JP2011040369A - 方向変換膜システムのための導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】方向変換膜バックライトユニットのための改良された導光板を提供する。
【解決手段】（ａ）光源１２から導光板２００への光を受けるための入力面１８、（ｂ）光を放射するための出力面１６、（ｃ）出力面１６の反対側の底面１７を含み、離散した構成要素２２７が出力面１６または底面１７の少なくとも一方に配置されており、離散した構成要素２２７の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する、導光板２００。
【選択図】図２

Description

本発明は概して、離散した構成要素を有する導光板を用い、指向性を有する光を放射させることによって、輝度の均一性を高めるためのディスプレイ照明システムに関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、コストおよび性能面で改良を続けており、多くのコンピューター、機械およびエンターテイメント用途に好ましいディスプレイタイプになっている。従来のラップトップコンピューターディスプレイに使用される透過型ＬＣＤは、光をＬＣＤの方に向けて外側に向かわせるための、ＬＣＤの裏側に位置する光供給面を有するバックライトディスプレイのタイプである。コンパクトかつ低コストのままで、充分に均一な輝度を有する好適なバックライト装置を提供する試みが、２つの基本的なアプローチのうちの１つに続いて取り組まれてきた。第１のアプローチにおいては、広範囲の角度にわたる輝度を有する非常に散乱したもしくは拡散性の光の分布を提供するために、光供給面が使用される。この第１のアプローチに続いて、軸上のおよび軸付近の輝度を増大させることを目的として、より平行化された照明を提供するために、拡散分布を有するこの光の一部分を方向変換するための、多くの輝度増強膜が提案されてきた。

バックライト照明を提供する第２のアプローチは、側方に配置されたランプまたは他の光源からの入射光を受け、光が狭い範囲の角度にわたってＬＧＰから放出されるように全反射（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ；ＴＩＲ）を用いてこの光を内部的に誘導する導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｉｎｇ ｐｌａｔｅ；ＬＧＰ）を使用する。ＬＧＰからの出力光は典型的には、法線に対してかなり急角度であり、例えば、７０度以上である。この第２のアプローチに関しては、次いで、光方向変換物品の１つのタイプである方向変換膜（ｔｕｒｎｉｎｇ ｆｉｌｍ；ＴＦ）が使用され、ＬＧＰから放出された光出力を法線に向けて方向変換する。クラレックスインク（Ｃｌａｒｅｘ，Ｉｎｃ．；ニューヨーク州ボールドウイン）から入手可能なＨＳＯＴ（高散乱光透過性）導光板と共に提供されるもののような、光方向変換物品もしくは光方向変換膜と広く呼ばれる方向変換膜は、製造におけるドット印刷または拡散膜についての必要なしに、このタイプの均一なバックライトを提供するための改良された解決策を提供する。ＨＳＯＴ導光板および他のタイプの方向変換膜はプリズム構造の配列を様々な組み合わせで使用し、導光板からの光を、二次元面に対して法線の方に、または典型的には二次元面に対して法線に近い何らかの他の好適な目標角度の方に方向変換する。

図１を参照すると、ディスプレイ装置１００における導光板１０の全体の機能が示される。光源１２からの光は入力面１８に入射して末端面１４に向かって導光板１０内を進み、導光板は示されるように、典型的には楔形である。出力面１６および底面１７で反射されて、全反射（ＴＩＲ）条件ではなくなるまで、光は導光板１０内を伝播し、次いで、反射膜１４２で反射されて、出力面１６で導光板を出る。この光は、次いで、方向変換膜２０に向い、光ゲーティング（ｌｉｇｈｔ ｇａｔｉｎｇ）装置１２０、例えば、ＬＣＤもしくは他のタイプの空間光変調器または光を変調させる他の二次元バックライト部品などを照明する様に向けられる。ほとんどの条件下での最適化された視認のために、放射光は、法線Ｖの周りの比較的狭い角度範囲にわたって提供されるべきである。変調のために好適に偏光した光を用いる液晶セルのような光ゲーティング装置１２０を提供するために、吸収型偏光子１２４が典型的に配置される。多くの場合、吸収型偏光子１２４と方向変換膜２０との間に反射型偏光子１２５が提供される。

