JP2021522553A - 多層リフレクタ - Google Patents

Abstract

多層リフレクタが記載される。具体的には、青色光を部分的に透過し、かつ緑色光及び赤色光を反射する、多層リフレクタが記載される。多層リフレクタは、ダウンコンバート材料を含むバックライトにおいて良好な効率及び色性能を有する。

Description

多層リフレクタは、ディスプレイ及び照明用途を含む多くの用途に使用される。多層光学フィルムは、少なくとも部分的には、屈折率の異なるミクロ層の配置によって、望ましい透過特性及び／又は反射特性をもたらす。

一態様では、本明細書は、多層光学リフレクタに関する。多層光学リフレクタは、複数の光学繰り返し単位を含み、各光学繰り返し単位は、総光学的厚さを有し、かつ複屈折ポリマー及び第２のポリマーを含み、かつ複屈折ポリマーの光学的厚さと光学繰り返し単位の総光学的厚さとの比として定義されるｆ比を有する。複数の光学繰り返し単位は、４２０〜４８０ｎｍの範囲にわたって平均化された非偏光の青色半球反射率が５５％未満であるように構成されており、複数の光学繰り返し単位は、５２０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲にわたって平均化された非偏光の赤緑色半球反射率が９７％超であるように構成されている。

多層リフレクタの側面断面図である。 ５０％付近のｆ比を示す層対の側面断面図である。 ５０％未満のｆ比を示す層対の側面断面図である。 ５０％より大きいｆ比を示す層対の側面断面図である。 図１の多層リフレクタを含むバックライトの動作原理及び構成の概略側面図である。

図１は、均一な左帯域端を有する多層リフレクタの側面断面図である。多層リフレクタ１００は、高屈折率複屈折層１１２及び低屈折率等方性層１１４を交互に含む。

多層リフレクタ１００は、材料の異なる少なくとも２つのミクロ層を交互に含む。多層光学フィルム、すなわち、少なくとも部分的には、屈折率の異なるミクロ層を配置することによって、望ましい透過特性及び／又は反射特性を提供するフィルムが公知である。真空チャンバの中で、一連の無機質材料を光学的に薄い層（「ミクロ層」）として基材に堆積させることによって、このような多層光学フィルムを作製することが公知である。

多層光学フィルムはまた、ポリマー層を交互に共押出することによっても実証されており、各交互の対は、光学繰り返し単位として知られている。例えば、米国特許第３，６１０，７２９号（Ｒｏｇｅｒｓ）、同第４，４４６，３０５号（Ｒｏｇｅｒｓら）、同第４，５４０，６２３号（Ｉｍら）、同第５，４４８，４０４号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）、及び同第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）を参照されたい。これらのポリマー多層光学フィルムにおいて、個々の層の作製には、ほとんど又は専ら、ポリマー材料が使用される。そのようなフィルムは、大量生産プロセスに適合しており、大きなシート及びロール品として作製することができる。いくつかの実施形態では、交互ポリマー層に使用される材料のうちの少なくとも１つは、ポリエチレンナフタレート、又はポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートを含むコポリマーのいずれかである。いくつかの実施形態では、複屈折を発生させることができる層に使用される材料のうちの少なくとも１つは、ポリエチレンナフタレート、又は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及び１００％の二塩基酸モノマーを基準としたモル％で１０％未満のモル％での任意の他のモノマーのコポリマーである。しかしながら、いくつかの用途では、ポリエチレンナフタレートは、紫外線への曝露後に黄色になり得るため、及び／又はポリエチレンナフタレートを使用するシステムは、入射角の関数として、（波長の関数として）その反射スペクトルを過度に大きくシフトし得るため、複屈折層又は多層リフレクタ全体は、ポリエチレンナフタレートを含まなくてもよく、ポリエチレンナフタレートを含まないポリエチレンテレフタレート及びこれらのコポリマーを代わりに使用することができる。

