(57)【要約】  本明細書において、導光板（２１０）、導光板と接触した光結合部（２２０）、並びに、第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された光源（２３０）を含むバックライトユニットを開示する。そのバックライトユニットは、入射面（２２１）の反対を向いた結合部の縁面（２２４）に反射体（２４０）を形成することによって、光再利用空洞部も含みうる。更に、本明細書において、そのようなＢＬＵを含む電子、表示、および照明装置も開示する。
2019514167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトユニットにおいて、
発光主要面、反対を向いた主要面、第１の光入射縁面、および、反対を向いた縁面を有する導光板と、
第２の光入射縁面、反対を向いた光反射縁面、第１の表面、および、反対を向いた第２の表面を有する光結合部と、
前記第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された少なくとも１つの光源と、
を含み、
前記光結合部の前記第１の表面の少なくとも一部は、前記導光板の前記発光主要面または前記反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触したものであるバックライトユニット。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光源の高さは、前記導光板と前記光結合部の合計での厚さ以下である、請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記光結合部の前記第１および第２の表面は、前記導光板の前記発光主要面と平行である、請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記光結合部の前記第１の表面と前記第２の表面は、平行ではなく、該第２の表面は、−１０°から１０°の範囲の傾き角度を有するものである、請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記導光板の前記第１の光入射縁面は、面取りされたものであり、前記面取りの角度は、約１０°から約６０°の範囲である、請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記導光板の屈折率（ｎｐ）は、前記光結合部の屈折率（ｎｃ）と異なるものである、請求項１から５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記ｎｐは、前記ｎｃより高いものであるか、または、０．２５ｎｐ＋０．７７≦ｎｃ≦０．２５ｎｐ＋１．１８である、請求項６に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記光結合部の熱膨張係数と前記導光板の熱膨張係数の差が、３０％未満である、請求項１から７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
バックライトユニットにおいて、
発光主要面、反対を向いた主要面、および、第１の光入射縁面を有する導光板と、
前記導光板の前記発光主要面または前記反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触し、第２の光入射縁面および反対を向いた光反射縁面を有する光結合部と、
前記第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された少なくとも１つの光源と、
前記光結合部の前記光反射縁面、並びに、前記光源の上面、底面および裏面の各々の反射フィルムによって画定される光再利用空洞部と、
を含むバックライトユニット。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のバックライトユニットを、
含む電子装置、表示装置、または、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１６年４月８日出願の米国仮特許出願第６２／３２０，０５２号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、バックライトユニット、および、そのようなバックライトユニットを備えた表示装置に関し、特に、薄い導光板、および、光結合効率を高める光結合部を備えたバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置（ＬＣＤ）は、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、および、コンピュータ画面などの様々な電子機器で、一般に用いられている。より薄く、より大きく、高解像度のフラットパネル表示装置の需要が高まっており、例えば、導光板（ＬＧＰ）など、表示装置で使用される高品質基板が必要になっている。したがって、本産業分野において、より高い光結合効率および／または発光性能を有し、より薄いＬＧＰが、要求されており、そのようなＬＧＰは、様々な表示装置の厚さの削減、および／または、画面サイズの増加を可能にしうる。
【０００４】
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのプラスチック材料を、ＬＧＰの製造に用いうる。しかしながら、ＰＭＭＡは、（例えば、ガラスの熱膨張係数より約１桁高い）比較的高い熱膨張係数を有し、それにより、ＬＣＤ装置を設計する際に、ＬＥＤなどの光源と導光板の間に、より広い空間を必要としうる。この間隙は、光源から導光路への光結合効率を低下させるか、および／または、表示部の縁部を隠すために、より大きいベゼルを必要としうる。更に、ＰＭＭＡは、機械的強度が比較的低いので、現在の消費者の要求を満たすように、十分に大きいサイズで、かつ、薄い導光板を、ＰＭＭＡから製作するのは、難しいことがありうる。したがって、ＰＭＭＡの導光板は、ベゼルによって隠されること、または、望ましい表示サイズを提供するのに十分大きいシートを製造できないことから、画像を表示するのに使用しうる発光面領域が制限されうる。
【０００５】
ガラスの導光板は、光の減衰が小さいこと、熱膨張係数が低いこと、および、比較的薄い厚さでも機械的強度が高いことから、ＰＭＭＡの導光板の代わりに提案されてきた。ガラスは、比較的薄いＬＧＰを製造するのに使用しうるが、そのようなＬＧＰは、様々な欠点も有しうる。例えば、ＬＧＰの厚さを削減することで、より小さい光源（例えば、ＬＥＤ）を使用して、効率的な光結合を促進する必要が生じうる。光源の大きさを削減することは、次に、発光輝度および／または効率を低下させるか、並びに／若しくは、バックライトユニット（ＢＬＵ）全体のコストを上昇させうる。したがって、経済的観点、および／または、設計的観点から、より薄いＬＧＰの場合にも、より大きい光源を使用するのが望ましいことがありうる。特に、光源とＬＧＰの間の距離が長くなった場合に、隣接した光源によってエッジライト方式のＬＧＰに入射される光を、より高い効率で結合させるために、様々な取組みが行われてきた。しかしながら、現在の結合装置は、製造費用の上昇、および／または、複雑さ、および／または、効果の低さなどの１つ以上の欠点を有しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、より大きい光源から、より薄い導光板に光を結合させる装置を提供すること、並びに、輝度および／またはエネルギー効率を犠牲にすることなく、表示装置の全厚さを削減させることには、利点があるだろう。