選択的出力光束分布を有するバックライト及びそれを使用した表示システム

专利摘要:
出力面（１０４）を含む中空の光リサイクリングキャビティを形成する前面反射体（１２０）及び背面反射体（１３０）を備えるバックライトが開示される。背面反射体の少なくとも一部分は、前面反射体に対して非平行である。バックライトはまた、中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素と、中空の光リサイクリングキャビティ内に光を放射するために配置された１つ以上の光源（１４０）と、を備え、この１つ以上の光源は、中空の光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている。
公开号:JP2011513897A
申请号:JP2010547717
申请日:2009-02-18
公开日:2011-04-28
发明作者:エー． ウェアトレイ，ジョン；ダブリュ． バーナス，ロルフ；エー． メイス，マイケル；リウ，タオ；イー． ワトソン，フィリップ
申请人:スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー；
IPC主号:F21S2-00

专利说明:

[0001] （関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年２月２２日出願の米国特許仮出願第６１／０３０７６７号の利益を主張し、その開示内容の全体を参照することにより本明細書に援用する。
バックライトは、バックライトの出力領域に対して光源がどこに配置されるかによって２つのカテゴリーのいずれかに分類されると考えられる。ここでバックライトの「出力領域（output area）」とは表示装置の可視領域又は区域に相当する。バックライトの「出力領域」は、本明細書では、区域又は表面自体とその区域又は表面の面積（area）（平方メートル、平方ミリメートル、平方インチなどの単位を有する数量）とを区別するために、「出力区域」又は「出力面」と呼ばれることがある。]
[0002] 第１のカテゴリーは「エッジライト」方式である。エッジライト方式のバックライトでは、平面図の視点で見て、１つ以上の光源がバックライト構造の外側の境界又は外周に沿って、通常は、出力領域に相当する領域又は範囲の外側に配置される。多くの場合、光源は、バックライトの出力領域と接するフレーム又はベゼルによって視線から隠される。光源は、典型的には、特にラップトップコンピュータディスプレイのように極めて薄いバックライトが必要とされる場合には、「ライトガイド」と呼ばれる構成要素内に光を放射する。ライトガイドは、透明な中実の比較的薄いプレートであり、その長さ及び幅寸法は、ほぼバックライトの出力領域と同じである。ライトガイドは、内部全反射（ＴＩＲ）を利用して端部に取り付けられた光源からライトガイドの全長又は全幅にわたってバックライトの反対側の端部にまで光を移送又は案内するものであり、ライトガイドの表面に局在化された抽出構造の不均一なパターンが設けられることによって、案内された光の一部がライトガイドの外部へ、バックライトの出力領域へ向けて進路を変えるものである。こうしたバックライトは、ライトガイドの後ろ又は下に配置される反射材料などの光管理フィルム、並びに、ライトガイドの前方又は上に配置される反射偏光フィルム及びプリズム状ＢＥＦフィルムを通常、更に備えることによって、法線方向の輝度が高くなっている。]
[0003] 出願人の見地では、既存のエッジライト式バックライトの欠点又は制限として、特にバックライトのサイズが大きい場合にライトガイドと関連した質量又は重量が比較的大きいこと、特定のバックライトサイズと特定の光源構造用にライトガイドを射出成形や他の方法で製造しなければならないので、バックライト間で互換性のない構成要素を使用しなければならないこと、既存の抽出構造パターンと同様にバックライト内の位置に応じて実質的に空間不均一を必要とする構成要素を使用しなければならないこと、並びにバックライトのサイズが大きくなるほど、長方形の面積に対する周囲の長さの比率が、特徴的な面内寸法Ｌ（例えば、所定の縦横比の長方形では、バックライトの出力区域の長さ、幅、又は対角線寸法）とともに線形（１／Ｌ）に低下するので、表示装置の縁に沿った空間又は「不動産」が制限されるため十分な照明を提供するのが困難になることがある。]
[0004] バックライトの第２のカテゴリーは「直下型」方式である。直下型方式のバックライトでは、平面図の視点で見て、１つ以上の光源が出力領域に相当する領域又は範囲のほぼ内側に、通常は範囲内の規則的な配列又はパターンとして配置される。あるいは、直下型バックライトの光源が、バックライトの出力領域の真後ろに配置されてもよい。光源の上には、通常、高拡散性プレートが配置されて、光を出力領域にわたって拡散する。この場合もやはり、拡散プレートの上に反射偏光フィルム及びプリズム状ＢＥＦフィルムなどの光管理フィルムを更に配置して、法線方向の輝度及び効率を高めることができる。]
[0005] 出願人の見地では、既存の直下型バックライトの欠点又は限界としては、高拡散性プレートに関連した非効率性と、ＬＥＤ光源の場合、適切な均一性及び輝度のためにそのような光源が多数必要となり、それに付随する構成要素による高コスト及び発熱と、各光源上の出力領域に明るいスポットが生じる不均一で好ましくない「パンチスルー」を光源が生じさせるために、バックライトの達成可能な薄さにはそれ以上は薄くできない限界があること、が挙げられる。]
[0006] 場合によって、直下型バックライトは、バックライトの周囲に１つ又はいくつかの光源を備えることもあり、エッジライト式バックライトは、出力領域の真後ろに１つ又はいくつかの光源を備えることもある。そのような場合、バックライトは、ほとんどの光がバックライトの出力領域の真後ろから出る場合は「直下型」と見なされ、ほとんどの光がバックライトの出力領域の周囲から出る場合は「エッジライト」と見なされる。]
[0007] 通常、あらゆる種類のバックライトが液晶（ＬＣ）ベースのディスプレイとともに使用される。液晶表示（ＬＣＤ）パネルは、その操作方法を理由に光の１つの偏光状態のみを利用する。したがって、ＬＣＤ用途に関しては、単純に偏光されていない場合がある光の輝度及び不均一性だけでなく、正しい又は使用可能な偏光状態の光に対するバックライトの輝度及び不均一性を知ることが重要である場合がある。その点で、他の全ての要素が等しい場合、使用可能な偏光状態の光を主に又は排他的に放射するバックライトは、ＬＣＤ用途において非偏光を放射するバックライトより効率的である。しかしながら、ＬＣＤパネルとバックライトとの間に設けられる吸収偏光子によって使用不可能な偏光状態を解消することができるので、使用可能な偏光状態の光のみを放射しているとは限らないバックライト、更にはランダムな偏光を放射するバックライトであってもなお十分にＬＣＤ用途で使用することができる。]
課題を解決するための手段

[0008] 一態様において、本開示は、出力面を有する中空の光リサイクリングキャビティを形成する部分的透過性の前面反射体及び背面反射体を備えるバックライトを提供する。少なくとも背面反射体の第１部分は、前面反射体に対して非平行である。バックライトはまた、中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素と、中空の光リサイクリングキャビティ内に光を放射するために配置された１つ以上の光源とを備えている。この１つ以上の光源は、中空の光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている。]
[0009] 別の態様では、本開示は、所望の出力光束分布を提供するように動作可能なバックライトを形成する方法を提供する。この方法は、出力面を有する中空の光リサイクリングキャビティであって、部分的透過性の前面反射体及び平面状の背面反射体を更に含む光リサイクリングキャビティを形成する工程を含む。この方法は、光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するための、１つ以上の光源を位置決めする工程と、所望の出力光束分布を選択する工程と、第１の出力光束分布を測定する工程と、その第１の出力光束分布を所望の出力光束分布と比較する工程と、背面反射体を形成する工程と、第２の出力光束分布を測定する工程と、その第２の出力光束分布を所望の出力光束分布と比較する工程とを更に含む。]
[0010] 別の態様では、本開示は、表示パネルと、表示パネルに光を提供するように配置されたバックライトとを備える表示システムを提供する。バックライトは、出力面を有する中空の光リサイクリングキャビティを形成する、部分的透過性の前面反射体及び背面反射体を備える。背面反射体の少なくとも第１部分は、前面反射体に対して非平行である。バックライトはまた、中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素と、中空の光リサイクリングキャビティ内に光を放射するために配置された１つ以上の光源とを備え、この１つ以上の光源は、中空の光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている。]
[0011] 本出願のこれら及び他の態様は下記の詳細な説明から明らかとなろう。しかしながら、いかなる場合においても、上述された概要は特許請求される発明の主題に対する限定としてみなされるべきではなく、発明の主題は、手続きにおいて補正される可能性のある付属の特許請求の範囲によってのみ定義されるものである。]
図面の簡単な説明

[0012] 明細書を通じて、添付図面を参照されたい。同様の参照番号は同様の要素を指す。
エッジライト式中空バックライトの一実施形態の概略断面図。
エッジライト式中空バックライトの別の実施形態の概略断面図。
非平面状の背面反射体の一部分の概略平面図。
前面反射体の様々な実施形態の概略断面図。
前面反射体の様々な実施形態の概略断面図。
前面反射体の様々な実施形態の概略断面図。
エッジライト式中空バックライトの別の実施形態の概略断面図。
エッジライト式中空バックライトの別の実施形態の概略断面図。
直下型中空バックライトの一実施形態の概略断面図。
表示システムの一実施形態の概略断面図。
エッジライト式バックライトの複数の実施形態での位置に対する出力光束分布の断面積のグラフ。]
[0013] 広くは、本開示は、選択的な出力光束分布を提供するように構成され得る薄型の中空バックライトのいくつかの実施形態を説明する。例えば、いくつかの実施形態では、本開示のバックライトは、均一な光束分布をバックライトの出力面に提供するように構成され得る。「均一」という用語は、視聴者には不快となるであろう観察可能な輝度特性又は不連続性を有さない光束分布を意味する。例えば、一般の照明用途での均一な出力光束分布は、ディスプレイ用途では均一であるとは考慮され得ないといったように、出力光束分布の許容可能な均一性は、その用途によって決定されることが多いであろう。]
[0014] 更に、例えば、本開示のバックライトの少なくとも１つ以上の実施形態は、バックライトの端部領域付近の光束と比較して、出力面の中央領域付近の光束が増大している出力光束分布を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、出力面の端部領域付近の輝度に対する出力面の中央領域付近の輝度の比率は、少なくとも約１．１０である。そのような出力光束分布は、不均一と考慮され得るが、一部の用途に関しては、この種の分布が望ましい場合もある。任意の好適な出力光束分布を提供することが可能である。]
[0015] これらの実施形態の少なくとも１つでは、バックライトは、出力面を有する中空の光リサイクリングキャビティを形成する、部分的透過性の前面反射体及び背面反射体を備える。背面反射体の少なくとも一部分は、前面反射体に対して非平行である。この代表的なバックライトはまた、キャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素、及び限定された角度範囲にわたってキャビティ内に光を放射するように配置された１つ以上の光源を備える。]
[0016] 本明細書で使用する「出力光束分布」という用語は、バックライトの出力面にわたる輝度の偏差を意味する。「輝度」という用語は、単位立体角内への、単位面積当たりの光出力（ｃｄ／ｍ２）を意味する。]
[0017] いかなる特定の理論に拘束されるものではないが、本明細書で説明するバックライトの出力光束分布は、以下のパラメータの１つ以上を制御することにより調整可能である。]
[0018] １．背面反射体に対する前面反射体の位置決め、
２．前面及び背面反射体の一方又は両方の形状、
３．前面及び背面反射体の反射特性及び透過特性、
４．少なくとも１つの半鏡面要素の反射特性、及び、
５．１つ以上の光源によりキャビティ内へ放射される光の平均光束偏差角。]
[0019] これらの要因を制御することは、光リサイクリングキャビティを光で充填することと、少なくともその一部分が出力面の所望の位置で前面反射体を透過するように、キャビティ内の光の方向転換又は進路変更させることとの間のバランス調節を伴う。]
[0020] 広くは、キャビティ内を伝搬する光は、２つの角度分布又は帯域、即ち移送帯域及び透過帯域に分類されるものと考えられる。移送帯域は、光が前面反射体を簡単には透過しないような方向でキャビティ内を伝搬する光を含む。移送帯域内の光の角度範囲は、前面及び背面反射体の反射及び透過特性、キャビティ内の半鏡面要素の反射特性、及びキャビティの形状によって、少なくともある程度決定されるであろう。例えば、本明細書で説明するバックライトのいくつかの実施形態では、例えば前面反射体の主表面に対して３０度以下の角度をなして入射する光に関して反射率の増大を示す様々な前面反射体が含まれている。それらの前面反射体の場合、移送帯域は、前面反射体の表面と３０度以内の方向でキャビティ内を伝搬する光を含むものとして定義できる。他の実施形態では、前面反射体が、オフ角の光に関してこのような反射率の増大を示さない場合もある。それらの実施形態では、移送帯域は、前面反射体の主表面と実質的に平行な方向でキャビティ内を伝搬する光を含むものとして定義できる。]
[0021] 透過帯域は、少なくともその一部分が前面反射体を透過することが可能となる方向でキャビティ内を伝搬する光を含む。換言すれば、透過帯域は、移送帯域内にない伝搬する光を含む。]
[0022] 実質的に平行な前面反射体及び背面反射体を備えるバックライトの場合、バックライトの出力面での光束分布は、少なくともある程度は、移送帯域から透過帯域へ光が変換する比率により決定され得る。この比率は、いくつかの要因、例えば、バックライトの前面、背面、及び端面の反射体の反射率及び鏡面性、バックライトの照光端部の数、１つ以上の光源の光注入角、及びバックライトの厚さＨに対する長さＬの比率などによって決まる。Ｈを調節することにより、移送帯域から透過帯域へ光が変換する比率を少なくともある程度制御できる。]
[0023] 厚さＨは、背面反射体の少なくとも一部分が前面反射体に対して非平行となるように、前面及び背面反射体を位置決めすることにより、調節可能である。例えば、本明細書で更に説明するように、前面反射体とともにくさび形中空光リサイクリングキャビティを形成するように背面反射体を位置決めすることもできる。このくさび形は、中空の光リサイクリングキャビティ内の少なくとも１つの方向において変化するＨをもたらす。]
[0024] 光リサイクリングキャビティの厚さＨはまた、前面及び背面反射体の一方又は両方を非平面状に形成することによっても調整できる。本明細書で使用するとき、「非平面状」という用語は、前面であれ背面であれ、１つの平面内に実質的に含まれ得ない反射体を意味する。実質的に平面状の基材上に形成されたミリメートル以下の構造体を有する反射体は、本出願の趣旨としては非平面状とは見なされないであろう。いくつかの実施形態では、バックライトは、前面反射体に向かって傾斜する１つ以上の部分を含む非平面状の背面反射体を備え得る。これらの傾斜部分は、キャビティ内の所望の位置で移送帯域から透過帯域へ光が変換する比率を増大させるように位置決めされ得る。]
