JP2009538512A - 側面に実装した光源を備えるバックライトウェッジ - Google Patents

Abstract

バックライトは導光体及び光入力部を備え得る。導光体は、光反射面と光放射面とを備え得る。光入力部は、狭端部とこの狭端部まで伸びている対向側面とを有する発散ウェッジを備え得る。光源は、対向側面の１つに隣接させて配置してよく、光入力部の中に光を放出し得る。多層ポリマーミラーフィルムは、対向側面に隣接させる一方で対向側面と密接させずに配置してよく、多層ポリマーミラーフィルムに入射する可視光の９５％超を反射させ得る。

Description

本開示は概ね、バックライトのような光学アセンブリに関するものである。

バックライトを採用している光学デバイスは、例えば、ラップトップコンピュータ、携帯用計算機、デジタル腕時計、携帯電話、テレビ、及び類似のデバイス用のディスプレイ、並びに、照明看板及びその他の多くのデバイス内で使われている。

光は、従来型の反射体を搭載できる光学素子を介してバックライトに供給することができる。従来型の反射体は、有色素面、銀鏡、研磨金属又は金属化面などを含め、多くの用途で数々の欠点を有している。例えば、これらの従来型の反射体は、その表面に入射する光に対する比較的高い吸光度による影響を受け、その反射体に入射する光の約１０％を吸収してしまう場合が多い。このため、反射するたび、その後に残る光の量は、当初もたらされた量よりも少ない。多重反射を経るデバイスでは、その光学デバイスの全体出力がかなり制限される可能性がある。

本開示のある１つの例示的かつ非限定的な実施例では、ある１つのバックライトが開示されている。バックライトには、主に全反射（ＴＩＲ）によって光を伝播させるとともに、入力面と出力面を有する可視光透過体を搭載してよい。この可視光透過体は、非平行な対向側面を有する光入力部、及び、光反射面と光放射面とを有する導光部を備えている。光源は、入力面の中に光を放出するように、入力面に隣接させて配置してよい。入力面は、対向側面のうちの１つにしてよい。多層ポリマーは、対向側面に隣接させる一方で対向側面とは密接させずに配置してよく、また、その多層ポリマーミラーフィルムに入射する可視光の９５％超を反射してよい。

本開示の別の例示的かつ非限定的な実施例では、ある１つのバックライトが開示されている。バックライトには、狭端面、広端面、及び狭端面と広端面との間に伸びている非平行な対向側面によって画定される、発散ウェッジを搭載してよい。光源は、発散ウェッジの中に光を放出するように、対向側面のうちの１つに隣接させて配置してよい。多層ポリマーミラーフィルムは、対向側面に隣接させる一方で対向側面とは密接させずに配置してよく、また、その多層ポリマーミラーフィルムに入射する可視光の９５％超を反射してよい。

本開示の別の例示的かつ非限定的な実施例では、ある１つのバックライトが開示されている。バックライトには、第１の狭端面、第１の広端面、及びこれら第１の狭端面と第１の広端面との間に伸びている第１の非平行な対向側面によって画定される、第１の発散ウェッジを搭載してよい。第１の光源は、第１の発散ウェッジの中に光を放出するように、第１の対向側面のうちの１つに隣接させて配置してよい。

このバックライトには、第２の狭端面、第２の広端面、及びこれら第２の狭端面と第２の広端面との間に伸びている第２の非平行な対向側面によって画定される、第２の発散ウェッジを搭載してよい。第２の光源は、第２の光源が第２の発散ウェッジの中に光を放出するように、第２の対向側面のうちの１つに隣接させて配置してよい。

光反射面と光放射面とを有する導光体は、第１の広端面と第２の広端面とに光結合させてよい。多層ポリマーミラーフィルムは、第１及び第２の対向側面に隣接させる一方で第１及び第２の対向側面とは密接させずに配置してよく、その多層ポリマーミラーフィルムに入射する光の９５％超を反射してよい。

本開示のこれら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となるだろう。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するべきではなく、主題は、手続中に修正され得る添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

本開示は、添付図面の詳細な説明を考慮すれば、より完全に理解されるであろう。

したがって、本開示は、光入力ウェッジとともに、この光入力ウェッジから空隙によって隔てられている高鏡面反射層を備えるバックライトに関するものである。本発明はこれには限定されず、下に記載されている実施例の考察を通じて本発明の様々な態様の理解が得られるはずである。

以下の説明は、図面を参照しながら読むべきであり、異なる図面中の同様の要素には同様の様式で番号が付されている。図面は、縮尺どおりとは限らず、特定の例示的な実施形態を示しており、また、本開示の範囲を限定しようとするものではない。さまざまな素子について、構造、寸法、及び材料の例が例示されているが、当業者であれば、提供されている多くの実施例に、利用可能な適切な代替物があることを理解するであろう。

特に明記のない限り、本明細書と請求項で用いられる特徴的なサイズ、量、及び物理的特性を表すすべての数は、すべての場合において「約」という用語によって変更されることを理解されたい。したがって、特に記載のない限り、前述の明細書及び添付の請求の範囲に記載されている数のパラメーターは、本願明細書で開示する教示を利用する当業者が得ようと試みる所望の特性に応じて変えることのできる近似値である。

端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に含まれるすべての数（例えば１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）、及びその範囲内の任意の範囲が含まれる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形「ある（ａ及びａｎ）」並びに「その（ｔｈｅ）」は、その内容によって明確に別段の指示がない限り、複数の指示対象を有する実施形態にも及ぶ。例えば、「層」には、１つ又は２つ又はそれ以上の層を有する実施形態が包まれる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、「又は」という用語は、その内容によって明確に別段の指示がない限り、一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられる。

「ポリマー」という用語には、ポリマー、コポリマー（例えば、２種類以上のモノマーを用いて形成されたポリマー）、オリゴマー、及びこれらの組み合わせ、並びに、混和性混合物中に形成可能であるポリマー、オリゴマー、又はコポリマーが含まれるものと理解されたい。

