JP2009521802A - Ｌｅｄ光の閉じ込め要素 - Google Patents

Abstract

光学的組立体は、反射層と、前記反射層の少なくとも一部を被覆する光学素子と、前記光学素子および前記反射層の間に光を放射するように配置される、発光軸を有するＬＥＤと、を含む。前記光学素子は、前記発光軸と共に実質的に整列される回転対称の漏斗形凹部を有し、且つ回転非対称な全体的外形を有する。これらの組立体の光学的配列および、これらの組立体を含むバックライト・ディスプレイも開示される。

Description

本開示は、ＬＥＤ光閉じ込め要素に関する。より詳しくは、本開示は、発光軸に周りに回転非対称の光パターン（light pattern）を生じるＬＥＤ光閉じ込め要素に関する。

ＬＥＤ配列は、反射器カップ内に実装されたＬＥＤダイ上に形成されるポリマー封入剤を有するパッケージ化ＬＥＤを使用して造ることができる。ＬＥＤダイ内部で発生する光の多くは、ダイ表面における内部全反射により閉じ込められる。パッケージ化ＬＥＤから放射された光の多くは、ＬＥＤダイの上方で発光対称軸に沿って、直接ポリマー封入剤から発される。

本出願は、とりわけ、ＬＥＤの発光軸のに関して回転非対称の光パターンを生じるような要素を含むＬＥＤ光閉じ込め要素を開示する。発光軸は、例えば、ＬＥＤの最大光束若しくは最大輝度の方向、または、ＬＥＤ若しくはＬＥＤダイかＬＥＤ封入剤（存在時）のようなＬＥＤ構成要素の対称軸、または、ＬＥＤ配光の対称軸、または、当該ＬＥＤに関連した別の選択方向に対応し得る。

発光軸を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤに隣接した発光軸の周りの反射層、および、ＬＥＤと反射層の上方に配置された光学素子を含む光学組立体が開示される。上記光学素子は、発光軸に関して回転対称な漏斗形凹部を有する。上記光学素子は、しかしながら、回転非対称な全体形状を有し、それによりＬＥＤによって発生された光を、回転非対称なパターンに放射する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列を含む光学組立体が開示され、当該ＬＥＤの配列は反射層に隣接して配置され、各ＬＥＤは発光軸を有する。ＬＥＤの配列は、光を放射する。光学フィルムがＬＥＤ配列と反射層の上方に配置される。光学フィルムは、ＬＥＤと反射層の上方に配置される複数の光学素子を有する。少なくとも選択された光学素子は、選択された発光軸の周りに配置される漏斗形凹部を有する。各漏斗形凹部は、選択された発光軸に関して回転対称な形状を有する。選択された各光学素子は、発光軸に関して回転非対称な光パターンを発する。

開示の更なる態様において、バックライト・ディスプレイ組立体は、発光軸を有して光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、反射層は当該ＬＥＤに隣接して発光軸の周りに配置され、光学素子はＬＥＤおよび反射層上方に配置され、光学的ディスプレイ要素は光を放射する光学素子の上方に配置される。光学素子は、発光軸の周りに配置された漏斗形凹部を有する。漏斗形凹部は、発光軸に関して回転対称の形状を有する。光学素子は、発光軸に関して回転非対称の光パターンを放射する。

上記の態様及び他の態様は、以下の「発明を実施するための最良の形態」から明らかになるであろう。しかし、上記要約は、決して、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間に補正することができるような特許請求の範囲によってのみ規定される。

本開示は、添付図面を参照にした以下の詳細な記載においてより完全に理解される。

本発明は、様々な修正及び代替形態が可能であるが、その明細は図面の例により示されており、及び詳細に記載される。しかしながら、記載される特定の実施形態に本発明を限定することを意図しないことは理解されるべきである。逆に、本発明は、本発明の精神及び範囲内に含まれる、すべての修正、等価な形態、及び代替形態を対象とすることを意図する。

バックライトのデザインにおいて、複数の小さい光源から光を受け取って、表面積全体に光を広げることが多くの場合望ましい（例えば、ＣＣＦＬ管またはＬＥＤで直接イルミネーションされたＬＣＤバックライト）。基本的な照明装置は、光が伝播して反射し、最終的にはビューアの方へ引き出される空洞を含むことができる。空洞内に長い光路があることが望ましく、十分に広がりることで、バックライト域全体の輝度およびカラー均一性が達成できる。加えて、バックライトの薄さを考慮する必要がある。

