、出力領域２１８を平面図に示すと、例えば、出力領域に垂直な軸線に沿って遠方に位置する視聴者から見た場合、凹面リサイクリングキャビティーの合計投影面積は（このようなキャビティーが遠方の視聴者の目に見えない場合でも）、出力領域２１８の表面積の半分より大きく、好ましくは出力領域２１８の少なくとも７５％、８０％、又は９０％、より好ましくは出力領域２１８の約１００％になる。バックライト２００の凹面リサイクリングキャビティーが１つでも複数であっても、キャビティーの投影面積は、出力領域を平面図で見た場合、好ましくはバックライトの出力領域２１８の少なくとも７５％、８０％、９０％、又は１００％を占める。

図２は、光源２２０の発した光がトランスフレクター２３２によって部分的に透過され部分的に反射される様子や、トランスフレクター２３２と背面反射体２１２との組み合わせによってキャビティー２３０で光がリサイクリングされる様子、並びに発光又は光の漏れがキャビティー２３０の横方向に渡って広がる様子を示す。トランスフレクター２３２の凹面構造は、リサイクリングキャビティー２３０の境界を画定するだけでなく、リサイクリングされた光を境界内に閉じ込め、トランスフレクター表面の形状が変わることで発された光の曲がる角度を広げる傾向もある。特定のリサイクリングキャビティーに光を閉じ込めることは、設計上の細目の役割である。

本明細書で詳細に記載するように、既定の光源は、（１）電気を光に変換するか、励起光を放射光に変換する蛍光体に変換するＬＥＤダイ又は蛍光ランプなどの活性成分、（２）活性成分が発した光を転送及び／又は成形するレンズ、導波管（ファイバーなど）、又はその他の光学要素などの受動成分、或いは（３）１つ以上の活性成分及び受動成分の組み合わせであってもよい。例えば、図２の光源２２０は、パッケージ化された側面発光ＬＥＤであってもよく、このようなＬＥＤでは、ＬＥＤダイは回路基板又は放熱板に隣接して背面反射体２４４の裏側に配置されるが、パッケージ化されたＬＥＤの成形内包体又はレンズ部分は背面反射体２４４のスロット又は開口を通って反射キャビティー２４０に配置される。光源の詳細については、本明細書で後述する。

図２の実施形態では、リサイクリングキャビティー２２０は、ｘ軸線に平行な帯状の出力領域２１８に渡って実質的に一次元的に伸びている。トランスフレクター２３２は、ｙ−ｚ断面で図示の凹面構造を形成するよう形作られるが、直交するｘ−ｚ断面では、トランスフレクター２３２は実質的に直線的で平坦である。別の言い方をすれば、トランスフレクターは単曲率を示す。別の実施形態では、トランスフレクター２３２は複合曲率を示してもよく、この場合、ｙ−ｚ断面及びｘ−ｚ断面の両方で凹面構造を形成するよう形作られる。

背面反射体２１２は、効率を高めるために高反射性であることが好ましい。例えば、背面反射体２１２は、光源２２０が発した可視光線に対する平均反射率が少なくとも９０％、９５％、９８％、又は９９％以上である。背面反射体２１２は、空間的に均一又は模様付きにかかわらず、主として鏡面反射体、拡散反射体、又は鏡面／拡散反射体の組み合わせであってもよい。特定の場合には、背面反射体２１２は、支持基材に高反射率コーティング又は高反射率被膜を積層した硬い金属基材から製造されてもよい。好適な高反射率材料には、３Ｍ社から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）多層ポリマー被膜；厚さ０．０１ｍｍ（０．４ミル）のアクリル酸イソオクチルアクリル酸感圧性接着剤を使用してビキュイティ（商標）ＥＳＲ被膜に硫酸バリウム配合ポリエチレンテレフタレート被膜（厚さ０．０５ｍｍ（２ミル））を積層して製造した被膜（得られたラミネート被膜は本明細書では「ＥＤＲII」被膜と呼ぶ）；東レ株式会社から入手可能なＥ−６０シリーズのルミラー（Lumirror）（商標）ポリエステル被膜；多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）被膜（Ｗ．Ｌ．ゴア＆アソシエイツ社（W. L. Gore & Associates, Inc.）から入手可能なものなど）；ラブスフェア社（Labsphere, Inc）から入手可能なスペクトラロン（Spectralon）（商標）反射率材料；アラノー・アルミニウム−ベレドルング社（Alanod Aluminum-Veredlung GmbH & Co.）から入手可能なミロ（Miro）（商標）アルマイト処理アルミニウム被膜（ミロ（商標）２被膜を含む）；古河電気工業株式会社から入手可能なＭＣＰＥＴ高反射率発泡シート；三井化学株式会社から入手可能なホワイト・レフスター（White Refstar）（商標）被膜及びＭＴ被膜が挙げられるが、これらに限定されない。

背面反射体２１２は、実質的に平らで滑らかであっても、或いは光の散乱や混合を高めるように結合された構造化表面を有していてもよい。このような構造化表面は、（ａ）背面反射体の反射表面上、又は（ｂ）反射表面に塗布された透明なコーティング上に付与することができる。前者の場合は、事前に構造化表面を形成した基材に高反射被膜を積層してもよく、或いは高反射被膜を平らな基材に積層し（例えば、３Ｍ社から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＤＥＳＲ−Ｍ（Durable Enhanced Specular Reflector-Metal）反射体を積層した薄い金属シートなど）、その後、刻印操作などによって構造化表面を形成してもよい。後者の場合は、構造化表面を有する透明な被膜を平らな反射表面に積層してもよく、或いは透明な被膜を反射体２１２に塗布してから透明な被膜の上面に構造化表面を付与してもよい。

フレーム２１０の端部（入力面２３４を含む第１端部２１４以外）は、出力領域２１８の境界線の外側に沿って位置し、光の損失を減らしてリサイクリング効率を高めるように、好ましくは裏張りされるか、ないしは別の方法で高反射率の垂直壁が提供される。これらの壁の形成には、背面反射体２１２に使用するのと同じ反射材を使用しても、或いは異なる反射材を使用してもよい。代表的な実施形態では、側壁は拡散反射性である。