鏡面反射面は、反射角が入射角と等しくなるように入射光線を反射させる表面である。実用ベースでは、どんな表面にも多少の歪みがあり、この歪みによって、反射光線がいくらか散乱することになるが、本論議の目的上では、光エネルギーの１０％分が、入射角と異なる角度で反射し得るものとする。多くの実施形態では、入射角と異なる角度で反射する光は１％未満である。

本開示は、照明アセンブリに適用可能であり、更に詳細には、光源を用いて照明を行う照明アセンブリに適用可能である。本明細書で開示する照明アセンブリは、一般的なライティング目的、例えばある領域を照らす目的で、又は、情報ディスプレイの場合のように、照明アセンブリの様々な領域を選択的に照らすことによって、見ている人に情報を提供する目的で、用いることができる。このようなアセンブリは、バックライトディスプレイ、看板、発光体、及びかなりの光量を要するその他のライティング用途での使用に適している。

本明細書に記載の光源としては、任意の適切な光源を挙げることができる。一部の実施形態では、光源は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）である。多くの実施形態では、光源として、関連電気基板及び任意に熱放散機構を有する１つ以上の別個の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ又はチップが挙げられる。本明細書で使用するとき、「ＬＥＤ」及び「発光ダイオード」という用語は、一般にダイオードに電力を供給するための接触域を備える発光半導体素子を指す。ＩＩＩ−Ｖ族半導体発光ダイオードは、例えば１つ以上の第ＩＩＩ族元素と１つ以上の第Ｖ族元素との組み合わせから形成してよい。適切な材料としては、窒化ガリウム又は窒化インジウムガリウムなどの窒化物、及びリン化インジウムガリウムなどのリン化物が挙げられる。他のタイプのＩＩＩ−Ｖ族物質も使用可能であり、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。多くの場合、ＬＥＤは、「フリップチップ」又は「ワイヤーボンド」ＬＥＤである。

ＬＥＤは、所望の任意の波長で、例えば、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンタ、黄色、紫外、又は赤外スペクトル領域で発光するように選択することができる。ＬＥＤアレイにおいて、ＬＥＤのそれぞれは、同一スペクトル領域で発光すること、又は異なるスペクトル領域で発光することができる。発光素子から発せられる光の色を選択できる場合、異なるＬＥＤを用いて異なる色を作り出すことができる。異なるＬＥＤの個別制御は、発光色を制御する機能をもたらす。更に、白色光が望ましい場合には、異なる色の多数のＬＥＤ発光を提供してもよく、これらの複合作用は、見る人が白色であると認識する光を放出することである。

白色光を生成するための別の方法は、比較的短波長で発光する１つ以上のＬＥＤを用いて、放出された光を蛍光波長変換器を使用して白色光に変換することである。白色光は、人間の目の中の光受容体を刺激して、一般的観察者が「白色」だと考える様相を生じる光である。そのような白色光は、赤色に偏っているか（一般に温白色光と称する）又は青色に偏っている（一般に冷白色光と称する）場合がある。そのような光は、最大１００までの演色指数を有する可能性がある。ある１つの実施形態では、赤色、青色、及び緑色のＬＥＤダイの１群を１つのアレイ内に選択的に配置することができる。得られる発光は、一斉に混合されると、観察者には着色光又は「白色」光に見える。

別の実施形態では、放射源として、有機発光ダイオード（OLED）、面発光レーザー（VCSEL）、レーザーダイオードなどが挙げられる。

本明細書に記載の光源デバイスは、多層光学フィルムの独自かつ有益な特性を活用する。このフィルムの利点、特徴、及び製造については、米国特許第５，８８２，７７４号に最も完全に記載されており、この特許は参照することにより本明細書に組み込まれる。多層光学フィルムは、例えば高効率分光鏡として有用である。多層光学フィルムの特性及び特徴の比較的簡潔な説明を以下に示し、続いて、本開示による多層光学ミラーフィルムを用いるバックライトシステムの例示的な実施形態の説明を示す。

多層光学ミラーフィルムは、本発明と併せて用いると、比較的低い入射光吸収率と、軸外及び通常光線に対する高い反射率を示す。多層光学フィルムの独自の特性と利点は、既知のバックライトシステムと比べて低い吸収損失を示す高効率のバックライトシステムを設計する機会をもたらす。本発明の代表的な多層光学ミラーフィルムは、米国特許第６，９２４，０１４号に記載されており、この特許は参照することにより本明細書に組み込まれる（実施例１及び実施例２を参照のこと）。代表的な多層光学ミラーフィルムとしては、少なくとも２種類の材料が互い違いに重なる層を有する多層スタックが挙げられる。これらの材料の少なくとも１つに、応力誘起複屈折の特性を持たせて、その材料の屈折率（ｎ）が延伸プロセスの影響を受けるようにする。層間の各境界での屈折率の差によって、一部の光線が反射されることになる。１軸〜２軸配向の範囲にわたって多層スタックを延伸させることによって、配向の異なる平面偏光入射光に対して様々な反射率を有するフィルムを作製することができる。つまり、多層スタックは、鏡として有用なものにすることができる。その結果構築された多層光学フィルムは、非常に大きいか又はゼロに等しいブルースター角（任意の層境界面のいずれにおいても入射する光の反射率がゼロになる角度）を示す。このため、幅広いバンド幅にわたって、及び幅広い角度にわたって、ｓ及びｐ偏光の双方に対して高反射率を有するこれらのポリマー多層スタックを実現することができる。

多層ポリマーミラーフィルムには、数十、数百、又は数千の層を搭載することができ、各層は、どのような数の異なる物質からも作製することができる。特定のスタック用の材料の選択を左右する特徴は、そのスタックの所望の光学性能によって決まる。スタックには、スタック内に存在する層と同数の材料を含めることができる。製造しやすさの点から、好ましい光学薄フィルムスタックには、ほんの数種類の材料しか含まれていない。材料間、又は、異なる物理特性を有する化学上同質の材料間の境界は、急激又は段階的に変化する境界にすることができる。解析解を有する、いくつかの単純なケースを除けば、連続的に指数が変化する、後者のタイプの層状媒質の分析は通常、急激に変化する境界を有するが、隣接する層間での性質変化がわずかである、かなり大きな数の、より薄い均一層として扱われる。多くの実施形態では、多層ポリマーミラーフィルムは、複数の低／高屈折率フィルム層対を備えており、この低／高屈折率層対のそれぞれの光学的総厚は、その層対が反射させるよう設計されているバンドの中心波長の１／２である。