光路を伸ばす１つの方法は、光をポリマーの光ガイドに閉じ込めることだが、ポリマーが吸収性の場合、損失が大きくなる可能性がある。或いは、光源は、部分伝播シートと完全反射シートで囲まれた中空空洞内に向けて光を放射するように配置することができる。この場合、光がほとんど反射せずに自由に広がることができるように、光源は大部分の光を空洞平面に近い角度で放射するように選択される。

次に定義する用語については、別の定義が特許請求の範囲中、或いは本明細書中のいずれかの場所で与えられない限り、これらの定義が適用されるものとする。

端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に包括される全ての数が包含される（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を包含する）。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含する。従って、例えば、「或る層」を含有する或る組成物についての言及は、２つ以上の層を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段のはっきりした指示がない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。

特に指示が無い限り、明細書および添付特許請求の範囲に使用されている量、性質の測定等を表す全ての数は、全ての例において、用語「約」により変更されることを理解されたい。従って、特に指示が無い限り、明細書および特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。最低限でも、特許請求の範囲への同等物の原則の適用を限定する試みとしてではなく、少なくとも各数値的パラメータは、報告された有効数字の数を考慮して、通常の四捨五入の適用によって解釈されなければならない。本発明の広範囲で示す数値的範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体例に記載の数値は可能な限り正確に報告する。しかしながら、いずれの数値もそれらの各試験測定値において見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本来含有する。

用語「ＬＥＤ」は、本明細書では、可視、紫外、または赤外のいずれであっても、発光するダイオードを指すために用いる。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インコヒーレントに封入又はカプセル化された半導体装置を含む。ＬＥＤが紫外線のような非可視光線を放射し、上記装置が可視光線を放射するようないくつかのケースでは、短波長光を長波長の可視光線に転換するために、蛍光体を含むようにパッケージ化してもよい（又は遠隔に配置された蛍光体を照射する）。白色光を放射する装置を生み出すいくつかのケースでも同様である。「ＬＥＤダイ」は最も基本的な形をしたＬＥＤであり、即ち、半導体プロセスで作られた個別のコンポーネント又はチップの形式のＬＥＤである。例えば、ＬＥＤダイは、通常一つ以上の第ＩＩＩ族元素および、一つ以上の第Ｖ族元素の組合せから形成される（ＩＩＩ〜Ｖ族半導体）。好適なＩＩＩ〜Ｖ族半導体材料の例としては、窒化ガリウムのような窒素化合物および、インジウム・リン化ガリウムのようなりん化物があげられる。他のタイプのＩＩＩ〜Ｖ族材料も使用可能であり、また同様に、周期表の他の族の無機物質も使用可能である。構成要素又はチップは、デバイスにエネルギーを与えるための給電適用に適した電気接点を含むことができる。実施例は、ワイヤー・ボンディング、テープによる自動ボンディング（ＴＡＢ）またはフリップチップ・ボンディングを含む。コンポーネント又はチップの個別の層及びその他の機能的要素は通常ウエファー規模で形成される。次に完成されたウエファーは多数のＬＥＤダイを産出するために個別の諸小片に切り分けることができる。ＬＥＤダイは、表面実装、チップオンボードまたは他の周知の実装構成向けに構成されることが可能である。いくつかのパッケージ化ＬＥＤは、ＬＥＤダイおよび関連する反射器カップの上にポリマー封入剤を形成することによって製造される。ＬＥＤダイは、準ランバート散乱パターンを有し、ＬＥＤダイ内部で発生する光の多くは、ダイ表面における内部全反射のため閉じ込められるか、または、ＬＥＤダイ直上のポリマー封入剤の外部に放射される。

図１は、光学組立体１００の例示的な概略側面断面図である。光学組立体１００はｚ軸に沿って伸びる発光軸Ｃ_Lを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）１１０、ＬＥＤ１１０に隣接して置かれた反射層１２０および、ＬＥＤ１１０と反射層１２０の上に配置された光学素子１３０を含む。光学素子１３０は、発光軸Ｃ_Lの周りに配置された漏斗形凹部１３５を有する。更に以下に説明されるように、好ましくは、漏斗形凹部１３５は発光軸Ｃ_Lに関して回転対称の形状を有するが、光学素子１３０は、全体的回転非対称または外部形状のために、発光軸Ｃ_Lに関して回転非対称な光パターンを発する。