[0025] 本明細書で説明するバックライトの１つ以上によって作り出される光束分布はまた、前面及び背面反射体の一方又は両方の反射及び／又は透過特性を選択することによっても、ある程度制御可能である。例えば、特定の（使用可能な）偏光状態の光のみを放射するよう設計されたバックライトの場合には、前面反射体は、その使用可能な光の横方向の移送又は伝播を支援するため、並びに光線角度をランダム化してバックライト出力の許容可能な空間的均一性を達成するために高い反射率をなしながらも、バックライトの適用輝度が確実に許容可能となるよう用途に使用可能な角度への十分に高い透過率なすことができる。更に、いくつかの実施形態では、リサイクリングキャビティの前面反射体は、一般に入射角とともに増加する反射率、及び一般に入射角とともに減少する透過率をなし、これら反射率及び透過率は、偏光されていない可視光及び任意の入射平面に関するものであり、並びに／又は使用可能な偏光状態の斜めの光がｐ偏光であるような平面における、使用可能な偏光状態の光に関するものである（更に、前面反射体は高い値の半球反射率をなし、その一方で、用途に使用可能な光について十分に高い透過率をもなす）。]
[0026] バックライトの代表的な実施形態の１つはまた、少なくとも１つの半鏡面要素を備え、その反射特性を選択することによっても出力光束分布をある程度決定できる。例えば、この半鏡面要素は、鏡面特性と拡散特性とのバランスがとれた中空の光リサイクリングキャビティを提供することができ、それら要素は、キャビティ内での有意な横方向の光の移送又は混合を支援するに十分な鏡面性を有するが、キャビティ内に狭い角度範囲にわたってのみ光を注入する場合であっても、キャビティ内で定常状態の光の角度分布をほぼ均質化するに十分な拡散性を有している（更に、特定の（使用可能な）偏光状態の光のみを放射するように設計されたバックライトの場合には、キャビティ内でのリサイクリングには、好ましくは、入射光偏光状態に対する反射光偏光のある程度のランダム化が含まれ、これにより、使用不可能な偏光が、使用可能な偏光に変換される機構がもたらされる）。]
[0027] 最終的に、１つ以上の光源によりキャビティ内に放射された光の平均光束偏差角を制御して、キャビティ内に注入される光の所望の平行化をもたらす手助けとすることができる。例えば、本明細書で説明するバックライトは、最初にリサイクリングキャビティ内に注入される光を横断面（横断面はバックライトの出力領域又は出力面に平行）に近い伝搬方向に部分的に平行化又は拘束する光注入光学素子を備えることが可能であり、例えば、注入ビームの、横断面からの平均光束偏差角は、０〜４０度、又は０〜３０度、又は０〜１５度の範囲である。光束偏差角に加えて、光源によりキャビティ内に放射される光の形状もまた制御可能である。例えば、放射される光は、放射軸線を中心として半径方向に対称とすることができる。]
[0028] ＬＣＤパネルのバックライトは、最も単純な形態では、ＬＥＤダイの活性発光面又はＣＣＦＬ電球の蛍光体の外側層などの光発生面と、この光を分配又は拡散することにより、拡張された又は広い面積の照明表面又は区域（バックライト出力面と呼ばれる）を作り出す幾何学的及び光学的構成と、からなる。一般に、極めて高輝度の局所的な光源を広い面積の出力面に変換するこの方法は、バックライトの空洞表面全てとの相互作用及び、光発生面との相互作用により、光の損失が結果的に生じる。第１の近似として、この方法によって、前面反射体に関連する出力面又は表面を通って、場合によっては、望ましい用途の視聴者円錐（ある場合は）内に、特定の（例えばＬＣＤに使用可能な）偏光状態（ある場合は）で届けられないいずれかの光は、「損失」した光である。同一出願人による関連出願には、リサイクリングキャビティを包含する任意のバックライトを、２つの主要なパラメータによって独自に特徴付ける方法論が記載されている。ＴＨＩＮ ＨＯＬＬＯＷ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＷＩＴＨ ＢＥＮＥＦＩＣＩＡＬ ＤＥＳＩＧＮＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳと題する米国特許出願第６０／９３９，０８４号を参照されたい。]
[0029] 線光源又は点光源を均一で延長されたエリアの光源に変換するバックライトキャビティ、又はより一般的には任意の光キャビティは、反射性光学構成要素と透過性光学構成要素の組み合わせを用いて作製することができる。多くの場合、所望のキャビティは、その横方向寸法と比較して非常に薄い。]
[0030] 従来より、最も薄いバックライトには、一般に中実のライトガイドが使用されており、携帯端末に使用されるような非常に小型のディスプレイを除けば、最も薄いバックライトは、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）などの直線的に連続する光源によって照射されてきた。中実ライトガイドは、ライトガイドの上面及び底面において、光の内部全反射（ＴＩＲ）現象を介して、損失の少ない光の移送及び鏡面反射を提供する。光の鏡面反射は、ライトガイド内の最も効率的な光の横方向の移送をもたらす。中実ライトガイドの上面又は底面に設置される抽出器は、本質的に部分的反射体を作り出し、光をライトガイドの外に向かわせるために光の進路を変更させる。]
[0031] しかしながら、中実ライトガイドは、大型ディスプレイに関して、コスト、重量及び光の均一性のようないくつかの問題点を提示する。大面積ディスプレイに関する均一性の問題は、バックライトの大きな出力区域の面積と比較すると効率的な点光源である、個別の赤／緑／青（ＲＧＢ）着色ＬＥＤの出現とともに大きくなってきている。高輝度点光源は、中実ライトガイドを利用する従来の直下型バックライト並びにエッジライト式システムに関連する不均一性の問題の原因となり得る。不均一性の問題は、中実ライトガイドと同様に顕著な光の横方向の移送を更に提供する中空ライトガイドを作製することができれば、大幅に減少し得る。偏光及び光線角度リサイクリングシステムのいくつかの場合、中空キャビティの方が、中実キャビティよりも表示面を横切る拡散光の点で有効なことがある。一般に、中空ライトガイドでこれを効果的に達成するために使用可能な構成要素のいくつかは、バックライト業界でこれまで入手可能ではなく、又は構成要素がすでに存在している場合であっても、中空ライトガイドは今日に至るまで、均一で薄くかつ効率的な中空の光混合キャビティを作り出すための正しい方法で構成されていない。]
[0032] 中実ライトガイドは、全内部反射（ＴＩＲ）現象によって効率的な上部及び下部反射体を提供するにもかかわらず、効率的な中空の反射キャビティは、薄く均一なバックライトを製造するための中実ライトガイドに勝るいくつかの利点を有している。中実ライトガイドは、主として、光が反射偏光子及びその他の輝度強化フィルムなどの他の構成要素と相互作用する前に、光の横方向分散を提供するために使用される。]
[0033] しかしながら、中実ガイドのＴＩＲ表面は、近年のバックライトの全てのニーズを満たすには不十分であり、通常、中実ライトガイドの上側及び下側の両方に追加の光制御フィルムが付け加えられる。中実ライトガイドを現在使用しているほとんどのシステムは、ＢＥＦ及びＤＢＥＦ（どちらも３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）のような輝度強化フィルムを利用するために、別個の背面反射体も使用している。これらのフィルムは、ライトガイドから抽出されたものの偏光又は伝搬角度が不適切であるためディスプレイに使用することができない光をリサイクルする。背面反射体は通常白色反射体であり、その反射特性は実質的にランベルトである。しかしながら、横方向の移送の大半は、最初に中実ガイドのＴＩＲ表面で達成され、リサイクルされた光はランベルト背面反射体によってディスプレイに転移されて戻される。別個の上部及び下部光管理フィルムがどうしても必要な場合は、中空ライトガイドを作り、かつ更には反射偏光子及びその他の輝度強化フィルムの機能を同時に提供するために、それらを単独で使用するのがより効率的であり得る。この方法で、中実ガイド、並びにその他の輝度強化フィルムを省略することができる。]
[0034] 中実ライトガイドを空気で置き換え、中実ライトガイドのＴＩＲ表面を、高効率で低損失の反射体で置き換えることを提案する。この種の反射体は、バックライトキャビティ内の、最適な横方向の光の移送を促進するために重要であり得る。光の横方向の移送は、光源の光学的構成によって開始することができ、又は低損失反射体を利用してキャビティ内の光線を高度にリサイクリングすることにより誘発することができる。]
[0035] 中実ライトガイドのＴＩＲ表面を、２つの一般的カテゴリーに分類される空間的に分離された低損失反射体で置き換えることができる。一方は前面用の部分的透過性又は部分的反射体であり、他方は背面及び側面用の完全反射体である。上記のように、いずれにせよ後者はしばしば、中実ライトガイドシステムに加えられる。キャビティ内で光を最適に移送させかつ光を混合するために、前面及び背面反射体の両方がランベルト面ではなく鏡面反射鏡又は半鏡面反射鏡であってもよい。ある種の半鏡面構成要素は、キャビティ内のある場所で光の均一な混合を促進するために有用である。大きなライトガイドにおいて、光の横方向の移送の主要媒体として空気を用いることにより、より軽量で低価格な、かつより均一な表示バックライトの設計が可能となる。]
[0036] 光の横方向の広がりを顕著に促進するための中空ライトガイドにとって、空洞に光を注入する手段は、中実ライトガイドにおけるのと同様に重要である。中空ライトガイドの形式は、直下型バックライト、特に、複数であるが任意に隔たったゾーンを有するバックライト内の様々なポイントにおける光の注入に対する選択肢を増やすことができる。中空ライトガイドシステムでは、ＴＩＲ及びランベルト反射体の機能は、鏡面反射鏡と半鏡面反射順方向分散拡散素子の組み合わせによって達成することができる。]
[0037] 本明細書で説明する例示の部分的反射体（前面反射体）、例えば共有の米国特許出願第６０／９３９，０７９号に記載されている非対称反射性フィルム（ＡＲＦ）は、低損失反射をもたらし、中実ライトガイドでのＴＩＲのみによって可能なものよりも良好な、偏光の透過率及び反射率の制御をも供給する。よって、ディスプレイ面全体の平面方向の光分布を向上させることに加え、中空のライトガイドによって、大型システム用の改善された偏光制御も供給することができる。上記のＡＲＦを用いれば、入射角によって透過率を大幅に制御することも可能である。この方法で、単一のフィルム構成による偏光出力の提供に加えて、混合キャビティからの光をかなりの程度平行化することが可能である。]
[0038] いくつかの実施形態では、好ましい前面反射体は、キャビティ内での比較的高いリサイクリングを支援するために、比較的高い全体としての反射率をなす。これを我々は、その上に光があらゆる可能な方向から入射するときの、構成要素（表面、フィルム、又はフィルムの集合体のいずれでも）の合計反射率を意味する「半球反射率」の観点から特徴付ける。よって、この構成要素は、垂直方向を中心とした半球内の全ての方向からの入射光（及び、別に特定されない限りは全ての偏光）で照らされ、同じ半球内に反射された全ての光が収集される。入射光の全光束に対する反射光の全光束の割合によって、半球反射率、Ｒｈｅｍｉが得られる。光は通常、キャビティの内部表面上に（前面反射体、背面反射体、又は側面反射体にかかわらず）全角度で入射するので、反射体をそのＲｈｅｍｉによって特徴付けることは、リサイクリングキャビティにとって特に都合が良い。更に、垂直入射角の反射率とは違って、Ｒｈｅｍｉは入射角による反射率の変動に過敏ではなく、すでに考慮に入れられているため、一部の構成要素（例えばプリズムフィルムなど）については非常に重要となり得る。]
[0039] 更に、いくつかの実施形態において、好ましい前面反射体は、少なくとも１つの平面に入射する光に関して、入射角が垂直から離れるにつれて増加する、（方向に特有の）反射率（及び一般に入射角とともに減少する透過率）を示す。このような反射率特性により、垂直に近い（即ち、バックライトの観測軸に近い）入射角で、前面反射体から光が優先的に透過されるようになる。これは、ディスプレイ業界において重要な、視角でのディスプレイの知覚輝度を高めるのに役立つ（知覚輝度が低くなるという犠牲を払うことで視角が大きくなるが、これは普通あまり重要ではない）。ここで、我々は、角度によって高まる反射率は、「少なくとも１つの平面に入射する光に関する」ことを述べている。これは、場合によっては１つだけの観測面での狭い視角が望ましいことがあり、また直交平面においてより広い視角が望ましいことがあるからである。一例として、いくつかのＬＣＤテレビ用途では、水平面では観測のために広い視角が望ましいが、垂直面ではより狭い視角が指定される。他の場合では、法線方向の輝度を最大化するため、直交する平面の両方において狭い視角が望ましいことがある。]
[0040] これを念頭に置き、前面反射体が「入射角とともに一般的に増加する反射率を示す」ように（所望の場合）指定する意味を考える。ここでこの前面反射体は、例えば米国特許出願第６０／９３９，０７９号に記載されているようなＡＲＦである。ＡＲＦは、遮断偏光状態の法線入射光に対して非常に高い反射率をなし、通過偏光状態の法線入射光に対して低いがなお十分な反射率（例えば、２５〜９０％）なす多層構造（例えば、所望の屈折率関係、及び所望の反射率特性を生成するように、適切な条件下で配向された共押出ポリマーマイクロ層）を含む。遮断状態の光の極めて高い反射率は、全ての入射角に関しても、一般に非常に高いままである。より興味深い現象は、通過状態の光の場合であり、それは垂直入射において中間の反射率を示すためである。入射面の斜め通過状態の光は、ｓ偏光反射率の特性により、入射角の増加とともに増加する反射率を示す（しかしながら、増加の相対量は、垂直入射の通過状態の反射率の初期値に依存する）。よって、観測面内でＡＲＦフィルムから放射される光は、部分的に平行化又は角度を拘束されるであろう。しかしながら、出願第６０／９３９，０７９号で記述されているように、別の入射面における斜めの通過状態の光は、面内の屈折率の差に比べた、マイクロ層間のｚ軸の屈折率の差の度合と偏光に応じて、３つの現象のうちのいずれかを示し得る。]
[0041] 第１の場合は、ブリュースター角が存在する場合、この光の反射率は入射角の増大とともに減少する。これは、出力面に平行な観測面内に軸外の明るいローブを生成し、これは通常、ＬＣＤ表示用途において好ましくない（しかし、この現象は、他の用途では許容可能の場合もあり、ＬＣＤ表示用途の場合であっても、このローブ出力は、プリズム状転向フィルムを使用して再度視軸に向け直すことができる）。]
[0042] 第２の場合は、ブリュースター角は、存在しないか非常に大きく、入射角が増大してもｐ偏光の反射率が比較的一定である。これは参照される観測面において比較的幅広い視角を生じさせる。]
[0043] 第３の場合は、ブリュースター角が存在せず、ｐ偏光の屈折率が入射角とともに著しく増加する。これは、参照される観測面において比較的狭い視角を生じさせることができる。このとき平行化の度合は、ＡＲＦのマイクロ層間のｚ軸屈折率の差の度合を制御することによって少なくとも部分的に調整される。]
[0044] 当然、反射性表面は、ＡＲＦの有する非対称の軸上偏光特性を有している必要はない。例えば、対称性多層反射プレートは、マイクロ層の数、層の厚さ特性、屈折率等を適切に選択することによって高反射率をなし、しかし同時に著しい透過率をなすよう設計することができる。このような場合、これらｓ偏光構成要素は、互いに同じように、入射角とともに増加する。これも、ｓ偏光反射率の性質によるものであるが、相対的な増加量は垂直入射角反射率の初期値に依存する。ｐ偏光構成要素は、角度に対して双方同じ現象を有するが、この現象は前述の３つの場合のいずれかであるように制御可能であり、これは、面内の屈折率の差に比べた、マイクロ層間のｚ軸の屈折率の差の度合と偏光を制御することによって行われる。]
[0045] よって、前面反射体における入射角（あれば）に伴う反射率の増加は、使用可能な偏光状態の斜めの光がｐ偏光であるような平面内で、使用可能な偏光状態の入射光で表わすことができる。あるいは、このような反射率の増加は、任意の入射面における、非偏光の平均反射率ということができる。]