トランスフレクター２３２は、入射光線を部分的に透過し部分的に反射する被膜などの構造であるか、或いはこのような構造を含む。この場合、部分的な透過はトランスフレクター２３２を通って光を十分に採取できるほど高く、一方の部分的な反射も背面反射体との組み合わせで光のリサイクリングを支持するほど高い。本明細書で記載するように、最適な輝度、輝度の均一性（隠れた光源）、及び色の混合を達成するため、最適な形状や特性が一般にそれぞれ異なり、使用する光源と背面反射体２１２の役割である、種々の異なる被膜を使用してもよい。（特定の場合には、バックライトの設計者は、本明細書に記載のキャビティーモジュールなどの特定のリサイクリングキャビティーの設計を見てから、そのキャビティーに使用する好適な光源を選択することができる。）
ここではいくつかの好適な被膜について更に説明するが、それらに限定する意図はなく、それら任意の被膜を単独で、又は望ましい透過及び反射特性を生成するよう他の被膜と組み合わせて、使用することができる。被膜を組み合わせる場合、被膜は互いに接着しても、接着しなくてもよい。被膜を接着する場合、任意の既知の接着機構を使用してもよく、被膜の主要な表面全体を接着しても、不連続な点又は線のみを接着してもよい。接着剤を使用する場合、接着剤は透過性でも、拡散性でも、複屈折性であってもよい。

トランスフレクターとして使用するのに好適ないくつかの被膜は、本明細書で半反射被膜及び光屈折被膜と呼ぶカテゴリーに入る。

一般に、半反射被膜は、通常の入射可視光線の３０〜９０％程度を反射し、残りの（反射されない）光線の大部分、好ましくは実質的にすべてを透過する十分に低い吸収性を有する被膜等を意味する。反射及び透過は、空間的に均一又は模様付きにかかわらず、鏡面性、拡散性、又はそれらの組み合わせであってもよい。拡散反射は、表面拡散体（ホログラム拡散体を含む）、バルク拡散体、又はその両方を使用して生成されてもよい。反射率の適切なレベルは、光源の数、バックライトの端部に隣接する光源の位置、光源の強度及び発光特性（強度の角度分布）、リサイクリングキャビティーの深さ、バックライトの出力における輝度及び色の均一性の望ましい程度、バックライトの拡散体プレート又は光制御ユニットなどのその他の構成要素の有無など、種々の要因に左右される可能性がある。トランスフレクターに使用される被膜の反射率が高くなると、バックライトの輝度の均一性及び色の均一性が高まる一方、効率が犠牲になる傾向がある。効率の低下は、リサイクリングキャビティーの平均反射回数が増加し、各反射に少なくともいくらかの損失が伴うことによって生じる。前述したように、トランスフレクターの可視光線の吸収のみでなく、背面反射体や任意の反射側壁の可視光線の吸収も最低限に抑えることが望ましい。

トランスフレクターとして好適な半反射被膜の一例は、薄い金属化鏡面であり、その金属コーティングは特定の可視光線を透過するのに十分薄いものである。薄い金属コーティングを被膜又はプレート基材に塗布してもよい。

半反射被膜の別の例は、当該技術分野において制御透過鏡面被膜（ＣＴＭＦ）と呼ばれるものである。このような被膜は、本明細書に記載のＥＳＲ鏡面被膜などの多層干渉鏡面積み重ね体の両面に拡散反射コーティング又は層を塗布して製造される。半反射被膜の別の例は、炎に軽く曝すことで多層干渉積み重ね体を一部の場所で分断するようにフレームエンボス加工した多層ポリマー鏡面被膜である。

半反射被膜の更に別の例は、反射偏光子である。このような偏光子には、コレステリック偏光子、共押出形成及び伸張技術により製造される多層ポリマー偏光子、細線格子偏光子、及び連続／分散相構造を有する拡散混合偏光子が含まれるが、これらの偏光子は、偏光されていない光源からの光を（第１の偏光状態に従って）名目上半分透過し、（直交する第２の偏光状態に従って）残りの名目上の半分を反射する。この例には、３Ｍ社からビキュイティ（Vikuiti）のブランド名で入手可能な任意の二重輝度上昇被膜（ＤＢＥＦ）製品、及び任意の拡散反射偏光被膜（ＤＲＰＦ）製品が挙げられる。また、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（ジョンザ（Jonza）ら）及び同６，１１１，６９６号（アレン（Allen）ら）、並びに米国特許公開第２００２／０１９０４０６号（メリル（Merrill）ら）に開示の反射被膜も参照されたい。１つの反射偏光被膜では不適当な場合、２つ又はそれ以上の反射偏光被膜を組み合わせて凹面構造を形成するよう形作ってもよい。

半反射被膜のまた別の例は、偏光しない拡散反射体である。このような反射体は、鏡面反射粒子又はフレークを低吸収透明ポリマーマトリックスに分散して被膜又はその他の物体を形成することで製造可能である。反射粒子又はフレークは、厚い被膜の厚みの中に分布させたり、或いは薄い硬化可能なコーティングとして基材表面上に処理することができる。その他多くの拡散反射体の構造及び製造方法も既知である。拡散コーティングは、インクジェット印刷、スクリーン印刷、及びその他の既知の技術によって、反射体又はその他の物体に適用可能である。拡散接着剤も使用可能であり、この場合、拡散は屈折率の異なる粒子、又は空隙によって生成される。トランスフレクターに使用される拡散反射体は、低吸収性で、可視波長の２０〜８０％の平均透過率値を有することが好ましい。

半反射被膜には、透過を高めて反射を抑えるように微細な穴又は開口の模様が提供された反射被膜も含まれる。このような被膜は、単に反射被膜を望ましい模様で穿孔することで製造可能である。本明細書に記載の実質上すべての反射被膜は、出発原料として使用され、穿孔又はその他の開口を提供するよう改造又は処理されることができる。米国特許出願公開ＵＳ２００４／００７０１００号（ストロベル（Strobel）ら）及びＵＳ２００５／００７３０７０号（ゲッシェル（Getschel）ら）に、好適な被膜の火炎穿孔技術が記載されている。穴又は開口の模様は均一でも不均一でもよく、不均一の場合、穴の位置及びサイズは不規則でも見掛け上不規則であってもよい。ある実施例では、等間隔の丸い穴で穿孔したビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲ被膜のシートが挙げられ、これらの穴は六角形の配列に配置され、穴同士の間隔は穴の直径の倍数に等しい。