多層ポリマーミラーフィルムでは、それぞれの偏光及び入射面の光に対する所望の平均透過率は一般に、反射ミラーフィルムの想定用途によって決まる。多層ミラーフィルムを作製するための１つの方法は、低／高屈折率対の高屈折率層として複屈折物質を含有する多層スタックを２軸延伸させることである。高効率反射フィルムの場合、可視スペクトル（４００〜７００ｎｍ）における垂直入射時の各延伸方向沿いの平均透過率は、望ましくは１０％未満（反射率は９０％超）、又は５％未満（反射率は９５％超）、又は２％未満（反射率９８％超）、又は１％未満（反射率９９％超）である。垂線から６０°の位置での４００〜７００ｎｍにおける平均透過率は、望ましくは２０％未満（反射率は８０％超）、又は１０％未満（反射率は９０％超）、又は５％未満（反射率は９５％超）、又は２％未満（反射率は９８％超）、又は１％未満（反射率は９９％超）である。

前述の米国特許第５，８８２，７７４号に記載されている設計について考察すれば、当業者は、所望の屈折率関係を実現させるために選択した条件の下で加工する場合、広範な材料を用いて多層ポリマー反射ミラーフィルムを形成できることを容易に察するであろう。所望の屈折率関係は、フィルム形成中又は形成後の延伸（例えば有機ポリマーの場合）、押し出し加工（例えば液晶物質の場合）、又はコーティングなどの様々な方法で実現できる。また、２種類の材料は、それらを共押し出しできるように、同様のレオロジー特性（例えば溶融粘度）を有することが好ましい。

一般に、適切な組み合わせは、第１の材料として、結晶質又は半結晶質物質、好ましくはポリマーを選択することによって実現し得る。これに対して、第２の材料は、結晶質、半結晶質、又は非晶質にしてよい。第２の材料には、第１の材料と反対の複屈折を持たせることができる。あるいは、第２の材料には、複屈折をまったく持たせないか、又は、第１の材料よりも小さい複屈折を持たせるかしてもよい。適切な材料の具体例としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びその異性体類（例えば、２，６−、１，４−、１，５−、２，７−、及び２，３−ＰＥＮ）、ポリアルキレンテレフタレート類（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、ポリイミド類（例えばポリアクリルイミド類）、ポリエーテルイミド類、アタクチックポリスチレン、ポリカーボネート類、ポリメタクリレート類（例えば、ポリイソブチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、及びポリメチルメタクリレート）、ポリアクリレート類（例えば、ポリブチルアクリレート及びポリメチルアクリレート）、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）、シンジオタクチックポリ−α−メチルスチレン、シンジオタクチックポリジクロロスチレン、これらのポリスチレン類のうち任意のもののコポリマー類及び混合物類、セルロース誘導体類（例えば、エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、及びセルロースニトレート）、ポリアルキレンポリマー類（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン、及びポリ（４−メチル）ペンテン）、フッ素化ポリマー類（例えば、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー類、ポリビニリデンフルオライド、及びポリクロロトリフルオロエチレン）、塩素化ポリマー類（例えば、ポリビニリデンクロライド及びポリビニルクロライド）、ポリサルフォン類、ポリエーテルスルホン類、ポリアクリロニトリル、ポリアミド類、シリコーン樹脂類、エポキシ樹脂類、ポリビニルアセテート、ポリエーテルアミド類、アイオノマー樹脂類、エラストマー類（例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、及びネオプレン）、並びにポリウレタン類が挙げられる。また、コポリマー類、例えばＰＥＮのコポリマー類（例えば、２，６−、１，４−、１，５−、２，７−、及び／若しくは２，３−ナフタレンジカルボン酸、又はこれらのエステル類と、（ａ）テレフタル酸若しくはそのエステル類、（ｂ）イソフタル酸若しくはそのエステル類、（ｃ）フタル酸若しくはそのエステル類、（ｄ）アルカングリコール類、（ｅ）シクロアルカングリコール類（例えばシクロヘキサンジメタンジオール）、（ｆ）アルカンジカルボン酸類、並びに／又は（ｇ）シクロアルカンジカルボン酸類（例えばシクロヘキサンジカルボン酸）とのコポリマー類）、ポリアルキレンテレフタレート類のコポリマー類（例えば、テレフタル酸又はそのエステル類と、（ａ）ナフタレンジカルボン酸若しくはそのエステル類、（ｂ）イソフタル酸若しくはそのエステル類、（ｃ）フタル酸若しくはそのエステル類、（ｄ）アルカングリコール類、（ｅ）シクロアルカングリコール類（例えばシクロヘキサンジメタンジオール）、（ｆ）アルカンジカルボン酸類、並びに／又は（ｇ）シクロアルカンジカルボン酸類（例えばシクロヘキサンジカルボン酸）とのコポリマー類）、スチレンコポリマー類（例えば、スチレンブタジエンコポリマー類及びスチレンアクリロニトリルコポリマー類など）と、４，４’−重安息香酸と、エチレングリコールも適している。これに加えて、各個別の層に、前述のポリマー又はコポリマーのうちの２種類以上の混合物（例えば、ｓＰＳとアタクチックポリスチレンとの混合物）を含有させてよい。前述のｃｏＰＥＮは、少なくとも１つの構成成分がナフタレンジカルボン酸系ポリマーであるとともにその他の構成成分がその他のポリエステル又はポリカーボネート（ＰＥＴ、ＰＥＮ、又はｃｏＰＥＮなど）であるペレットの混合物でもよい。