[0046] いくつかの実施形態では、背面反射体もまた、可視光に対する高い半球反射率をなし、これは通常、前面反射体よりもはるかに高いが、これは、必要とされるバックライトの光出力を供給するために、前面反射体は意図的に部分的透過性となるよう設計されていることによる。この背面反射体の半球反射率はＲｂｈｅｍｉで表され、前面反射体の半球反射率はＲｆｈｅｍｉで表わされる。好ましくは、積Ｒｆｈｅｍｉ＊Ｒｂｈｅｍｉは、少なくとも５５％である。]
[0047] 本明細書で先に述べたように、バックライトの出力光束分布は、中空の光リサイクリングキャビティの厚さＨを調節することにより、調整できる。例えば、図１は、バックライト１００の一実施形態の概略断面図である。バックライト１００は、中空の光リサイクリングキャビティ１０２を形成する、部分的透過性の前面反射体１２０及び背面反射体１３０を備える。キャビティ１０２は、出力面１０４を含む。本明細書で更に説明するように、背面反射体１３０の少なくとも第１部分１３４は、前面反射体１２０に対して非平行である。バックライト１００はまた、本明細書で更に説明するように、中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素（図示せず）も備える。] 図１
[0048] 図１に示すように、バックライト１００はまた、光リサイクリングキャビティ１０２内へ光を放射するために配置された１つ以上の光源１４０を備える。この１つ以上の光源１４０は、光リサイクリングキャビティ１０２内に、限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている。図１に例示した実施形態では、光源１４０は、キャビティ１０２の端部１１４に近接して配置されている。] 図１
[0049] バックライト１００は、任意の好適な寸法及び形状であってよい。いくつかの実施形態では、バックライト１００は、１ミリメートル以上〜数メートルの長さＬ及び幅Ｗを有してよい。更に、いくつかの実施形態では、２つ以上のバックライトをタイル状に並べ合わせて個別に制御することにより、広範囲のバックライトを提供することが可能である。]
[0050] 図示のように、バックライト１００は、１つ以上の光源１４０からの光を光リサイクリングキャビティ１０２内に向かわせるのに役立つ注入器又は反射体１４２を備える。例えば、くさび状、略放物線状の反射体などの、任意の好適な注入器又は反射体が、バックライト１００とともに使用できる。例えば、ＣＯＬＬＩＭＡＴＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＦＯＲ ＥＤＧＥ−ＬＩＴ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳと題する、米国特許出願第６０／９３９，０８２号に記載の注入器を参照されたい。]
[0051] １つ以上の光源１４０は、バックライト１００の一方の側部又は端部に沿って位置決めされているように図示されているが、光源は、バックライト１００の２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の側部に沿って位置決めされてもよい。例えば、矩形形状のバックライトであれば、１つ以上の光源は、バックライトの４つの側部のそれぞれに沿って位置決めされてもよい。]
[0052] 前面反射体１２０は、任意の部分的透過性の反射体、例えば、ＢＡＣＫＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥと題する共有の米国特許出願第６０／９３９，０７９号、及びＴＨＩＮ ＨＯＬＬＯＷ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＷＩＴＨ ＢＥＮＥＦＩＣＩＡＬ ＤＥＳＩＧＮＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳと題する米国特許第６０／９３９，０８４号に記載の、部分的透過性の反射体を含み得る。いくつかの実施形態では、前面反射体１２０は、例えば、ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭと題する米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）、ＢＡＣＫＬＩＧＨＴ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲと題する同第６，９０５，２２０号（Ｗｏｒｔｍａｎら）、ＨＩＧＨＴ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳと題する同第６，２１０，７８５号（Ｗｅｂｅｒら）、ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＭＡＫＩＮＧ ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭＳと題する同第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）、ＯＰＴＩＣＡＬＡＲＴＩＣＬＥＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＢＥＡＤＥＤ ＬＡＹＥＲと題する米国特許公開第２００８／０００２２５６号（Ｓａｓａｇａｗａら）、ＭＥＴＨＯＤＡＮＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＦＯＲ ＰＲＥＶＥＮＴＩＮＧ ＷＡＲＰＩＮＧ ＩＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭＳと題する米国特許第６，６７３，４２５号（Ｈｅｂｒｉｎｋら）、ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＷＡＲＰＡＧＥ ＩＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭＳと題する米国特許公開第２００４／０２１９３３８号（Ｈｅｂｒｉｎｋら）、及びＯＰＴＩＣＡＬ ＡＲＴＩＣＬＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧと題する米国特許出願第１１／７３５，６８４号（Ｈｅｂｒｉｎｋら）に記載されているような、１つ以上のポリマー多層反射偏光フィルムを含み得る。]
[0053] いくつかの実施形態では、部分的透過性の前面反射体１２０は、出力面において偏光を提供し得る。好適な偏光前面反射体として、例えば、ＤＢＥＦ、ＡＰＦ、ＤＲＰＦ（全て３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮより入手可能）、ＡＲＦ、ＴＯＰ、（どちらも出願第６０／９３９，０７９号に記載）、などが挙げられる。他の実施形態では、部分的透過性の前面反射体は、非偏光を提供し得る。好適な非偏光前面反射体は、例えば、穿孔ミラー、ミクロ構造化フィルムなどを含む。非偏光フィルムの更なる例は、例えば、米国特許出願第６０／９３９，０８４号に記載されている。]
[0054] 前面反射体１２０は、少なくとも可視光を部分的に透過しかつ部分的に反射する。前面反射体１２０の部分的透過性により、キャビティ１０２内の光の少なくとも一部分が、キャビティ１０２の出力面１０４を経て放射されることが可能となる。前面反射体１２０は、キャビティ１０２の内側から前面反射体１２０上に入射する光に部分的な透過及び反射を提供する任意の好適なフィルム及び／又は層を含み得る。]
[0055] いくつかの実施形態では、前面反射体１２０は、偏光を透過させるように動作可能である。そのような実施形態では、前面反射体１２０は、第１の平面内で偏光された可視光に関する少なくとも約９０％の法線方向の平均反射率、及び第１の平面と平行な第２の平面内で偏光された可視光に関する少なくとも約５％かつ９０％未満の法線方向の平均反射率をなす。本明細書で使用する「法線方向の平均反射率」という用語は、反射体の表面に対して実質的に垂直な方向に反射体上に入射する光の平均反射率を指す。更に、「全半球反射率」という用語は、反射体の法線を中心とする半球内の全ての方向から反射体に入射する光に関する、反射体の全体としての反射率を指す。当業者は、第２の平面内で偏光された光を使用可能な偏光状態であると見なし、即ち、そのような偏光は、液晶パネルの下側吸収偏光子（例えば、図８の下側吸収偏光子８５８）を通って、液晶パネルに入射することになる。更に、当業者は、第１の平面が遮断軸と平行であり、第２の平面が偏光前面反射体１２０の通過軸と平行であると見なすであろう。] 図８
[0056] 更に、いくつかの実施形態では、キャビティ１０２からの出力が、実質的に所望の偏光状態であることを確実にするために、使用可能な偏光状態の軸上の平均透過率が、使用不可能な偏光状態の透過率の数倍大きいことが望ましいことがある。これは、また、キャビティからの使用可能な光の全損失を減少させるのに役立つ。いくつかの実施形態では、使用不可能な光に対する使用可能な光の軸上の透過性は、少なくとも１０である。他の実施形態では、使用不可能な光に対する使用可能な光の透過性の比率は、少なくとも２０である。]
[0057] いくつかの実施形態では、前面反射体１２０は、２つ以上のフィルムを含むことができる。例えば、図４Ａは、前面反射体４００の一部分の概略断面図である。反射体４００は、第２フィルム４０４に近接して位置決めされる第１フィルム４０２を含む。フィルム４０２、４０４は、互いに離間させるか、又は接触させてもよい。あるいは、フィルム４０２、４０４は、任意の適切な技術を使用して貼り付けられてもよい。例えば、フィルム４０２、４０４は、追加の接着層４０６を使用して、ともに積層されてもよい。層４０６には、任意の適切な接着剤、例えば、感圧接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓなど）、及び紫外線硬化接着剤（ＵＶＸ−４８５６など）を使用することができる。いくつかの実施形態では、接着層４０６は、屈折率整合流体に置き換えられてもよく、フィルム４０２、４０４は、当該技術分野で既知の任意の適切な技術を使用して接触状態で保持されてもよい。] 図４Ａ
[0058] フィルム４０２、４０４は、前面反射体に関して本明細書で述べたいずれの適切なフィルムも含むことができる。フィルム４０２、４０４は、類似の光学特性を有することができ、あるいは、フィルム４０２、４０４は、異なる光学特性を提供する異なる構造でもよい。例示的な一実施形態では、フィルム４０２は、ある平面内に通過軸を有する本明細書に記載したような非対称の反射フィルムを含むことが可能であり、フィルム４０４は、第１のフィルム４０２の通過軸と平行でない第２の平面内に通過軸を有する第２の非対称の反射フィルムを含むことが可能である。この非平行関係は、２つの通過軸平面の間に任意の適切な角度を形成することができる。いくつかの実施形態では、通過軸平面はほぼ直角であることが可能である。そのような関係は、前面反射体４００の通過軸に高い反射率を提供することになる。]
[0059] 更に、例えば、フィルム４０２は、非対称の反射フィルムを含んでもよく、フィルム４０４は、ＢＥＦなどのプリズム輝度強化フィルムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＢＥＦは、非対称のフィルムの平行面と直角な平面内でＢＥＦが透過光を平行にするように非対称の反射フィルムに対して向けられてもよい。あるいは、他の実施形態では、ＢＥＦは、ＢＥＦが非対称の反射フィルムの平行化面内で透過光を平行にするように向けられてもよい。]
[0060] 前面反射体４００は、２つのフィルム４０２、４０４を含むように図４Ａに示されているが、前面反射体４００は、３つ以上のフィルムを含んでもよい。例えば、３層の反射偏光子（ＤＢＥＦ又はＡＰＦなどで、どちらも３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮより入手可能）を使用して、３層の前面反射体を製作することができる。３つの層が、第２層の偏光軸が第１層の偏光軸に対して４５°になり、かつ第３層の偏光軸が第１層の偏光軸に対して９０°になるように配列された場合、得られる前面反射体は、垂直入射光の約７５％を反射する。層間の他の回転角を使用して、異なるレベルの反射を達成することができる。また、ほぼ直交する通過軸を有する２つの反射偏光子の間の複屈折（偏光回転）層又は分散層が、前面反射体として使用される制御された程度の反射率を有する反射フィルムを作り出すことができる。] 図４Ａ
[0061] 本開示の前面反射体は、また、反射体の１つ以上の面内又は面上に位置決めされる光学素子を含んでもよい。例えば、図４Ｂは、別の実施形態である前面反射体４１０の一部分の概略断面図である。反射体４１０は、第１主表面４１４及び第２主表面４１６を有するフィルム４１２を含む。フィルム４１２は、前面反射体に関して本明細書に記載されるいずれの適切なフィルム又は層を含んでもよい。複数個の光学素子４１８が、第１主表面４１４上、又は第１主表面４１４内に位置決めされている。光学素子は、第１主表面４１４上にのみ位置決めされるように図示されているが、第２主表面４１６上、又は第１主表面４１４及び第２主表面４１６の両方の上に位置決めされてもよい。任意の好適な光学素子、例えば、微小球、プリズム、キューブコーナー、レンズ、レンズ状要素などが、フィルム４１２上又はフィルム４１２内に位置決めされてもよい。これら光学素子は、屈折素子、回析素子、拡散素子などであってよい。この実施形態では、光学素子４１８は、フィルム４１２によって透過される光を平行化することができる。他の実施形態では、光学素子４１８は、光学素子４１２の位置に応じて、フィルム４１２上に入射するか、又はフィルム４１２から出て行くかのいずれかの光を拡散することができる。] 図４Ｂ
[0062] 光学素子４１８は、フィルム４１２の主表面上に位置決めされるか、又はフィルム４１２の主表面内に少なくとも部分的に埋め込まれてもよい。更に、フィルム４１０は、任意の適切な技術、例えば、ビーズコーティングされたＥＳＲを製造するための出願第６０／９３９，０７９号に記載のような技術を使用して製造可能である。]
[0063] 光学素子４１８はまた、フィルム４１０に近接して位置決めされる基材上に位置決めされてもよい。例えば、図４Ｃは、別の実施形態である前面反射体４２０の一部分の概略断面図である。前面反射体４２０は、フィルム４２２、及びフィルム４２２に近接して位置決めされる利得拡散体４２４を含む。フィルム４２０は、前面反射体に関して本明細書に記載されるいずれのフィルム及び／又は層も含み得る。利得拡散体４２４は、第１主表面４２８及び第２主表面４３０を有する基材４２６、並びに基材４２６の第２主表面４３０上又は第２主表面４３０内に配置された複数個の光学素子４３２を含む。任意の適切な光学素子４３２、例えば図４Ｂの光学素子４１８を使用することができる。基板４２６は、任意の適切な光透過基板を含むことができる。] 図４Ｂ 図４Ｃ
[0064] 図４Ｃに例示した実施形態では、利得拡散体４２４の第１主表面４２８は、偏光フィルム４２２に近接して位置決めされている。拡散体４２４は、フィルム４２２と離間するか、フィルム４２２と接触するか、又はフィルム４２２に貼り付けられるかのように、フィルム４２２に近接して位置決めされてもよい。例えば光学接着剤の使用などの任意の適切な技術を使用して、拡散体４２４をフィルム４２２に取り付けることができる。拡散体４２４には、いずれの適切な利得拡散体が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、光学素子４３２は、基材４２６の第１主表面４２８上に、素子４３２が基材４２６と偏光フィルム４２２との間にあるように配置されてもよい。] 図４Ｃ