一般に、開示するバックライトのトランスフレクターとして好適な光屈折被膜は、光の入射方向の作用として光を反射及び透過する構造化表面等を形成するよう配置された微細な構造を有する被膜などを意味する。このような構造化表面は、被膜の片側又は両側にあってもよい。有用な構造には、線状角柱、角錘角柱、円錐、及び楕円体が挙げられ、これらの構造は、表面から突き出た突起、又は表面がくぼんだ穴の形状であってもよい。構造のサイズ、形状、幾何学的配置、配向、及び間隔は、すべてトランスフレクター、リサイクリングキャビティー、及びバックライトの性能を最適化するよう選択でき、個々の構造は対称でも非対称であってもよい。構造化表面は均一でも不均一でもよく、不均一の場合、構造の位置及びサイズは不規則でも見掛け上不規則であってもよい。構造のサイズ、形状、幾何学的配置、配向、及び／又は間隔の周期的又は見掛け上不規則な変化によって規則的な機能を混乱させることで、バックライトの色や輝度の均一性を調整することができる。特定の場合には、大小の構造を分布させると有用な場合がある。

好適な光屈折被膜の例には、３Ｍ社から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）輝度上昇被膜（ＢＥＦ）、ビキュイティ（商標）透過直角被膜（ＴＲＡＦ）、ビキュイティ（商標）画像誘導被膜（ＩＤＦ）、及びビキュイティ（商標）光学照射被膜（ＯＬＦ）などの市販の一次元（線状）角柱ポリマー被膜、並びに従来のレンズ型線状レンズ配列が挙げられる。これらの一次元角柱被膜では、角柱構造化表面は背面反射体に対して下向きに配置されることが好ましい。

構造化表面が二次元の特性を有する光屈折被膜の例には、米国特許第４，５８８，２５８号（フープマン（Hoopman））、同４，７７５，２１９号（アペルドーン（Appeldorn）ら）、同５，１３８，４８８号（シュチェック（Szczech））、同５，１２２，９０２号（ベンソン（Benson））、同５，４５０，２８５号（スミス（Smith）ら）、及び同５，８４０，４０５号（シュスタ（Shusta）ら）に開示されているような立方体角部表面形状；３Ｍ社から入手可能な３Ｍ（商標）スコッチライト（Scotchlite）（商標）反射材６２６０高光沢被膜及び３Ｍ（商標）スコッチライト反射材６５６０高光沢発泡被膜などの非密閉立方体角部シート；米国特許第６，２８７，６７０号（ベンソン（Benson）ら）及び第６，２８０，８２２号（スミス（Smith）ら）に記載されているような倒立角柱表面形状；米国特許第６，７５２，５０５号（パーカー（Parker）ら）及び特許公報ＵＳ２００５／００２４７５４号（エプスタイン（Epstein）ら）に開示されている構造化表面被膜；並びにビード逆反射シートが挙げられる。

光屈折被膜は、単独で、又は他の好適なトランスフレクターと組み合わせて、使用することができる。異なる種類のトランスフレクターと組み合わせて使用する場合、光屈折被膜をリサイクリングキャビティーの内側（背面反射体の最も近く）に配置し、別の被膜（半反射被膜（拡散被膜など）又は別の光屈折被膜であってもよい）をリサイクリングキャビティーの外側に配置することができる。２つ又はそれ以上の線状角柱光屈折被膜を組み合わせる場合、これらの被膜の位置を合わせても、ずらしても、又は「交差」させて１つの被膜の角柱の方向が別の被膜の角柱の方向と直交するように配置してもよい。

ここで、再度図２において、１つ以上の光源２２０を図式的に示す。ほとんどの場合、これらの光源は小型の発光ダイオード（ＬＥＤ）である。この点で、「ＬＥＤ」は、可視、紫外線、又は赤外線にかかわらず、発光するダイオードを指す。それは、従来型又は超放射型の種類にかかわらず、「ＬＥＤ」として販売されている非干渉性封入又は密閉型半導体デバイスを含む。ＬＥＤが紫外線などの非可視光線を発する場合、及びＬＥＤが可視光線を発するある特定の場合、ＬＥＤは蛍光体を含むようにパッケージ化され（或いは遠隔配置された蛍光体を照射することができ）、短波長の光を長波長の可視光線に変え、特定の場合には白色光を発する装置を提供する。「ＬＥＤダイ」は、最も基本的な形態、すなわち半導体加工手順によって製造される個々の構成要素又はチップの形態のＬＥＤである。構成要素又はチップは、デバイスに電圧を加えるための電力の適用に好適な電気接点を含むことができる。構成要素又はチップの個々の層及びその他の機能的要素は、通常、ウェハスケールで形成された後、仕上がったウェハは個々の小片部に切られて、多数のＬＥＤダイとなることができる。パッケージ化されたＬＥＤの詳細については、前面発光及び側面発光のＬＥＤを含めて、本明細書で更に説明する。

望ましい場合には、開示するバックライトの光源として、別個のＬＥＤ光源の代わりに、又はＬＥＤ光源に追加して、線形の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）などの別の可視光線発光体を使用してもよい。例えば、特定の用途では、光源２２０を長円筒形ＣＣＦＬなどの異なる光源に置き換えたり、或いは長さに沿って発光する、遠隔の活性成分（ＬＥＤダイ又はハロゲン電球など）に連結された、線状表面発光導光体に置き換えることが望ましい場合がある。このような線状表面発光導光体の例は、米国特許第５，８４５，０３８号（ランディン（Lundin）ら）及び同６，３６７，９４１号（リー（Lea）ら）に開示されている。ファイバー連結半導体レーザー及びその他の半導体発光体も既知であり、これらのケースでは、光ファイバー導波路の出力末端は、開示する端部反射キャビティーの配置に対して、或いは反射キャビティーの入力面に隣接して、光源であるとみなすことができる。電球やＬＥＤダイなどの活性成分から受け取った光を放つ、レンズ、屈折体、狭い導光体などの小さな発光領域を有する他の受身の光学構成要素についても、同じことが言える。このような受身の構成要素の一例は、側面発光パッケージ化ＬＥＤの成型内包体又はレンズである。

再度図２において、リサイクリングキャビティー２３０は、図に示すように深さｄを有し、出力領域２１８の長さと幅に実質的に等しい長さＬと幅Ｗを有する。ある実施形態では、リサイクリングキャビティーの幅Ｗは深さｄの少なくとも２．５倍であり、別の実施形態では、Ｗはｄの少なくとも５倍である。