光源と導光板の間の光結合効率を高めるために、製造コストおよび／または複雑さを実質的に高めずに、改良された方法および装置を提供することにも、利点があるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、様々な実施形態において、発光主要面、反対を向いた主要面、および、第１の光入射縁面を有する導光板と、第２の光入射縁面、反対を向いた光反射縁面、第１の表面、および、反対を向いた第２の表面を有する光結合部と、第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された光源とを含み、光結合部の第１の表面の少なくとも一部は、導光板の発光主要面または反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触したものであるバックライトユニットに関する。本明細書において、発光主要面、反対を向いた主要面、および、第１の光入射縁面を有する導光板と、導光板の発光主要面または反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触し、第２の光入射縁面および反対を向いた光反射縁面を有する光結合部と、第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された光源と、光結合部の光反射縁面、並びに、光源の上面、底面および裏面の各々の反射フィルムによって画定される光再利用空洞部とを含むバックライトユニットも開示する。更に、本明細書において、そのようなＢＬＵを含む電子装置、表示装置、または、照明装置を開示する。
【０００８】
ある実施形態において、光結合部の光反射縁面は、反射フィルムまたはコーティングを含むものであるか、または、光源の上面、底面、および／または、背面の少なくとも１つは、反射フィルムまたはコーティングを含みうる。様々な実施形態によれば、少なくとも１つの光源の高さは、導光板と光結合部の合計での厚さ以下でありうる。限定するものではない実施形態において、光結合部の第１および第２の表面は、導光板の発光主要面と平行であるか、または、他の実施形態において、平行でなくてもよく、第２の表面は、−１０°から１０°の範囲の傾き角度を有しうる。更なる実施形態において、導光板の第１の光入射縁面は、例えば、約１０°から約６０°の範囲の角度で、面取りされたものでありうる。
【０００９】
様々な実施形態によれば、導光板の屈折率（ｎｐ）は、光結合部の屈折率（ｎｃ）と異なりうるもので、例えば、ｎｐは、ｎｃより高く、例としては、ｎｃより、約５％から約２０％高いものでありうる。ある実施形態において、０．２５ｎｐ＋０．７７≦ｎｃ≦０．２５ｎｐ＋１．１８である。更なる実施形態によれば、光結合部の熱膨張係数と導光板の熱膨張係数の差が、３０％未満である。更なる実施形態において、導光板または光結合部の少なくとも一方の弾性率が、５ＧＰａ未満である。更なる実施形態によれば、導光板および光結合部の少なくとも一方が、ガラス、ガラスセラミック、プラスチック、または、ポリマー材料を含むものであるか、および／または、約４２０ｎｍから約７５０ｎｍの範囲の可視光波長において、少なくとも約８０％の光透過率を有する。
【００１０】
本開示の更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者には、その記載から明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の方法を実施することによって分かるだろう。
【００１１】
ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、本開示の様々な実施形態を示し、請求項の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、本開示の更なる理解のために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本開示の様々な実施形態を示し、明細書の記載と共に、本開示の原理および動作を説明する役割を果たす。
【００１２】
次の詳細な記載は、以下の図面と共に読むことで、更に理解されうるものであり、図面では、可能な限り、類似の構成要素を類似番号で参照しており、更に、添付の図面は、必ずしも縮尺通りではないと理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態によるバックライトユニットを示す。
【図２】本開示の更なる実施形態によるバックライトユニットを示す。
【図３】本開示の更なる実施形態によるバックライトユニットを示す。
【図４Ａ】導光板と光結合部が異なる屈折率を有する実施形態について、図１のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の長さの関数としてプロットしたものである。
【図４Ｂ】導光板と光結合部が同じ屈折率を有する実施形態について、図１のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の長さの関数としてプロットしたものである。
【図５Ａ】図１のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の屈折率の関数としてプロットしたものである。
【図５Ｂ】様々な屈折率の導光板について、図１のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の屈折率の関数としてプロットしたものである。
【図５Ｃ】導光板の屈折率と、光結合部の最適な屈折率との差を、導光板の屈折率の関数としてプロットしたものである。
【図６Ａ】導光板と光結合部が異なる屈折率を有する実施形態について、図２のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の長さの関数としてプロットしたものである。
【図６Ｂ】導光板と光結合部が同じ屈折率を有する実施形態について、図２のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の長さの関数としてプロットしたものである。
【図７】図３のバックライトユニットの構成の光結合効率を、光結合部の上面の傾き角度の関数としてプロットしたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書において、発光主要面、反対を向いた主要面、および、第１の光入射縁面を有する導光板と、第２の光入射縁面、反対を向いた光反射縁面、第１の表面、および、反対を向いた第２の表面を有する光結合部と、第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された光源とを含み、光結合部の第１の表面の少なくとも一部は、導光板の発光主要面または反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触したものであるバックライトユニットを、開示する。更に、本明細書において、発光主要面、反対を向いた主要面、および、第１の光入射縁面を有する導光板と、導光板の発光主要面または反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触し、第２の光入射縁面および反対を向いた光反射縁面を有する光結合部と、第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された光源と、光結合部の光反射縁面、並びに、光源の上面、底面および裏面の各々の反射フィルムによって画定される光再利用空洞部とを含むバックライトユニットも開示する。更に、本明細書において、そのようなＢＬＵを含む電子、表示、および、照明装置を開示する。
【００１５】
ここで、本開示の様々な実施形態を、例示的なＢＬＵ構成を示す図１〜３を参照して記載する。以下の概略的記載は、請求した装置の概観を提供することを意図しており、本開示を通して、限定するものではない実施形態について、様々な態様を、より具体的に記載する。これらの実施形態は、本開示の文脈においては、互いに入れ替えうるものである。