第２のアプローチを使用する多くの導光板は、長さ方向Ｌに沿って光を均一に引き出すために、出力面１６または底面１７に多数の離散した構成要素を含んでなるパターンを有する。既存の離散した構成要素の密度関数（ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、概して、微細な変動を除いて、光源から測定される距離に応じて単調に増加する。このような密度関数を有する導光板は、第１のアプローチに関する上述のような拡散型ＢＬＵについて通常良好である。このタイプの視認角度は典型的には２０〜４０度である。光リサイクルに頼らない方向変換膜ベースのＢＬＵについては、既存の密度関数は、特に光源付近で均一な光出力を提供しない。既存の密度関数を使用する典型的な方向変換膜ＢＬＵは、導光板１０の入力面１８、出力面１６または底面１７付近に追加のフィーチャーを必要とする。ＬＧＰ上の追加のフィーチャーの複雑さは、製造の困難さをもたらし、コストを増大させ、よってそれを方向変換膜のバックライティングに採用することを妨げる。

米国特許第５，８６３，１１３号（特許文献１）は方向変換膜と組み合わせて使用される導光板を開示する。この導光板はその底面上に凸レンズのような離散した構成要素を有し、全領域に対するその凸レンズの平らな領域の割合は、光入射面からの距離が長くなるにつれて増加する。すなわち、凸レンズの密度関数は光源からの距離に応じて単調に増加し、このことは図５（ａ）〜図５（ｅ）にも示される。この密度関数における増大は離散した構成要素のサイズの増大によって達成される。

米国特許第５，８６３，１１３号明細書

よって、方向変換膜バックライトユニットについて提案された解決策があるが、方向変換膜バックライトユニットのための改良された導光板についての必要性が存在している。

本発明は、（ａ）光源から導光板への光を受けるための入力面、（ｂ）光を放射するための出力面、（ｃ）出力面の反対側の底面；を含み、離散した構成要素が前記底面に配置されており、離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する、導光板を提供する。
本発明は、（ａ）光源から導光板への光を受けるための入力面、（ｂ）光を放射するための出力面、（ｃ）出力面の反対側の底面；を含み、離散した構成要素が前記出力面に配置されており、離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する、導光板をさらに提供する。
本発明は、光源；（ａ）光源から導光板への光を受けるための入力面、（ｂ）光を放射するための出力面、（ｃ）出力面の反対側の底面を含み、離散した構成要素が前記出力面もしくは底面の少なくとも一方に配置されており、離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する導光板；並びに、導光板の出力面から受ける光を方向変換するための方向変換膜；を含むバックライトユニットをさらに提供する。

図１は従来のディプレイ装置の構成を示す断面図である。 図２の２Ａおよび２Ｂは本発明の導光板２００の底面図および側面図を示す。２Ｃおよび２Ｄは本発明の導光板２１０の上面図および側面図を示す。２Ｅは離散した構成要素の密度関数の定義を示す。 図３Ａは、幅方向と平行な方向の導光板２００、方向変換膜２２、および反射膜１４２の分解側面図を示す。 図３Ｂは、長さ方向と平行な方向の導光板２００の分解側面図を示す。 図３Ｃはプリズム２１６の上面図を示す。 図３Ｄは波状のプリズム２１６を示す。 図４Ａの４Ａ−１、４Ａ−２および４Ａ−３は、本発明に従った第１の種類の離散した構成要素２２７ａの斜視図、上面図および側面図を示す。 図４Ｂの４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３は、本発明に従った第２の種類の離散した構成要素２２７ｂの斜視図、上面図および側面図を示す。 図４Ｃの４Ｃ−１、４Ｃ−２および４Ｃ−３は、本発明に従った第２の種類の離散した構成要素２２７ｃの斜視図、上面図および側面図を示す。 図５Ａは、本発明の密度関数Ｄ_Ｉ１（ｘ）と比較の密度関数Ｄ_Ｃ１（ｘ）との対比を示す。 図５Ｂは、図５Ａに示された密度関数を有する導光板および方向変換膜を光が通過した後で測定される軸上輝度を示す。 図５Ｃは、図５Ａで示されるＤ_Ｉ１（ｘ）の滑らかにされたものである、本発明の密度関数Ｄ_Ｉ１−１（ｘ）を示す。 図５Ｄは、ｘ＝１付近のみでＤ_Ｉ（ｘ）と異なる、本発明の密度関数Ｄ_１Ｉ−２（ｘ）を示す。 図６Ａは本発明の密度関数を示す。 図６Ｂは本発明の密度関数を示す。 図６Ｃは本発明の密度関数を示す。 図６Ｄは本発明の密度関数を示す。 図６Ｅは本発明の密度関数を示す。 図６Ｆは本発明の密度関数を示す。 図６Ｇは本発明の密度関数を示す。 図６Ｈは本発明の密度関数を示す。 図７の７Ａおよび７Ｂは本発明の導光板２１２の底面図および側面図を示す。７Ｃおよび７Ｄは本発明の導光板２１４の上面図および側面図を示す。 図７Ｅは本発明の導光板２１２または２１４の密度関数を示す。