多くの材料及び材料セットが公知であり、当該技術分野において記載されている。

多層光学フィルムは、異なる屈折率特性を有する個々のミクロ層を含み、それにより、一部の光は、隣接するミクロ層間の境界面で反射される。ミクロ層は十分に薄いため、複数の境界面で反射された光は、強め合う干渉又は弱め合う干渉を受けて、多層光学フィルムに所望の反射特性又は透過特性を与える。紫外波長、可視波長、又は近赤外波長で光を反射するように設計された多層光学フィルムに関して、各ミクロ層は、一般に、約１μｍ未満の光学的厚さ（物理的厚さに屈折率を乗じたもの）を有する。特定の光学繰り返し単位（以下により詳細に記載されるように、５０％のｆ比を有する）の反射帯域は、光学繰り返し単位の光学的厚さの約２倍に中心を置いている。層は一般に、最も薄いものから最も厚いものへと配置することができる。いくつかの実施形態において、交互に配置された光学層は、層数の関数として実質的に線形に変化することがある。これらの層プロファイルは、線形の層プロファイルと呼ばれることがある。いくつかの実施形態では、層の厚さは、単調に配置してもよい。一般的に、線形の層プロファイルは、層配置の全体的な形状に基づくものであり、線形の層プロファイルからのわずかな又は有意でない偏差は、当業者によって線形の層プロファイルであるとして依然として見なされるであろう。いくつかの実施形態では、これは、実質的に線形の層プロファイルと呼ばれる場合がある。いくつかの実施形態において、交互に配置された光学層は、多項式又はべき法則で実質的に線形に変化することがある。多層光学フィルムの外側表面のスキン層、又は、多層光学フィルム内に配置され、ミクロ層のひとまとまりの群（「パケット」）を分離する保護境界層（protective boundary layer、ＰＢＬ）などの、より厚い層を含めることもできる。スキン層が加えられることがあり、これはフィードブロックの後方であるが、溶融物がフィルムダイを出る手前で行われる。

この多層溶融物は次に、ポリエステルフィルムに関する従来の方式でフィルムダイを通してチルロール上に流延され、急冷される。その後、例えば、米国特許出願公開第２００７／０４７０８０（Ａ１）号、同第２０１１／０１０２８９１（Ａ１）号、及び米国特許第７，１０４，７７６号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）に記載されているように、光学層のうちの少なくとも１つに複屈折が得られるように、キャストウェブが種々の可能な方法のうちの少なくとも１つにより延伸されて、多くの場合、反射型偏光子又はミラーフィルムのいずれかが形成される。複屈折を有するフィルムは、多層複屈折光学フィルムと呼ばれることがある。

いくつかの実施形態では、交互の材料は、複屈折層（より具体的には、応力誘発性複屈折を発生させることができる層）及び等方性層（少なくとも複屈折層と同じ処理条件下で、この層は複屈折を発生しない）を含み、材料セット及び処理条件は、複屈折層と等方性層との間の面内方向の屈折率が異なり、一方で面外方向では屈折率が同様又は等しいように選択される。広く使用される材料に関して、複屈折層は、等方性層よりも大きな屈折率を有することになる。いくつかの実施形態において、材料セット及び処理条件は、複屈折層の場合、面内屈折率が同じであるか、又は互いの０．０１以内になるように選択される。いくつかの実施形態では、材料セット及び処理条件は、複屈折層の場合、面内屈折率がそれぞれ１．６２〜１．６５になるように選択される。いくつかの実施形態において、材料セット及び処理条件は、複屈折層の場合、面外方向に沿った屈折率が２つの直交する面内方向の両方に沿った屈折率と少なくとも０．０５異なるように選択される。いくつかの実施形態では、材料セット及び処理条件は、複屈折層の場合、面外方向に沿った屈折率が１．５３未満となるように選択される。