【００１６】
図１は、本開示のある態様によるバックライトユニット１００を示している。バックライトユニット１００は、導光板（ＬＧＰ）１１０と、光結合部（ＬＣＵ）１２０と、ＬＧＰおよびＬＣＵに光学的に結合された光源１３０とを含みうる。ＬＧＰ１１０は、光入射縁面１１１、発光主要面１１２、および、反対を向いた主要面１１３（発光主要面の反対側）を含みうる。ＬＧＰ１１０の厚さＴＰは、表面１１２と表面１１３の間に延伸する。同様に、ＬＣＵ１２０は、光入射縁面１２１、第１の表面１２３、および、第２の表面１２２（第１の表面の反対側）、更に、反対を向いた光反射縁面１２４（光入射縁面の反対側）を含みうる。ＬＣＵ１２０の厚さＴＣは、表面１２２と表面１２３の間に延伸し、ＬＣＵ１２０の長さＬＣは、表面１２１と表面１２４の間に延伸する。
【００１７】
本明細書で用いるように、「光学的に結合された」という用語は、光源が、ＬＧＰに対して、ＬＧＰに光を導くか、または、入射させるように配置されたと示すことを意図する。光源は、ＬＧＰと物理的に接触しなくても、ＬＧＰに光学的に結合されうる。図１〜３に示すように、ＢＬＵは、例えば、ＬＧＰの縁部に隣接、または、当接して位置する光源で照らされるエッジライト方式であってもよい。ある実施形態によれば、光は、ＬＧＰに入射すると、全内部反射（ＴＩＲ）によって、ＬＧＰの長さに沿って、ＬＧＰ上の光取出し特徴物に接触するまで伝播し、光取出し特徴物は、光を、ユーザの方へ、前方に散乱させる。例えば、ＬＧＰが、２つの反対を向いた平行な面を含むガラス板であって、それらの面が、２つの反対向きの空気とガラスの界面を画定するものである場合には、ガラス板に入射した光は、界面の状態に変化がなければ、または、変化を生じるまで、平行な第１の界面と第２の界面の間で交互に反射されて、ガラス板を通って伝播しうる。
【００１８】
図１を再び参照すると、ＬＧＰ１１０は、光入射縁面１１１、発光主要面１１２、および、反対を向いた主要面１１３を含みうる。本明細書で用いるように、「光入射縁面」は、隣接する光源に光学的に結合された縁面、例えば、そこに光が入射するＬＧＰの縁部を示すことを意図する。「発光主要面」は、意図したユーザに向いたＬＧＰ（またはＢＬＵ）の主要面、例えば、ユーザの方へ光を発する主要面を示すことを意図する。同様に、「反対を向いた主要面」は、発光主要面の反対を向いたＬＧＰ（またはＢＬＵ）の主要面であり、それは、ユーザから離れる側に、例えば、装置がある場合には、その装置の後パネルに向いた主要面を示すことを意図する。
【００１９】
バックライトユニット１００の１つ以上の構成要素に反射面を備えて、光の再利用を促進して、更に光結合効率を高めてもよい。例えば、ＬＣＵの光反射縁面１２４は、例えば、反射フィルムまたはコーティング１４０、若しくは、光を反射しうる任意の他の装置または組成物を用いて、その表面に入射した光を反射しうる。光源１３０の１つ以上の表面も、反射フィルムまたはコーティング、例えば、１つ以上のフィルム１５０ａ、１５０ｂ、および／または１５０ｃを含んでもよく、それは、各々、光源１３０の背面、上面、または、底面に接触して位置しうる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、図１に示したように、各フィルム１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃが存在し、反射フィルム１４０と共に、光再利用空洞部１６０を形成するように配置されうる。例えば、上面の反射フィルム１５０ｂは、ＬＣＵ１２０、例えば、第２の表面１２２と物理的に接触し、底面の反射フィルム１５０ｃは、ＬＧＰ１１０、例えば、反対を向いた主要面１１３と物理的に接触し、それによって、光再利用空洞部１６０を形成しうる。光再利用空洞部１６０において、ＬＧＰに直接入射されなかった光が、向きを変えられて、最終的にＬＧＰに入るまで、反射されうる。いくつかの実施形態において、光再利用空洞部１６０は、光源１３０とＬＧＰ１１０の間の間隙Ｇに亘るものでありうる。
【００２１】
図２を参照すると、他の例示的なバックライトユニット２００は、面取りされた光入射縁面を有するＬＧＰ２１０を含みうる。例えば、面取り部２１５は、ＬＧＰ２１０の光入射縁面２１１と発光主要面２１２との連結箇所に、および／または、光入射縁面２１１と反対を向いた主要面２１３との連結箇所に設けられうる。そのような面取り部２１５は、高さｈを有しうる。面取り部２１５について、例示的な高さｈは、導光板２１０の厚さＴＰの少なくとも約５％で、約０．０５×ＴＰから約０．３×ＴＰ、または、約０．１×ＴＰから約０．２×ＴＰの範囲などでありうる。例えば、厚さ０．７ｍｍのガラスシートの場合には、約０．０７ｍｍ以上の高さを有する面取り部を、光入射縁面２１１の一方または両方の角部に用いるか、厚さ１．１ｍｍのガラスシートの場合には、約０．１ｍｍ以上の高さを有する面取り部を用いうる。面取り部２１５は、任意の適切な角度、例えば、約２０°から約５０°、約３０°から約４０°、または、約４５°など、約１０°から約６０°の範囲の角度で切断されうる。面取り後に、光入射縁面２１１の面取りされなかった部分は、厚さｔｐを有し、それは、例えば、約０．３ｍｍから約２ｍｍ、または、約０．５ｍｍから約１ｍｍなど、約０．１ｍｍから約２．５ｍｍの範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。
【００２２】
図１と同様に、図２のバックライトユニット２００は、ＬＧＰ２１０、ＬＣＵ２２０、および、ＬＧＰとＬＣＵに光学的に結合された光源２３０を含みうる。ＬＧＰ２１０は、光入射縁面２１１、発光主要面２１２、および、反対を向いた主要面２１３（発光主要面の反対側）を含みうる。ＬＣＵ２２０は、光入射縁面２２１、第１の表面２２３、および、反対を向いた第２の表面２２２（第１の表面の反対側）、更に、反対を向いた光反射縁面２２４（光入射縁面の反対側）を含みうるものであり、それらに、反射フィルムまたはコーティング２４０が備えられていてもよい。光源２３０の１つ以上の表面も、反射フィルムまたはコーティング、例えば、１つ以上のフィルム２５０ａ、２５０ｂ、および／または、２５０ｃを含んでもよく、それらは、光再利用空洞部２６０を形成するように配置されうる。
【００２３】
図３を参照すると、更なる例示的なバックライトユニット３００は、平行ではない面３２２と３２３を有するＬＣＵ３２０を含みうる。例えば、ＬＧＰ３１０と接触する第１の表面３２３は、ＬＧＰ３１０の発光主要面３１２に平行であるが、一方、第２の表面３２２は、発光主要面３１２に平行でなくてもよい。同様に、ＬＣＵ３２０の第２の表面３２２は、ＬＣＵ３２０の光入射縁面３２１と直交するか、この面に対して、９０°以外の角度を有しうる。いくつかの実施形態において、第２の表面３２２は、光入射縁面３２１への法線（図３の破線）に対して、ある角度で傾斜したものでありうる。
【００２４】
本明細書において、この法線に対する第２の表面３２２の角度を、「傾き角度」（θ）と称する。いくつかの実施形態において、この法線に対する第２の表面３２２の傾き角度θは、約−８°から約８°、約−６°から約６°、約−５°から約５°、約−４°から約４°、約−３°から約３°、約−２°から約２°、約−１°から約１°、または、０°など、約−１０°から約１０°の範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。図３に示すように、正の傾き角度は、（図３に示したように）ＬＣＵ３２０の厚さが、光源３３０からの距離の関数として増加することを示し、一方、負の傾き角度は、ＬＣＵ３２０の厚さが、光源３３０からの距離の関数として減少することを示す（図３に不図示）。換言すれば、正のθは、ＬＣＵ３２０の第２の表面３２２と光入射縁面３２１が、９０°より大きい角度を形成することを示し、一方、負のθは、この連結箇所で、９０°未満の角度であることを示す。
【００２５】