本発明の装置は、概してプリズムとして形作られる光方向変換構造を使用する。正式なプリズムは少なくとも２つの平坦な面を有する。しかし、この光方向変換構造の１以上の面は全ての実施形態において平坦である必要はなく、曲がっていてよくまたは複数のセクションを有していてよいので、より一般的な用語「光方向変換構造」が本明細書において使用される。

図２の２Ａおよび２Ｂはそれぞれ、本発明の導光板２００の底面図および側面図を示す。導光板２００は長さＬ、幅Ｗおよび厚みＴを有する。導光板２００は光源付近でより厚い厚みを有し、光源から離れるとより薄い厚みを有する、図１Ａに示されるもののような楔形でありうるが、導光板２００は、一般的には、その厚みが長さ方向に沿って概して均一であることを意味する平坦なものである。この厚みの変動は通常２０％未満、より好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満である。この厚みは通常０．２ｍｍ〜５ｍｍの間で変動する。長さＬおよび幅Ｗは、用途に応じて、通常２０ｍｍ〜５００ｍｍの間で変動する。

導光板２００は、その底面１７上のドットで表される離散した構成要素のパターン２１７を有する。そのパターン２１７は長さＬ_０および幅Ｗ_０を有する。一般に、そのパターンは、長さ方向および幅方向の両方において、または両方向において、導光板よりも小さな寸法を有する。すなわち、Ｌ_０≦ＬおよびＷ_０≦Ｗである。離散した構成要素のサイズおよび数は長さ方向および幅方向に沿って変動しうる。

位置（ｘ，ｙ）での離散した構成要素の二次元（２Ｄ）密度関数Ｄ^２Ｄ（ｘ，ｙ）は、離散した構成要素の全領域を、離散した構成要素を含む全領域で割ったものとして定義され、ここで、ｘ＝Ｘ／Ｌ_０、ｙ＝Ｙ／Ｗ_０、ＸおよびＹは長さおよび幅方向に沿って基点Ｏから測定される離散した構成要素の距離である。基点Ｏは、便宜上、導光板２００の入力面１８付近のパターンの角に位置するように選択される。図２の２Ｅに示されるようなある例においては、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５、ａ_６の領域を有する６つの離散した構成要素２２７が、ΔＷ_０・ΔＬ_０の微小領域を有する長方形内に配置される。この微小領域内のこの離散した構成要素の密度は、

（式中、Ｎ＝６；ΔＷ_０・ΔＬ_０の微小領域内の離散した構成要素の総数を表す）である。離散した構成要素は同じ領域を有してよく、または有していなくてもよい。

概して、離散した構成要素の密度関数Ｄ^２Ｄ（ｘ，ｙ）は位置（ｘ，ｙ）によって異なる。実際に、密度関数Ｄ^２Ｄ（ｘ，ｙ）は一方向、例えば、幅方向で徐々に変動し、同時に、それは別の方向、例えば、長さ方向に急激に変動する。簡略化のために、一次元の密度関数Ｄ（ｘ）が、離散した構成要素のパターンを特徴づけるために通常使用され、一例においては、