反射層１２０は、基板１１５上に設置され得る。反射層１２０は、ＬＥＤ１１０から放射された光を光学素子１３０の中へ戻るように向ける。基材１１５は、任意の有用な材料で形成できる。いくつかの実施形態では、基板１１５は、金属、セラミックまたはポリマーから形成される。導体は、電流をＬＥＤ１１０に双方向に伝達するために異なる層に設置することが可能である。例えば、導体は、基板１１５上に設置してもよい。導体は、例えば銅から形成された金属トレースの形状を取ってもよい。

ＬＥＤ１１０は、広範囲にわたる角度で光を放射する。光学素子１３０は、ほぼ反射層１２０の表面に平行（つまり、ｘ軸および／またはｙ軸に沿って）、および／または、ほぼ発光軸Ｃ_Lに垂直（つまり、ｚ軸）の方向に、すなわち発光軸に関して極角が高い方向に放射光を向け直す。光学組立体１００は、従って、「側方発光（side-emitting）」用のＬＥＤ組立体と言うことができる。

光学素子１３０は、任意の有用な材料によって形成できる。多くの実施例において、光学素子１３０はＬＥＤ１１０によって放射された光を透過する高分子物質である。例えば、光学素子１３０は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリラート、などから形成できる。

光学素子１３０は、平行な表面を有する必要はない。図１に示すように、光学素子１３０は、反射層１２０の上または隣接して実質的に平行な形で下部にある面すなわち第１面１３１を有し、および、反射層１２０に対して平行ではなく上部にある面すなわち第２面１３２を有する。第１面１３１および第２面１３２は、放射または反射された光が臨界角未満の入射角で上面１３２に入射するまで、反射層１２０と上面１３２との間でＬＥＤ放射光が反射するように、共に楔型プロフィールを形成する。放射または反射された光が臨界角未満の入射角で上面１３２に一旦入射すると、この光は上面１３２および／または外端部を通じて伝播される。このような透過光は、発光軸Ｃ_Lに関して比較的高い極角を有するため、側方放射光（side-emitting light）と呼んでもよい。読者は、組立体１００によって放射された光の輝度また強度が最大になる極角は、表面１３１と上面１３２の（凹部１３５を超えた）外側領域との間の楔角を適切に選択することによって容易に調整できることがわかるだろう。

上面１３２は、発光軸Ｃ_Lに対して回転対称の形状を有する漏斗形凹部１３５を含み、凹部はＬＥＤ１１０より上で、ＬＥＤ１１０に実質的に重なるように配置される。ＬＥＤ放射光は、凹部１３５表面で内部反射されて、発光軸Ｃ_Lから離れる方向に向けられる。凹部１３５は、光学素子１３０からの軸上のＬＥＤ光の伝播を最小化するか、または光学素子からの側方放射光を最大化するために、好ましくは鋭角点または尖端１３６で終端になっている。若干の軸上のＬＥＤ光が所望される場合、尖端は表面１３１に平行な小さい平坦なディスク形表面と置き換えることができ、ディスク形表面の直径は発光軸Ｃ_Lに沿って光学素子から放射されたＬＥＤ光の量を制御するように選択される。凹部１３５は、発光軸Ｃ_Lに関して回転した曲線によって定義される回転面であり得、この曲線はＬＥＤ放射光が光学素子１３０の中央域内、つまり先端１３６の付近で全体的内部的に反射するように算定される。

本明細書において記載する光学組立体は、低い軸方向強度（側方に放射する）を有するコンパクトな光閉じ込め構造を提供することができ、後述するように、連続シート構造において形成され得る。これらのコンパクトな光閉じ込め構造は、高い極角で（発光軸またはｚ軸に対して計測した場合）、かつ選択された方位角に光を放射することができる（ｘ‐ｙ平面において、ｘまたはｙ軸のような基準方向に対して計測した場合）。放射光は、光閉じ込め構造の全体または外部形状の非回転対称性のため、ｚ軸または発光軸に関して回転非対称である。

図２は、光学組立体２００の例示的な実施例の概略平面図である。光学組立体２００は光閉じ込めまたは発光軸Ｃ_Lを有する光学素子２３０および、光学素子２３０の中心またはその近くに配置された漏斗形凹部２３５をを含む。上記の図１との関連で記載されているように、ＬＥＤ（図示せず）は凹部２３５より下で、発光軸Ｃ_Lに沿って配置される。凹部２３５は、光学素子２３０の上面２３２の域内に形成される。