図１〜３を概略的に参照すると、ＬＥＤなどの光源（１３０、２３０、３３０）は、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵの光入射縁面に、例えば、その表面に隣接または当接して、光学的に結合されうる。光源は、約１００ｎｍから約４００ｎｍの範囲の波長を有する青色光、ＵＶ光、または、近ＵＶ光などの光を、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵに入射させうる。限定するものではない実施形態によれば、（間隙Ｇで示した）ＬＧＰと光源の間の距離は、例えば、約０．０４ｍｍから約１．８ｍｍ、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍ、約０．６ｍｍから約１．２ｍｍ、または、約０．８ｍｍから約１ｍｍなど、約０．０１ｍｍから約２ｍｍの範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。
【００２６】
光源も、高さＨＬを有し、いくつかの実施形態において、それは、ＬＧＰの厚さＴＰより大きくてもよい。例えば、ＨＬは、約１．１×ＴＰから約２×ＴＰ、約１．２×ＴＰから約１．９×ＴＰ、約１．３×ＴＰから約１．８×ＴＰ、約１．４×ＴＰから約１．７×ＴＰ、または、約１．５×ＴＰから約１．６×ＴＰなど、ＴＰより少なくとも約１０％大きくてもよい。当然、光源は、望ましい構成に適切なように、ＬＧＰに対して任意の他の高さを有し、ＬＧＰの厚さ未満の高さを有しうる。更なる実施形態において、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵの厚さは、ＴＣ＋ＴＰ≧ＨＬとなるように選択しうる。例えば、図１に示すように、ＴＣ＋ＴＰ＞ＨＬであるか、または、図２に示すように、ＴＣ＋ＴＰ≒ＨＬである。本明細書において、光源の高さＨＬ、または、任意の他の寸法は、光源の有効領域、例えば、（光源を保持する筐体によって画定された領域ではなく）発光領域に関すると理解すべきである。
【００２７】
ある実施形態によれば、ＬＧＰの厚さＴＰ、および／または、ＬＣＵの厚さＴＣは、約３ｍｍ以下、例えば、約０．１ｍｍから約２ｍｍ、約０．３ｍｍから約１．５ｍｍ、約０．５ｍｍから約１．１ｍｍ、または、約０．７ｍｍから約１ｍｍの範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。いくつかの実施形態において、ＬＣＵの長さＬＣは、ＬＧＰの長さ未満でありうる。例えば、ＢＬＵを含む装置において、ＬＣＵが見えないように、例えば、ベゼルの後に隠れるか、または、他の方法でユーザの視界から隠れるように、ＬＣＵの長さを削減するのが望ましいことがありうる。更に、ＬＣＵの長さを削減して、ＬＧＰからの光が、ＬＣＵに戻って結合されるのを制限するのが望ましいことがありうる。
【００２８】
光源によってＬＣＵに入射された光は、（例えば、ＬＣＵの第１の表面とＬＧＰの発光主要面の間の）物理的接触によって、ＬＧＰに結合されうる。しかしながら、ＬＣＵの長さが長くなると、ＬＧＰからの光が、ＬＣＵに戻って結合される可能性が高まる。したがって、様々な限定するものではない実施形態において、ＬＣＵの長さＬＣは、約０．３ｍｍから約３ｍｍ、約０．５ｍｍから約２．５ｍｍ、約０．８ｍｍから約２ｍｍ、約１ｍｍから約１．８ｍｍ、約１．２ｍｍから約１．６ｍｍ、または、約１．４ｍｍから約１．５ｍｍの範囲など、５ｍｍ未満でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。いくつかの実施形態において、ＬＣＵの長さのＬＧＰの長さに対する比は、約１：１００から約１：２、約１：５０から約１：３、約１：２０から約１：４、または、約１：１０から約１：５の範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。その代わりに、ＬＣＵの長さのＬＣＵの高さに対する比は、約２０：１から約１：１、約１５：１から約２：１、約１０：１から約３：１、または、約５：１から約４：１の範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。
【００２９】
図１および３に示すように、ＬＧＰ（１１０、３１０）の光入射縁面（１１１、３１１）とＬＣＵ（１２０、３２０）の光入射縁面（１２１、３２１）は位置合わせされて、組み合わされた一列の光入射縁面を生成し、例えば、これらの光入射縁面は、同じ平面にあるか、および／または、互いに平行でありうる。しかしながら、他の実施形態において、ＬＣＵの光入射縁面は、ＬＧＰの光入射縁面と同じ平面になくてもよい。例えば、ＬＣＵの光入射縁面は、ＬＧＰと比べて、光源に、もっと近いか、または、更に離れていてもよい。例えば、図２に示したように、ＬＣＵ２２０は、ＬＧＰ２１０と比べて、光源２３０から、より長い距離で離れて位置していてもよい。図２に示したような面取りされたＬＧＰの場合には、ＬＣＵ２２０の光入射縁面２１１は、ＬＧＰ２１０の縁部ではなく、面取り部２１５の縁部と位置合わせされてもよい。
【００３０】
ある実施形態において、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵの表面は、平面であるか、または、実質的に平面、例えば、実質的に平坦でありうる。様々な実施形態において、ＬＧＰの発光主要面と、反対を向いた主要面とは、平行か、または、実質的に平行でありうる。同様に、ＬＣＵの第１の表面と第２の表面とは、平行か、または、実質的に平行でありうる。限定するものではない例として、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、４つの縁部を有する矩形または正方形のシートを含むが、１つ以上の曲線部分を有する表面を含む他の形状および構成も想定しており、それらも、本開示の範囲に含まれることを意図している。いくつかの実施形態において、矩形のガラスまたはプラスチックのＬＧＰを、矩形のＬＣＵ導波板に結合しうる。更なる実施形態において、図３に示したように、ＬＣＵの第１の表面と第２の表面とは平行でなくてもよく、第２の表面は、傾き角度θで傾斜するか、下方に傾斜していてもよい。
【００３１】
本明細書において開示するＢＬＵは、ＬＣＵを含まない同様のＢＬＵと比べて、光結合効率を改善しうる。例えば、光結合効率は、約６５％から約９０％、約７０％から約８５％、または、約７５％から約８０％の範囲など、９５％までさえ高いことがありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。既に記載したように、ＬＣＵは、光入射縁面の反対を向いた反射縁面（１２４、２２４、３２４）を含み、その反射縁面は、反射フィルムまたはコーティング（１４０、２４０、３４０）で被膜されうる。いくつかの実施形態において、第２の表面も、反射フィルムで被膜されうる。しかしながら、ＬＣＵの第２の表面に入射した光の大部分は、ＴＩＲにより、ＬＣＵ内に閉じ込められる可能性が高いので、他の実施形態において、そのような反射フィルムがなくてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態において、反射フィルムまたはコーティングを、光源（１３０、２３０、３３０）の１つ以上の表面に含むことによって、光結合効率を、更に高めうる。例えば、反射フィルムまたはコーティングを、背面（フィルム１５０ａ、２５０ａ、３５０ａ）、上面（フィルム１５０ｂ、２５０ｂ、３５０ｂ）、および／または、底面（フィルム１５０ｃ、２５０ｃ、３５０ｃ）に備えて、再利用空洞部（１６０、２６０、３６０）を形成しうる。但し、光源の前面または発光面は、フィルムを用いずに、（可視光波長、約４２０〜７５０ｎｍで）十分な反射性を有しうるものであり、例えば、少なくとも６０％の反射率、または、少なくとも７０％の反射率など、少なくとも５０％の反射率を有し、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。