として計算されうる。一次元（１Ｄ）密度関数の他の形態は２Ｄ密度関数Ｄ^２Ｄ（ｘ，ｙ）から容易に誘導されることもできる。以下、変数ｘは一次元の密度関数Ｄ（ｘ）を計算するために使用されうる何らかのものとして解釈されるべきである。例えば、光源が点状であって、導光板の角付近に配置される場合には、ｘは基点Ｏからの半径であり得る。

図２の２Ｂに示されるように、導光板２００は、光源１２から放射された光をカップリングするための光入力面１８、導光板２００から光を放射させるための出力面１６、入力面１８の反対側にある末端面１４、出力面１６の反対側にある底面１７、および２つの側面１５ａ、１５ｂを有する。光源は単一の線状光源、例えば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、または複数の点状光源、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることができる。

図２の２Ｃおよび２Ｄは本発明の別の導光板２１０の上面図および側面図である。導光板２１０は、パターン２１７が導光板２１０の出力面１６にあることを除いて導光板２００（パターンは導光板２００の底面１７にある）に類似する。

図３Ａは、導光板２００、方向変換膜２２および反射膜１４２の、幅方向に平行な方向の分解側面図を示す。導光板２００の出力面１６には複数のプリズム２１６があり、底面１７には複数の離散した構成要素２２７がある。図３Ｂは、導光板２００の、長さ方向に平行な方向の分解側面図を示す。出力面１６上の各プリズム２１６は概して頂角α_０を有する。このプリズムは丸まった頂点を有することができる。図３Ｃはプリズム２１６の上面図を示す。この実施例においては、プリズムは互いに平行である。図３Ｄに示されるような別の例においては、プリズム２１６は波状である。何らかの既知の改変を伴うプリズムが本発明において使用されうる。例としては、様々な高さ、様々な頂角、および様々なピッチのプリズムが挙げられる。

図４Ａの４Ａ−１、４Ａ−２および４Ａ−３は、それぞれ、本発明に従った、第１の種類の離散した構成要素２２７ａの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した構成要素は本質的に三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｂの４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３は、それぞれ、本発明に従った、第２の種類の離散した構成要素２２７ｂの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した構成要素は平らな頂部の三角形にセグメント化されたプリズムである。図４Ｃの４Ｃ−１、４Ｃ−２および４Ｃ−３は、それぞれ、本発明に従った、第２の種類の離散した構成要素２２７ｃの斜視図、上面図および側面図を示す。それぞれの離散した構成要素は本質的に丸まったセグメント化されたプリズムである。

光学密度
物質の光学密度（ＯＤ）は、

（式中、Ｔｒは長さＬにわたる透過率である）から計算されうる。典型的なＯＤは、その物質のグレードおよび純度に依存し、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）については、およそ０．０００２／ｍｍ〜０．０００８／ｍｍであることができ、ポリカーボネート（ＰＣ）については、およそ０．０００３／ｍｍ〜０．００１５／ｍｍであることができる。

本発明の実施例Ｉ１および比較例Ｃ１
本発明の実施例Ｉ１および比較例Ｃ１の双方において、光学密度ＯＤ＝０．０００４／ｍｍの物質から造られた導光板は、長さＬ＝１８８ｍｍ、幅Ｗ＝２９３ｍｍおよび厚みＴ＝０．７ｍｍを有する。それは出力面１６上に１５２°の頂角を有する線状プリズム２１６を有する。それはまた、各構成要素が約８０μｍ（ΔＬ＝８０μｍ；Ｌ_０に平行）×５２．５μｍ（Δｗ＝５２．５μｍ；Ｗ_０に平行）のサイズ、および約９°の底角βを有する、図４Ｂの４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３に示されるような離散した構成要素を複数有する。この離散した構成要素のパターンは長さＬ_０＝１８２．５ｍｍ、幅Ｗ_０＝２８９ｍｍを有する。反射膜１４２は約９７％の全反射を有する鏡面リフレクターである。