本明細書で前述したように、端部反射キャビティーの任意の好適な種類を本開示のバックライトに使用してもよい。例えば、図３は、バックライト３００の別の実施形態の概略断面図である。バックライト３００は、背面反射体３１２、トランスフレクター３３２と背面反射体３１２によって形成されるリサイクリングキャビティー３３０、バックライト３００の端部３１４に隣接して配置される１つ以上の光源３２０を含む。図２に示す実施形態の背面反射体２１２、リサイクリングキャビティー２３０、トランスフレクター２３２、及び光源２２０に関する設計上の考慮点や実現性は、すべて図３に示す実施形態の背面反射体３１２、リサイクリングキャビティー３３０、トランスフレクター３３２、及び光源３２０に同様に適用される。バックライト３００は、更にオプションの拡散層３５０及び光制御被膜３６０を含んでもよい。任意の好適な拡散層３５０、例えば図２の拡散層２５０について記載したような拡散層を、バックライト３００に使用することができる。更に、任意の好適な層又は被膜、例えば図２の光制御被膜２６０について記載したような層又は被膜を、オプションの光制御被膜３６０に使用することができる。

１つ以上の光源３２０は、光源３２０が反射キャビティー３３０の入力面３３４を通ってキャビティー３３０に光を注入するよう端部反射キャビティー３４０に配置される。端部反射キャビティー３４０は、各光源３２０の発光面３２２がキャビティー３３０の入力面３３４と向かい合うように配置される。端部反射キャビティー３４０は、好ましくは反射性の側壁３４２を含むことができる。このような反射側壁３４２は、光源３２０が発した光を入力面３３４の方向に導くことができる。図２に示す端部反射キャビティー２４０の側面反射体２４２に使用される材料と同じ反射性の材料を、図３の反射キャビティー３４０の反射側壁３４２に使用してもよい。端部反射キャビティー３４０は、方形の形状を取るように図示されているが、光源３２０が発した光が入力面３３４を通ってリサイクリングキャビティー３３０に導くように、任意の好適な形状を取ってもよい。

次に、図４〜５において、好適な端部照明バックライトを構成可能な、様々に異なる幾何学的配置の小型サンプルを示す。図は、すべて図の平面に垂直なｘ軸線に沿った断面図として表示する。ただし、直交するｙ軸線に沿った断面図を表すように図を解釈してもよく、従って、一般にトランスフレクターがｙ−ｚ平面で単曲率を有する実施形態、並びにトランスフレクターがｙ−ｚ平面とｘ−ｚ平面の両方で複合曲率を有する実施形態の両方を表す。これに関して、「曲率」は広範囲に理解されるべきであり、円形の弧や湾曲した形状にさえ限定されない。

図４に、背面反射体４１２と組み合わせた２つのトランスフレクター４３２の凹面構造によって形成される２つのリサイクリングキャビティー（４３０、４７０）を有する直接照明バックライト４００を示す。トランスフレクター４３２は、２つの凹面構造に対応する２つの要素４３２ａ及び４３２ｂで示される。これらの要素は、中間領域４３３でトランスフレクター４３２の一部が接触していても、接触していなくてもよい。キャビティー（４３０、４７０）は、出力領域４１８を実質的に満たす大きさ、好ましくは出力領域４１８の平面図面積の７５％、８０％、又は９０％以上になるよう形成される。凹面リサイクリングキャビティーのない、出力領域４１８の背後の領域は、合計で出力領域４１８の平面図面積の少ない割合（２５％、２０％、又は１０％未満、好ましくは約０％）になる。これらの領域は、リサイクリングキャビティーに近いことや、リサイクリングキャビティーによって発される光の角度分布、及びリサイクリングキャビティー上の出力領域の配置（例えば、オプションの拡散プレート（図示なし）の配置）によって、出力領域４１８に渡って輝度の均一性にほとんど又は全く悪影響を与えないであろう。このような領域が存在する場合、代表的な実施形態では、このような領域は出力領域４１８の中心部分から離れた周辺部付近、又は周辺部に沿って優先的に配置される。

バックライト４００は、更に側面反射体４４２を有する端部反射キャビティー４４０内に、フレーム４１０の第１端部４１４に隣接して配置される１つ以上の光源４２０を含む。本明細書に記載の任意の好適な光源及び端部反射キャビティーをバックライト４００に使用することができる。光源４２０は、リサイクリングキャビティー４３０の入力面４３４を通ってキャビティー４３０に光を注入するよう操作可能である。

バックライト４００は、更に端部反射体４８２を有する端部反射キャビティー４８０に、フレーム４１０の第２端部４１６に隣接して配置される１つ以上の光源４２２を含む。任意の好適な光源及び端部反射キャビティーを第２端部４１６に隣接して配置することができる。光源４２２は、入力面４７４を通ってキャビティー４７０に光を注入するよう操作可能である。

バックライト４００は、更に出力領域４１８から光を受けるように配置されるその他の層又は被膜（例えば、図３の拡散層３５０及び／又は光制御ユニット３６０）を含んでいてもよい。

図５に、背面反射体５１２と組み合わせたトランスフレクター５３２の３つの凹面構造によって形成される３つのリサイクリングキャビティー（５３０、５７０、５９０）を有する端部照明及び直接照明混合バックライト５００を示す。トランスフレクター５３２は、３つの凹面構造に対応する３つの要素（５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ）で示される。これらの要素は、中間領域（５９２ａ、５９２ｂ）でトランスフレクター５３２の部分が接触していても、接触していなくてもよく、その面積は好ましくは最小限に抑えられる。光源（５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ）は、各キャビティー（５３０、５７０、５９０）に光を注入するよう配置される。図の光源（５２０ａ〜ｃ）は、それぞれ単一の光源であっても、ｘ軸線に平行に伸びる光源の列であってもよい。リサイクリングキャビティー（５３０、５７０）は、同じ形状を取っても、或いはそれぞれ異なる形状を取ってもよい。

任意の好適な直接照明リサイクリングキャビティーをバックライト５００に使用してもよく、これには、例えば米国特許出願番号１１／２１２，１６６号「凹面トランスフレクターを備えた光リサイクリングキャビティーを有する直接照明バックライト（DIRECT-LIT BACKLIGHT HAVING LIGHT RECYCLING CAVITY WITH CONCAVE TRANSFLECTOR）」に記載の直接照明リサイクリングキャビティーが挙げられる。