【００３３】
適切な反射フィルムおよびコーティングは、例えば、拡散（ランバート）反射フィルム、若しくは、ＷｈｉｔｅＯｐｔｉｃｓ（例えば、Ｗｈｉｔｅ９８（商標））、３Ｍ（例えば、Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標））、および、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ（例えば、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）、Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔ（登録商標）、または、Ｐｅｒｍａｆｌｅｃｔ）から入手可能な市販の高鏡面反射（ＥＳＲ）フィルム、若しくは、アルミニウム、金、銀、銅、白金などの金属膜などの反射テープを含みうる。ある実施形態において、ＬＣＵ上の反射フィルムは、鏡面反射体であり、一方、光源上の反射フィルムは、ランバート反射体であってもよい。これらのフィルムのいずれの反射率も、（可視光波長、約４２０〜７５０ｎｍで、）特定の利用例に望ましいように変更しうるものであり、例えば、６０％から９９％など、５０％より高い値から９８％より高い値までの範囲、７０％から９６％、または、８０％から９０％などでありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。
【００３４】
光結合効率は、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵの屈折率の影響も受けうる。様々な実施形態によれば、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、約１．３５から約１．７、約１．４から約１．６５、約１．４５から約１．６、または、約１．５から約１．５５など、約１．３から約１．８の範囲の屈折率を有し、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。いくつかの実施形態において、ＬＣＵの屈折率は、ＬＧＰの屈折率と実質的に同様で（例えば、５％以内の違いで）ありうる。他の実施形態において、ＬＣＵの屈折率は、ＬＧＰの屈折率より低くてもよい。例えば、ｎｃは、０．８５×ｎｐ、０．８×ｎｐ、０．７５×ｎｐ、または、０．７０×ｎｐなど、０．９５×ｎｐ未満でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。ある実施形態によれば、ｎｃは、ｎｐより高く、例えば、１．１×ｎｐ以下か、１．０５×ｎｐ以下でありうる。様々な限定するものではない実施形態において、ｎｃとｎｐの関係を、以下のように表しうる：
０．２５ｎｐ＋０．７７≦ｎｃ≦０．２５ｎｐ＋１．１８、
０．２５ｎｐ＋０．８２≦ｎｃ≦０．２５ｎＬＧＰ＋１．１２、
０．２５ｎｐ＋０．８７≦ｎｃ≦０．２５ｎｐ＋１．０８、または、
０．２５ｎｐ＋０．９２≦ｎｃ≦０．２５ｎｐ＋１．０２。
【００３５】
様々な実施形態によれば、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵの構成材料を、連続動作の間に光源によって発せられる熱および／光などの様々な作動条件に、変色、変形、亀裂および／または層分離などの経時劣化を示すことなく耐えうるように、選択しうる。光源とＬＧＰの間の間隙が短くなるにつれて、熱に対する耐性は、より重要になりうる。その代わりに、光源の高さを、合計で超える厚さを有するＬＧＰとＬＣＵを用いて、光源とＬＧＰの間の間隙を長くすることも可能でありうる（例えば、ＴＰ＋ＴＣ＞＞ＨＬの場合）。
【００３６】
結合効率は、光源とＬＧＰの間の間隙を短くすることで改善しうるが、光源が近接したことにより、重大な温度変化があり、それは、例えば、２０〜４０℃までさえ大きいものでりうる。したがって、同じ、または、同様の熱膨張係数（ＣＴＥ）、および／または、弾性率を有するＬＧＰおよび／またはＬＣＵの材料を選択するのが望ましいことがありうる。例えば、ＬＣＵのＣＴＥ（ＣＴＥＣ）が、ＬＧＰのＣＴＥ（ＣＴＥＰ）から大きく異なる場合には、ＢＬＵの動作中に上昇した温度により、２つ材料の間の界面で応力が発生しうる。特に、ＣＴＥの大きい違いが高い弾性率と組み合わさると、ＬＣＵとＬＧＰを合わせて保持する固着力を超えうる応力を生じるか、または、このような応力を生じなくても、その応力は、面外への屈曲を生じて、光結合を妨げうる。したがって、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵを構成する材料を、ＬＣＵとＬＧＰのＣＴＥが十分に合致するように選択するか、または、他方の材料の弾性率より低い弾性率を有する少なくとも１つの材料を選択して、動作中に容易に管理しうるレベルの応力を生じるようにするのが、望ましいことがありうる。いくつかの実施形態において、ＬＧＰおよびＬＣＵを、互いにＣＴＥが３０％以内の違い、例えば、０．７×ＣＴＥＰ≦ＣＴＥＣ≦１．３×ＣＴＥＰ、または、０．８×ＣＴＥＰ≦ＣＴＥＣ≦１．２×ＣＴＥＰ、または、０．９×ＣＴＥＰ≦ＣＴＥＣ≦１．１×ＣＴＥＰ、または、０．９５×ＣＴＥＰ≦ＣＴＥＣ≦１．０５×ＣＴＥＰとなるように選択するのが、望ましいことがありうる。
【００３７】
ガラス材料の例示的な（約２５〜３００℃の範囲の温度に亘って測定した）ＣＴＥは、例えば、約４×１０−６／℃から約１０×１０−６／℃、約５×１０−６／℃から約８×１０−６／℃、または、約６×１０−６／℃から約７×１０−６／℃など、約３×１０−６／℃から約１１×１０−６／℃の範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。ガラス材料の例示的な弾性率は、約６０ＧＰａから約８０ＧＰａ、または、約７０ＧＰａから約７５ＧＰａなど、約５０ＧＰａから約９０ＧＰａの範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。プラスチックまたはポリマー材料のＣＴＥは、約５５×１０−６／℃から約７５×１０−６／℃、約６０×１０−６／℃から約７０×１０−６／℃など、約５０×１０−６／℃から約８０×１０−６／℃の範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。プラスチック／ポリマー材料の例示的な弾性率は、ガラスの弾性率より低く、例えば、約２Ｇｐａから約２．５ＧＰａなど、約１．５ＧＰａから約３ＧＰａの範囲でありうるもので、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。したがって、プラスチック／ポリマー材料のＣＴＥは、ガラスのＣＴＥと比べて高いことがありうるが、それでも、そのような材料の間での適切な結合が、プラスチック／ポリマーが低い弾性率を有することで可能でありうる。いくつかの場合において、ＬＧＰまたはＬＣＵの少なくとも一方が、５ＧＰａ未満の弾性率を有する。
【００３８】