多くの実施形態では、多層ポリマー反射ミラーフィルムの交互に重なり合う層としては、ＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＮ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／ＴＨＶ、ＰＥＮ／ｃｏ−ＰＥＴ、及びＰＥＴ／ｓＰＳが挙げられ、「ｃｏ−ＰＥＴ」とはテレフタル酸系のコポリマー又は混合物を指し、Ｅｃｄｅｌはイーストマンケミカル社（Eastman Chemical Co.）から市販されている熱可塑性ポリエステルであり、ＴＨＶはミネソタ州セントポールの３Ｍ社（3M Company）から市販されているフルオロポリマーである。

フィルム中の層の数は、フィルム厚、可撓性、及び経済上の理由により、最小限の数の層を用いて所望の光学特性を実現させるように選択する。層の数は、１０，０００層未満、又は５，０００層未満、又は２，０００層未満にすることができる。延伸前温度、延伸温度、延伸速度、延伸比、ヒートセット温度、ヒートセット時間、ヒートセット緩和、及び交差延伸緩和は、所望の屈折率関係を有する多層フィルムを得られるように選択する。これらの変数は相互依存的であり、したがって、例えば、比較的低い延伸温度で結合させる場合には、比較的低い延伸比を使用できるであろう。所望の多層膜フィルムを得るためにこれら変数の適切な組み合わせをどのように選択するかは、当業者には明らかであろう。ただし一般に、延伸比は、延伸方向では１：２〜１：１０（又は１：３〜１：７）、延伸方向と垂直な方向では１：０．２〜１：１０（又は１：０．３〜１：７）の範囲であるのが好ましい。

バックライトは、光源よりもかなり広い領域にわたって、実質的にバックライトの放射すなわち出力面領域全体にわたって、光源からの配光をもたらす。光は、１端面に沿ってバックライトに入り、背面又は反射面と出力面との間で、この端面からバックライトの反対側の端面方向に、全反射（ＴＩＲ）によって伝播する場合が多い。一部の実施形態では、バックライト背面は、構造体、例えば、ある１つのパターン内にあるドット群を備えている。これらの構造体の１つに衝突する光線は、その光線が出力面から出ることになるような形で、方向転換、すなわち拡散又は鏡面反射する。別の実施形態では、バックライト光は、ＴＩＲのフラストレーションによって抽出される。ＴＩＲによってバックライト内に閉じ込められる光線は、ウェッジ角によって、ＴＩＲによる反射のたびに出力面及び反射面の平面に対する入射角を拡大させる。この光は、最終的にはＴＩＲによって抑制されなくなるため、出力面に対してある視射角で、出力面から抜け出るように屈折する。

図１は、バックライト１０の例示的かつ非限定的な概略透視図を提供するものである。バックライト１０は、導光部３０と光入力部４０とを有する可視光透過体２０を備えている。可視光透過体２０は、いかなる有用な光透過物質、例えばガラス、石英、及び／又はポリマー物質などのいずれによっても形成することができる。有用なポリマー物質としては、ポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリアクリレート類、ポリメチルスチレン類、ＧＥのインビジシル（Invisisil）という液体射出成形可能物質のようなシリコーン類などが挙げられる。可視光透過体２０は、いかなる有用な方法によっても形成してよい。場合によっては、可視光透過体２０は、射出成形によって形成する。別の場合では、可視光透過体２０は、材料の固体スラブを機械加工してから任意に研磨することによって形成する。

多くの場合、可視光透過体２０は固形物である。一部の実施形態では、導光部３０と光入力部４０は、一体的すなわちモノシリックな物体を形成している。別の実施形態では、導光部３０と光入力部４０は、境界面４３を有する別個の物体であり、この場合、導光部３０と光入力部４０とは光結合している。光入力部４０と導光部３０は、別個の要素であるか一体的な要素であるかに関わらず、射出成形、キャスティング、押し出し成形によって、又は固形物を機械加工することによって、又はその他の任意の適切なプロセスによって作ることができる。光結合材は、光入力部４０と導光部３０の屈折率を整合させるのに適した屈折率のものである。

導光部３０は、光反射面３２と光放射面３４とを備えている。場合によっては、図示されているように、光反射面３２と光放射面３４は実質的に平行にしてよい。別の場合では、光反射面３２と光放射面３４とは実質的に非平行にしてよい。光放射面３４に隣接させて、１つ以上の光学素子（図示なし）を配置してよい。光入力部４０は狭端部４２から発散している。光入力部４０は、非平行であるとともに狭端部４２と導光部３０との間に伸びている対向側面４４、４６を備えている。光入力部４０を別に形成する場合、光入力部４０は、境界面４３の位置に対応する広端部４８を有することになる。

多くの場合では、狭端部４２の幅と広端部４８の幅の比率は、屈折率ｎが１．５である材料では、（境界面４３の有無に関わらず）約１：２、又は１：１．４ほどの低さである。一部の場合では、狭端部の幅は１〜２０ｍｍの範囲内である。発散ウェッジすなわち光入力部４０の長さによって、光入力部４０の狭端部４２の中に光を放出する２つ以上の光源から発せられる光を混合するのを助けることができる。場合によっては、この長さは、１〜２００ｍｍの範囲内にすることができる。

この図には明示的には示されていないが、光入力部４０には１つ以上の光源を搭載してよく、この光源は、対向側面４４、４６のうちの１つの上及び／又は内側、並びに狭端部４２の近くに配置してよい。この光源は、図２以降の図に示されている。光入力部４０は少なくとも部分的に、そのフィルムに（あらゆる角度で）入射する光の少なくとも約９５％を反射させる多層ポリマーミラーフィルムで覆ってもよい。場合によっては、この多層ポリマーミラーフィルムは、入射角に関わらず、すべての入射光の少なくとも約９８％を反射させるようにしてよい。このミラーフィルムは、図２以降の図に示されている。多くの場合、この多層ポリマーミラーフィルムは、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社（3M Company）から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲフィルムである。