[0065] 図１に戻ると、前面反射体１２０は支持層に貼り付けられてもよい。支持層は、例えばポリカーボネート、アクリル、ＰＥＴなどの、任意の好適な材料を含み得る。いくつかの実施形態では、前面反射体１２０は、例えばＦＩＢＥＲＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭＳと題する米国特許公開第２００６／０２５７６７８号（Ｂｅｎｓｏｎら）、ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＲＥＦＬＥＣＴＩＶＥＰＯＬＡＲＩＺＥＲＦＩＬＭＳと題する米国特許出願第１１／３２３，７２６号（Ｗｒｉｇｈｔら）、及びＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＲＥＦＬＥＣＴＩＶＥ ＰＯＬＡＲＩＺＥＲ ＦＩＬＭＳと題する同第１１／３２２，３２４号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載されたようなファイバ強化光学フィルムによって支持されてもよい。] 図１
[0066] 更に、前面反射体１２０は、任意の適切な技術を使用して支持層に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、前面反射体１２０は、光学接着剤を使用して支持層に接着されてもよい。他の実施形態では、前面反射体１２０は、表示システムの液晶パネル（例、図８の表示システム８００の液晶パネル８５０）に取り付けられてもよい。そのような実施形態では、前面反射体１２０は、吸収偏光子に取り付けられ、次に液晶パネルに取り付けられてもよいが、又は別の方法として、吸収偏光子が始めに液晶パネルに取り付けられ、次に前面反射体１２０が吸収偏光子に取り付けられてもよい。更に、非ＬＣＤシステムでは、前面反射体１２０は、着色された前面プレートに取り付けられてもよい。] 図８
[0067] 本明細書で述べるように、前面反射体１２０は、部分的反射性及び部分的透過性の前面反射体を提供する任意の適切なフィルム及び／又は層を含むことができる。いくつかの実施形態では、前面反射体１２０は、例えばＲＥＦＬＥＣＴＩＶＥＰＯＬＡＲＩＺＥＲＳＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＰＯＬＹＭＥＲＦＩＢＥＲＳと題する米国特許公開第２００６／０１９３５７７号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＰＯＬＡＲＩＺＩＮＧ ＦＩＢＥＲＳ ＡＮＤ ＰＯＬＡＲＩＺＥＲＳ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥと題する米国特許出願第１１／４６８，７４６（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、及びＰＯＬＹＭＥＲ ＦＩＢＥＲ ＰＯＬＡＲＩＺＥＲＳと題する同第１１／４６８，７４０号（Ｂｌｕｅｍら）に記載された１つ以上のファイバ偏光フィルムを含み得る。前面反射体１２０に使用することができる他の代表的なフィルムには、コレステリック偏光フィルム、複屈折プレート積みフィルム、複屈折ポリマーブレンド（例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤＲＰＦ）、及びワイヤグリッド偏光子がある。]
[0068] 本明細書に記載の前面及び背面反射体に使用されるフィルムは、任意の適切な技術により製造可能である。例えば、ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＭＡＫＩＮＧ ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＬＭＳと題する米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）を参照されたい。]
[0069] 前面反射体１２０及び背面反射体１３０は、任意の適切な値Ｒｈｅｍｉを示し得る。一般に、中空バックライトに関するＲｈｅｍｉの選択は、所定のシステムのための特定の設計基準による影響を受ける。主要な設計基準としては、ディスプレイの寸法（長さ及び幅）、厚さ、所定の視角に対する輝度目標を達成するために必要な光源のルーメン、輝度及び／又は色の均一性、並びに光源、バックライトの光学的材料、又は空洞寸法の変化に対するシステム堅牢性が、しばしば挙げられる。加えて、光源を遠く離間させて配置できることは、必要となる光源の最低数、及びそれによるシステムに関する光源の総コストにも影響を及ぼすため、重要なシステム属性である。最後に、バックライトからの所望の放射角度は、Ｒｈｅｍｉの選択に影響を与え得るが、これはポリマー多層光学フィルムにより達成可能な放射角度の特性がそれによって決まり、Ｒｈｅｍｉの増大とともにより広範囲の角度特性が可能となるためである。]
[0070] より低いＲｈｅｍｉの利点の１つは、システム効率が高まることである。一般に、発生するリサイクリングが少なくなるにつれ、キャビティ内での多重反射による吸収損失も減少する。前面及び背面反射体、側壁、支持構造体（例、支柱）、並びに光源それ自体を含むバックライトキャビティのいずれの材料も光を吸収し得る。光は、キャビティ内の物理的間隙を通って漏れ出すか、又は端部反射体若しくは背面反射体を通って低レベルで透過し得る。反射の回数を減少させることが、これらの損失を低減し、システム効率を向上させて、必要な光源ルーメンを低減する。]
[0071] いくつかの実施形態では、キャビティの厚さに対する長さの比率（例、Ｌ／Ｈ）が増大するにつれ、一般にキャビティ内での光の移送に必要なＲｈｅｍｉは増大する。したがって、バックライトがより大きく、及び／又はより薄くなるにつれて、均一性を達成するために必要なＲｈｅｍｉの値は一般的に増大する。]
[0072] 光源の所望の間隔がより離れるにつれて、光源間の不均一性（いわゆる「ヘッドライト効果」）を最小限に抑えるために必要とされるＲｈｅｍｉは、一般に増大する。多重反射は、光源間のより暗い領域を充填し、ＲＧＢシステムの場合には、色を混合することにより色のスポークが低減され、白い外観を生じさせる手助けとなる。]
[0073] 厚さＨを変化させることにより、所定のＬ／Ｈに関して、均一性の達成に必要となるＲｈｅｍｉを大幅に低減できることを示した。これは、システム効率の向上、及び必要な光源ルーメンの低減に有利である。しかしながら、Ｒｈｅｍｉの低減は、リサイクリングを減少させ、結果として製造又は構成要素の変化による影響を受けやすくなる。リサイクリングの減少とともに、以下の変化に対するシステムの感度が増大するが、それらの変化とは、厚さＨの変化を含む寸法変化、前面及び背面反射体の反射率又は鏡面性における光学的変化、側面反射体の不連続性、支持構造体（例、支柱）の視認性、並びに光源の色及び輝度の変化である。光源の出力に対する感度の増大に加えて、使用中の移動、経時変化、又は光源の故障に対するシステム許容量も、Ｒｈｅｍｉの低下につれて減少する。]
[0074] ２つのＲｈｅｍｉ及び同じ均一性を有する２つのシステム（例えば、一方はＲｈｅｍｉの低い形成された背面を有し、他方はＲｈｅｍｉの高い真っ直ぐな背面を有する）であるが、低いＲｈｅｍｉのシステム感度が、いくつかの実施形態において高いＲｈｅｍｉのシステムよりも大きいように設計することができる。ここで、製造性の考察は、Ｒｈｅｍｉを低下させることにより得られるシステム効率の向上よりも重要であろう。Ｒｈｅｍｉの選択は、そのシステムに関する特定の設計基準により決めることができる。]
[0075] 他の考察は、非平行の反射体に備わる低いＲｈｅｍｉの選択の一要因となるであろう。例えば、一部のシステムに関して、前面及び背面反射体の一方又は両方を形成するプロセスは、製造の観点から望ましくないと見なされる場合がある。逆に、形成された反射体は、電子機器をその下に設置するための空間を提供し、それによりシステム全体の厚さを低減できるため、有利であろう。]
[0076] 図１に示した実施形態では、前面反射体１２０は、背面反射体１３０に対向して、キャビティ１０２を形成する。背面反射体１３０は、高反射性であることが好ましい。例えば、背面反射体１３０は、光源によって放射された可視光に関する、いずれの偏光の可視光の少なくとも９０％、９５％、９８％、９９％又はそれ以上の法線方向の平均反射率をなすことができる。そのような反射率値は、また、高リサイクリングキャビティ内の損失量を減少させることができる。更に、そのような反射率値は、半球内に反射される全ての可視光を包含するものであり、即ち、そのような値は、鏡面反射及び拡散反射の両方を含む。] 図１
[0077] 背面反射体１３０は、空間的に均一か又は模様付きであるかにかかわらず、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り得る。いくつかの実施形態では、背面反射体１３０は、本明細書で更に詳しく説明されるような半鏡面反射体であり得る。また、ＲＥＣＹＣＬＩＮＧ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＷＩＴＨ ＳＥＭＩ−ＳＰＥＣＵＬＡＲ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳと題する米国特許出願第６０／９３９，０８５号、及びＢＡＣＫＬＩＧＨＴ ＳＵＩＴＡＢＬＥＦＯＲ ＤＩＳＰＬＡＹ ＤＥＶＩＣＥＳと題する同第１１／４６７，３２６号（Ｍａら）も参照されたい。いくつかの実施形態では、背面反射体１３０は高反射率コーティングを有する硬い金属基材、又は支持基材に積層された高反射率フィルムから作製され得る。適切な高反射率材料には、Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）多層ポリマーフィルム（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）；厚さ０．０１ｍｍ（０．４ミル）のイソオクチルアクリレートアクリル酸感圧接着剤を使用して硫酸バリウム混合ポリエチレンテレフタレートのフィルム（厚さ０．０５ｍｍ（２ミル））をＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲフィルムに積層することによって作製されたフィルムであって、本明細書で「ＥＤＲ ＩＩ」フィルムと呼ばれる、結果として得られたラミネートフィルム；Ｔｏｒａｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＥ−６０シリーズＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）ポリエステルフィルム；Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃから入手可能であるような多孔性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム；Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ，Ｉｎｃ．から入手可能なＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）反射材料；Ａｌａｎｏｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｖｅｒｅｄｌｕｎｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．から入手可能なＭｉｒｏ（商標）アルマイトフィルム（Ｍｉｒｏ（商標）２フィルムを含む）；Ｆｕｒｕｋａｗａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製のＭＣＰＥＴ高反射発泡シート材；Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．から入手可能なＷｈｉｔｅ Ｒｅｆｓｔａｒ（商標）フィルム及びＭＴフィルム；並びに２ｘＴＩＰＳ（即ち、高反射率を有する多孔質ポリプロピレンフィルムであり、例えば米国特許第５，９７６，６８６号（Ｋａｙｔｏｒら）に記載されるような熱誘導相分離を使用して製作できる。２枚のＴＩＰＳシートを、光学接着剤を使用してともに積層し、１枚のラミネートを形成することができる）が挙げられる。]
[0078] 背面反射体１３０は、実質的に平らで滑らかでもよいし、光の分散又は混合を強化するように関連付けられた構造化面を備えてもよい。そのような構造化面は、（ａ）背面反射体１３０の表面上に与えられてもよく、（ｂ）表面に付着された透明被覆上に与えられてもよい。前者の場合、高反射フィルムが、構造化面が予め形成された基板に貼り付けられてもよく、高反射フィルムが、平坦基板（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）（ＤＥＳＲ−Ｍ：Ｄｕｒａｂｌｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）反射体と同様の薄い金属板など）に貼り付けられ、その後で型打抜き操作などにより構造化面が形成されてもよい。後者の場合、構造化表面を有する透明なフィルムを平坦な反射面に積層することもでき、又は、透明なフィルムを反射体に塗布した後に透明なフィルムの最上部に構造化表面を与えることもできる。]
[0079] 直下型構造を含む実施形態（例えば、図７のバックライト７００）では、背面反射体１３０は、光源が取り付けられた連続単一（かつ分断されていない）層でもよいし、個別部分で不連続的に構成されてもよいし、光源が通ることができる孤立した穴を有する限り、別の形の連続層で不連続的に構成されてもよい。例えば、反射材料のストリップが、ＬＥＤの列が取り付けられた基材に貼り付けられ、各ストリップが、あるＬＥＤ列から別のＬＥＤ列まで延在するのに十分な幅を有し、かつバックライトの出力領域の対向する境界間にわたるのに十分な長さ寸法を有してもよい。] 図７
[0080] 図１に示す実施形態では、背面反射体１３０は、非平面状の反射体である。背面反射体１３０の第１部分１３２及び第３部分１３６は、前面反射体１２０に対して実質的に平行であるが、第２部分１３４は、前面反射体１２０に対して実質的に非平行である。背面反射体１３０は、本明細書で更に説明するような所望の出力光束分布を提供するための好適な形状を取ることができる。例えば、第１部分１３２、第２部分１３４、及び第３部分１３６は、図１の平面で示される任意の適切な長さであってもよい。他の実施形態では、背面反射体１３０は、前面反射体に対して実質的に平行な第１部分、及び前面反射体に対して実質的に平行ではない第２部分を含み得るが、第３部分は含まない。あるいは、背面反射体１３０は、前面反射体１２０に対する任意の数の平行部分及び任意の数の非平行部分を含み得る。部分１３２、１３４、１３６は、例えば平面状、曲面状、切子面状などのいずれの好適な形状であってもよい。更に、背面反射体１３０の非平行部分は、背面反射体の総表面積（ＬｘＷ）の任意の適切な百分率を構成してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、非平行部分１３４は、背面反射体１３０の総表面積の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％又はそれ以上を構成してもよい。] 図１
[0081] 図１のバックライト１００は、キャビティ１０２にわたってＨが変化するような非平面状の背面反射体１３０を備えるように図示されているが、いくつかの実施形態では、前面及び背面反射体の両方が平面状であってもよく、前面及び背面反射体を、それらが非平行となるように位置決めすることにより、Ｈを変化させることができる。例えば、平面状の前面反射体及び平面状の背面反射体がくさび型キャビティを形成し、この場合、前面及び背面反射体が光源から遠ざかる方向で収束するように位置決めすることができる。そのような実施形態では、背面反射体１３０の非平行部分は、背面反射体の総表面積の約１００％となり得る。] 図１
[0082] 図１に示した実施形態では、前面反射体１２０と背面反射体１３０との間の、出力面１０４に対して垂直に測定された距離Ｈは、光リサイクリングキャビティ１０２の長さＬに沿って、即ち、１つ以上の光源１４０から離れる方向で、変化している。しかしながら、距離Ｈは図の平面内への幅Ｗにおいて、即ち長さＬに直交する方向では、実質的に一定のままである。他の実施形態では、Ｈは方向Ｗで変化し、方向Ｌで一定のままであってもよく、あるいは、Ｈは、本明細書で更に説明するように、方向Ｌ及びＷの両方で変化していてもよい。] 図１