本開示のある実施形態では、１つ以上の光源をバックライトのフレームの２つ又はそれ以上の端部に隣接して配置してもよい。例えば、図６はバックライト６００の概略斜視図である。バックライト６００は、フレーム６１０及び背面反射体６１２を含む。バックライト６００は、更に背面反射体６１２と向かい合う出力領域６１８を含む。光源６２０はバックライト６００の第１端部６１４に隣接して配置され、光源６２２はバックライト６００の第２端部６１９に隣接して配置される。光源（６２０、６２２）は、トランスフレクター６３２によって形成されたリサイクリングキャビティー（図示なし）の入力面に光を注入するよう操作可能であり、トランスフレクターは背面反射体６１２と向かい合う凹面構造を形成するよう形作られる。図２に示す実施形態のフレーム２１０、背面反射体２１２、光源２２０、及びトランスフレクター２３２に関する設計上の考慮点や実現性は、すべて図６に示す実施形態のフレーム６１０、背面反射体６１２、光源６２０及び６２２、並びにトランスフレクター６３２に同様に適用される。

図６に示す実施形態では、光源６２０は、光源６２０がトランスフレクター６３２と背面反射体６１２によって形成されるリサイクリングキャビティーの入力面に光を注入するよう操作可能なように、端部６１４に隣接して配置される。トランスフレクター６３２によって形成される凹面構造は、リサイクリングキャビティーの入力面から末端方向に向かって背面反射体６１２と収斂する。言い換えれば、トランスフレクター６３２は、光源６２０が配置された第１端部６１４からバックライト６００の第３端部６１６に向かって背面反射体６１２と収斂する。

広くは、光源６２０は、ｙ軸線に平行な方向でリサイクリングキャビティーの入力面に光を注入するよう操作可能である。言い換えれば、光源６２０からの光は、トランスフレクター６３２の少なくとも一部に実質的に垂直な方向に投入される。

光源６２０とは異なり、第２端部に隣接して配置される光源６２２は、ｘ軸線に沿った方向でリサイクリングキャビティーに光を注入するよう操作可能であり、このｘ軸線に沿った方向は、この実施形態ではトランスフレクターが伸びる方向である。言い換えれば、光源６２２によって投入された光がトランスフレクターの表面に直交することはほとんどない。

図７は、パネルの出力領域の背後に複数の光リサイクリングキャビティーが配置されていることを示す端部照明バックライトの平面図である。バックライトの出力領域は、現在ＬＣＤテレビに普及している１６：９の縦横比を有する。図７では、バックライトの出力領域（図示なし）は、４つのリサイクリングキャビティー（７３０ａ〜ｄ）の配列によって実質的に満たされている。各リサイクリングキャビティーは、背面反射体と向かい合う凹面構造を形成するよう形作られたトランスフレクターによって形成される。トランスフレクターは、ｘ−ｚ平面で凹面構造を画定し、直交するｙ−ｚ平面で別の凹面構造を画定するよう形成され、前者は各リサイクリングキャビティーの幅Ｗを定義し、後者は長さＬを定義する。光源７２０は、バックライト７００の４つの端部（７０２、７０４、７０６、７０８）に隣接して配置される。

図７は、トランスフレクターが１つ以上のトンネル様の線状構造を画定する単曲率を有し、一方で垂直な仕切りがトランスフレクターと背面反射体との間に配置され、リサイクリングキャビティーを個別の領域又は副キャビティーに分ける実施形態を表すように解釈されてもよい。例えば、トランスフレクターは、２つの個別の領域又はキャビティー７３０ａ／７３０ｃ及び７３０ｂ／７３０ｄを画定する、ｘ方向に破線で示すような１本の垂直な仕切り（好ましくは鏡面又は拡散にかかわらず高反射性材料で製造される）がトランスフレクターと背面反射体との間に配置されることを除き、幅２Ｗ、長さ２Ｌ（Ｗ及びＬは図７に示す）のリサイクリングキャビティーを形成する出力領域７１８の上端及び下端間のｘ−ｚ平面で単一の凹面構造を形成してもよい。別の例としては、トランスフレクターは、垂直な仕切りが第１のキャビティーを２つのキャビティー７３０ａ／７３０ｂに分け、第２のキャビティーを２つのキャビティー７３０ｃ／７３０ｄに分けるようにトランスフレクターと背面反射体との間でｘ方向に沿って各凹面構造に配置されることを除き、ｘ−ｚ平面で２つの隣接した凹面構造を形成し、それぞれ幅Ｗ、長さ２Ｌ（Ｗ及びＬは図７に示す）を有する２つのリサイクリングキャビティーを形成してもよい。

更に、トランスフレクターは、例えばバックライト７００の４つの角部のすべてで最大の深さになり、図７の各破線に沿って最小の深さになるように形成されてもよい。この構造によって、ｘ−ｚ平面とｙ−ｚ平面で曲率を有する、複雑な凹面構造が形成されるであろう。このような構造は、バックライト７００の２つの隣接する端部から末端の２つの直交する方向でトランスフレクターが背面反射体と収斂する、半円形状を有するであろう。例えば、リサイクリングキャビティー７３０ｄは、端部７０２から正のｘ方向に離れる方向、及び端部７０４から正のｙ方向から遠位の方向で収斂するトランスフレクターと背面反射体によって形成されるであろう。

広くは、リサイクリングキャビティーは、単純な湾曲又は複雑な湾曲にかかわらず、任意の好適な平面図形を取ることができる。多角形（例えば、三角形、矩形、台形、五角形、六角形など）、円形、楕円形、及びその他の望ましい形状が考えられる。バックライトの高い効率及び輝度や色の均一性を達成するように、形状を調整してもよい。

凹面トランスフレクター及び背面反射体によって形成されるリサイクリングキャビティーは、ｚ方向で比較的浅く（すなわち深さｄが小さく）、横方向で比較的幅が広いことが望ましい。特定のキャビティーの深さｄは、出力領域に垂直な軸線（すなわティーｚ方向）に沿った、そのキャビティーの背面反射体とトランスフレクター間の最大の分離度を意味する。キャビティーの幅（Ｗ）は、キャビティーの横方向の長さを意味し、平面図のキャビティーの形状（例えば、図７）を使用して、平面図のキャビティーの形状を区切ることができる最小の矩形の短い方の長さを測定したものである。ある実施形態では、開示されるリサイクリングキャビティーは２ｄを越える幅Ｗを有し、好ましくは少なくとも２．５ｄ、又は５ｄ以上の幅Ｗを有していてもよい。キャビティーの長さ（Ｌ）は、平面図のキャビティーの形状を区切ることができる最小の矩形の長い方の長さを意味する。特定の場合には、最小の矩形は正方形であってもよく、この場合Ｌ＝Ｗである。