いくつかの実施形態では、ｆ比、又は高屈折率複屈折層１１０の光学的厚さと層対（低屈折率等方性層を含む）の総光学的厚さとの比は、５０％、又は５０％の５％以内であってもよい。いくつかの実施形態では、ｆ比は、５０％より大きくてもよく、例えば、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、又は更には９０％でもよい。いくつかの実施形態では、逆ｆ比（例えば、４０％に対して６０％）は、実質的に同等の光学性能を有することができる。高屈折率複屈折層及び低屈折率等方性層（又は、いくつかの一般的ではないが利用可能な材料セットでは、高屈折率等方性層と対になったシンジオタクチックポリスチレンなどの低屈折率複屈折層）の相対的な材料コストに応じて、５０％からのより有意な偏差に関して、特定のｆ比に対してその逆のものを、そのようなフィルムを作製する材料コストに基づいて選択してもよく、これは、大きな体積に対して有意であり得る、又は有意になり得る。

本明細書に記載される多層リフレクタの設計におけるｆ比の操作により、望ましい特徴又は調整性の組み合わせを可能にすることができ、例えば、多層積層体によって反射される特定の波長の光の特定の割合は、フィルム全体の厚さを著しく変更することなく、又は層の数を変更することなく、変更することができ、様々な構成に対して多層リフレクタを可能にすることができる。本明細書に記載のフィルムは、１００マイクロメートルより薄く、９０マイクロメートルより薄く、８０マイクロメートルより薄く、７０マイクロメートルより薄く、６０マイクロメートルより薄く、５５マイクロメートルより薄く、５０マイクロメートルより薄く、４５マイクロメートルより薄く、４０マイクロメートルより薄くてもよく、又は更に３５マイクロメートルより薄くてもよい。

いくつかの実施形態では、ｆ比及び厚さは、一緒に調整され構成される。例えば、いくつかの実施形態では、複数の光学繰り返し単位は、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が４０％より大きいように、最小光学的厚さ及びｆ比を有する。他の箇所に記載されるように、これは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が、５０％より大きい、６０％より大きい、７０％より大きい、又は８０％より大きいように、ｆ比を変更することによって調整することができる。

本明細書に記載される多層リフレクタはまた、可視スペクトルの大部分（又は任意の他の所望のスペクトル又は波長範囲）にわたって高い反射率を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、複数の光学繰り返し単位は、５５０ｎｍ〜８００ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が５％未満であるように構成されている（例えば、厚さ、屈折率、コントラスト、処理条件、ｆ比を有する）。

図２Ａは、５０％付近のｆ比を示す層対の側面断面図である。層対２００Ａは、ほぼ同じ光学的厚さを有する複屈折高屈折率層２１０Ａ及び等方性低屈折率層２２０Ａを含む。図２Ｂは、５０％未満のｆ比を示す層対の側面断面図である。層対２００Ｂは、等方性低屈折率層２２０Ｂよりも小さい光学的厚さを有する複屈折高屈折率層２１０Ｂを含む。図２Ｃは、５０％より大きいｆ比を示す層対の側面断面図である。層対２００Ｃは、等方性低屈折率層２２０Ｃよりも大きな光学的厚さを有する複屈折高屈折率層２１０Ｃを含む。相対的な物理的厚さの比は、説明を容易にするために誇張されている。

図３は、図１の均一な左帯域端を有する多層リフレクタを含むエッジライト型バックライトの動作原理及び構成の概略側面図である。バックライト４００は、光源４１０と、ライトガイド４２０と、多層リフレクタ４３０と、バックリフレクタ４４０と、ダウンコンバート層４５０と、を含む。破線は、層が光学的に連通しているが、必ずしも積層又は他の手段によって直接取り付けられていなくてもよいことを示している。いくつかの実施形態では、隣接するフィルムは、それらの２つのフィルム間に空気間隙を保持するように、互いに単純に積層してもよい。