上記のとおり、図１は、導光部３０と光入力部４０とを有する例示的かつ非限定的なバックライト１０の概略図である。既に述べたとおり、光入力部４０は、射出成形又は任意の適切なプロセスを用いて、導光部３０と一体的すなわちモノシリック的に形成してよい。場合によっては、光入力部４０は、別に形成してから、任意の適切な接着剤又はその他の物質を用いて導光部３０に光結合させてもよい。本明細書に記載の光入力部には、所望に応じて、対称的な形状又は非対称な形状を持たせることができる。

図２は、バックライト１１０の概略断面図である。バックライト１１０は、導光部１３０と光入力部１４０とを有する可視光透過体１２０を備えている。可視光透過体１２０は、前述のように任意の有用な光透過物質で形成してよい。場合によっては、導光部１３０と光入力部１４０は、一体的すなわちモノシリックな物体を形成している。別の場合では、導光部１３０と光入力部１４０とは光結合している。

導光部１３０は、光反射面１３２と光出力すなわち放射面１３４とを備えている。この例示的な実施形態では、光反射面１３２と放射面１３４は実質的に平行である。多くの実施形態では、光反射面１３２は、鏡面又は拡散反射層１３９と複数の光抽出素子１３７とを備えている。光抽出素子１３７は、バックライトからの光の均一な抽出を実現させるために、所望に応じて、任意の有用なランダム又は非ランダム又は擬似ランダムパターンによって配列することができる。一部の実施形態では、複数の光抽出素子１２７は、直径０．１〜１０ｍｍのドット群のパターンである。

放射面１３４に隣接させて、１つ以上の光学素子１６０を配置することができる。一部の実施形態では、光学素子１６０として、液晶ディスプレイが挙げられる。別の実施形態では、光学素子１６０として、液晶ディスプレイ、及び液晶ディスプレイと放射面１３４との間に配置した１つ以上の光学フィルムが挙げられる。更なる実施形態では、光学素子１４０は、グラフィックフィルム又はその他の光学フィルムにしてよい。更なる実施形態では、例えば放射面１３４を光源又は照明器具として用いる場合には、光学素子１６０を必要としないこともある。

光入力部１４０は狭端部１４２から発散している。多くの実施形態では、光入力部１４０は発散ウェッジである。光入力部１４０は、非平行であるとともに狭端部１４２と導光部１３０との間に伸びている対向側面１４４、１４６を備えている。一部の実施形態では、光入力部１４０は、非平行であるとともに、狭端部１４２と、境界面１４３に隣接する広端部１４８との間に伸びている対向側面１４４、１４６を備えている。多くの実施形態では、狭端部１４２の幅と広端部１４８の幅の比率は、屈折率ｎが１．５である材料では、（境界面１４３の有無に関わらず）約１：２、又は１：１．４ほどの低さである。光入力部１４０の例示的な寸法は上に記載されている。

光源１４５は、側面１４４及び／又は側面１４６に隣接させるか、又はその内側に配置してよい。図示されているように、光源１４５は側面１４６沿いに配置されているが、これは必須ではない。光源１４５としては、サブストレート１４９の上に実装した１つ以上のＬＥＤ１４７を挙げてよい。サブストレート１４９としては、１つ以上のＬＥＤ１４７に電力を供給するよう適合させたヒートシンク及び／又は回路を挙げてよい。場合によっては、光源は１つ以上の発光ダイオードにしてよい。場合によっては、少なくとも赤色、青色、及び緑色光を発するＬＥＤ線形アレイを用いてよい。

多層ポリマーミラーフィルム１８０は、対向側面１４４、１４６に隣接して配置されているが、対向側面１４４、１４６と密接はしていない。空隙１８２は、多層ポリマーミラーフィルム１８０と対向側面１４４、１４６との間に画定されてよい。場合によっては、光源１４５は、多層ポリマーミラーフィルム１８０を貫いて伸びていてもよい。

多層ポリマーミラーフィルム１８０は上に記載されており、多層ポリマーミラーフィルム１８０に入射する可視光（放射光）の９５％超を反射させる。一部の実施形態では、多層ポリマーミラーフィルム１８０は、多層ポリマーミラーフィルム１８０にあらゆる角度で入射する可視光（放射光）の９８％超を反射させる。多層ポリマーミラーフィルム１８０又はその他の任意の有用な反射層を狭端部１４２沿いに配置することで、光源によって導光部１３０の方に発せられる光を反射させるのを助けることができる。多くの実施形態では、多層ポリマーミラーフィルムは、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社（3M Company）から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲフィルムである。

図３は、バックライト２１０の概略断面図である。バックライト２１０は、導光部２３０と光入力部２４０とを有する可視光透過体２２０を備えている。可視光透過体２２０は、前述のように任意の有用な光透過物質で形成してよい。一部の実施形態では、導光部２３０と光入力部２４０は、一体的すなわちモノシリックな物体を形成している。別の場合では、導光部２３０と光入力部２４０は、境界面２４３を有する別個の物体であり、この場合、導光部２３０と光入力部２４０は光結合している。

導光部２３０は、光反射面２３２と光出力すなわち放射面２３４を備えている。図示した実施形態では、光反射面２３２が変曲点を備えているため、光反射面２３２と光放射面２３４は実質的に非平行である。多くの実施形態では、光反射面２３２の下に鏡面又は拡散反射層２３９が配置されている。

放射面２３４に隣接させて、１つ以上の光学素子２６０を配置することができる。一部の実施形態では、光学素子２６０として、液晶ディスプレイが挙げられる。別の実施形態では、光学素子２６０として、液晶ディスプレイ、及びこの液晶ディスプレイと放射面２３４との間に配置した１つ以上の光学フィルムが挙げられる。更なる実施形態では、光学素子２６０は、グラフィックフィルム又はその他の光学フィルムにしてよい。更なる実施形態では、例えば放射面２３４を光源又は照明器具として用いる場合には、光学素子２６０を必要としないこともある。