開示するリサイクリングキャビティーを複数使用するバックライト、とりわけ隣接するキャビティーの光源に対して別々に制御又は指定可能な独自の光源によって照明する個別のキャビティーの領域又は配列を有するバックライトは、好適な運転用の電子機器に使用され、バックライトの出力領域に渡って輝度及び／又は色の分布を意図的に均一にしない動的対比表示技術及び色彩連続表示技術をサポートしてもよい。その結果、出力領域の異なる領域をその他の領域より明るく又は暗くなるように制御できたり、或いは異なるリサイクリングキャビティーの異なる光源を適切に制御することによって簡単に領域を異なる色で発光させることができる。

開示する凹面リサイクリングキャビティーは、種々の組み立て方法及び技術を使用してバックライトに成形可能である。

ある方法では、一体成形のトランスフレクター被膜をバックライト筐体の幅全体に渡し、被膜の端部を筐体の側壁の間に押し込むか、或いは筐体の側壁に物理的に固定して、トンネル様の凹面構造を形成する。この方法は、比較的小型のディスプレイに特に好適である。

薄型で幅広のバックライトユニットでは、複数の凹面トンネル様構造を使用すると好都合な場合がある。トランスフレクター被膜にミシン目を入れること、すなわち被膜の厚みの一部を１つ以上の線に沿って貫通することは、凹面構造の境界を画定する簡便な技術であることが知られている。別の有用な技術は、トランスフレクター被膜を１つ以上の線に沿って折ることで被膜に折り目をつけることである。ミシン目を入れたり、折り目をつけることで、被膜に折りやすい画定位置を提供することにより、１枚の被膜から複数の凹面構造を組み立てることが容易になる。ミシン目は、レーザー法、加熱法（例えば、熱線又はホットナイフ）、及びキスカット技術などの既知のミシン目を入れる技術を使用して作製することができる。

１枚の被膜から形成された複数のトンネル様構造を使用する場合、被膜をバックライト筐体の背面、側壁、又はその両方に物理的に取り付けると、被膜に安定性のある強固な構造を提供することができる。凹面被膜をバックライトに物理的に取り付ける方法の例には、リベット、ねじ、留め釘、熱又は超音波スポット溶接、背面に留めるプラスチックピン（拡散プレートを支持するように使用してもよい）、バックライトの側壁にはめ込んで被膜のミシン目入りの領域を背面に留めるピン、背面への接着ストリップなどを使用し、被膜のミシン目入りの領域を背面に留めることが挙げられるが、これらに限定されない。

凹面被膜の端部は、凹面構造の形状を画定するのに役立つ、バックライト筐体の側壁反射体に成型された位置又はスロットに取り付けられてもよい。或いは、被膜は、凹面構造を側壁又は反射性背面の既定されたスロットに留めることができるように十分堅く調製されてもよい。トランスフレクターの剛性又は剛直性は、一般にトランスフレクターの少なくとも一部にひだをつけることで高めることができる。トランスフレクター自体に十分な剛性がないものは、好適な表面形状を有する透明な支持体を（例えば上部に配置して）組み合わせてもよい。

ミシン目入りの被膜をバックライト筐体に固定する別の手法には、筐体の側壁構造に成型可能又は筐体の側壁に留め付け可能な支持部材を使用することが挙げられる。この方法は、バックライトの長さ又は幅に渡って筐体の側壁の既定の位置に留め付ける透明ポリマーロッドを使用して、上記の技術を用いて端部を固定した被膜にトランスフレクターを組み込み又はねじ付け可能な誘導体を提供することができる。或いは、ロッドを細い導線に換えてもよい。この手法は、一般に被膜が非対称の形状を取ることに抵抗を示す、非対称の凹面構造を形成するのに特に有用な場合がある。

トランスフレクターに凹面構造を形成する別の手法は、トランスフレクターが背面反射体と接触する予定の位置に対応させて、前側拡散プレートの裏側の所定の位置にプラスチックピンを配置することである。バックライトの組み立て時に、ピンが可撓性トランスフレクター被膜と接触し、トランスフレクターがピンの位置によって画定される１つ以上の凹面に形成され、バックライト筐体に端部で取り付けられる。本明細書に記載のバックライトを形成するその他の好適な方法は、例えば米国特許出願番号ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号「凹面トランスフレクターを備えた光リサイクリングキャビティーを有する直接照明バックライトの形成方法（METHODS OF FORMING DIRECT-LIT BACKLIGHTS HAVING LIGHT RECYCLING CAVITY WITH CONCAVE TRANSFLECTOR）」（代理人整理番号６１１９９ＵＳ００６）に記載されている。

図８〜１１は、開示するバックライトに使用可能な一部の光源の図を示すが、これらに限定されない。図の光源はパッケージ化されたＬＥＤを含む。図８、９、及び１１は、側部発光ＬＥＤパッケージの光源を示す。これらの光源は、ＬＥＤダイからの光を一体型の内包体又はレンズ要素によって反射及び／又は屈折させ、光源の対称軸線に沿った前方よりも一般に側面方向にピーク光を発する。図１０の光源は、オプションの屈折体を含むかどうかによって、前方又は側方に発光することができる。

図８では、光源８００は、フレーム８１２上に配置され、リード線８１４に電気的に接続されたＬＥＤダイ８１０を含む。リード線８１４は、光源８００を回路基板などに電気的及び物理的に接続するために使用される。レンズ８２０はフレーム８１２に取り付けられている。レンズ８２０は、レンズの上方部分に発された光が上部表面８２２で完全に内側に反射し、上方部分の下部表面８２４に入射して装置外に屈折するよう設計される。レンズの下方部分８２６に発された光も装置外に屈折する。光源８００は更にオプションの分光体８３０を含んでもよく、これにはレンズ８２０上に実装されるか上部表面８２２に取り付けられた反射材のディスクなどが挙げられる。米国特許出願公開ＵＳ２００４／０２３３６６５号明細書（ウエスト（West）ら）も参照されたい。