図示された光学素子２３０は、一般に、一つ以上の「切欠き」または、「パイ（pie）」形の区域２３３Ａおよび２３３Ｂが一般的な円形の形状から取り除かれた円形の形状を有する。従って、本明細書に記載されている光学素子２３０は、切欠き付の形状を有する。２つの切欠き形の区域２３３Ａおよび２３３Ｂが、光学素子２３０から除去されて図示されているが、１つの切欠き形区域だけが光学素子２３０から除かれる、または、光学素子２３０から３、４、５、６、７もしくはより多くの切欠き形の区域を均等またはランダムな方法で除去してもよいことが理解されるべきである。切欠き形の区域２３３Ａおよび２３３Ｂは、任意の有用な角度αを有する、漏斗形凹部２３５に隣接して伸びる区域によって定義することができる。いくつかの例示的実施形態において、角度αは、１０〜１２０度、６０〜１２０度、６０度、９０度、または１２０度である。２つ以上の切欠き形の区域が光学素子２３０から除去されている場合、この種の各セクターは同一または、異なる角度αを有することができる。光学素子２３０は、上面２３２および／または光学素子の外端部から外方向にｘ‐ｙ平面に沿って優先的に光を放射するが、切欠き形の区域２３３Ａと２３３Ｂからは、外方向に、殆どまたは実質的に全く、光を放射しない。従って、光は、発光軸Ｃ_Lに対して回転非対称な形で光学素子２３０から放射される。区域２３３Ａと２３３Ｂは、線形側壁２３４によって定義されるが、所望により、側壁２３４はカーブしていてもよい。

図３は、矩形の光学組立体３００の例示的な実施例の概略平面図である。光学組立体３００は、光閉じ込め体または、光学素子３３０の中心又はその近くに配置された発光軸Ｃ_Lと漏斗形凹部３３５を有する光学素子３３０を含む。上の図１に関して記載されているＬＥＤ（図示せず）は凹部３３５の下で、発光軸Ｃ_Lに沿って配置される。凹部３３５は、光学素子３３０の上面３３２の域内に形成される。光学素子３３０は、ｘ‐ｙ平面に平行であるか、実質的に平行である平面部３３６および平面部分３３６から伸びる先細り部３３０Ａと３３０Ｂを含む。

先細り部３３０Ａと３３０Ｂは、平面部３３６に隣接する部分で最大の厚みを有し、平面部３３６からの距離が増加するにつれて厚みが減少するように先細りする。光学素子３３０は、表面的に上面３３２から外側を向いたｘ−ｙ平面および／または光学素子３３０の端に沿って優先して光を放射する。従って、ＬＥＤによって発生する光は、発光軸Ｃ_Lに対して回転非対称の傾向の光学素子３３０から放射される。先細り部３３０Ａと３３０Ｂは、相互に平行でない付加的な平面に再分割されることもできるが、基準面３３６の方へ軸Ｃ_Lおよび傾斜で接触することもできる。例えば、表面３３２は、四角錐に近い形になることができる。

図４は、一般に矩形の光学組立体４００の他の例示的な実施例の概略平面図である。光学組立体４００は光閉じ込めまたは、発光軸Ｃ_Lおよび光学素子４３０の中心または、その近くに配置された漏斗形凹部４３５を有する光学素子４３０を含む。上の図１に関して記載されているように、ＬＥＤ（図示せず）は漏斗形凹部４３５より下で、発光軸Ｃ_Lに沿って配置される。凹部４３５は、光学素子４３０の上面４３２の域内に形成される。光学素子４３０は、ｘ‐ｙ平面に平行であるか実質的に平行である平面部４３６および平面部４３６から伸びる先細り部４３０Ａと４３０Ｂを含む。先細り部４３０Ａと４３０Ｂは、平面部４３６に隣接する部分で最大の厚みを有し、平面部４３６からの距離（±ｘ軸方向における距離）が増加するにつれて厚みが減少するように先細りする。