[0083] 図１に示した実施形態では、Ｈは、光リサイクリングキャビティ１０２の端部領域１０６付近で最大となる。端部領域１０６は、１つ以上の光源１４０に近接している。更に、Ｈは、光リサイクリングキャビティ１０２の端部領域１１０付近で最小となる。] 図１
[0084] 任意の適切な技術を利用して、非平面状の背面反射体１３０を提供することができる。例えば、平面状の背面反射体を、例えば曲げ加工、打抜き、成形加工、熱成形などにより、非平面状の背面反射体に作製することもできる。いくつかの実施形態では、１つ以上の構造体を背面反射体上に配置して、全体として非平面状の背面反射体を提供することもできる。例えば、背面反射体は、基材、及び基材上に配置された１つ以上の機械的支持体を含んでいてもよい。そのような機械的支持体は、例えば、バックライトなどの１つ以上の端部に取り付けられた成形プラスチック構造体、支柱、棒材、などのいずれの好適な材料を含んでいてもよい。反射フィルム又は反射層（例、ＥＳＲ）を次に、基材及び構造体の上に配置して、非平面状の背面反射体を形成することができる。前面反射体と背面反射体（front back reflectors）との間の間隔は、任意の好適な技術、例えば剛性プレート、張力フレーム、及び支柱、壁材、又は突起部若しくは隆起部のような背面反射体から延びる突出部を含むキャビティ内の様々な構造体などを使用して維持することができる。]
[0085] また、バックライト１００は、バックライト１００の外側境界の少なくとも一部分に沿って配置された１つ以上の側面反射体１１２を備えることができ、側面反射体１１２は、光損失を減少させかつリサイクリング効率を改善するために高反射率の垂直壁が好ましくは裏張りされるか別の方法で提供されてもよい。これらの壁の形成には、背面反射体１３０に使用するのと同じ反射材を使用しても、あるいは異なる反射材を使用してもよい。いくつかの実施形態では、側面反射体１１２と背面反射体１３０は、単一の材料シートから形成することができる。側面反射体及び壁の一方又は両方は、垂直であってもよく、又は別の方法として、側面反射体は、傾斜、湾曲、若しくは構造化されていてもよい。所望の反射特性を達成するために、側面反射体上に、又は側面反射体に隣接して屈折構造体を使用してもよい。出力光束分布を調節するために、壁材料及び傾斜を選択してもよい。]
[0086] バックライト１００はまた、光リサイクリングキャビティ１０２内に光を放射するように配置された１つ以上の光源１４０を備える。この実施形態では、光源は、バックライト１００の端部１１４に近接して位置決めされる。光源１４０を概略的に示す。ほとんどの場合、これらの光源１４０は小型の発光ダイオード（ＬＥＤ）である。この点で、「ＬＥＤ」は、可視か、紫外線か、又は赤外線かにかかわらず、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装置を含む。ＬＥＤが紫外線などの非可視光を発する場合、及びＬＥＤが可視光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（ある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、即ち半導体加工手順によって作製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、装置に電圧を加えるための電力の印加のために好適な電気接点を包含することができる。構成要素又はチップの個々の層及び他の機能的要素は、典型的には、ウエハスケールで形成され、及び仕上がったウエハは個々の小片部に切られて、多数のＬＥＤダイをもたらすことができる。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。]
[0087] 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全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、又は同時に全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。]
[0088] 望ましい場合には、開示するバックライトの照明光源として、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）などの別の可視光発光体を使用してもよい。更に、例えば冷白色と温白色を含み（ＣＣＦＬ／ＬＥＤ）、異なるスペクトルを放射するＣＣＦＬ／ＨＣＦＬなどの複合システムを使用することができる。他の好適な光源としては、Ｘｅ ＣＣＦＬ、平坦蛍光ランプ、電界放出源、フォトニック格子光源、垂直キャビティ面発光レーザー、外部電極蛍光ランプ、及び有機発光ダイオードが挙げられる。発光体の組み合わせは、幅広く異なってもよく、ＬＥＤとＣＣＦＬ、及び例えば複数のＣＣＦＬ、異なる色の複数のＣＣＦＬ、及びＬＥＤとＣＣＦＬなどの多数を含むことが可能である。]
[0089] 例えば、いくつかの用途では、個別の光源の列を、長い円筒形ＣＣＦＬのような異なる光源と置き換えるか、又は長さに沿って光を放射し離れた能動構成要素（ＬＥＤダイやハロゲン電球など）に結合された線形面発光ライトガイドと置き換え、また同様に他の光源列と置き換えることが望ましいことがある。このような線状表面発光ライトガイドの例は、米国特許第５，８４５，０３８号（Ｌｕｎｄｉｎら）及び同第６，３６７，９４１号（Ｌｅａら）に開示されている。また、ファイバ結合レーザーダイオードや他の半導体発光体も既知であり、そのような場合、光ファイバ導波路の出力端は、開示されたリサイクリングキャビティ内の場所又は他の状況ではバックライトの出力領域の後の場所に対する光源であると考えることができる。電球やＬＥＤダイなどの能動構成要素から受け取った光を発する、レンズ、屈折体、狭いライトガイド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。]
[0090] １つ以上の光源には、任意の適切な側面発光ＬＥＤ、例えば、Ｌｕｘｅｏｎ（商標）ＬＥＤ（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡから入手可能）、又はＬＥＤ ＰＡＣＫＡＧＥ ＷＩＴＨ ＣＯＮＶＥＲＧＩＮＧ ＯＰＴＩＣＡＬ ＥＬＥＭＥＮＴと題する米国特許出願第１１／３８１，３２４号（Ｌｅａｔｈｅｒｄａｌｅら）、及びＬＥＤ ＰＡＣＫＡＧＥ ＷＩＴＨ ＷＥＤＧＥ−ＳＨＡＰＥＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＥＬＥＭＥＮＴと題する同第１１／３８１，２９３号（Ｌｕら）に記載されるＬＥＤを使用することができる。]
[0091] バックライトが表示パネル（例えば、図８のパネル８５０）と組み合わせで使用されるいくつかの実施形態では、バックライト１００は、白色光を連続的に放射し、液晶パネルは、カラーフィルタマトリクスと組み合わされて、多色画素のグループ（黄／青（ＹＢ）画素、赤／緑／青（ＲＧＢ）画素、赤／緑／青／白（ＲＧＢＷ）画素、赤／黄／緑／青（ＲＹＧＢ）画素、赤／黄／緑／シアン／青（ＲＹＧＣＢ）画素など）が形成され、その結果、表示画像は多色性になる。あるいは、カラーシーケンシャル技術（color sequential technique）を使用して多色画像を表示することができ、この技術は、液晶パネルを白色光で連続的に後ろから照明し、液晶パネル内のグループの多色画素を変調して色を生成する代わりに、バックライト１００内の個別に色付けされた光源（例えば、赤、オレンジ、琥珀、黄色、緑、シアン、青（紺青を含む）、及び以上の述べた色などの組み合わせの白から選択された）を変調して、バックライトが、空間的に均一な有色光出力を高速に繰り返し連続的（例えば、赤、次に緑、次に青など）に点滅させるものである。次に、この色変調バックライトは、（カラーフィルタマトリクスのない）１つの画素配列しかないディスプレイモジュールと組み合わされ、この画素配列は、変調が観察者の視覚システム内で時間的に色混合されるのに十分に高速であるという条件で、バックライトと同期して変調されて、画素配列全体にわたってあらゆる達成可能な色（バックライトに光源が使用されている場合）が生成される。フィールドシーケンシャル式ディスプレイとしても知られるカラーシーケンシャル式ディスプレイの例は、米国特許第５，３３７，０６８号（Ｓｔｅｗａｒｔら）及び同第６，７６２，７４３号（Ｙｏｓｈｉｈａｒａら）に記載されている。場合によっては、単色のみのディスプレイを提供することが望ましいこともある。このような場合、バックライト１００は、フィルタ、又は単一の可視波長若しくは色で優勢に発する特定の光源を備えていてもよい。] 図８
[0092] いくつかの実施形態（例えば、図７に示された実施形態のような直下型バックライト）では、光源は、背面反射体上に配置されてもよく、あるいは、光源は、背面反射体から離間されてもよい。他の実施形態では、光源は、例えば、共有及び同時係属の米国特許出願第１１／０１８，６０８号、同第１１／０１８，６０５号、同第１１／０１８，９６１号、及び同第１０／８５８，５３９号に記載されたように、背面反射体上に配置されるか又はその背面反射体に取り付けられる光源を含んでもよい。] 図７
[0093] 光源１４０は、いずれの適切な配列で配置されてもよい。更に、光源１４０は、様々な波長又は色の光を放射する光源を含むことができる。例えば、光源は、第１の波長の照明光を放射する第１の光源と、第２の波長の照明光を放射する第２の光源を含むことがある。第１の波長は、第２の波長と同じでもよいし、異なってもよい。光源１４０は、また、第３の波長の光を放射する第３の光源を含んでもよい。例えば、ＷＨＩＴＥＬＩＧＨＴ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＡＮＤ ＴＨＥＬＩＫＥＷＩＴＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＯＬＯＲＥＤＬＥＤ ＳＯＵＲＣＥＳと題する米国特許出願第６０／９３９，０８３号を参照されたい。いくつかの実施形態では、種々の光源１４０は、混合されたときに、表示パネルや他の装置に白色照明光を提供する光を生成することが可能である。他の実施形態では、光源１４０はそれぞれ白色光を生成することが可能である。]
[0094] 更に、いくつかの実施形態では、放射光を少なくとも部分的に平行にする光源が好ましいことがある。そのような光源は、開示されたバックライトの中空の光リサイクリングキャビティ内に所望の出力を提供するためのレンズ、抽出器、形成封入材、又光学素子の組み合わせを含むことができる。代表的な抽出器は、例えば、米国特許公開第２００７／０２５７２６６号、同第２００７／０２５７２７０号、同第２００７／０２５８２４１号、同第２００７／０２５８２４６号、及び米国特許第７，３２９，９８２号に記載されている。]
[0095] 更に、本開示のバックライトは、リサイクリングキャビティ内に最初に注入された光を、横断面（バックライトの出力領域と平行な横断面）に近い伝搬方向に、例えば横断面からの平均偏差角が０〜４５度、又は０〜３０度、又は０〜１５度の範囲の注入ビームであるように、部分的に平行化又は拘束する注入光学素子を備えることができる。]
[0096] 本開示のいくつかの実施形態では、中空の光リサイクリングキャビティ内である程度の拡散が行われることが好ましいことがある。そのような拡散は、キャビティ内でより大きい角度の光の混合を実現することができ、それにより、キャビティ内で光を拡散し出力面を介してキャビティから外に導かれる光の均一性を高めるのに役立つ。換言すると、リサイクリング光学キャビティは、キャビティに鏡面特性と拡散特性を平衡させる構成要素を含み、この構成要素は、キャビティ内の十分な横方向の光の移送又は混合を提供するのに十分な鏡面性を有するが、狭い範囲の伝搬角度の光しかキャビティに注入されないときでも、キャビティ内の定常状態の光伝搬の角度分布を実質的に均一化するのに十分な拡散率も有する。更に、キャビティ内のリサイクリングの結果、入射光の偏光状態に対する反射光偏光がある程度ランダムにならなければならない。これにより、使用不可能な偏光をリサイクリングによって使用可能な偏光に変換することができる機構が可能になる。拡散は、前面反射体及び背面反射体の一方又は両方、側面反射体、又は本明細書において更に詳しく説明されるような前面反射体と背面反射体との間に位置する１つ以上の層によって提供することができる。]
[0097] いくつかの実施形態では、キャビティ内に提供された拡散は、半鏡面拡散を含むことができる。本明細書で使用されるとき、用語「半鏡面反射体」は、逆方向分散光より多くの順方向分散光を実質的に反射する鏡面反射体を指す。同様に、用語「半鏡面拡散体」は、実質的に大部分の入射光に関して入射光の法線成分を逆方向に向けず、即ち、光が実質的に順（ｚ）方向に透過され、ｘ及びｙ方向にある程度分散される拡散体を指す。換言すれば、半鏡面反射体及び拡散体（総じて半鏡面要素と呼ばれる）は、光を実質的に順方向に方向付けることから、全ての方向に均等に光線の向きを変えるランベルト構成要素とは非常に異なっている。半鏡面反射体と拡散体は、比較的広い分散角を示すことができ、あるいは、そのような反射体と拡散体は、鏡面方向からの僅かな量の光偏向を示す。例えば、ＲＥＣＹＣＬＩＮＧ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＷＩＴＨ ＳＥＭＩ−ＳＰＥＣＵＬＡＲ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳと題する米国特許出願第６０／９３９，０８５号を参照されたい。本開示の前面反射体及び背面反射体には、任意の適切な半鏡面材料を使用することができる。]
[0098] 更に、例えば、半鏡面背面反射体は、高反射率拡散反射体上に部分的に透過する鏡面反射体を含み得る。好適な、部分的に透過する鏡面反射体は、本明細書に示したいずれの部分的に透過する反射フィルム、例えば対称又は非対称反射フィルムを含む。適切な高反射率拡散反射体は、ＥＤＲ ＩＩフィルム（３Ｍから入手可能）、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な多孔性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ，Ｉｎｃ．から入手可能なＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）反射材料、Ｆｕｒｕｋａｗａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能なＭＣＰＥＴ高反射率発泡シート、及びＭｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＷｈｉｔｅ Ｒｅｆｓｔａｒ（商標）が挙げられる。]
[0099] 他の実施形態では、半鏡面背面反射体は、高反射率鏡面反射体上に部分的ランバート拡散体を含み得る。あるいは、高反射率鏡面反射体上の順方向分散拡散体が、半鏡面背面反射体を提供することができる。]
[0100] 前面反射体は、背面反射体と類似の構造を有する半鏡面性であり得る。例えば、部分反射ランバート拡散体が、部分鏡面反射体と組み合わされ得る。あるいは、順方向分散拡散体が、部分鏡面反射体と組み合わされ得る。更に、前面反射体は、順方向分散部分反射体を含むことができる。他の実施形態では、上記の前面反射体のいずれかを組み合わせて、半鏡面前面反射体を提供することができる。]
[0101] 拡散体がキャビティの中のいずれかの場所に配置される場合、前面及び背面反射体の一方又は両方は鏡面反射であり得る。反射体の１つはまたランベルト面でもあり得るが、一般にこれは、特にエッジ照明バックライトにとっては、最適な構造ではない。この場合、他の反射体は半鏡面反射又は鏡面反射でなければならない。順方向分散拡散体は、いずれの適切な拡散体であってよく、両方向又は偏光状態に関して対称性又は非対称性であり得る。]