図５Ａは２つの密度関数曲線を示し、１つは本発明の実施例Ｉ１についてのＤ_Ｉ１（ｘ）、もう一方は比較例Ｃ１についてのＤ_Ｃ１（ｘ）である。これらは０．０３≦ｘ≦１．０で同じである。ｘ≡Ｘ／Ｌ_０は正規化された距離である。しかし、Ｄ_Ｃ１（ｘ）は、０≦ｘ≦１．０の全範囲で主として単調に増加するが、Ｄ_Ｉ１（ｘ）は０≦ｘ≦０．０３の場合にはｘに伴って一次的に減少し、そして０．０３≦ｘ≦１の場合には一次的に増加する。Ｄ_Ｉ１（ｘ）はｘ≒０．０３の場合に最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．１４９を有し、Ｄ_Ｉ１（ｘ＝０）≒０．２７５である。よって、Ｄ_Ｉ１（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒８５％。

図５Ｂは軸上輝度曲線Ｌｕｍ_Ｉ１およびＬｕｍ_Ｃ１を示し、Ｌｕｍ_Ｉ１は、本発明の密度関数Ｄ_Ｉ１（ｘ）の導光板および方向変換膜を通過する光を測定し、一方、Ｌｕｍ_Ｃ１は比較例の密度関数Ｄ_Ｃ１（ｘ）の導光板および同じ方向変換膜を通過する光を測定する。本発明の密度関数Ｄ_Ｉ１（ｘ）は、０≦ｘ≦１．０で比較的均一な軸上輝度Ｌｕｍ_Ｉ１を有利に生じさせるが、一方、比較例の密度関数Ｄ_Ｃ１（ｘ）は望ましくないことには、０≦ｘ≦０．０９で光源付近の輝度の大きな低下を生じさせることが明らかに示される。この０≦ｘ≦０．０９の範囲は、２つの密度関数が異なる０≦ｘ≦０．０３の範囲よりもかなり大きいことに留意されたい。

図５Ｃに示される密度関数Ｄ_Ｉ１−１（ｘ）は図５Ａに示されるＤ_Ｉ１（ｘ）の滑らかなバージョンである。これは本発明の実施例Ｉ１のＬｕｍ_Ｉ１と本質的に同じ軸上輝度を生じさせる。

図５Ｄに示される密度関数Ｄ_Ｉ１−２（ｘ）は、ｘが１．０に近づくとＤ（ｘ＝１）が０．６５に等しくなることを除いて、Ｄ_Ｉ１−２（ｘ）と同じである。この密度関数Ｄ_Ｉ１−２（ｘ）は本発明の実施例Ｉ１のＬｕｍ_Ｉ１と本質的に同じ軸上輝度も生じさせる。これは、非常に少量の光しか導光板の末端面まで移動できないからである。よって、末端面付近の密度関数は入力面付近の密度関数よりも重要性が低い。

本発明の実施例Ｉ２
本発明の実施例Ｉ２は、導光板が光学密度ＯＤ＝０．０００４／ｍｍの代わりに、０．０００８／ｍｍの物質から製造されることを除き、本発明の実施例Ｉ１と同じである。
図６Ａは、ｘ≒０．０３またはｘ≒０．０７の場合に、Ｄ_Ｉ２（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．１３０を有し、Ｄ_Ｉ２（ｘ＝０）≒０．２４０であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ２（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒８５％。

本発明の実施例Ｉ３
本発明の実施例Ｉ３は、各離散した構成要素が約６０μｍ（ΔＬ＝６０μｍ；Ｌ_０に平行）×４６μｍ（Δｗ＝４６μｍ；Ｗ_０に平行）のサイズを有することを除いて、本発明の実施例Ｉ２と同じである。
図６Ｂは、ｘが０．０５〜０．１３の場合に、Ｄ_Ｉ３（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．２３５を有し、Ｄ_Ｉ３（ｘ＝０）≒０．４５７であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ３（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒９４％。

本発明の実施例Ｉ４
本発明の実施例Ｉ４は、反射膜１４２が、約９４％の全反射を有し、約９６％の拡散成分および約４％の鏡面反射を有する白色（または、拡散）リフレクターであることを除いて、本発明の実施例Ｉ１と同じである。
図６Ｃは、ｘ≒０．０３の場合に、Ｄ_Ｉ４（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．１１７を有し、Ｄ_Ｉ４（ｘ＝０）≒０．１７０であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ４（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒４５％。