光入力部２４０は狭端部２４２から発散している。多くの実施形態では、光入力部２４０は発散ウェッジである。光入力部２４０は、非平行であるとともに狭端部２４２と導光部２３０との間に伸びている対向側面２４４、２４６を備えている。一部の実施形態では、光入力部２４０は、非平行であるとともに、狭端部２４２と、境界面２４３に隣接する広端部２４８との間に伸びている対向側面２４４、２４６を備えている。多くの実施形態では、狭端部２４２の幅と広端部２４８の幅との比率は、屈折率ｎが１．５である材料では、（境界面２４３の有無に関わらず）約１：２、又は１：１．４ほどの低さである。光入力部２４０の例示的な寸法は上に記載されている。

光源２４５は、側面２４４及び／又は側面２４６に隣接させるか、又はその内側に配置してよい。図示されているように、光源２４５は側面２４６沿いに配置されているが、これは必須ではない。光源２４５としては、サブストレート２４９の上に実装した１つ以上のＬＥＤ２４７を挙げてよい。サブストレート２４９としては、１つ以上のＬＥＤ２４７に電力を供給するよう適合させたヒートシンク及び／又は回路を挙げてよい。場合によっては、光源は１つ以上の発光ダイオードにしてよい。場合によっては、少なくとも赤色、青色、及び緑色光を発するＬＥＤ線形アレイを用いてよい。

多層ポリマーミラーフィルム２８０は、対向側面２４４、２４６に隣接して配置されているが、対向側面２４４、２４６と密接はしていない。空隙２８２は、多層ポリマーミラーフィルム２８０と、対向側面１４４、１４６との間に画定されてよい。多層ポリマーミラーフィルム２８０は上に記載されており、多層ポリマーミラーフィルム２８０に入射する可視光（放射光）の９５％超を反射させる。一部の実施形態では、多層ポリマーミラーフィルム２８０は、多層ポリマーミラーフィルム２８０にあらゆる角度で入射する可視光（放射光）の９８％超を反射させる。多層ポリマーミラーフィルム２８０又はその他の任意の有用な反射層を狭端部２４２沿いに配置することで、光源によって導光部２３０の方に発せられる光を反射させるのを助けることができる。多くの実施形態では、多層ポリマーミラーフィルムは、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社（3M Company）から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲフィルムである。

図４は、バックライト３１０の概略断面図である。バックライト３１０は、導光部３３０と第１の光入力部３４０と第２の光入力部３４１とを有する可視光透過体３２０を備えている。第１の光入力部３４０と第２の光入力部３４１は、同じでも異なっていてもよい。図示する目的上、第１及び第２の光入力部３４０、３４１は同様のものとして表示されているが、これは必須ではない。

可視光透過体３２０は、前述のように任意の有用な光透過物質で形成してよい。場合によっては、導光部３３０と光入力部３４０、３４１は、一体的すなわちモノシリックな物体を形成している。別の場合では、導光部３３０と光入力部３４０、３４１は、境界面３４３を有する別個の物体であり、この場合、導光部３３０は光入力部３４０、３４１に光結合している。

導光部３３０は、光反射面３３２と光出力面すなわち放射面３３４とを備えている。図示した実施形態では、光反射面３３２と放射面３３４は実質的に平行である。多くの実施形態では、光反射面３３２は、鏡面又は拡散反射層３３９と複数の光抽出素子３３７とを備えている。光抽出素子３３７は、バックライトからの光の均一な取り出しを実現させるために、所望に応じて、任意の有用なランダム又は非ランダム又は擬似ランダムパターンによって配列することができる。一部の実施形態では、複数の光抽出素子３３７は、直径０．１〜１０ｍｍのドット群のパターンである。

放射面３３４に隣接させて、１つ以上の光学素子３６０を配置することができる。一部の実施形態では、光学素子３６０として、液晶ディスプレイが挙げられる。別の実施形態では、光学素子３６０として、液晶ディスプレイ、及び液晶ディスプレイと放射面３３４との間に配置した１つ以上の光学フィルムが挙げられる。更なる実施形態では、光学素子３６０は、グラフィックフィルム又はその他の光学フィルムにしてよい。更なる実施形態では、例えば放射面６３４を光源又は照明器具として用いる場合には、光学素子６６０を必要としないこともある。

図示されているように、光入力部３４０、３４１のそれぞれは、狭端部３４２から発散している。多くの実施形態では、これらは発散ウェッジである。光入力部３４０、３４１のそれぞれは、非平行であるとともに狭端部３４２と導光部３３０との間に伸びている対向側面３４４、３４６を備えている。一部の実施形態では、光入力部３４０、３４１のそれぞれは、非平行であるとともに、狭端部３４２と、境界面３４３に隣接する広端部３４８との間に伸びている対向側面３４４、３４６を備えている。多くの実施形態では、狭端部３４２の幅と広端部３４８の幅との比率は、屈折率ｎが１．５である材料では、（境界面３４３の有無に関わらず）約１：２、又は１：１．４ほどの低さである。光入力部３４０、３４１のそれぞれの例示的な寸法は上に記載されている。

光源３４５は、側面３４４及び／又は側面３４６に隣接させるか、又はその内側に配置してよい。図示されているように、光源３４５は側面３４６沿いに配置されているが、これは必須ではない。光源３４５としては、サブストレート３４９の上に実装した１つ以上のＬＥＤ３４７を挙げてよい。サブストレート３４９としては、１つ以上のＬＥＤ３４７に電力を供給するよう適合させたヒートシンク及び／又は回路を挙げてよい。場合によっては、光源は１つ以上の発光ダイオードにしてよい。場合によっては、少なくとも赤色、青色、及び緑色光を発するＬＥＤ線形アレイを用いてよい。