図示された光学素子４３０は、一般に矩形の形状を有し、一つ以上の切欠きまたは、三角形状の区域４３３Ａおよび４３３Ｂがこの一般に矩形の形状から除去されている。従って、本明細書において記載される光学素子４３０は、切欠きがある形状を有する。２つの三角形状の区域４３３Ａおよび４３３Ｂが光学素子４３０から除去されて図示されているが、１つの三角形状の区域だけが光学素子４３０から除かれるかまたは、光学素子４３０から３、４、５、６、７もしくはより多くの三角形状の区域を均等またはランダムな方法で除去してもよいことが理解されるべきである。三角形状の区域４３３Ａおよび４３３Ｂは、任意の有用な角度αを有する、漏斗形凹部４３５に隣接して伸びる区域によって定義することができる。例示的実施形態において、角度αは、１０〜１２０度、６０〜１２０度、６０度、９０度、または１２０度である。２つ以上の三角形状の区域が光学素子４３０から除去されている場合、このような各区域は同一、または、異なる角度αを有することができる。光学素子４３０は、上面４３２および／または光学素子の外端部から外に向けてｘ‐ｙ平面に沿って優先的に光を放射するが、三角形状の区域４３３Ａと４３３Ｂからは、外方向に、殆どまたは実質的に、全く光を放射しない。従って、光は、発光軸Ｃ_Lに関して回転非対称な形で光学素子４３０から放射される。三角形状の区域４３３Ａと４３３Ｂは、線形側壁４３４によって定義されるが、必要に応じて側壁４３４はカーブしてもよい。

図５は、楕円形光学組立体５００の例示的な実施例の概略平面図である。光学組立体５００は光閉じ込め体または、発光軸Ｃ_Lおよび光学素子５３０の中心または、その近くに配置された漏斗形凹部５３５を有する光学素子５３０を含む。上の図１に関して記載されているように、ＬＥＤ（図示せず）は凹部５３５より下で、発光軸Ｃ_Lに沿って配置される。凹部５３５は、光学素子５３０の上面５３２の域内に形成される。光学素子５３０は、ｘ‐ｙ平面に実質的に平行である平面部５３６および平面部５３６から伸びる、先細り部５３０Ａとを含む。先細り部５３０Ａは、平面部５３６に隣接する部分で最大の厚みを有し、平面部５３６からの距離（±ｘ方向および±ｙ方向の両方向における距離）が増加するにつれて厚みが減少するように先細りする。光学素子５３０は、楕円の半長径と半短径の比率によって特徴づけられる、任意の楕円形状を有することができる。いくつかの実施形態では、この比率は、１．５、２または、３である。光学素子５３０は、上面５３２および／または光学素子５３０の端部から外に向けて±ｘ方向に沿って優先的に光を放射する。従って、光は、発光軸Ｃ_Lに関して回転非対称な形で光学素子５３０から放射される。

図６は、例示的な光学組立体配列６００の概略側面断面図である。図１に記載されている光学素子は、任意の数の従来の方法によって連続シートに形成され得る。光学素子６３０は、光学素子の配列を形成するために、任意の均等または不均等な方法で連続シートに配置できる。光学素子のこの配列は、次に、少なくとも選択された光学素子が少なくとも選択されたＬＥＤと整合するように、ＬＥＤの対応する配列の上に配置され得る。図６は２つの光学素子６３０の配列を例示するが、配列はｘ軸および／またはｙ軸上に配置される任意の有用な数の光学素子を含み得ることがわかる。いくつかの実施形態では、配列は、２〜１０００の光学素子または、５〜５０００の光学素子または、５０〜５００の光学素子を含む。

光学組立体配列６００は、各々ｚ軸に沿って伸びる発光軸Ｃ_Lを有する複数のＬＥＤ６１０、ＬＥＤ６１０に隣接して配置される反射層６２０および、複数のＬＥＤ６１０と反射層６２０の上に配置される複数の光学素子６３０を含む。例示的実施形態において、各光学素子６３０は、発光軸Ｃ_Lの周りに配置される漏斗形凹部６３５を有する。漏斗形凹部６３５は、好ましくは対応する発光軸Ｃ_Lに関して回転対称の形状を有し、光学素子６３５は対応する発光軸Ｃ_Lに関して回転非対称の光パターンを発する。各光学素子６３０は、上述の方法で操作することができる。