本発明の実施例Ｉ５
本発明の実施例Ｉ５においては、光学密度ＯＤ＝０．０００８／ｍｍの物質で造られた導光板は長さＬ＝１７２ｍｍ、幅Ｗ＝２６５ｍｍおよび厚みＴ＝０．４ｍｍを有する。それは、１５２°の頂角を有する線状のプリズム２１６を出力面１６上に有する。それは、図４Ｂの４Ｂ−１、４Ｂ−２および４Ｂ−３に示されるような離散した構成要素を複数有し、各構成要素は約８０μｍ（Ｌ_０に平行）×５２．５μｍ（Ｗ_０に平行）のサイズ、および約９°の底角βを有する。離散した構成要素のパターンは長さＬ_０＝１６７ｍｍ、幅Ｗ_０＝２６４ｍｍを有する。反射膜１４２は、約９４％の全反射を有し、約９６％の拡散成分および約４％の鏡面反射を有する白色（または、拡散）リフレクターである。
図６Ｄは、ｘ≒０．０３の場合に、Ｄ_Ｉ５（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．０８９を有し、Ｄ_Ｉ５（ｘ＝０）≒０．１２４であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ５（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒３９％。

本発明の実施例Ｉ６
本発明の実施例Ｉ６は、導光板が光学密度ＯＤ＝０．０００８／ｍｍの代わりに、０．０００４／ｍｍの物質から製造されることを除き、本発明の実施例Ｉ５と同じである。
図６Ｅは、０．０３≦ｘ≦０．１０の場合に、Ｄ_Ｉ６（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．１００を有し、Ｄ_Ｉ６（ｘ＝０）≒０．１３８であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ６（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒３８％。

本発明の実施例Ｉ７
本発明の実施例Ｉ７は、導光板が０．４ｍｍの代わりに０．７ｍｍの厚みを有することを除き、本発明の実施例Ｉ５と同じである。
図６Ｆは、ｘ≒０．０３の場合に、Ｄ_Ｉ７（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．１４７を有し、Ｄ_Ｉ７（ｘ＝０）≒０．２１７であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ７（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒４８％。

本発明の実施例Ｉ８
本発明の実施例Ｉ８は、反射膜１４２が、約９７％の全反射を有する鏡面リフレクターであることを除き、本発明の実施例Ｉ７と同じである。
図６Ｇは、ｘ≒０．０９の場合に、Ｄ_Ｉ８（ｘ）が最小値Ｄ_ｍｉｎ≒０．１５１を有し、Ｄ_Ｉ８（ｘ＝０）≒０．２８４であることを示す。よって、Ｄ_Ｉ８（ｘ＝０）／Ｄ_ｍｉｎ−１≒８８％。

考察
導光板上の離散した構成要素の最大密度Ｄ_ｍａｘは、本発明の実施例Ｉ１、Ｉ１−１およびＩ２については約０．５３〜０．５４であり、本発明の実施例Ｉ１−２およびＩ３〜Ｉ８については約０．６５である。よって、本発明の密度関数は、導光板上の離散した構成要素の最大密度Ｄ_ｍａｘとは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有する。Ｄｍａｘは０．３〜１．０の間で変動しうる。輝度出力は通常、Ｄ_ｍａｘの増大と共に増大する。しかし、Ｄ_ｍａｘが約０．４より大きい場合には、Ｄ_ｍａｘの増大のせいで、軸上輝度のさらなる増大は小さい。Ｄ_ｍａｘが０．９より大きい場合には、隣り合う構成要素間の間隔の小ささのせいで、離散した構成要素は製造するのが困難である。よって、Ｄ_ｍａｘは０．４〜０．９の範囲が好ましい。
本発明の導光板を製造するのに使用される物質のＯＤは、本発明の実施例Ｉ１、Ｉ１−１、Ｉ１−２、Ｉ４およびＩ６においては０．０００４／ｍｍであり、本発明の実施例Ｉ２、Ｉ３、Ｉ５〜Ｉ８においては０．０００８／ｍｍである。ＯＤが０〜０．００３／ｍｍで変化する別の本発明の実施例も加えると、本発明の密度関数は、導光板に使用される物質とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有する。物質の吸収率（ＯＤによって測定される）および反射率の双方は密度関数の特性を変化させない。すなわち、導光板は様々なグレードのＰＣ、ＰＭＭＡおよび他の好適な物質から製造されうる。通常、より高い輝度を生じさせるためには、より小さな吸収率を有する高グレードの物質が好ましい。しかし、それはより高価でもある。