多層ポリマーミラーフィルム３８０は、対向側面３４４、３４６に隣接して配置されているが、対向側面３４４、３４６と密接はしていない。空隙３８２は、多層ポリマーミラーフィルム３８０と対向側面３４４、３４６との間に画定されてよい。多層ポリマーミラーフィルム３８０は上に記載されており、多層ポリマーミラーフィルム３８０に入射する可視光（放射光）の９５％超を反射させる。一部の実施形態では、多層ポリマーミラーフィルム３８０は、多層ポリマーミラーフィルム３８０にあらゆる角度で入射する可視光（放射光）の９８％超を反射させる。多層ポリマーミラーフィルム３８０又はその他の任意の有用な反射層を狭端部３４２沿いに配置することで、光源から導光部３３０の方に発せられる光を反射させるのを助けることができる。多くの実施形態では、多層ポリマーミラーフィルムは、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社（3M Company）から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲフィルムである。

図５は、バックライト４１０の概略断面図である。バックライト４１０は、導光部４３０と第１の光入力部４４０と第２の光入力部４４１とを有する可視光透過体４２０を備えている。第１の光入力部４４０と第２の光入力部４４１は、同じでも異なっていてもよい。図示する目的上、第１及び第２の光入力部４４０、４４１は同様のものとして表示されているが、これは必須ではない。

可視光透過体４２０は、前述のように任意の有用な光透過物質で形成してよい。場合によっては、導光部４３０と光入力部４４０、４４１のそれぞれは、一体的すなわちモノシリックな物体を形成している。別の場合では、導光部４３０と光入力部４４０、４４１は、境界面４４３を有する別個の物体であり、この場合、導光部４３０と光入力部４４０、４４１は光結合している。

導光部４３０は、光反射面４３２と光出力すなわち放射面４３４とを備えている。図示した実施形態では、光反射面４３２が変曲点を備えているため、光反射面４３２と放射面４３４は実質的に非平行である。多くの実施形態では、光反射面４３２の下に鏡面又は拡散反射層４３９が配置されている。

放射面４３４に隣接させて、１つ以上の光学素子４６０を配置することができる。一部の実施形態では、光学素子４６０として、液晶ディスプレイが挙げられる。別の実施形態では、光学素子４６０として、液晶ディスプレイ、及び液晶ディスプレイと放射面４３４との間に配置した１つ以上の光学フィルムが挙げられる。更なる実施形態では、光学素子４６０は、グラフィックフィルム又はその他の光学フィルムにしてよい。更なる実施形態では、例えば放射面４３４を光源又は照明器具として用いる場合には、光学素子４６０を必要としないこともある。

光入力部４４０、４４１のそれぞれは狭端部４４２から発散している。光入力部４４０、４４１のそれぞれは、非平行であるとともに狭端部４４２と導光部４３０との間に伸びている対向側面４４４、４４６を備えている。一部の実施形態では、光入力部４４０、４４１のそれぞれは、非平行であるとともに、狭端部４４２と、境界面４４３に隣接する広端部４４８との間に伸びている対向側面４４４、４４６を備えている。多くの実施形態では、狭端部４４２の幅と広端部４４８の幅との比率は、屈折率ｎが１．５である材料では、（境界面４４３の有無に関わらず）約１：２、又は１：１．４ほどの低さである。光入力部４４０の例示的な寸法は上に記載されている。

光源４４５は、側面４４４及び／又は側面４４６に隣接させるか、又はその内側に配置してよい。図示されているように、光源４４５は側面４４６沿いに配置されているが、これは必須ではない。光源４４５としては、サブストレート４４９の上に実装した１つ以上のＬＥＤ４４７を挙げてよい。サブストレート４４９としては、１つ以上のＬＥＤ４４７に電力を供給するよう適合させたヒートシンク及び／又は回路を挙げてよい。場合によっては、光源は１つ以上の発光ダイオードにしてよい。場合によっては、少なくとも赤色、青色、及び緑色光を発するＬＥＤ線形アレイを用いてよい。

多層ポリマーミラーフィルム４８０は、対向側面４４４、４４６に隣接して配置されているが、対向側面４４４、４４６と密接はしていない。空隙４８２は、多層ポリマーミラーフィルム４８０と対向側面４４４、４４６との間に画定されてよい。多層ポリマーミラーフィルム４８０は上に記載されており、多層ポリマーミラーフィルム４８０に入射する可視光（放射光）の９５％超を反射させる。一部の実施形態では、多層ポリマーミラーフィルム４８０は、多層ポリマーミラーフィルム４８０にあらゆる角度で入射する可視光（放射光）の９８％超を反射させる。多層ポリマーミラーフィルム４８０又はその他の任意の有用な反射層を狭端部４４２沿いに配置して、光源４４５から導光部４３０の方に発せられる光を反射させるのを助けることができる。多くの実施形態では、多層ポリマーミラーフィルムは、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社（3M Company）から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲフィルムである。

これまで論じてきた図では、本明細書に記載のバックライトは、１つ又は２つの光入力部を備えていた。場合によっては、３つ又は更には４つの光入力部を用いることができると考えられる。図６は、導光部５３０を備えるバックライト５１０の概略平面図である。バックライト５１０の上部は、見て取れるように、光放射面である。バックライト５１０は、第１の光入力部５４２と第２の光入力部５４４と第３の光入力部５４６と第４の光入力部５４８も備えている。光入力部５４２、５４４、５４６、及び５４８のそれぞれは、導光部５３０と一体的に成形するか、又は別の違った形で形成してもよい。別の場合では、光入力部５４２、５４４、５４６、及び５４８の１つ以上を別に形成してから、導光部５３０に取り付けてよい。

光入力部５４２、５４４、５４６、及び５４８のそれぞれには、上で論じたような光源１６０、２６０及び３６０など、側面に実装した密閉光源を１つ以上搭載してよい。光入力部５４２、５４４、５４６、及び５４８のそれぞれには、単一の光源又は複数の光源を搭載してよい。

図示したバックライト５１０は概ね正方形の形状を有するものとして示されているが、バックライトには、任意の多角形の形状を持たせるとともに、多角形の１つ以上の側面に隣接する１つ以上の光入力部（光源を含む）を搭載してよい。一部の実施形態では、バックライト５１０は、４：３の縦横比又は１６：９の縦横比を有する長方形の形状を有しており、テレビ又はモニター用途で有用な場合が多い。場合によっては、バックライト５１０は、市販のグラフィックディスプレイ又は看板と併せて用いる。