光源４１０から放射された光は、光４６０としてライトガイド４２０から抽出される。

光源４１０は、任意の適切な光源又は光源の組合せであってもよい。多くの場合、光源４１０は、発光ダイオード（light emitting diodes、ＬＥＤ）である、又はそれを含む。光源４１０は、単数形で言及されるが、一群又は一連の光源を表してもよい。例えば、光源４１０は、紙面の内外に軸に沿って延びる一連のＬＥＤであってもよい。いくつかの実施形態では、光源４１０は、従来のＬＥＤ（すなわち、約１５０μｍ〜約１ｍｍのダイサイズを有する）、ミニＬＥＤ（すなわち、約３０μｍ〜約１５０μｍのダイサイズを有する）、又はマイクロＬＥＤ（すなわち、約２μｍ〜約３０μｍのダイサイズを有する）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源４１０は、実質的に白色光を放射する。いくつかの実施形態では、光源４１０の構成要素の特定のものは、合わせて白色光を生成することができる異なる波長の光を放射する。「白色」光は、白色光として観察者が知覚し得る任意の好適な望ましい色点を指してもよく、用途に応じて調整又は較正することができる。いくつかの実施形態では、光源４１０は、電磁スペクトルの紫外線範囲、可視範囲、又は近赤外範囲のうちの１つ以上の光を放射してもよい。いくつかの実施形態では、光源４１０は、４００ｎｍ〜５００ｎｍのピーク、又は、より具体的には４００ｎｍ〜４８０ｎｍのピークを有する、実質的に青色光を放射してもよい。光源４１０はまた、冷陰極蛍光灯（cold cathode fluorescent lights、ＣＣＦＬ）、若しくは更にはいくつかの実施形態では、白熱光源であってもよい、又はそれを含んでもよい。光源、及び任意の対応する射出、コリメーション、又は他の光学素子を選択して、任意の好適な波長又は波長の組み合わせ、偏光、点拡散分布、及びコリメーションの程度を提供してもよい。

ライトガイド４２０などのライトガイドは、一般に、内部全反射により光を伝送し、かつ、その長さ及び／又は幅に沿った光の抽出に対する制御を提供するために、慎重に設計され構成された特徴部又は特定の幾何学形状を有する、中実透過性光学構成要素である。これらの場合では、ライトガイドの発光面（図３の基準座標系では、上部である可能性が高い）上の各点は、光分布円錐の仮想光源であると考えることが有用であり得る。ライトガイド（例えば、くさび形ライトガイドなど）の設計及び幾何学的形状、並びに抽出器の形状及び分布は、そのような光分布円錐の形状又は幅を変更することができる。特定の抽出器設計を使用して、所望の角度で高度にコリメートされた光を放出することができる。ライトガイドは、典型的には、射出成形などによって製造及び形成が容易な透明材料から形成される。アクリル（ポリ（メチルメタクリレート））が、その透明性、低固有複屈折、及び射出成形プロセスを通して所望の形状に容易に形成される能力に起因して一般的に使用されるが、任意の他の好適なポリマー、コポリマー、又はこれらのブレンドを使用してライトガイドを形成することもできる。

光４６０は、青色光であるため、著しい吸収又は反射を伴わずに、多層リフレクタ４３０を実質的に透過する。いくつかの実施形態では、透過率は、一定の角度で多層リフレクタに入射する青色光に対してより、軸上で高く、コリメート効果を作り出すことができる。いくつかの実施形態では、光４６０の一部分は、バックライト４００からの放射光の面均一性を増大させるために（具体的には、主に入射縁部付近で透過する代わりに、光がダウンガイドを移動することを可能にすることによって）、多層リフレクタ４３０によって反射することができる。反射光４６１は、ライトガイド４２０を透過して戻され、バックリフレクタ４４０によって反射される。バックリフレクタ４４０は、金属コーティング若しくは金属化フィルム、白色（拡散）プラスチックリフレクタ、又は更にはＥｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から入手可能）などの多層光学リフレクタを含む、任意の好適なリフレクタであってもよい。いくつかの実施形態では、特に、薄さが極めて重要であり得る場合、バックリフレクタ４４０は、広い角度範囲にわたって又は全ての入射角で青色光を反射する層のみを有して、非常に薄いリフレクタ設計を可能にすることができる。次いで、方向転換された光４６２は、再び多層リフレクタ４３０に向けられ、このサイクルで透過してもよく、又は更に再利用してもよい。