図９では、光源９００は、リード線フレーム９１０に実装されたＬＥＤダイ（図示なし）を含む。透明な内包体９２０は、ＬＥＤダイ、リード線フレーム９１０、及び電気リード線の一部を内包する。内包体９２０は、ＬＥＤダイの表面垂線を含む平面に対して反射対称性を示す。内包体は、曲面９２２によって画定されるくぼみ９２４を有する。くぼみ９２４は本質的に線状で、対称面が中心にあり、表面９２２の少なくとも一部に反射コーティング９２６が処理されている。ＬＥＤダイから発された光は反射コーティング９２６で反射して反射光を生じ、次に内包体の屈折面９２８で屈折して屈折光９３０を生じる。米国特許第６，６７４，０９６号（ソマーズ（Sommers））も参照されたい。

図１０では、光源１０００は、リード線フレーム１０１２の反射体くぼみ部分１０１８に配置されたＬＥＤダイ１０１０を含む。リード線フレーム１０１２からＬＥＤダイ１０１０にワイヤボンド接続が成されているため、リード線フレーム１０１２と別のリード線フレーム１０１４によって電力が光源に供給される。ＬＥＤダイ１０１０は上部に蛍光材の層１０１６を有し、そのアセンブリ全体は前面がレンズ加工された透明な封入エポキシ樹脂１０２０に埋め込まれている。通電されると、ＬＥＤダイ１０１０の上面は青色光を生じる。この青色光の一部は蛍光材の層を通過し、蛍光材によって発される黄色光と混合して、白色光を生じる。或いは、光源がＬＥＤダイ１０１０によって生成される青色光（又は、望ましい場合には別の色の光）だけを発するように、蛍光材の層を省いてもよい。どちらの場合も、白色光又は着色光は本質的に前方に発され、光源１０００の対称軸線に沿ってピーク光を発する。ただし、望ましい場合には、光を一般に横方向又は側面方向に転送する屈折面を有し、光源１０００を側面発光に変える、オプションの屈折体１０３０を光源１０００に追加してもよい。屈折体１０３０は、図１０の平面図に垂直な平面に対して鏡面対称性を有していてもよく、或いは封入樹脂１０２０の対称軸線に一致する縦軸に対して回転対称性を有していてもよい。米国特許第５，９５９，３１６号（ロワリー（Lowery））も参照されたい。

図１１では、光源１１００は、パッケージ基部１１１６によって支持されるＬＥＤダイ１１１２を有する。レンズ１１２０は基部１１１６に連結されており、パッケージ軸線１１２６は基部１１１６及びレンズ１１２０の中心を通過する。レンズ１１２０の形状によって、ＬＥＤダイ１１１２とレンズ１１２０間の容積１１１４が画定される。容積１１１４は、シリコーン、又は別の好適な物質（例えば、樹脂、空気又はガス、真空など）で満たされ、密閉されていてもよい。レンズ１１２０は、鋸歯状屈折部分１１２２及び完全内面反射（ＴＩＦ）漏斗部分１１２４を含む。鋸歯状部分１１２２は、光を屈折及び屈曲させて、光がパッケージ軸線１１２６に対してできる限り９０度に近い角度でレンズ１１２０から発されるよう設計される。米国特許第６，５９８，９９８号（ウエスト（West）ら）も参照されたい。

図８及び１０に示す分光体に加えて、同一出願人による米国出願番号１１／４５８，８９１号「二官能性分光体を備えた光源を有する直接照明バックライト（DIRECT-LIT BACKLIGHT HAVING LIGHT SOURCES WITH BIFUNCTIONAL DIVERTERS）」に記載されている二官能性分光体などの別の分光体を光源に使用してもよい。

多色光源は、白色光の生成に使用されるかどうかにかかわらず、バックライトの出力領域で色及び輝度の均一性に異なる効果を与えるように、バックライトで多数の形態を取ることができる。ある手法では、複数のＬＥＤダイ（例えば、赤、緑、及び青色を発光するダイ）がリード線フレーム又はその他の基材にすべて互いに隣接して実装され、１つのパッケージを形成するように１つの内包材で一緒に封入される。この場合、パッケージにはレンズ要素が１つだけ含まれていてもよい。このような光源は、いずれか１つの個別の色、又は同時にすべての色を発光するように制御可能である。別の手法では、１パッケージにつき１つのＬＥＤダイと１色の発光色を提供する、個別にパッケージ化されたＬＥＤを、所定のリサイクリングキャビティーに一緒にまとめて配置してもよく、この集合体には青／黄又は赤／緑／青などの異なる色を発光するパッケージ化ＬＥＤの組み合わせが含まれる。また別の手法では、このような個別にパッケージ化された多色ＬＥＤを１つ以上の線、配列、又はその他の模様に配置してもよい。

ＣＣＦＬ光源及びＨＣＦＬ光源は一般にＬＥＤ光源より多くの紫外線を発するため、光源の選択によって、背面反射体、トランスフレクター、及びその他のバックライトの構成要素は異なる量の紫外線に曝されると考えられる。従って、バックライトの構成要素に、紫外線吸収材又は安定材を組み込んだり、或いは紫外線による劣化を最小限に抑えるように選択した材料を使用してもよい。バックライトの照明にＬＥＤなどの紫外線放出が少ない光源を使用する場合、紫外線吸収材などは不要になる可能性があり、材料の選択幅が広がる。紫外線吸収材又は安定材に加えて、トランスフレクターに染料及び／又は色素を加え、トランスフレクター、リサイクリングキャビティー、及びバックライトの透過性、色、及びその他の光学的特性を調節してもよい。

本開示の例示的実施形態を検討するとともに本開示の範囲内の可能な変形例を参照してきた。本開示のこれらのおよび他の変形例および変更例は開示の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであろうとともに、本開示は本明細書に記載された例示的実施形態に限定されないことは理解されよう。したがって本開示は冒頭に提示した特許請求の範囲によってのみ限定される。

端部照明バックライトを備えたディスプレイシステムの透視分解図。 少なくとも１つの光リサイクリングキャビティーを備えた端部照明バックライトのある実施形態の概略断面図。 少なくとも１つの光リサイクリングキャビティーを備えた端部照明バックライトの別の実施形態の概略断面図。 少なくとも２つの光リサイクリングキャビティーを備えた端部照明バックライトのある実施形態の概略断面図。 少なくとも３つの光リサイクリングキャビティーを備えた端部照明及び直接照明混合バックライトのある実施形態の概略断面図。 バックライトの端部に隣接して配置された光源を有する、１つの光リサイクリングキャビティーを備えた端部照明バックライトのある実施形態の斜視図。 バックライトの四方の端部に隣接して配置された光源と４つのリサイクリングキャビティーを備えた端部照明バックライトのある実施形態の概略平面図。 本開示のバックライトの光源に使用可能な様々なパッケージ化されたＬＥＤの概略断面図。 本開示のバックライトの光源に使用可能な様々なパッケージ化されたＬＥＤの概略断面図。 本開示のバックライトの光源に使用可能な様々なパッケージ化されたＬＥＤの概略断面図。 本開示のバックライトの光源に使用可能な様々なパッケージ化されたＬＥＤの概略断面図。