本願明細書に記載の引例及び刊行物は、参照することにより全体として本願明細書に明示的に組み込まれる。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に言及してきた。本開示のこれら及びその他の変形例及び変更例は本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。従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。

本明細書に記載の例示的かつ非限定的バックライトの概略透視図である。 図１の線分２−２に沿った部分断面図である。 本明細書に記載の例示的かつ非限定的バックライトの概略透視図である。 本明細書に記載の例示的かつ非限定的バックライトの概略透視図である。 本明細書に記載の例示的かつ非限定的バックライトの概略透視図である。 本明細書に記載の例示的かつ非限定的バックライトの概略透視図である。

Claims (20)

1. 主としてＴＩＲによって光を伝播させるとともに、入力及び出力面を備えている可視光透過体であって、該可視光透過体が導光部と光入力部とを有しており、前記導光部が光反射面と光放射面とを有しており、前記光入力部が、非平行である対向側面を有している、可視光透過体と、
   前記入力面に隣接して配置されている光源であって、該光源が前記光入力面の中に光を放出し、前記光入力面が前記対向側面のうちの１つである、光源と、
   前記対向側面に隣接して配置されている一方で前記対向側面と密接はしていない多層ポリマーミラーフィルムであって、該多層ポリマーミラーフィルムに入射する可視光の９５％超を反射させる、多層ポリマーミラーフィルムと、を備えるバックライト。
2. 前記光放射面と前記光反射面が平行であり、該光反射面が複数の光抽出素子を備える、請求項１に記載のバックライト。
3. 前記光放射面と前記光反射面が非平行である、請求項１に記載のバックライト。
4. 前記光源が複数の発光ダイオードを備える、請求項１に記載のバックライト。
5. 前記光源が、赤色、青色、及び緑色光を発する複数の光源を備える、請求項１に記載のバックライト。
6. 前記光源が、シアン、黄色、又はマゼンタ光を発する複数の光源を更に備える、請求項５に記載のバックライト。
7. 前記多層ポリマーミラーフィルムが、該多層ポリマーミラーフィルムに任意の角度で入射する可視光の９８％超を反射させる、請求項１に記載のバックライト。
8. 前記光放射面に隣接して配置されている液晶ディスプレイパネルを更に備える、請求項１に記載のバックライト。
9. 前記光源が前記光入力部に光結合している、請求項１に記載のバックライト。
10. 前記光源が前記多層ポリマーミラーフィルムを貫いて伸びている、請求項１に記載のバックライト。
11. 狭端面、広端面、及び非平行であるとともに前記狭端面と前記広端面との間に伸びている対向側面によって画定される発散ウェッジ、
    前記対向側面のうちの１つに隣接して配置されている光源であって、前記発散ウェッジの中に光を放出する光源と、
    前記広端面に光結合している導光体であって、光反射面と光放射面とを有する導光体と、
    前記対向側面に隣接して配置されている一方で前記対向側面と密接はしていない多層ポリマーミラーフィルムであって、該多層ポリマーミラーフィルムに入射する可視光の９５％超を反射させる多層ポリマーミラーフィルムと、を備えるバックライト。
12. 前記光放射面と前記光反射面が平行であり、前記光反射面が複数の光抽出素子を備える、請求項１１に記載のバックライト。
13. 前記光放射面と前記光反射面とが非平行である、請求項１１に記載のバックライト。
14. 第１の狭端面、第１の広端面、及び非平行であるとともに前記第１の狭端面と前記第１の広端面との間に伸びている第１の対向側面によって画定される第１の発散ウェッジと、
    前記第１の対向側面のうちの１つに隣接して配置されている第１の光源であって、前記第１の発散ウェッジの中に光を放出する第１の光源と、
    第２の狭端面、第２の広端面、及び非平行であるとともに前記第２の狭端面と前記第２の広端面との間に伸びている第２の対向側面によって画定される第２の発散ウェッジと、
    前記第２の対向側面のうちの１つに隣接して配置されている第２の光源であって、前記第２の発散ウェッジの中に光を放出する第２の光源と、
    前記第１の広端面と前記第２の広端面とに光結合している導光体であって、光反射面と光放射面とを有する導光体と、
    前記第１及び第２の対向側面に隣接して配置されている一方で前記第１及び第２の対向側面と密接はしていない多層ポリマーミラーフィルムであって、該多層ポリマーミラーフィルムに入射する光の９５％超を反射させる多層ポリマーミラーフィルムと、を備えるバックライト。
15. 前記第１の光源が複数の発光ダイオードを備え、前記第２の光源が複数の発光ダイオードを備える、請求項１４に記載のバックライト。
16. 前記第１の光源が、赤色、青色、及び緑色光を発する複数の光源を備え、前記第２の光源が、赤色、青色、及び緑色光を発する複数の光源を備える、請求項１４に記載のバックライト。
17. 前記多層ポリマーミラーフィルムが、該多層ポリマーミラーフィルムにあらゆる角度で入射する可視光の９８％超を反射させる、請求項１４に記載のバックライト。
18. 前記光放射面と前記光反射面が平行であり、前記光反射面が複数の光抽出素子を備える、請求項１４に記載のバックライト。
19. 第３の狭端面、第３の広端面、及び非平行であるとともに前記第３の狭端面と前記第３の広端面との間に伸びている第３の対向側面によって画定される第３の発散ウェッジと、前記第３の対向側面のうちの１つに隣接して配置されている光源であって、前記第３の発散ウェッジの中に光を放出する第３の光源と、前記第３の広端面に光結合している前記導光体と、前記第３の対向側面に隣接して配置されている一方で前記第３の対向側面と密接はしていない多層ポリマーミラーフィルムであって、その多層ポリマーミラーフィルムに入射する光の９５％超を反射させる多層ポリマーミラーフィルムと、を更に備える、請求項１４に記載のバックライト。
20. 前記光放射面に隣接して配置されている液晶ディスプレイパネルを更に備える、請求項１４に記載のバックライト。

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