透過光４６０に再び戻ると、光線は、次にダウンコンバート層４５０に入射する。ダウンコンバート層は、分散又はコーティングされたダウンコンバート材料を含む。ダウンコンバート材料は、一般に、特定の波長の光を吸収し、かつ第２のより低いエネルギーの（より長い）波長の光を再放射する任意の材料である。いくつかの実施形態では、ダウンコンバート材料は、蛍光体であってもよく、又は蛍光体を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ダウンコンバート材料は、量子ドットであってもよく、又は量子ドットを含んでもよい。ダウンコンバート層４５０は、バックライト内の任意の点に、又は更にはディスプレイスタック内に位置してもよい。いくつかの実施形態では、ダウンコンバート層４５０は、液晶パネル上に配置されたカラーフィルタアレイに取り付けてもよく、又はこれと一体化してもよい。

透過光４６０がダウンコンバート層４５０に入射した後、透過光４６０の少なくとも一部分は、再放射されるために、ダウンコンバート材料によって吸収される。換言すれば、透過光４６０及びダウンコンバート層４５０内のダウンコンバート材料は、透過光４６０がダウンコンバート層４５０内のダウンコンバート材料のためのポンプ光であるように、選択され構成される。ダウンコンバート材料は、ダウンコンバートされた光４６３を全ての方向にランダムに放射する。ダウンコンバートされた光４６３は、ディスプレイに有用な角度で放射される（例えば、典型的なバックライト及びディスプレイ構造、並びに図３の基準座標系において、上向き方向に）。これはこの光が、非有用な角度で放射される（例えば、典型的なバックライト及びディスプレイ構造、並びに図３の基準座標系において、ライトガイド及びバックリフレクタに向かって戻る）のと同程度である。しかしながら、多層リフレクタ４３０は、透過光４６０に対して青色光を選択的に透過するように作用することに加えて、ダウンコンバートされた光４６３（例えば、緑色光又は赤色光）の選択的リフレクタでもある。方向転換されダウンコンバートされた光４６４は、もはやダウンコンバート層４５０のダウンコンバート材料のためのポンピング光ではないため、有用な表示角度で反射されて戻り、透過したポンピング光４６５として示された、ダウンコンバート層４５０によって吸収されない透過光４６０の部分とともに、図３に図示されていないディスプレイの残りの部分に向かって、実質的に透過され放射される。図３に示す構成のエッジライト型バックライトは、いくつかの構成では直下型バックライトと置き換えてもよい。直下型構成では、ライトガイド及び縁部に配置された光源が、他のバックライトフィルム構成要素のすぐ後ろに位置する光源のアレイと置き換えられることになる。均一性及び効率のために、拡散体、部分リフレクタ、及び／又はリフレクタを追加することができる。

いくつかの実施形態では、色の均一性、すなわち、入射角及び効率の関数としての色シフトが欠如していることは、左及び右の帯域端の位置及び鮮鋭度、又は、リフレクタが、短波長側及び長波長側で、それぞれ低透過率から高透過率に移行する地点を制御することによってバランスをとることができる。対象とする波長にわたって平均化された半球反射率は、許容可能かつ優れた色及び効率性能を表すことができる、単純で測定可能なリフレクタ特性である。例えば、４２０〜４８０ｎｍの間にある平均として定義される青色半球反射率、及び５２０〜６５０ｎｍの間にある平均として定義される赤緑色半球反射率を使用することができる。いくつかの実施形態では、青色半球反射率は５５％未満である。いくつかの実施形態では、青色半球反射率は５０％未満である。いくつかの実施形態では、赤緑色半球反射率は９７％超である。いくつかの実施形態では、赤緑色半球反射率は９８％超である。いくつかの実施形態では、赤緑色半球反射率は９９％超である。これらの半球反射率測定値は、帯域端の位置によって影響を受けるが、帯域端の傾き、すなわち、スペクトルが低透過率から高透過率にどれだけ急速に遷移するかによっても影響を受ける。

複数の光学繰り返し単位は、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が４０％超であるように最小光学的厚さ及びｆ比を有する。複数の光学繰り返し単位は、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が５％未満、又は２％未満、又は更には１％未満であるように構成されている。