[0102] 定量的には、半鏡面性の程度（所与の反射体又はその他構成要素の鏡面反射対ランベルト特性）は、それぞれＦ及びＢと呼ばれる順方向及び逆方向分散光成分の光束を比較することによって効果的に特徴付けることができる。順方向及び逆方向分散される光束は、立体角全てに対する積分反射強度（又は光学透過性構成要素の場合は積分透過強度）から得ることができる。半鏡面性の程度は、次に「移送比率」Ｔによって特徴付けることができ、Ｔ＝（Ｆ−Ｂ）／（Ｆ＋Ｂ）で与えられる。]
[0103] Ｔは、純粋ランベルトから純粋鏡面まで移動するため、０〜１の範囲となる。純粋鏡面反射体では、逆方向分散が存在しない（Ｂ＝０）ため、Ｔ＝Ｆ／Ｆ＝１である。純粋ランベルト反射体では、順方向及び逆方向分散光束が等しい（Ｆ＝Ｂ）ため、Ｔ＝０である。実施例を実験的な測定値とともに以下に示す。任意の実際の反射性又は透過性構成要素の移送比率は、入射角の関数である。順方向分散光の量は、例えば、ほぼ垂直な入射光とグレージング入射光によって異なることが予想されるため、これは論理にかなう。]
[0104] リサイクリングキャビティに関連して、「有効空洞移送比率」、即ち、リサイクリングキャビティの循環又はサイクルの完了後の、所与の入射光腺が経験した移送比率を確定することができる。この量は、特に、少なくとも１つの半鏡面反射成分と少なくとも１つの分散構成要素と（半鏡面反射面又はランベルト面にかかわらず）を包含するキャビティにおいて興味深い。移送比率は、一般に入射角の関数であるため、キャビティ内に注入される光の特徴的又は平均の入射角、例えば光源の平均電力束偏差角の観点から、有効空洞移送比率の検証又は特定が可能であろう。移送比率の更なる説明は、例えば米国特許出願第６０／９３９，０８５号を参照されたい。]
[0105] 図１には示されていないが、バックライト１００（又は図８の表示システム８００）は、光源１４０からの光の輝度及び色の一方又は両方を検出及び制御するための、光センサ及びフィードバックシステムを備えていてもよい。例えば、個別の光源１４０又は光源の集合体の近くに、白色点又は色温度を制御し、維持し又は調整するために出力を監視しフィードバックを提供するセンサが配置されてもよい。キャビティ１０２の端部に沿って又はキャビティ１０２内に１つ以上のセンサを配置して混合光をサンプリングすることが有益な場合がある。観察環境（例えば、表示装置がある部屋）で、表示装置の外部の周囲光を検出するセンサを提供することが有益な場合がある。周囲の観察条件に基づいて、制御論理を使用して光源１４０の出力を適切に調整することができる。いずれの適切なセンサ（例えば、光−周波数センサ又は電圧−光センサ（Ｔｅｘａｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｐｌａｎｏ，Ｔｅｘａｓから入手可能）を使用することができる。加えて、熱センサを使用して光源１４０の出力を監視及び制御することができる。これらの技術のいずれかを使用して、時間とともに劣化する構成要素の動作条件及び補償に基づいて光出力を調整することができる。更に、動的コントラスト、ゾーンの垂直スキャン若しくは水平スキャン、又はフィールドシーケンシャルシステムのために、センサを使用して制御システムにフィードバック信号を供給することができる。] 図１ 図８
[0106] バックライト１００の出力面１０４は、キャビティ１０２の領域に関連した任意の適切な領域を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、出力面１０４は、キャビティ１０２の面積（ＬｘＷ）よりも小さい面積であってもよい。これは、例えば、高反射率の部分を有する前面反射体１２０を使用し、それにより出力面１０４の有効領域を低減することによって達成し得る。出力面積の低減は、光源１４０からの所与の入力光束に関しての、バックライトにより提供される輝度を増大させることができる。]
[0107] 背面反射体１３０は、前面反射体１２０に対して非平行な１つ以上の部分を提供するように形成（又は位置決め）されるが、他の実施形態では、背面反射体の一部分と非平行の関係をもたらすように前面反射体が形成されてもよい。例えば、図２は、バックライト２００の別の実施形態の概略断面図である。バックライト２００は、部分的透過性の前面反射体２２０、及び背面反射体２３０を備える。前面反射体２２０及び背面反射体２３０は、出力面２０４を含む中空の光リサイクリングキャビティ２０２を形成する。このキャビティ２０２は、半鏡面要素（図示せず）を含む。バックライトはまた、光リサイクリングキャビティ２０２内に光を放射するように配置された１つ以上の光源２４０を備える。１つ以上の光源２４０は、光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている。本明細書で、図１のバックライト１００の前面反射体１２０、背面反射体１３０、半鏡面要素、及び１つ以上の光源１４０に関して説明された全ての設計上の考察及び可能性は、図２のバックライト２００の前面反射体２２０、背面反射体２３０、半鏡面要素、及び１つ以上の光源２４０にも等しく適用される。] 図１ 図２
[0108] この実施形態では、前面反射体２２０は、非平面状であり、背面反射体２３０に対して実質的に平行な第１部分２２２及び第３部分２２６、並びに背面反射体２３０に対して実質的に非平行な第２部分２２４を含む。第２部分２２４は、背面反射体２３０に向かう方向に傾斜している。非平面状の前面反射体を含む実施形態では、出力面は、中空の光リサイクリングキャビティの１つ以上の端部に直交する横断面にあって、キャビティ外部で前面反射体に近接して位置決めされるように画定される。前面反射体２２０の部分２２４は、背面反射体２３０の部分２３４が前面反射体２２０に対して非平行となるように形成される。いくつかの実施形態では、前面反射対２２０及び背面反射体２３０の両方が形成されて、同様の非平行関係がもたらされてもよい。]
[0109] 前面及び背面反射体の一方又は両方の中又は上に、１つ以上の構造体を形成することにより、所望の出力光束分布を提供するための任意の適切な形状を取ることができる非平面状の反射体が提供される。いくつかの実施形態では、この構造体は、複数の平面内に湾曲を含み得る。例えば、図３は、背面反射体３３０の一部分の概略平面図である。背面反射体３３０は、非平面状であり、半球状の形状の構造体３５０を含む。構造体３５０は、２つの異なる直交平面内に湾曲を含む。いくつかの実施形態では、構造体３５０は、背面反射体から離れる方向を向く凹形状部を有し得る。他の実施形態では、構造体３５０は、背面反射体の方を向く凹部であり得る。] 図３
[0110] 概して、本開示の前面反射体及び背面反射体は、１つ、２つ、又はそれ以上の構造体を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、背面反射体は、ＶＥＳＡ９規格に対応して位置決めされた９個の半球形構造体（例、構造体３５０）を含み得る。ＶＥＳＡ９規格の一般的な説明については、例えば共有の米国特許出願第６０／９３９，０７９号を参照されたい。]
[0111] 本明細書で述べるように、本開示のいくつかのバックライトは、バックライトの１つ以上の端部に位置決めされた１つ以上の光源を備え、エッジライト式バックライトを形成することができる。例えば、図５は、エッジライト式バックライト５００の別の実施形態の概略断面図である。バックライト５００は、出力面５０４を含む中空の光リサイクリングキャビティ５０２を形成する、部分的透過性の前面反射体５２０及び非平面状の背面反射体５３０を備える。バックライト５００はまた、中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素（図示せず）、及び光リサイクリングキャビティ５０２内に光を放射するように配置された１つ以上の光源５４０を備える。この１つ以上の光源は、光リサイクリングキャビティ５０２内に、限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成される。本明細書で、図１のバックライト１００の前面反射体１２０、背面反射体１３０、半鏡面要素、及び１つ以上の光源１４０に関して説明された全ての設計上の考察及び可能性は、図５のバックライト５００の前面反射体５２０、背面反射体５３０、半鏡面要素、及び１つ以上の光源５４０にも等しく適用される。] 図１ 図５
[0112] 図５に示した実施形態では、１つ以上の光源５４０は、バックライト５００の第１端部５１２及び第２端部５１４に近接して配置されている。他の実施形態では、光源は、バックライトの任意の数の端部に近接して配置されてもよい。] 図５
[0113] 図示した実施形態では、背面反射体５３０は非平面状であり、前面反射体５２０に対して実質的に平行な第１部分５３２及び第３部分５３６、並びに前面反射体５２０に対して非平行な形状を有する構造体５５０を含む第２部分５３４を含む。構造体５５０は、平坦部５５４と隣接する傾斜側面５５２、５５６を有する。傾斜側面５５２、５５６は、移送帯域内の光の少なくとも一部分が透過帯域内で伝搬する光に変換されるように光の方向を変える。更に、平坦部５５４は、前面反射体５２０と背面反射体５３０との間の距離Ｈが平坦部５５４付近で減少しているため、移送帯域から透過帯域への光の変換率も増加させ得る。いくつかの実施形態では、背面反射体５３０の構造体５５０は、通常、端部領域５０６、５１０付近よりも中央領域５０８付近が大きくなる出力光束分布をもたらし得る。この構造体５５０は、バックライト５００内で任意の好適な形状又は寸法であってもよい。構造体５５０は、中空であっても、又は充填されてもよい空洞部５５８を形成する。空洞部５５８が中空の実施形態では、例えば、電気伝導体、熱伝導体、駆動回路、制御装置、無線通信装置、同調器、ファン、電源装置、ビデオ回路基板、センサ、コネクタ、及び通風ダクトのような１つ以上のバックライト要素及び装置を、空洞部５５８内に配置してもよい。]
[0114] いくつかの実施形態では、空洞部５５８は、光源５４０から空洞部５５８の中に又は近接して位置決めされた熱伝導体までの、熱移動のための、空気流経路としての役割を果たし得る。]
[0115] 構造体５５０は、背面反射体５３０の中に形成されるか、又は背面反射体５３０上に配置されるかのいずれかであってもよい。任意の適切な技術を使用して、構造体５５０を形成することができる。]
[0116] 他の実施形態では、前面及び背面反射体の一方又は両方は、対向する反射体の方に向かう傾斜及び対向する反射体から離れる傾斜の両方の部分を含み得る。広くは、対向する反射体から離れて傾斜する部分を有する構造体は、移送帯域から透過帯域への光の変換率を減少させる傾向を持つであろう。例えば、図６は、前面反射体６２０に向かう傾斜及び離れる傾斜の両方である構造体を有する非平面状の背面反射体６３０を備えるバックライト６００の一実施形態の概略断面図である。バックライト６００は、出力面６０４を有する中空の光リサイクリングキャビティ６０２を形成する、部分的透過性の前面反射体６２０及び非平面状の背面反射体６３０を備える。バックライト６００はまた、中空の光リサイクリングキャビティ６０２内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素（図示せず）を備える。１つ以上の光源６４０が、光リサイクリングキャビティ６０２内に光を放射するように配置されている。この１つ以上の光源６４０は、光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている。本明細書で、図１のバックライト１００の前面反射体１２０、背面反射体１３０、少なくとも１つの半鏡面要素、及び１つ以上の光源１４０に関して説明された全ての設計上の考察及び可能性は、図６のバックライト６００の前面反射体６２０、背面反射体６３０、少なくとも１つの半鏡面要素、及び１つ以上の光源６４０にも等しく適用される。] 図１ 図６
[0117] 非平面状の背面反射体６３０は、前面反射体６２０から離れて傾斜する第１部分６３２及び第３部分６３６、並びに構造体６５０を含む第２部分６３４を含む。第１部分６３２及び第３部分６３６は、前面反射体６２０に対して非平行である。構造体６５０は、本明細書で説明されたいずれの好適な構造体、例えば、図５の構造体５５０であってもよい。背面反射体６３０の部分６３２、６３６は、入射光を透過帯域から移送帯域に変換するように動作可能であって、それにより出力面６０４の端部領域６０６、６１０に近接した前面反射体を通って透過し得る光の量を低減する。その一方で、構造体６５０は、入射光を移送帯域から透過帯域に変換し、より大量の光が出力面６０４の中央領域６０８に近接した前面反射体６２０を通って透過するように動作可能である。結果として、バックライト６００は、端部領域６０６、６１０よりも中央領域６０８付近の方が大きい出力光束分布を提供するように構成される。この種の光束分布は、例えば液晶ディスプレイ、モニターなどの特定の用途に望ましい場合がある。] 図５
[0118] 図６のバックライト６００は、バックライトの端部付近に位置決めされた１つ以上の光源を備えるエッジライト式バックライトであるが、他の実施形態は、光リサイクリングキャビティ内に光を方向付けるために、背面反射体上への出力面の突起により画定されるキャビティの領域内で位置決めされた光源を備え、それにより直下型バックライトを形成することができる。例えば、図７は、直下型バックライト７００の一実施形態の概略断面図である。バックライト７００は、出力面７０４を有する中空の光リサイクリングキャビティ７０２を形成する、部分的透過性の前面反射体７２０及び非平面状の背面反射体７３０を備える。バックライト７００はまた、中空の光リサイクリングキャビティ７０２内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素（図示せず）、及び光リサイクリングキャビティ７０２内に光を放射するように配置された１つ以上の光源７４０を備える。本明細書で、図１のバックライト１００の前面反射体１２０、背面反射体１３０、少なくとも１つの半鏡面要素、及び１つ以上の光源１４０に関して説明された全ての設計上の考察及び可能性は、図７のバックライト７００の前面反射体７２０、背面反射体７３０、少なくとも１つの半鏡面要素、及び１つ以上の光源７４０にも等しく適用される。] 図１ 図６ 図７
[0119] 図７に例示した実施形態では、１つ以上の光源７４０は、光リサイクリングキャビティ７０２内に位置決めされる。いくつかの実施形態では、光源７４０は、実質的に横方向に光を放射し、出力面７０４により画定される横断面に対して０〜４０度の範囲の平均光束偏差角を放射光が有するように構成されている。換言すれば、光源７４０は、光の大部分をキャビティ７０２の移送帯域内に放射するように構成され得る。] 図７
[0120] １つ以上の光源７４０は、キャビティ７０２内の任意の好適な場所に位置決めされてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の光源は、構造体７５０上又は構造体７５０内に位置決めされ、光源用の回路を所望により空洞部７５８内に配置してもよい。]
[0121] いくつかの直下型の実施形態において、一般的に垂直の反射性側面表面は、実際には、特定のバックライトを類似又は同一の隣接するバックライトと分けるための薄いパーティションにすることができ、その各バックライトは実際には、ゾーンで区切られた大きなバックライトの一部分である。その個々のサブバックライト内の光源は、大きなバックライトのための照明及び暗部ゾーンで区切られたのパターンを提供するために、任意の望ましい組み合わせで点灯又は消灯することができる。そのようなゾーンで区切られたバックライトは、いくつかのＬＣＤ用途において、コントラストを向上させ、エネルギーを節約するために動的に用いることができる。ゾーン間の反射性パーティションは、前面反射体まで完全に延在していなくてもよいが、ゾーン境界の視認性（視聴者の側から見て）を最小限に抑え、また同時にゾーン間のブリードスルーを最小限に抑えるように寸法決めされた隙間によって前面反射体から離隔されてもよい。]