図１〜３を続けて参照すると、ＬＧＰ（１１０、２１０、３１０）、および／または、ＬＣＵ（１２０、２２０、３２０）は、表示装置および他の同様の装置の構成要素、例えば、導波板としての使用が従来から知られた任意の材料を含みうる。例えば、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、いくつかの例を挙げれば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのプラスチック、ポリマー、微細構造（ＭＳ）材料、または、ガラスを含みうる。例示的なガラスは、アルミノケイ酸、アルカリアルミノケイ酸、ホウケイ酸、アルカリホウケイ酸、アルミノホウケイ酸、アルカリアルミノホウケイ酸、ソーダライム、および、他の適切なガラスを含みうるが、それらに限定するものではない。ガラスの導光板としての使用に適した市販の入手可能なガラスの例は、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手可能なＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）、Ｌｏｔｕｓ（商標）、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）、Ｉｒｉｓ（商標）、および、Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスを含む。更なる実施形態において、ＬＧＰは、ガラスとプラスチックの両方を有する複合ＬＧＰを含みうるものであり、したがって、本明細書で、ガラスのＬＧＰだけについて記載した、いずれの具体的な実施形態も、添付の請求項の範囲を限定すべきではない。
【００３９】
いくつかの限定するものではないガラス組成物は、約５０モル％から約９０モル％のＳｉＯ２、０モル％から約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約２０モル％のＢ２Ｏ３、および、０モル％から約２５モル％のＲｘＯを含みうるもので、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および、Ｃｓのいずれか１つ以上で、ｘは２であるか、若しくは、Ｒは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、または、Ｂａで、ｘは１であり、ガラスは、２ｄＢ／５００ｍｍ以下の吸収を生じる。いくつかの実施形態において、ガラスは、Ｃｏ、Ｎｉ、および、Ｃｒを、各１ｐｐｍ未満含む。いくつかの実施形態において、Ｆｅの濃度は、＜約５０ｐｐｍであるか、＜約２０ｐｐｍであるか、または、＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態において、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍであるか、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約４０ｐｐｍであるか、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約２０ｐｐｍであるか、または、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態において、組成物シートは、約６０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約０．１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から約１２モル％のＢ２Ｏ３、並びに、約０．１モル％から約１５モル％のＲｘＯを含み、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および、Ｃｓのいずれか１つ以上で、ｘは２であるか、若しくは、Ｒは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、または、Ｂａで、ｘは１であり、ガラスは、２ｄＢ／５００ｍｍ以下の吸収を生じる。いくつかの実施形態において、ガラスは、０．００６未満、０．００５未満、０．００４未満、または、０．００３未満の色ずれを生じる。
【００４０】
他の実施形態において、ガラス組成物は、約６５．７９モル％から約７８．１７モル％のＳｉＯ２、約２．９４モル％から約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％から約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％から約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、約３．５２モル％から約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％から約４．８３モル％のＫ２Ｏ、約０モル％から約３．０１モル％のＺｎＯ、約０モル％から約８．７２モル％のＭｇＯ、約０モル％から約４．２４モル％のＣａＯ、約０モル％から約６．１７モル％のＳｒＯ、約０モル％から約４．３モル％のＢａＯ、および、約０．０７モル％から約０．１１モル％のＳｎＯ２を含みうる。いくつかの実施形態において、ガラスは、色ずれ＜０．０１５を生じうる。いくつかの実施形態において、ガラスは、０．００８未満、０．００５未満、または、０．００３未満の色ずれを生じうる。
【００４１】
更なる実施形態において、ガラス組成物は、０．９５と３．２３の間のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３の比を有しうるものであり、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および、Ｃｓのいずれか１つ以上で、ｘは２である。更なる実施形態において、ガラス組成物は、１．１８と５．６８の間のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３の比を有しうるものであり、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および、Ｃｓのいずれか１つ以上で、ｘは２であるか、若しくは、Ｒは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、または、Ｂａで、ｘは１である。更なる実施形態において、ガラス組成物は、−４．２５と４．０の間のＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯを有しうるものであり、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および、Ｃｓのいずれか１つ以上で、ｘは２である。更なる実施形態において、ガラス組成物は、約６６モル％から約７８モル％のＳｉＯ２、約４モル％から約１１モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％から約１１モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％から約２モル％のＬｉ２Ｏ、約４モル％から約１２モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％から約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％から約２モル％のＺｎＯ、約０モル％から約５モル％のＭｇＯ、約０モル％から約２モル％のＣａＯ、約０モル％から約５モル％のＳｒＯ、約０モル％から約２モル％のＢａＯ、および、約０モル％から約２モル％のＳｎＯ２を含みうる。
【００４２】