半球反射スペクトルの計算方法（Ｒ_ｈｅｍｉ（λ））
半球反射は、フィルム反射率Ｒ（θ、φ）の強度及び立体角加重平均として定義され、θは、極角を表し、φは、フィルムの平面に対する方位角を表し、照明強度Ｉ（θ、φ）は、ランバートであると仮定される。対象の波長範囲に関して、反射光の全光束対入射光の全光束の比が、半球反射率、Ｒ_ｈｅｍｉ（λ）である。

Ｒ_ｈｅｍｉ（λ）はまた、光学フィルムのミクロ層及び他の層要素の層の厚さプロファイルの情報から、及びフィルム内のミクロ層及び他の層の各々に関連付けられた屈折率値から、国際公開第２０１７／１０６０９６（Ａ１）号（Ｋｉｖｅｌら）に記載されているように、計算することができる。多層フィルムの光学応答用の４×４行列求解用ソフトウェアアプリケーションを使用することにより、反射スペクトル及び透過スペクトルの両方を、ｘ軸入射面について、及びｙ軸入射面について、並びにｐ偏光及びｓ偏光入射光の各々について、既知の層の厚さプロファイル及び屈折率特性から計算することができる。ここから、Ｒ_ｈｅｍｉ（λ）を下記に示す式を用いることで計算することができる。すなわち、

式中、

及び

ただし、Ｅ（θ）は光度分布である。

測定したプロファイルと、例えば、Ｋｉｖｅｌらによる、計算したプロファイルとが実質的に一致していることにより、列挙した反射スペクトルにおける吸収損失の影響を含めて、広帯域可視光リフレクタからの反射に関連性を有する物理学をこの計算技術が捕捉したことが検証される。

スペクトル応答の部分からの結果を報告する目的で、４２０〜４８０ｎｍについての平均として定義されるＲ_ｈｅｍｉＢ_ａｖｇが、各例について報告される。同様に、５２０〜６５０ｎｍについての平均として定義されるＲ_ｈｅｍｉＧＲ_ａｖｇが、各実施例について報告される。左帯域端（ＬＥ）は、青色部分と緑色部分との間の計算された半球形スペクトルにおける点として定義され、測定された透過率％は最大透過率の５０％と等しく、Ｌ１は、透過スペクトルの左端が最大サンプル透過率と交差する際の波長によって定義される。同様に、右帯域端（ＲＢＥ）は、８００ｎｍ付近にある計算された半球状スペクトルにおける点として定義され、透過率は最大透過率の５０％と等しく、Ｌ２は、透過スペクトルの右端が最大サンプル透過率と交差する際の波長である。左右帯域端の平均波長及び透過曲線の勾配の両方が、典型的な製造変動に対してロバストな光学溶液に関する重要なパラメータである。これらのデータは、以下の実施例のそれぞれにおいて報告され、モデル変動範囲は、中央設計点から＋／−１０ｎｍの範囲であり、キャリパ変動に基づいて製造変動をシミュレートする。

実施例及び比較例
これらのモデル化実施例では、以下の手法を実行して、バックライトユニット（ＢＬＵ）スペクトルを測定した。各条件に対して、ＢＬＵスペクトルは、以下のように再利用モデルの２ストリーム近似を使用して計算した。一方の側にバックリフレクタを、他方の側に青色透過リフレクタを裏打ちした第１の再利用キャビティに、青色光を注入した。青色透過ミラーを透過した青色光は、一方の側に青色透過ミラー及び蛍光体層を、他方の側に直交プリズムフィルム及び反射型偏光子（ＸＢＥＦ及びＤＢＥＦ、いずれも３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）積層体を裏打ちした第２の再利用キャビティ内に透過した。蛍光体層に入射した青色光は、部分的に吸収され、各パスで緑色光及び赤色光に変換された。総吸収率及び変換率は、再利用量の関数であり、これを収束無限級数としてモデル化した。最終的なＢＬＵスペクトルを含む全ての可能な波長に対して、輝度向上積層体を透過した光の量を決定するように、緑色光及び赤色光に対して同様の計算を行った。そのスペクトルは、強度、輝度、白色点座標、及び光源で放射された青色光に対する効率などの性能特性を計算するための基準を形成した。