Claims (21)

1. バックライトの出力領域に向かい合う背面反射体と、
   入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクターと、
   ここで、前記トランスフレクターは、前記背面反射体と向かい合う少なくとも１つの
   凹面構造を形成するように形作られて、前記背面反射体との間に１つ以上のリサイク
   リングキャビティーを提供し、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーは前記バ
   ックライトの出力領域を実質的に満たす、
   前記バックライトの第１端部に隣接して配置される少なくとも１つの光源と、
   ここで、前記少なくとも１つの光源は、前記１つ以上のリサイクリングキャビティー
   の入力面を通って前記１つ以上のリサイクリングキャビティーに光を注入するように
   操作可能であり、
   前記入力面は前記バックライトの前記出力領域に実質的に直交し、そして更に前記少
   なくとも１つの凹面構造は前記入力面から末端方向に向かって前記背面反射体と収斂
   する、
   を含む出力領域を有する端部照明バックライト。
2. 前記バックライトが更に前記バックライトの第１端部に隣接して配置される端部反射キャビティーを含み、前記少なくとも１つの光源が前記端部反射キャビティーに光を発するように配置される請求項１に記載のバックライト。
3. 前記リサイクリングキャビティーがそれぞれ深さｄ、および幅Ｗを有し、そしてＷがｄの少なくとも２．５倍である請求項１に記載のバックライト。
4. 前記リサイクリングキャビティーがそれぞれ深さｄ、および幅Ｗを有し、そしてＷがｄの少なくとも５倍である請求項１に記載のバックライト。
5. 前記少なくとも１つのリサイクリングキャビティーが中空である請求項１に記載のバックライト。
6. 前記少なくとも１つの凹面構造が本質的に１つの凹面構造からなり、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーが本質的に１つのリサイクリングキャビティーからなる請求項１に記載のバックライト。
7. 前記少なくとも１つの凹面構造が複数個の凹面構造を含み、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーが複数個のリサイクリングキャビティーを含む請求項１に記載のバックライト。
8. 前記凹面構造がそれぞれ第１平面で凹面の断面形状を有し、前記第１平面と垂直な第２平面で実質的に平面の断面形状を有する請求項７に記載のバックライト。
9. 前記凹面構造がそれぞれ第１平面と第２平面の両者に相互に垂直な平面に凹面の断面を有する請求項７に記載のバックライト。
10. 前記リサイクリングキャビティーがそれぞれ前記出力領域の範囲に渡って広がっている請求項７に記載のバックライト。
11. 前記少なくとも１つの光源が複数個のＬＥＤを含む請求項１に記載のバックライト。
12. 前記複数個のＬＥＤが異なる色を発するＬＥＤを含む請求項１１に記載のバックライト。
13. 前記トランスフレクターが、前記背面反射体に向かい合う複数個の凹面構造を形成するように形作られて複数個のリサイクリングキャビティーを提供し、前記リサイクリングキャビティーがそれぞれ入力面を備え、そして更に各リサイクリングキャビティーには少なくとも１つのＬＥＤが存在し、前記ＬＥＤがそうしたリサイクリングキャビティーの前記入力面に光を注入するように、前記バックライトの端部に隣接して配置される請求項１１に記載のバックライト。
14. 前記トランスフレクターが半反射被膜及び光屈折被膜の群から選択される被膜から本質的になる請求項１に記載のバックライト。
15. 前記トランスフレクターが半反射被膜、光屈折被膜、及びこれらの組み合わせの群から選択される２つの被膜を含む請求項１に記載のバックライト。
16. 前記トランスフレクターがミシン目入りの被膜を含む請求項１に記載のバックライト。
17. 前記トランスフレクターが圧縮状態の被膜を含む請求項１に記載のバックライト。
18. 照射側及び表示側を含むディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの前記照射側に配置される端部照明バックライトと、
    ここで、前記端部照明バックライトは出力領域を有し、前記端部照明バックライトは 前記バックライトの出力領域に向かい合う背面反射体、及び
    入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクターを含み、
    前記トランスフレクターは、前記背面反射体に向かい合う少なくとも１つの凹面構造
    を形成するように形作られて前記背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャ
    ビティーを提供し、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーは、バックライトの
    出力領域を実質的に満たす、
    前記バックライトの第１端部に隣接して配置される少なくとも１つの光源と
    ここで、前記少なくとも１つの光源は、前記１つ以上のリサイクリングキャビティー
    の入力面を通って前記１つ以上のリサイクリングキャビティーに光を注入するように 操作可能であり、前記入力面は前記バックライトの前記出力領域に実質的に直交し、
    そして更に前記少なくとも１つの凹面構造は前記入力面から末端方向に向かって前記
    背面反射体と収斂する、
    を含むディスプレイシステム。
19. 前記ディスプレイパネルが液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む請求項１８に記載のシステム。
20. 前記システムがＬＣＤテレビを含む請求項１９に記載のシステム。
21. 背面反射体と；
    入射光線を部分的に透過し部分的に反射するトランスフレクター手段と、
    前記トランスフレクター手段は、前記背面反射体に向かい合う少なくとも１つの凹面
    構造を含んで、前記背面反射体との間に１つ以上のリサイクリングキャビティーを提
    供し、前記１つ以上のリサイクリングキャビティーは前記パネルの出力領域を実質的
    に満たす、
    前記１つ以上のリサイクリングキャビティーの入力面を通って前記１つ以上のリサイク
    リングキャビティーに光を注入するために前記バックライトの第１端部に隣接して配置
    される光源手段と、
    ここで、前記入力面は前記バックライトの前記出力領域に実質的に直交し、そして更
    に前記入力面は前記出力領域に実質的に直交する、
    を含む出力領域を有する端部照明バックライト、
    ここで、前記少なくとも１つの凹面構造は前記入力面から末端方向に向かって前記背面反射体と収斂する。

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