導光板の厚みは本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ４およびＩ５においては約０．４ｍｍであり、本発明の実施例Ｉ５、Ｉ６およびＩ８においては０．７ｍｍである。その厚みは何らかの他の値でもあり得る。ほとんどのディスプレイ用途においては、導光板の厚みは０．３ｍｍ〜４ｍｍの間で変化する。本発明の密度関数は、導光板の厚みとは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することが認められる。さらに、導光板は均一な厚みを有したほぼ平らであることができ、または変動した厚みを有する楔形を有することができる。
導光板の長さおよび幅は、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ４においては、それぞれ、Ｌ＝１８８ｍｍおよび幅Ｗ＝２９３ｍｍであり、本発明の実施例Ｉ５〜Ｉ８においては、それぞれＬ＝１７２ｍｍおよびＷ＝２６５ｍｍである。導光板の長さおよび幅はディスプレイに有用な任意のサイズであることができ、携帯電話ディスプレイのための数ミリメートルからノートブックディスプレイのための数百ミリメートル、さらにはＴＶディスプレイのための千ミリメートルを超えるものまででありうる。本発明の密度関数は、導光板の長さおよび幅とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することが認められる。

反射膜１４２は、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ３およびＩ８では鏡面的に反射しており、本発明の実施例Ｉ４〜Ｉ７では主として拡散性である。本発明の密度関数は、導光板と組み合わせて使用される反射膜の光学特性とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することが認められる。反射膜１４２の光学特性は鏡面反射、ランバート反射またはそれらの間の何らかのものでありうる。
本発明の密度関数は、離散した構成要素の形状（図４Ａの４Ａ−１から図４Ｃの４Ｃ−３を参照）とは無関係に、実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することも認められる。さらに、離散した構成要素はバンプまたは孔であることもできる。離散した構成要素は対称性であっても、非対称性であってもよい。離散した構成要素は、当該技術分野で知られている円柱、半球、凹もしくは凸レンズであってもよい。

本発明の密度関数は、離散した構成要素のサイズ（３０μｍ〜２００μｍ）とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することも認められる。
本発明の密度関数は、離散した構成要素が配置される面と反対の面上のプリズムの形状とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することも認められる。このプリズムは当該技術分野において知られているような様々な高さおよび様々なピッチを有することもできる。
本発明の密度関数は、光源１２の種類（ＣＣＦＬまたはＬＥＤ）とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することも認められる。
本発明の密度関数は、離散した構成要素が底面上または出力面上のいずれにあるかとは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することも認められる。
本発明の密度関数は、方向変換膜２２の種類とは無関係に、本発明の実施例Ｉ１〜Ｉ８を参照して論じられるのと同じ特性を有することも認められる。