更なる実施形態において、ガラス組成物は、約７２モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約３モル％から約７モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％から約２モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％から約２モル％のＬｉ２Ｏ、約６モル％から約１５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％から約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％から約２モル％のＺｎＯ、約２モル％から約１０モル％のＭｇＯ、約０モル％から約２モル％のＣａＯ、約０モル％から約２モル％のＳｒＯ、約０モル％から約２モル％のＢａＯ、および、約０モル％から約２モル％のＳｎＯ２を含みうる。ある実施形態において、ガラス組成物は、約６０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約０モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％から約１５モル％のＢ２Ｏ３、および、約２モル％から約５０モル％のＲｘＯを含みうるものであり、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および、Ｃｓのいずれか１つ以上で、ｘは２であるか、Ｒは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、または、Ｂａで、ｘは１であり、更に、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍである。
【００４３】
ＬＧＰおよび／またはＬＣＵも、例えば、イオン交換で、化学強化されたガラスを含みうる。イオン交換処理中に、ガラスシートの表面または表面近傍で、ガラスシート内のイオンが、例えば、塩浴からの、もっと大きい金属イオンと交換されうる。もっと大きいイオンをガラスに取り込むことで、表面近傍領域で圧縮応力を生成することによって、シートが強化されうる。ガラスシートの中心領域では、対応する引張応力が生成され、圧縮応力を相殺しうる。
【００４４】
イオン交換は、例えば、ガラスを、所定の時間、溶融塩浴に浸漬させることによって行いうる。例示的な塩浴は、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＲｂＮＯ３、および、それらの組合せを含むが、それらに限定されない。溶融塩浴の温度、および、処理時間は、様々でありうる。当業者であれば、望ましい利用例に応じて、時間および温度の決定が可能である。限定するものではない例として、溶融塩浴の温度は、約４００℃から約５００℃など、約４００℃から約８００℃の範囲で、所定の時間は、約４時間から約１０時間など、約４時間から約２４時間の範囲でありうるもので、他の温度および時間の組合せも、想定している。限定するものではない例として、ガラスを、ＫＮＯ３浴中に、例えば、約４５０℃で、約６時間、浸漬させて、Ｋの濃度が高められた層を得て、表面圧縮応力を与えうる。
【００４５】
ある実施形態において、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、透明であるか、または、実質的に透明でありうる。本明細書で用いるように、「透明」という用語は、ＬＧＰおよび／またはＬＣＵが、約１ｍｍの厚さの時に、可視光波長領域（４２０から７５０ｎｍ）において、約８０％より高い透過率を有すると示すことを意図する。例示的な透明なＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、例えば、可視光範囲において、約９０％より高い、約９２％より高い、または、約９５％より高いなど、約８５％より高い透過率を有し、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。様々な実施形態によれば、ＬＣＵは、可視光領域において、約７０％未満、約６０％未満、または、約５０％未満など、約８０％未満の透過率を有し、全ての範囲、および、それらの間の部分範囲を含みうる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、例示的な透明なＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、Ｃｏ、Ｎｉ、および、Ｃｒを、各１ｐｐｍ未満含みうる。いくつかの実施形態において、Ｆｅの濃度は、＜約５０ｐｐｍ、＜約２０ｐｐｍ、または、＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態において、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約４０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約２０ｐｐｍ、または、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約１０ｐｐｍである。更なる実施形態によれば、例示的な透明なＬＧＰおよび／またはＬＣＵは、色ずれ＜０．０１５を有するか、または、いくつかの実施形態において、色ずれ＜０．００８を有しうる。
【００４７】
色ずれは、ＣＩＥ  １９３１の色測定規格を用いて、サンプルの長さＬに沿って、色度座標ｙの変化を測定することによって、特徴を明らかにしうる。ガラスのＬＧＰについて、色ずれの値は、Δｙ＝ｙ（Ｌ２）−ｙ（Ｌ１）として報告しうるもので、Ｌ２およびＬ１は、パネルまたは基板に沿って、出射源から離れる方向のＺの位置であり、Ｌ２−Ｌ１＝０．５メートルである。
【００４８】
様々な実施形態によれば、ＬＧＰの１つ以上の表面、例えば、ＬＧＰの発光主要面、および／または、反対を向いた主要面には、複数の光取出し特徴物でパターンが形成されうる。本明細書で用いるように、「パターンが形成され」という用語は、複数の要素および／または特徴物が、ＬＧＰの表面に、任意の所定のパターンまたはデザインで存在すると示すことを意図し、それらは、例えば、ランダムか、または、配置されたものか、若しくは、繰返しパターンか、または、非繰返しパターンであってもよい。例えば、光取出し特徴物の場合には、そのような特徴物は、例えば、粗い面を生成する質感を有する特徴物として、第２の表面に亘って分布しうる。
【００４９】
様々な実施形態において、ＬＧＰの表面に存在する光取出し特徴物は、光散乱箇所を含みうる。例えば、ＬＧＰの発光主要面、または、反対を向いた主要面は、ある質感を与えられるか、エッチングされるか、被覆されるか、破損されるか、および／または、粗い面にされて、光取出し特徴物を生成しうる。そのような方法の限定するものではない例は、例えば、表面をレーザで破損させること、表面を酸でエッチングすること、および、表面をＴｉＯ２で被覆することを含む。ある実施形態において、レーザを用いて、ＬＧＰに孔をあけることと、第１および／または第２の表面を破損させて光取出し特徴物を生成することの両方を行いうる。様々な実施形態によれば、実質的に均一な照明光を生成するように、取出し特徴物を、適切な密度のパターンで形成しうる。光取出し特徴物は、その特徴物のガラス表面での深さに応じて、光の表面散乱および／または体積散乱を生じうる。これらの特徴物の光学的特徴は、例えば、取出し特徴物を生成する時に用いる処理パラメータによって、制御しうる。例えば、従来から知られた任意の方法により、ＬＧＰを処理して、光取出し特徴物を生成しうるものであり、その方法は、例えば、同時係属し、本出願人が所有する国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０６３６２２号明細書に開示された方法であり、その開示は、全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５０】
ＬＣＵは、導波または導光処理で知られた任意の方法を用いて製造しうる。例えば、長さＬＣの材料シートを、１つの面において、反射フィルムで被覆し、更に、例を挙げれば、例えば、ダイシングソー、ワイヤソー、レーザなどの任意の様々な装置を用いて、厚さＴＣの細片へと切断しうる。切断縁部を、任意で研磨するか、または、任意の粗い表面を、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｃｏｒｐから入手可能なＡｃｃｕｇｌａｓｓ  Ｔ−１１などの屈折率整合ポリマーで充填しうる。次に、ＬＣＵとＬＧＰを互いに接触させて、例えば、ＬＧＰとＬＣＵの間に、ポリマーまたは他の適合しうる材料などの接着剤を塗布することによって、および／または、材料を低温で加熱して結合することによって、接着または結合させうる。