この特定の実施例のセットに使用されるモデル化ＢＬＵは、４５０ｎｍで発光する青色ＬＥＤと、８５％ランバート反射率を有すると想定される後部リフレクタと、青色通過多層光学フィルム（ＭＯＦ）と、５３５ｎｍで発光するＭｉｔｓｕｉ緑色蛍光体と、６００〜６５０ｎｍで発光するＧＥ Ｋ２ＳｉＦ６ＭｎＩＶ赤色蛍光体と、ＢＥＦ４−ＧＴ及びＢＥＦ４−ＣＭｖ５交差プリズムとＡＰＦｖ３反射型偏光子とからなる従来のＢＬＵ再利用スタックと、を使用した。ＭＯＦ設計の関数としての性能は、ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊、ｕ＊、ｖ＊）色空間で計算された総システム効率［ｌｍ／Ｗ］及び色変動（Δｕ＊、Δｖ＊）として報告される。

我々は、以下のパラメータを用いてＭＯＦスペクトルの重要なスペクトルパラメータを、以下のパラメータ：Ｌ１勾配（ｎｍ当たりの反射率（％）におけるＬＢＥ鮮鋭度）及びＬ２で表すことを選択した。設計毎に、我々は、平均システム効率と、ＭＯＦ製造におけるキャリパ変動に通常関連するＭＯＦスペクトルの＋／−１０ｎｍシフトから生じるｕ＊及びｖ＊変動の振幅と、を特徴付けた。概して、結果が示すように、ＬＢＥ先鋭度（勾配）が高いほど、特定の帯域端位置の製造変動のロバスト性が向上する。理想的には、効率は最大化され、この分析では５０［ｌｍ／Ｗ］超である。また理想的には、厚さ変動に伴う色変動（Δｕ＊及びΔｖ＊）も最小化される。

我々は、効率と製造変動に伴う色シフトとの両方を考慮に入れた性能指数（ＦＯＭ）を提案する。

このＦＯＭは、効率を最大化しながら、色変動を設計限界まで最小化することとの間のバランスを提供するように選択される。設計選択は、色変動の項と効率の項の積を最小化するように努めるべきである。色シフトの項における定数０．００２は、一般に、最小検出可能な色変動に適した概算推定値と見なされる。Ｍａｘ Ｅｆｆの項は、本分析のために検討されたパラメータの範囲にわたって計算される最大効率であり、この場合、Ｍａｘ Ｅｆｆは５５［ｌｍ／Ｗ］である。

各実施例及び比較例の結果として得られた性能指数を表１に挙げるが、約１．５未満のＦＯＭ値がＭＯＦ設計の機能範囲を表し、約１．０未満のＦＯＭ値がＭＯＦ設計の最良パフォーマンスを表す。

これらの結果から、我々は、性能指数の最良パフォーマンスは、０．５５未満のＲ_ｈｅｍｉＢ_ａｖｇの場合のＭＯＦフィルタ値と高い相関関係を持つことを観察した。更に良好な性能指数が、０．５０未満のＲ_ｈｅｍｉＢ_ａｖｇの場合に観察された。また、我々は、性能指数の良好なパフォーマンスが、０．９７超のＲ_ｈｅｍｉＧＲ_ａｖｇの場合のＭＯＦフィルタ値と高い相関関係を持つことを観察した。更に良好な性能指数が、０．９８超のＲ_ｈｅｍｉＧＲ_ａｖｇの場合に観察された。更に、我々は、Ｌ１及びＬ２が５２０〜５３０ｎｍ及び６３０〜６４０ｎｍの場合に、予想に反して、発光スペクトルとの重複が有意な色を誘発せず、むしろ、ＬＢＥによって誘発される色変動がＲＢＥによって部分的にオフセットされ、許容可能な色変動及び高効率をもたらすことも観察した。

図中の要素の説明は、別段の指示がない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されるものと理解されたい。上述の実施形態は、本発明の様々な態様の説明を容易にするために詳細に記載されたものであるため、本発明は、上述の特定の実施例及び実施形態に限定されるものと見なされるべきではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物によって定義される本発明の範囲内に含まれる様々な変形形態、同等のプロセス、及び代替的デバイスを含めた、本発明の全ての態様を包含するものと理解されるべきである。