表１は上記例のまとめである。

図６Ｈは本発明の密度関数Ｄ_Ｉ９（ｘ）を示し、これは密度関数Ｄ_Ｉ８（ｘ）のバリエーションである。Ｄ_Ｉ９（ｘ）は、０．０≦ｘ≦１．０でＤ_Ｉ８（ｘ）と同じである。しかし、Ｄ_Ｉ９（ｘ）は、−ｘ_１≦ｘ＜０（ここで、ｘ_１＝０．００２）で、ゼロでない値も有し、１＜ｘ≦１＋ｘ_２（ここで、ｘ_２＝０．００２）で、ゼロでない値も有する。他の場合においては、ｘ_１および／またはｘ_２は０．０２もの大きさであり得る。本発明の密度関数Ｄ_Ｉ９（ｘ）は、通常、輝度出力をより均一にし、かつ輝度レベルをわずかに低減させることができる。
図７の７Ａ〜７Ｄは、本発明の導光板２１２、２１４の他の実施形態を示す。導光板２１２、２１４は、別の光源１２ａが末端面１４付近に配置されることを除いて、それぞれ、図２の２Ａ〜２Ｄに示される導光板２００、２１０と同じである。
図７Ｅは離散した構成要素の密度関数Ｄ_Ｉ１１（ｘ）が、０＜ｘ_０＜０．０２で値Ｄ_０（ｘ_０）、および０．０２＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で局所的な最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、かつ０．９８＜ｘ_１＜１で値Ｄ_１（ｘ_１）、および０．７５＜ｘ_ｍｉｎ２＜０．９８で局所的な最小値Ｄｍｉｎ２（ｘ_ｍｉｎ２）を有し；かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％、およびＤ_１／Ｄｍｉｎ２−１＞２０％を満足する。密度関数Ｄ_Ｉ１１は導光板の中央に対して対称的であることができ、または対称的でなくてもよいことに留意されたい。

１０ 導光板
１２ 光源
１４ 末端面
１５ａ、１５ｂ 側面
１６ 出力面
１７ 底面
１８ 入射面
２０、２２ 方向変換膜
１００ ディスプレイ装置
１２０ 光ゲーティング装置
１２４ 吸収型偏光子
１２５ 反射型偏光子
１４２ 反射膜
２００、２１０、２１２、２１４ 導光板
２１６ プリズム
２１７ 離散した構成要素のパターン
２２７、２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ 離散した構成要素

Claims (10)

1. （ａ）光源から導光板への光を受けるための入力面、
   （ｂ）光を放射するための出力面、
   （ｃ）出力面の反対側の底面；を含み、
   離散した構成要素が前記底面に配置されており、離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する；
   導光板。
2. Ｄ_０／Ｄｍｉｎ−１＞３５％である、請求項１に記載の導光板。
3. ０．０２＜ｘ_ｍｉｎ＜０．１２である、請求項１に記載の導光板。
4. 別の光源から導光板への光を受けるための別の入力面をさらに含み、当該別の入力面が他の入力面の反対側にある、請求項１に記載の導光板。
5. 離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．９８＜ｘ_１＜１で値Ｄ_１（ｘ_１）を有し、０．７５＜ｘ_ｍｉｎ２＜０．９８であるｘ＝ｘ_ｍｉｎ２で局所的な最小値Ｄｍｉｎ２（ｘ_ｍｉｎ２）を有し、かつＤ_１／Ｄｍｉｎ２−１＞２０％を満足する、請求項４に記載の導光板。
6. （ａ）光源から導光板への光を受けるための入力面、
   （ｂ）光を放射するための出力面、
   （ｃ）出力面の反対側の底面；を含み、
   離散した構成要素が前記出力面に配置されており、離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する；
   導光板。
7. Ｄ_０／Ｄｍｉｎ−１＞３５％である、請求項６に記載の導光板。
8. ０．０２＜ｘ_ｍｉｎ＜０．１２である、請求項６に記載の導光板。
9. 別の光源から導光板への光を受けるための別の入力面をさらに含み、当該別の入力面が他の入力面の反対側にある、請求項６に記載の導光板。
10. 光源；
    導光板であって、
    （ａ）光源から導光板への光を受けるための入力面、
    （ｂ）光を放射するための出力面、
    （ｃ）出力面の反対側の底面；を含み、
    離散した構成要素が前記出力面もしくは底面の少なくとも一方に配置されており、離散した構成要素の密度関数Ｄ（ｘ）が０．０＜ｘ_ｍｉｎ＜０．２５で最小値Ｄｍｉｎ（ｘ_ｍｉｎ）を有し、ｘ_０＜ｘ_ｍｉｎで値Ｄ_０（ｘ_０）を有し、かつＤ_０／Ｄｍｉｎ−１＞２０％を満足する導光板；並びに、
    導光板の出力面から受ける光を方向変換するための方向変換膜；
    を含むバックライトユニット。

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