[0122] 本開示のバックライトは、任意の好適な構成又は用途において実施されてもよい。例えば、本明細書に記載のバックライトは、表示パネルとともに使用して、表示システム、例えば液晶ディスプレイ又はモニターを形成することができる。図８は、表示システム８００の一実施形態の概略断面図である。表示システム８００は、液晶パネル８５０、及び液晶パネル８５０に光を提供するために配置された照明アセンブリ８０２を備える。液晶パネル８５０は、典型的には、パネルプレート８５４の間に配置された液晶８５２の層を含む。プレート８５４の多くはガラスで形成され、液晶層８５２の液晶の配向を制御するための電極構造体及び配向層を内側表面に含んでよい。これら電極構造体は、液晶パネル画素、即ち隣接する領域とは独立して液晶の配向を制御できる液晶層の領域を画定するように一般的に配置される。また、１つ以上のプレート８５２とともに、液晶パネル８５０によって表示された画像に色付けするためのカラーフィルタが含まれてもよい。] 図８
[0123] 液晶パネル８５０は、上方吸収偏光子８５６と下方吸収偏光子８５８との間に位置決めされる。図示した実施形態では、上方吸収偏光子８５６及び下方吸収偏光子８５８は、液晶パネル８５０の外部に位置している。吸収偏光子８５６、８５８及び液晶パネル８５０は、ともに、バックライト８１０から表示システム８００を通って視聴者に至る光の透過を制御する。例えば、吸収偏光子８５６、８５８は、その透過軸が互いに垂直な状態で配列されてもよい。液晶層８５２の画素は、非アクティブ状態で、通過する光の偏光を変化させないことがある。したがって、下方吸収偏光子８５８を通過する光は、上方吸収偏光子８５６によって吸収される。一方、画素がアクティブ化されるとき、通過する光の偏光は回転されて、下方吸収偏光子８５８を透過した少なくとも一部の光は上方吸収偏光子８５６も透過する。例えば、制御装置８０４による液晶層８５２の異なる画素の選択起動は、表示システム８００からの光を特定の所望の位置で通過させ、それにより視聴者により見られる画像を形成する結果となる。制御装置８０４は、例えば、コンピュータ、又はテレビ画像を受信して表示するテレビ制御装置を含み得る。]
[0124] 表示面の機械的保護及び／又は環境的保護を提供するために、例えば、上方吸収偏光子８５６の近くに１つ以上の選択的な層８５７が提供されてもよい。一つの例示的な実施形態では、層８５７は、上方吸収偏光子８５６の上のハードコートを含むことがある。]
[0125] いくつかの液晶ディスプレイは上述の方式とは異なった方式で動作できることは理解されよう。例えば、吸収偏光子は平行に整列されてもよく、また液晶パネルは非アクティブ状態にあるときに光の偏光状態を回転させてもよい。それにもかかわらず、そのようなディスプレイの基本的な構造は、上述の構造と依然として同様である。]
[0126] 照明アセンブリ８０２は、バックライト８１０、及び必要に応じ、バックライト８１０と液晶パネル８５０との間に位置決めされた１つ以上の光管理フィルム８４０を含む。バックライト８１０は、本明細書に記載のいずれのバックライト、例えば、図１のバックライト１００を含んでよい。] 図１
[0127] 光管理フィルムの配列８４０は、光管理ユニットとも呼ぶこともでき、バックライト８１０と液晶パネル８５０との間に配置される。光管理フィルム８４０は、バックライト８１０から伝播する照明光に影響を及ぼす。例えば、光管理フィルムの配列８４０は、所望により拡散体８４８を含んでもよい。拡散体８４８は、バックライト８１０から受ける光を拡散するために使用される。]
[0128] 拡散体層８４８は、任意の好適な拡散フィルム又はプレートであってもよい。例えば、拡散体層８４８は、任意の好適な拡散材を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、拡散体層８４８は、ガラス、ポリスチレンビーズ、及びＣａＣＯ３粒子を含む様々な分散相を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のポリマーマトリックスを含んでもよい。例示的な拡散体には、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから入手可能な３Ｍ（商標）Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ（商標）拡散フィルム、タイプ３６３５−３０、３６３５−７０及び３６３５−１００がある。]
[0129] 選択的な光管理ユニット８４０はまた、反射偏光子８４２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、反射偏光子８４２の透過軸は、液晶パネル８５０の通過軸と揃えることができる。任意の好適な種類の反射偏光子、例えば、多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子、連続／分散相偏光子のような拡散反射偏光フィルム（ＤＲＰＦ）、ワイヤグリッド反射偏光子、又はコレステリック反射偏光子が、反射偏光子８４２に使用されてもよい。]
[0130] ＭＯＦ及び連続／分散相反射型偏光子はどちらも、少なくとも２種類の材料、通常はポリマー材料の間における屈折率の相違を利用して、１つの偏光状態の光を選択的に反射し、一方で直交偏光状態にある光を透過させる。ＭＯＦ反射偏光子のいくつかの例が、共有の米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）に記載される。ＭＯＦ反射偏光子の市販の例には、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な、拡散面を含むＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＤＢＥＦ−Ｄ２００及びＤＢＥＦ−Ｄ４４０多層反射偏光子が挙げられる。]
[0131] 本開示と関連した有用なＤＲＰＦの例には、例えば共有の米国特許第５，８２５，５４３号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載された連続／分散相反射偏光子と、例えば共有の米国特許第５，８６７，３１６号（Ｃａｒｌｓｏｎら）に記載された拡散反射多層偏光子がある。他の適切なタイプのＤＲＰＦが、米国特許第５，７５１，３８８号（Ｌａｒｓｏｎ）に記載されている。]
[0132] 本開示と関連して使用できるワイヤグリッド偏光子のいくつかの例には、例えば米国特許第６，１２２，１０３号（Ｐｅｒｋｉｎｓら）に記載されたものがある。ワイヤグリッド偏光子は、特にＭｏｘｔｅｋ Ｉｎｃ．，Ｏｒｅｍ，Ｕｔａｈから市販されている。]
[0133] 本開示と関連して役立つコレステリック偏光子のいくつかの例には、例えば米国特許第５，７９３，４５６号（Ｂｒｏｅｒら）と米国特許公開第２００２／０１５９０１９号（Ｐｏｋｏｒｎｙら）に記載されたものがある。コレステリック偏光子は、コレステリック偏光子を透過した光が直線偏光に変換されるように、出力側に４分の１波長遅延層とともに提供されることが多い。]
[0134] いくつかの実施形態では、偏光制御層８４４を拡散プレート８４８と反射偏光子８４２との間に設けてもよい。偏光制御層８４４の例には、４分の１波長遅延層、及び液晶偏光回転層のような偏光回転層が挙げられる。偏光制御層８４４は、リサイクリング光の増加した一部が反射偏光子８４２を透過するように反射偏光子８４２から反射される光の偏光を変化させるために使用されてもよい。]
[0135] 光管理フィルムの選択的な配列８４０は、１つ以上の輝度強化層を含んでもよい。輝度強化層とは、軸外光をディスプレイの軸線により接近した方向に向け直す表面構造を含んだものである。これは、液晶層８５２を通じて軸線上を伝搬する光の量を増加させ、したがって、視聴者が見る画像の輝度を向上させる。輝度強化層の一例は、照明光を屈折と反射で変化させるいくつかのプリズム隆起部を有するプリズム輝度強化層である。表示システム８００で使用されることがあるプリズム輝度強化層の例には、ＢＥＦＩＩ ９０／２４、ＢＥＦ ＩＩ ９０／５０、ＢＥＦ ＩＩＩＭ９０／５０及びＢＥＦ ＩＩＩＴを含む、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＢＥＦ ＩＩ及びＢＥＦ ＩＩＩ系のプリズムフィルムが挙げられる。いくつかの実施形態では、偏光維持屈折構造体を利用することができる。屈折輝度強化フィルムの多くの種類は、高複屈折率であり、反射偏光子から放射された光の偏光状態を解消し得る。偏光を解消させないために、ポリカーボネートのような基材を十分な等方性に作製することができる。]
[0136] 輝度強化は、本明細書で更に詳しく説明される前面反射体の実施形態のいくつかによって提供することが可能である。]
[0137] 図８に示す代表的な実施形態は、反射偏光子８４２と液晶パネル８５０との間に配置された第１輝度強化層８４６ａを示す。プリズム型輝度強化層は、典型的に１次元の光学増幅率をもたらす。また、光管理層の配列８４０には、第１の輝度強化層８４６ａのプリズム構造に直角に向けられたプリズム構造を有する選択的な第２の輝度強化層８４６ｂが含まれてもよい。そのような構成は、表示システム８００の光学利得を２次元で増大させる。他の例示的な実施形態では、輝度強化層８４６ａ、８４６ｂは、バックライト８１０と反射偏光子８４２との間に配置されてもよい。] 図８
[0138] 任意の光管理ユニット８４０内の様々な層は独立していてもよい。他の実施形態では、例えば共有の米国特許出願第１０／９６６，６１０号（Ｋｏら）で言及されているように、光管理ユニット８４０内の２つ以上の層が積層されてもよい。他の例示的な実施形態では、例えば共有の米国特許出願第１０／９６５，９３７号（Ｇｅｈｌｓｅｎら）に記載されているように、任意の光管理ユニット８４０が、ギャップで分離された２つのサブアセンブリを含んでもよい。]
[0139] 広くは、本開示のバックライトの前面及び背面反射体の一方又は両方は、所望の出力光束分布を提供するために位置決め、又は形成され得る。任意の適切な技術を使用して、所望の分布を提供するために反射体がどのような形状又は配置を取るべきかを決定してもよい。例えば、出力面を有する中空の光リサイクリングキャビティを形成することができる。このキャビティは、部分的透過性の前面反射体及び平面状の背面反射体を含み得る。１つ以上の光源が、光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように位置決めされ得る。所望の出力光束分布が選択され得る。第１の出力光束分布を測定し、所望の出力光束分布と比較し得る。前面及び背面反射体の一方又は両方は、次に所望の出力光束分布を提供するために形成、又は位置決めされ得る。例えば、背面反射体のある部分は、前面反射体から離れて傾斜するように形成され得る（例えば、図６の背面反射体６３０の、部分６３２、６３６）。そのような構成は、本明細書で更に説明されるように、傾斜部分に対応した区域での、前面反射体を透過する光の減少をもたらし得る。あるいは、１つ以上の構造体を前面及び背面反射体の一方又は両方上に設けて、所望の出力光束分布を提供することができる。第２の出力光束分布を測定し、所望の出力光束分布と比較し得る。所望の出力光束分布を提供するために、前面及び背面反射体の一方又は両方の更なる成形、形成、又は位置決めが次に実施され得る。上述の技術のいずれか又は全ては、当該技術分野において既知の、任意の適切なコンピュータモデリング技術を使用して実施され得る。] 図６
[0140] 特に断らない限り、「バックライト」に関する記述は、対象とする用途で名目的に均一な照明を提供する他の広域面積照明装置にも当てはまる。他のそのような装置は、偏光出力を提供してもよく、非偏光出力を提供してもよい。例としては、ライトボックス、サイン、チャンネル文字、及び、屋内（例、家庭又はオフィス）又は屋外用の、「照明器具」と称されることもある一般的照明装置が挙げられる。またエッジライト式の装置は、対向する主表面の両方、即ち、上記で言う「前面反射体」及び「背面反射体」の両方から光を放射するように構成することができ、その場合、前面及び背面反射体の両方が部分的透過性である点にも留意されたい。そうした装置は、２枚の独立したＬＣＤパネル又はバックライトの両側に配される他のグラフィック部材を照明することができる。その場合、前面及び背面反射体は同じ又は類似の構造を有していてもよい。そのような両面バックライトは、例えば、両面サイン、携帯電話などに使用できる。いくつかの実施形態では、両面バックライトは、キャビティ内に位置決めされた反射部材を備え、バックライトの主表面の一方又は両方から外へ光を方向付けることができる。この反射部材は、完全反射性、部分的透過性であってよく、又は反射性及び透過性の組み合わされた特性を有していてもよい。更に、反射部材の主表面の一方又は両方は、本明細書で記載されるように形成されてもよい。任意の好適な反射体がこの反射部材に使用されてもよい。]
[0141] 「ＬＥＤ」は、可視か、紫外線か、又は赤外線かにかかわらず、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装置を含む。ＬＥＤが紫外線などの非可視光を発する場合、及びＬＥＤが可視光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（ある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に変え、特定の場合には白色光を発する装置を提供する。]
[0142] 蛍光体は、結合剤中の蛍光材料の混合物であってもよい。蛍光材料は、無機粒子、有機粒子、若しくは有機分子、又はそれらの組み合わせであってもよい。好適な無機粒子としては、ドープされたガーネット（例えばＹＡＧ：Ｃｅ及び（Ｙ、Ｇｄ）ＡＧ：Ｃｅ）、アルミネート類（例えば、Ｓｒ２Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、及びＢＡＭ：Ｅｕ）、シリケート類（例えばＳｒＢａＳｉＯ：Ｅｕ）、硫化物類（例えば、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＳ：Ｅｕ、及びＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ）、オキシ−硫化物類、オキシ−窒化物類、ホスフェート類、ボレート類、及びタングステート類（例えば、ＣａＷＯ４）が挙げられる。これらの材料は、従来の蛍光体粉末又はナノ粒子蛍光体粉末の形態であってよい。別の種類の適した無機粒子は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ及びそれらの組み合わせを含む半導体ナノ粒子から製造される、いわゆる量子ドット蛍光体である。一般に、量子ドットの表面は、アグロメレーションの防止、及び結合剤との適合性を増大させるために、有機分子によって少なくとも部分的にコーティングされるであろう。一部の例では、半導体量子ドットは、コア−シェル構造で異なる材料のいくつかの層で構成されていてよい。好適な有機分子としては、米国特許第６，６００，１７５号に列挙されるもののような蛍光染料が挙げられる。好ましい蛍光材料は、良好な耐久性と安定な光学特性を示すものである。蛍光体層は、単一層又は一連の層で異なる種類の蛍光体のブレンドからなっていてよく、それぞれは１種類以上の蛍光体を含有する。蛍光体層中の無機蛍光体粒子は寸法（直径）が異なっていてもよく、それらは、層の断面にわたって平均粒径が均一ではないように分離されていてもよい。例えば、大きい粒子がフィルムの一方の側にある傾向が見られ、小さい粒子が他方の側に位置する傾向があってもよい。この分離は、結合剤が硬化する前に粒子を沈降させることにより達成されるであろう。他の好適な蛍光体は、薄膜蛍光体、例えば、Ｌｕｍｉｌｅｄｓ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡから入手可能なＬｕｍｉｒａｍｉｃ（商標）蛍光技術が挙げられる。]
[0143] 「ＬＥＤダイ」は、最も基本的な形態、即ち半導体加工手順によって作製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、装置に電圧を加えるための電力の印加のために好適な電気接点を包含することができる。構成要素又はチップの個々の層及び他の機能的要素は、典型的には、ウエハスケールで形成され、及び仕上がったウエハは個々の小片部に切られて、多数のＬＥＤダイをもたらすことができる。ＬＥＤは、単純なドーム形状のレンズ又は他の任意の公知の形状又は構造に形成された材料を封入したカップ形の反射要素又は他の反射基材、抽出要素、及び他のパケージング要素を更に含んでもよく、これらの要素は順方向放射、側方向放射、又は他の望ましい光出力分布を生ずる。]