図７ａは、本明細書において開示される実施例のいずれにも有用なＬＥＤ光源の概略的な斜視図である。この光源は、ＬＥＤダイである。このＬＥＤダイは、ＬＥＤダイの、例えば中央に、一つ以上の電気的接触パッドを含むことができる（図示せず）。発光軸Ｃ_Lは、ＬＥＤダイの中心を通って伸びているのが示されている。

図７ｂは、本明細書において開示される実施例のいずれにも有用な代替ＬＥＤ光源の概略断面図である。このＬＥＤ光源は、ＬＥＤダイを囲む封入剤、反射カップおよびワイヤー・ボンディングを含む。この種のＬＥＤ光源は、多くの製造業者から市販されている。発光軸Ｃ_Lは、ＬＥＤダイおよび封入剤の中心を通って伸びているのが示されている。

いくつかの実施形態では、光学素子は、光学素子の配列を形成するために結合され得る。ＬＥＤ配列は光学素子の配列と結合でき、各光学素子は発光軸を有する。好ましくは、各光学素子は、対応するＬＥＤの発光軸に実質的に整列配置される凹部を有する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、反射層に隣接して配置され得る。ＬＥＤが各々封入剤の中に配置されるＬＥＤダイを含む場合、光学素子は個々に各々の封入剤の上に形成され得る。或いは、光学素子は、配列内のＬＥＤのいくつかまたは全ての上に伸びる連続光学フィルム内に形成され得る。

図８は、光学組立体７００を図示する概略側面断面図である。光学組立体７００はｚ軸に沿って伸びる発光軸Ｃ_Lを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）７１０、ＬＥＤ７１０に隣接配置された反射層７２０および、ＬＥＤ７１０と反射層７２０より上に配置された光学素子７３０を含む。光学素子７３０は、発光軸Ｃ_Lの周りに配置される漏斗形凹部７３５を有し、凹部７３５は、好ましくはこのような軸に関して回転対称で、好ましくはＬＥＤ７１０より上にＬＥＤ７１０と整列して配置される。エアーギャップ７５０が、光学素子７３０と反射層との間に配置される。エアーギャップ７５０は、放射光を光学素子７３０に閉じ込めるのを補助できる。

光学素子７３０は、発光軸Ｃ_Lに対して回転非対称の光パターンを放射する。

反射層７２０は、基板７１５上に設置できる。反射層７２０は、ＬＥＤ７１０から放射された光を光学素子７３０の中に戻るような方向に向ける。上述のように、基板７１５は、任意の有用な材料で形成され得る。ＬＥＤ光は、ＬＥＤ７１０から広範囲な角度にわたって放射される。光線跡７０１がＬＥＤ７１０から出て凹部７３５と上面７３２の中央域に反射し、次に光学素子７３０の下面７３１から反射して、光学素子７３０の外側領域から放射されるまでを示す。本明細書に記載されている光学素子７３０は、この放射光を、一般に反射層７２０の表面に平行および／または一般に発光軸Ｃ_L（ｚ軸に沿って）に垂直に、横方向に放射する。この光学組立体７００は、「側方発光」用のＬＥＤ組立体と言うことができる。

上述のように、光学素子７３０は、任意の有用な材料で形成され得る。本実施例において、光学素子７３０は、平行ではない上面７３２および下面７３１を有する。図８に示すように、光学素子７３０は、反射層７２０に隣接するがこれとは平行ではない、下部にある面すなわち第１面７３１、および、反射層７２０と平行または実質的に平行な、上部にある面すなわち第２面７３２を有する。第１面７３１および第２面７３２は、放射または反射された光が臨界角未満の入射角で上面７３２の外側領域に入射するまで、ＬＥＤ放射光は反射面および上面７３２の中央域で反射するように、共に楔型プロフィールを形成する。放射または反射された光が臨界角未満の入射角で上面７３２に一旦入射すると、この光は上面７３２および／または外端部を通じて、放射光として伝播される。

本明細書において記載されている光学組立体および配列は、光学表示要素が、光を放射するための光学素子より上に配置される、様々なフラット照明、ディスプレイまたはバックライトへの応用に利用され得る。いくつかの実施形態では、光学表示要素は、液晶層を含む。

本明細書において記載されている光学組立体および配列は、任意の有用な方法によって形成され得る。いくつかの実施形態では、これらの光学組立体および配列が、成型される。いくつかの実施形態では、これらの光学組立体および配列は、任意長の織物またはフィルム上に形成される。