Claims (20)

1. 多層光学リフレクタであって、
   複数の光学繰り返し単位であって、各光学繰り返し単位は、総光学的厚さを有し、かつ複屈折ポリマー及び第２のポリマーを含み、かつ前記複屈折ポリマーの光学的厚さと前記光学繰り返し単位の総光学的厚さとの比として定義されるｆ比を有する、複数の光学繰り返し単位を備え、
   前記複数の光学繰り返し単位は、４２０〜４８０ｎｍの範囲にわたって平均化された非偏光の青色半球反射率が５５％未満であるように構成されており、
   前記複数の光学繰り返し単位は、５２０〜６５０ｎｍの範囲にわたって平均化された非偏光の赤緑色半球反射率が９７％超であるように構成されている、多層光学リフレクタ。
2. 前記複数の光学繰り返し単位は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にわたって平均化された前記非偏光の青色半球反射率が５０％未満であるように構成されている、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
3. 前記複数の光学繰り返し単位は、５２０〜６５０ｎｍの範囲にわたって平均化された前記非偏光の赤緑色半球反射率が９８％超であるように構成されている、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
4. 前記複数の光学繰り返し単位は、４２０〜４８０ｎｍの範囲にわたって平均化された前記非偏光の青色半球反射率が５０％未満であるように構成されており、前記複数の光学繰り返し単位は、５２０〜６５０ｎｍの範囲にわたって平均化された前記非偏光の赤緑色半球反射率が９８％超であるように構成されており、前記多層光学リフレクタは、５０マイクロメートルより薄い、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
5. 前記複数の光学繰り返し単位は、ポリエチレンナフタレートを含まない、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
6. 前記複数の光学繰り返し単位は、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が４０％超であるように最小光学的厚さ及びｆ比を有する、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
7. 前記複数の光学繰り返し単位は、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が５％未満であるように構成されている、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
8. 前記複数の光学繰り返し単位は、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの非偏光垂直入射光の平均透過率が２％未満であるように構成されている、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
9. 前記複数の光学繰り返し単位の少なくとも１つの層について、２つの直交する面内方向に沿った前記屈折率は、互いに０．０１以内である、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
10. ２つの直交する面内方向に沿った前記屈折率は１．６２〜１．６５である、請求項９に記載の多層光学リフレクタ。
11. 前記複数の光学繰り返し単位の少なくとも１つの層について、面外方向に沿った屈折率は、２つの直交する面内方向の両方に沿った前記屈折率と少なくとも０．０５異なる、請求項１に記載の多層光学リフレクタ。
12. 前記面外方向に沿った屈折率は１．５３未満である、請求項９に記載の多層光学リフレクタ。
13. 拡張領域光源であって、
    ４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの最大放射波長を有する青色光源と、
    前記青色光源から放射された光を吸収し、かつ５５０〜８００ｎｍの波長を有する光を再放射するダウンコンバート材料と、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多層光学リフレクタであって、青色光源とダウンコンバート材料との間の光路内に配置された多層光学リフレクタと、
    を備える、拡張領域光源。
14. 前記青色光源は発光ダイオードを含む、請求項１３に記載の拡張領域光源。
15. 前記ダウンコンバート材料は蛍光体を含む、請求項１３に記載の拡張領域光源。
16. 前記ダウンコンバート材料は量子ドットを含む、請求項１３に記載の拡張領域光源。
17. 前記青色光源と前記ダウンコンバート材料との間の光路内に配置されたライトガイドを更に含む、請求項１３に記載の拡張領域光源。
18. 前記多層光学リフレクタによって反射された光を反射するように光路内に配置されたバックリフレクタを更に含む、請求項１３に記載の拡張領域光源。
19. 前記ダウンコンバート材料は、ダウンコンバートフィルム内にあり、前記ダウンコンバートフィルムは、前記多層光学リフレクタの面積の１０％以内である、請求項１３に記載の拡張領域光源。
20. 前記ダウンコンバート材料は、カラーフィルタアレイ内にある、請求項１３に記載の拡張領域光源。

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