[0144] 別段の指定がない限り、ＬＥＤに対する言及は、有色又は白色を問わず、及び偏光又は非偏光を問わず、小さな放射面積で明るい光を放射することができる他の光源にも適用されることが意図されている。例としては、半導体レーザー装置、及び、固体レーザーポンピングを利用した光源、例えばＬｕｍｉｎｕｓ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡから入手可能なＰｈｌａｔｌｉｇｈｔ（商標）光源のようなフォトニック結晶を組み込んだ固体光源、及び量子ドット又は量子井戸のような量子井戸下方変換要素を組み込んだ光源（例えば、米国特許出願第６０／９７８，３０４号、及び米国特許公開第２００６／０１２４９１８号を参照）が挙げられる。]
[0145] 指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となるサイズ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。]
[0146] 以下の実施例は、特注ＬＥＤバックライトテストベッドで試験された。テストベッドは、対角線長７６．２ｃｍ（３０”）のＬＣＤパネル用のＬＥＤ式領域バックライトをシミュレートするように設計された。中空のテストベッドバックライトキャビティを、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）ラピッドプロトタイピングを使用し、フレームの長軸を水平に設置して製作した。キャビティの底部を開放させて、ＬＥＤ光機関を挿入可能とした。内部の空洞部の深さは、１６ｍｍであった。背面反射体は、長さ４０４ｍｍ及び幅１０７ｍｍであった。]
[0147] このキャビティ及び側壁を、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒポリマー多層フィルム（ＥＳＲ）によって裏張りした。このＥＳＲの半球反射率は９９．４％であった。]
[0148] 以下で更に説明するように、種々の前面反射体フィルムを、３Ｍ ＯＰＴ１（商標）光透過接着剤（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）を使用した貼り合わせにより、厚さ１．５ｍｍの透明ＰＭＭＡプレート（Ｃｙｒｏ Ｃｏｒｐ．，Ｒｏｃｋａｗａｙ，ＮＪから入手可能なＣｙｒｏ ＡｃｒｙｌｉｔｅＦＦ）にそれぞれ取り付けた。ＰＭＭＡプレートは、前面反射体がキャビティ内に向きかつＰＭＭＡプレートがテストベッドの最も外側の放射面を形成するように、中空バックライトキャビティに貼り付けられた。ＰＭＭＡプレートの外側表面は、テストベッドの出力面（即ち、バックライトの出力面）として働く。]
[0149] １つのＬＥＤ光機関をバックライトフレームの底端部に固定した。この機関は、２１個の白色光放射Ｌｕｘｅｏｎ（商標）ＬＥＤ（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡから入手可能なＬｕｘｅｏｎ Ｒｅｂｅｌ ＬＸＨＬ−ＰＷＣ１Ｐ−００８０）を含んでいた。これらＬＥＤを、各ＬＥＤの中心間の離間距離を５ｍｍとして、回路基板上に線状に配列した。これらＬＥＤに、定電流駆動回路により７０ｍＡで電力供給した。光機関からの光束偏差角は、横断面に対して±２２°であった。]
[0150] 略放物線状の反射体を、ＳＬＡを使用して製作し、ＬＥＤ光機関からの光を中空リサイクリングキャビティ内へ方向付けるために使用した。ＥＳＲをこの反射体の内側に貼り付けた。略放物線状の反射体の長さは、２１ｍｍであり、キャビティに隣接する開口部は高さ１３ｍｍであった。]
[0151] 比色分析カメラ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｄｕｖａｌｌ，ＷＡから入手可能なモデルＰＭ ９９１３Ｅ−１）を使用してテストベッドの性能を測定した。このカメラに、１０５ｍｍレンズ（Ｓｉｇｍａ ＥＸ １０５ｍｍ １：２．８Ｄ ＤＧ Ｍａｃｒｏ）及びＮＤ１ニュートラルフィルタを取り付けた。Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇによって供給されたソフトウェアを使用してカメラを較正し測定を行った。スポットスペクトロラジオメータ（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，ＣＡから入手可能なモデルＰＲ６５０と、Ｋｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ａｍｅｒｉｃａｓ，Ｉｎｃ．，Ｒａｍｓｅｙ，ＮＪから入手可能なＭｉｎｏｌｔａ ＣＳ−１００）を使用して色と輝度の較正を行った。テストベッドは、カメラから０．５メートルの水平方向で配置した。テストベッドは、カメラレンズの軸が前面プレートに対して垂直で、ほぼテストベッドの中心に向くようにカメラと位置合わせされた。]
[0152] ＬＥＤを点灯させ、測定を記録する前に少なくとも３０分間暖めた。測定は、フィルムを試験する状態でテストベッドを構成し、次に比色分析カメラを使用して試験システムの写真を撮影することによって行われた。]
[0153] 比較実施例：平面状の前面及び背面反射体を伴うＡＰＦ
前面反射体としてのＡＰＦ（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な多層反射偏光フィルム。ＡＰＦは、５１．０％の半球反射率を有する）及び背面反射体としてのＥＳＲを有する７６．２ｃｍ（３０”）のバックライトを構成した。背面反射体に対向するＡＰＦの主表面上にビーズをコーティングした。]
[0154] 図９は、背面反射体及び光機関に直交する平面内での位置に対する規格化出力光束分布の断面積を示す。曲線９０２は、この比較実施例での結果を示している。図９からわかるように、出力光束は、光機関から離れる方向で急激に低下している。] 図９
[0155] 実施例１：非平面状背面反射体を伴うＡＰＦ前面反射体
この実施例では、図１に例示した実施形態の背面反射体に類似の非平面状背面反射体を、傾斜面構造体をキャビティ内部にフレームと対向させて配置することにより、７６．２ｃｍ（３０”）のバックライトに形成した。この傾斜面は、前面反射体に平行な長さ１７９ｍｍの第１部分、前面反射体に非平行な１８２ｍｍの傾斜部分、及び長さ４３ｍｍの第２平行部分を有していた。傾斜部分は、背面反射体の非傾斜部分に対して３°の角度を形成していた。傾斜面を、ＥＳＲで裏張りした。比較実施例で説明したものと同一の前面反射体を、この実施例で使用した。] 図１
[0156] 図９の曲線９０４は、この実施例での出力光束分布の断面積を示している。比較実施例に比べてより均一な断面積が、非平面状背面反射体によって提供された。] 図９
[0157] 実施例２：平面状背面反射体を伴うＡＲＦ−６８
比較実施例で使用したものと同一のバックライト構成を、この実施例で使用した。傾斜面をキャビティから取り出した。前面反射体は、複屈折９０／１０ｃｏＰＥＮ材料及び非複屈折ＰＭＭＡ材料の２７４の交互層を含む非対称反射フィルムであった。２７４の交互マイクロ層は、連続した１／４波層対で配列され、層の厚さ勾配は、一方の偏光軸に関して約４００ｎｍ〜９７０ｎｍの帯域幅にわたる広く一様な強い反射共振と、その直交軸に関してより弱い反射共振と、を提供するように設計された。ＳＡ１１５が７５％、ＤＰ２５５４が２５％の混合物の厚さ５マイクロメートルの被膜層が、ばらつきのある交互のマイクロ層スタックの外側表面に配置された。交互マイクロ層、ＰＢＬ及び被膜層を含むこの非対称反射性フィルムの全体的な厚さは、約５０ｍｍであった。このフィルムは、例えば米国特許出願第６０／９３９，０７９号に記載の技法を使用して製造された。]
[0158] ９０／１０ｃｏＰＥＮとＰＭＭＡ材料の交互マイクロ層の複屈折率値を６３３ｎｍで測定した。ｃｏＰＥＮマイクロ層の屈折率は、ｎｘ１＝１．８２０、ｎｙ１＝１．６１５、及びｎｚ１＝１．５０５であった。ＰＭＭＡマイクロ層の屈折率は、ｎｘ２＝ｎｙ２＝ｎｚ２＝１．４９４であった。]
[0159] ＡＲＦ−６８は、通過軸で６８．４％の軸上の平均反射率と、遮断軸で９９．５％の軸上の平均反射率と、８３．２％の半球の反射率に有した。]
[0160] 背面反射体に対向するＡＲＦ−６８の主表面上に、ビーズをコーティングした。]
[0161] 図９の曲線９０６は、この実施例での出力光束分布の断面積を示している。] 図９
[0162] 実施例３：非平面状背面反射体を伴うＡＲＦ−６８
この実施例では、実施例１の傾斜面をバックライトキャビティ内に配置した。前面反射体は、実施例２と同じであり、ビーズコーティングを含んでいた。図９の曲線９０８は、この実施例での出力光束分布の断面積を示している。] 図９
実施例

[0163] 本願で引用した全ての参照文献及び刊行物は、本開示と完全には矛盾することのない程度まで、その全てが引用によって本開示に明白に組み込まれる。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を参照してきた。本開示のこれらの及び他の変形例及び変更例は、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。]

权利要求:

請求項1
出力面を含む中空の光リサイクリングキャビティを形成する、部分的透過性の前面反射体及び背面反射体であって、前記背面反射体の少なくとも第１部分は、前記前面反射体に対して非平行である、前面反射体及び背面反射体と、前記中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素と、前記中空の光リサイクリングキャビティ内に光を放射するために配置された１つ以上の光源であって、前記中空の光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている、光源と、を備えるバックライト。
請求項2
前記前面反射体及び背面反射体の少なくとも一方が、非平面状である、請求項１に記載のバックライト。
請求項3
前記背面反射体の前記第１部分が、前記背面反射体の反射表面の総表面積の少なくとも１０％を構成する、請求項１に記載のバックライト。
請求項4
前記背面反射体の第２部分が、前記前面反射体に対して非平行である、請求項１に記載のバックライト。
請求項5
前記背面反射体が、所望の出力光束分布を提供するように形成されている、請求項１に記載のバックライト。
請求項6
前記前面反射体が、非偏光の可視光に対する半球反射率Ｒｆｈｅｍｉをなし、前記背面反射体が、非偏光の可視光に対する半球反射率Ｒｂｈｅｍｉをなし、Ｒｆｈｅｍｉ＊Ｒｂｈｅｍｉが、少なくとも０．５５である、請求項１に記載のバックライト。
請求項7
前記前面反射体と前記背面反射体との間で、前記出力面に対して垂直に測定された距離Ｈが、前記中空の光リサイクリングキャビティの長さＬ及び幅Ｗの少なくとも一方に沿って変化する、請求項１に記載のバックライト。
請求項8
前記Ｈが、前記光リサイクリングキャビティの中央領域付近で最小である、請求項７に記載のバックライト。
請求項9
前記Ｈが、前記光リサイクリングキャビティの端部領域付近で最大である、請求項７に記載のバックライト。
請求項10
前記１つ以上の光源が、前記バックライトの端部に近接して配置され、更に前記Ｈが、前記バックライトの前記端部から離れる方向で減少する、請求項７に記載のバックライト。
請求項11
前記出力面が横断面を画定し、前記１つ以上の光源が、前記横断面に対して０〜４０度の範囲の平均光束偏差角で、前記光リサイクリングキャビティ内に光を放射する、請求項１に記載のバックライト。
請求項12
前記背面反射体が、前記前面反射体から離れる方向を向く凹形状部を有する、請求項１に記載のバックライト。
請求項13
前記背面反射体の少なくとも第１部分が、非鏡面反射領域を有する、請求項１に記載のバックライト。
請求項14
前記少なくとも１つの半鏡面要素が、１５度の入射角で１５％を超える移送比率、及び４５度の入射角で９５％未満の移送比率をなす、請求項１に記載のバックライト。
請求項15
前記少なくとも１つの半鏡面要素が、前記背面反射体に対向する前記前面反射体の主表面上に配置される、請求項１に記載のバックライト。
請求項16
前記少なくとも１つの半鏡面要素が、前記前面反射体に対向する前記背面反射体の主表面上に配置される、請求項１に記載のバックライト。
請求項17
所与の入射角の光に対する、前記少なくとも１つの半鏡面要素の前記移送比率が、（Ｆ−Ｂ）／（Ｆ＋Ｂ）と等しく、式中Ｆは、前記入射光が前記要素と相互作用する際に順方向に分散される光の量であり、Ｂは、前記入射光が前記要素と相互作用する際に逆方向に分散される光の量である、請求項１に記載のバックライト。
請求項18
前記前面反射体が、一般に入射角とともに増加する反射率、及び一般に入射角とともに減少する透過率を含む、請求項１に記載のバックライト。
請求項19
前記出力面の前記端部領域付近の輝度に対する前記出力面の前記中央領域付近の輝度の比率が、少なくとも約１．１０である、請求項１に記載のバックライト。
請求項20
前記前面反射体が、ポリマー多層反射偏光フィルムを含む、請求項１に記載のバックライト。
請求項21
前記少なくとも１つの半鏡面要素が、前記背面反射体に対向する前記ポリマー多層反射偏光フィルムの主表面上に配置された層を含む、請求項２０に記載のバックライト。
請求項22
前記１つ以上の光源が、前記バックライトの少なくとも１つの端部に近接して配置されている、請求項１に記載のバックライト。
請求項23
前記バックライトが、非平面状の背面反射体を更に有する、請求項２２に記載のバックライト。
請求項24
前記バックライトが、直下型バックライトである、請求項１に記載のバックライト。
請求項25
請求項１に記載のバックライトを備える、サイン。
請求項26
請求項１に記載のバックライトを備える、照明器具。
請求項27
所望の出力光束分布を提供するように動作可能なバックライトを形成する方法であって、出力面を含む中空の光リサイクリングキャビティであって、部分的透過性の前面反射体及び平面状の背面反射体を更に含む光リサイクリングキャビティを形成する工程と、前記光リサイクリングキャビティ内に限定された角度範囲にわたって光を放射するための、１つ以上の光源を位置決めする工程と、前記所望の出力光束分布を選択する工程と、第１の出力光束分布を測定する工程と、前記第１の出力光束分布を前記所望の光束分布と比較する工程と、前記背面反射体を形成する工程と、第２の出力光束分布を測定する工程と、前記第２の出力光束分布を前記所望の出力光束分布と比較する工程と、を含む、方法。
請求項28
前記背面反射体を形成する工程が、前記背面反射体を熱成形する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
請求項29
前記背面反射体を形成する工程が、前記背面反射体を曲げ加工する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
請求項30
前記背面反射体を形成する工程が、前記背面反射体を打抜き加工する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
請求項31
表示パネルと、前記表示パネルに光を提供するように配置されたバックライトとを備える表示システムであって、前記バックライトは、出力面を含む中空の光リサイクリングキャビティを形成する、部分的透過性の前面反射体及び背面反射体であって、前記背面反射体の少なくとも第１部分が、前記前面反射体に対して非平行である、前面反射体及び背面反射体と、前記中空の光リサイクリングキャビティ内に配置された少なくとも１つの半鏡面要素と、前記中空の光リサイクリングキャビティ内に光を放射するために配置された１つ以上の光源であって、前記中空の光リサイクリングキャビティ内に、限定された角度範囲にわたって光を放射するように構成されている、光源と、を備える、表示システム。