本発明は、本明細書に記載の特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、さらに適切に言えば添付の特許請求の範囲に相当する本発明の全態様を包含すると理解されるべきである。本明細書を検討すると様々な修正形態、等価の方法、並びに本発明を適用できる非常に多くの構造が、本発明が対象とする当業界の技術者には容易に明らかであろう。

例示的な光学組立体の概略側面断面図。 光学組立体の例示的な実施例の概略平面図。 光学組立体の例示的な実施例の概略平面図。 光学組立体の例示的な実施例の概略平面図。 光学組立体の例示的な実施例の概略平面図。 例示的な光学組立体配列の概略側面断図。 ＬＥＤ光源の概略斜視図。 代替ＬＥＤ光源の概略断面図。 例示的な光学組立体の概略側面断面図。

Claims (20)

1. 光学組立体であって、
   反射層と、
   前記反射層の少なくとも一部を被覆する光学素子と、
   前記光学素子および前記反射層の間に光を放射するように配置される、発光軸を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、を含み、
   前記光学素子が、前記発光軸と共に実質的に整列される回転対称の漏斗形凹部を有し、且つ回転非対称な全体的外形を有する、光学組立体。
2. 前記光学素子が切欠き付の形状を有する請求項１に記載の組立体。
3. 前記光学素子が楕円形状を有する請求項１に記載の組立体。
4. 前記光学素子が矩形または正方形の形状を有する請求項１に記載の組立体。
5. 前記光学素子が、前記反射層に実質的に平行な第１面と前記第１面に平行ではない第２面とを有し、前記光学素子が、先細で、且つ前記発光軸で最大の厚みを有する請求項１に記載の組立体。
6. 前記光学素子が、前記漏斗形凹部に隣接して広がる複数の切欠きを有し、前記切欠きの各々は夾角が６０〜１２０度であることを特徴とする、請求項１に記載の組立体。
7. 前記光学素子が、一般の矩形、正方形、円形、または楕円形の形状を有する請求項６に記載の組立体。
8. 前記漏斗形凹部が、前記光学素子の第２面の一部である請求項５に記載の組立体。
9. 前記光学素子が、前記発光軸に沿って初期放射されたＬＥＤ光の一部を、前記発光軸と実質的に垂直な方向に向け直す、請求項１に記載の組立体。
10. 前記反射層と前記光学素子との間に配置される空隙を更に備える請求項１に記載の組立体。
11. 光学組立体であって、
    反射層に隣接して配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列であって、各ＬＥＤは発光軸を有するＬＥＤの配列と、
    前記ＬＥＤの配列および前記反射層の上部に配置された光学フィルムであって、前記光学フィルムは、その中に形成された複数の光学素子を有し、少なくとも選択された光学素子は選択された発光軸と共に実質的に整列された回転対称の漏斗形凹部を有し、且つ各選択された光学素子は回転非対称な形状を有する、光学フィルムと、を備える光学組立体。
12. 前記回転非対称の形状が切欠き付の形状である請求項１１に記載の組立体。
13. 前記回転非対称の形状が楕円形である請求項１１に記載の組立体。
14. 前記選択された光学素子が、先細で、且つ反射層に実質的に平行な第１面と前記第１面に平行ではない第２面とを有する、請求項１１に記載の組立体。
15. 前記選択された光学素子が、前記漏斗形凹部の各々に隣接して広がる少なくとも一つの切欠きを有する、請求項１２に記載の組立体。
16. 前記反射層と前記光学フィルムとの間に配置される空隙を更に含む請求項１１に記載の組立体。
17. バックライト・ディスプレイ組立体であって、
    発光軸を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
    前記ＬＥＤに隣接して配置される反射層と、
    前記ＬＥＤと前記反射層の上部に配置され、前記発光軸の周囲に配置された回転対称の漏斗形凹部を有し、且つ回転非対称の外形も有する光学素子と、
    前記光学素子から、直接または間接的に光を受け取るように配置された光学表示要素と、を含むバックライト・ディスプレイ組立体。
18. 前記光学表示要素が液晶層を含む請求項１７に記載のディスプレイ。
19. 前記ＬＥＤが複数のＬＥＤの１つであり、前記光学素子が複数の光学素子の１つであり、各光学素子は対応するＬＥＤの上部に配置される請求項１７に記載のディスプレイ。
20. 前記反射層と前記光学素子との間に空隙を更に含む請求項１７に記載のディスプレイ。

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