【００５１】
本明細書に開示したＢＬＵは、ＬＣＤ、または、テレビ、広告、自動車、および、他の産業で使用される他の表示装置を含む様々な表示装置で使用しうるものであり、それらに限定されない。本明細書に開示したＢＬＵは、照明器具などの任意の適切な照明での利用でも、使用しうるものであり、それらに限定されない。
【００５２】
様々な開示した実施形態は、その特定の実施形態に関連して記載した、特定の特徴、要素、または、工程を含みうることが分かるだろう。更に、特定の特徴、要素、または工程を、１つの特定の実施形態に関して記載しても、それらを、様々な示していない組合せ、または、順列で、代わりの実施形態と交換または組み合わせうることも分かるだろう。
【００５３】
更に、本明細書で用いたように、英語の原文の定冠詞または不定冠詞は、「少なくとも１つ」を意味し、そうでないことが明示されない限りは、「１つだけ」に限定されるべきではないと、理解すべきである。したがって、例えば、「光源」と記載した場合には、そうでないことが文脈から明らかでない限りは、そのような光源を２つ以上有する例を含む。同様に、「複数」は、「１つより多い」という意味を意図している。したがって、「複数の光源」は、そのような光源を３つ以上など、そのような光源を２つ以上含む。
【００５４】
本明細書において、範囲を、「約」１つの特定の値から、および／または、「約」他の特定の値までと表しうる。そのような範囲を表した場合には、例として、その１つの特定の値から、および／または、他の特定の値までを含む。同様に、「約」を付けて、値を近似値で表した場合、その特定の値が、他の態様を形成すると理解されるだろう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係でと、他方の端点とは独立にの両方で重要であると理解されるだろう。
【００５５】
「実質的」および「実質的に」という用語、並びに、その変化形は、本明細書で用いたように、記載した特徴が、値または記載に等しいか、または、略等しいことを意味する。例えば、「実質的に平坦な」面は、平面または略平面を示すことを意図する。本明細書で用いたように、「実質的に同様」は、２つの値が、略等しい、例えば、互いに約５％以内か、または、いくつかの場合には、互いに約２％以内であることを意図する。例えば、屈折率が１．５の場合に、実質的に同様の屈折率は、約１．４２５から約１．５７５の範囲でありうる。
【００５６】
そうでないと明示しない限りは、本明細書に示した、いずれの方法も、その工程が特定の順序で行うことを必要とすると解釈されることを全く意図していない。したがって、方法の請求項が、工程を行う順序を、実際に記載していないか、請求項または明細書で、工程が特定の順序に限定されると具体的に記載していない場合には、いかなる特定の順序も推測されることを全く意図していない。
【００５７】
特定の実施形態の様々な特徴物、要素、または、工程を、「含む」という移行句を用いて記載しうるが、「からなる」または「から実質的になる」という移行句を用いて記載しうる実施形態を含む他の実施形態を包含していると理解すべきである。したがって、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む装置の実施形態の代わりの実施形態は、Ａ＋Ｂ＋Ｃからなる装置の実施形態、および、Ａ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる装置の実施形態を含む。
【００５８】
当業者であれば、本開示の精神および範囲を逸脱することなく、本開示に、様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。当業者には、本開示の精神および実質を組み込んで、開示した実施形態に、そのような変更、組合せ、部分組合せ、および、変形が可能なので、本開示は、添付の請求項、および、その等価物の範囲内の全てを含むものであると解釈されるべきである。
【００５９】
次に記載する実施例は、限定するものではなく、例示することのみを意図しており、本発明の範囲は、請求項によって画定されるものである。
【実施例】
【００６０】
実施例１
図１に示したものと同様の構成を有する例示的なバックライトユニットを、（５８９．３ｎｍで）１．４９７の屈折率（ｎｐ）および１．１ｍｍの厚さ（ＴＰ）を有するＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｉｒｉｓ（商標）のＬＧＰを用いて、用意した。ＬＧＰの光入射面は、面取りされていないものだった。有効高さ（ＨＬ）が１．６６ｍｍで、ランバート配光分布を有するＬＥＤ光源を、ＬＧＰから０．１ｍｍの位置に配置した。ＬＥＤの背面の反射体は、反射率が６０％のランバート反射体であり、一方、ＬＥＤの上面および底面の反射体は、反射率が９６％のランバート反射体だった。
【００６１】
ＬＣＵの反射表面は、反射率が９６％の鏡面反射体で被覆されたものだった。ＬＣＵの屈折率を、１．２から１．６まで変化させ、厚さを、０．５６ｍｍから０．６８ｍｍまで変化させ、長さを、０．１ｍｍから５ｍｍまで変化させた。これらの変化の光結合効率への影響を、Ｚｅｍａｘ光モデリングソフトウェアに基づくレイ・トレーシングモデルを用いて、検討した。ＬＧＰへ結合された光を、結合部の反対を向いたＬＧＰの縁部で検出して、確実に、入射または導光された光だけを検出するようにした。ＬＥＤ表面自体の反射率は、市販の７０４０ＬＥＤを、各々、赤、緑、青の波長を有する３つのレーザを用いて測定することによって、特定した。測定結果は、ＬＥＤ表面の反射率は、全ての３つの波長について、約６０％で、ＬＥＤ駆動電圧に関係しないことを示した。
【００６２】
図４Ａは、光結合効率を、１．３３７の屈折率（ｎｃ）（例えば、ｎｃ＜ｎｐ）を有するＬＣＵの長さの関数としてプロットしたものである。ＬＣＵを用いない場合の光結合効率は、約６３％であり、一方、ＬＣＵを用いた場合の光結合効率は、約７０〜８４％の範囲だった。例えば、ＬＣＵの厚さが０．５６ｍｍの場合には、８３％より高い結合効率が、ＬＣＵの長さが１．４から３ｍｍの範囲で実現できた。このプロットから分かるように、結合部の厚さ（ＴＣ）が増加するにつれて、光結合効率は低下した。例えば、ＴＣ＝０．５６（ＴＣ＋ＴＰ＝ＨＬ）における光結合効率は、ＴＣ＝０．６２、または、ＴＣ＝０．６８（ＴＣ＋ＴＰ＞ＨＬ）における光結合効率より高かった。更に、検討したＬＣＵの厚さについて、最適な光結合効率が、ＬＣＵの長さが約２．２ｍｍの場合に観察され、ＬＣＵの長さが２．６ｍｍより長いと、光結合効率は低下した。ＬＣＵの長さが長い場合に結合効率が低下したのは、ＬＧＰからの光が、ＬＣＵに戻って結合されるからだと考えられる。
【００６３】
図４Ｂは、光結合効率を、１．４９７の屈折率（ｎｃ）（例えば、ｎｃ＝ｎｐ）を有するＬＣＵの長さの関数としてプロットしたものである。これらのＬＣＵを用いた場合の光結合効率は、図４Ａ（ｎｃ＜ｎｐ）の７０〜８４％に対して、約６８〜７９％だった。図４Ａと比べて、最高結合効率が、約５％低下したのが、観察された。図４Ａと同様に、結合部の厚さ（ＴＣ）が増加するにつれて、光結合効率は低下するのが観察された。図４Ａとは異なり、結合効率は、ＬＣＵの長さ１．６ｍｍより長いと横ばいになるのが観察された。
【００６４】
図５Ａは、光結合効率を、０．５６の厚さ（ＴＣ）（例えば、ＴＣ＋ＴＰ＝ＨＬ）並びに２ｍｍまたは５ｍｍの長さ（ＬＣ）を有するＬＣＵの屈折率の関数としてプロットしたものである。長さ２ｍｍのＬＣＵについて、約８４％の最高結合効率が、屈折率が約１．３４のＬＣＵを用いて実現され、８２％より高い結合効率が、屈折率が１．２５から１．４２の範囲の屈折率を有するＬＣＵを用いて観察された。ＬＣＵの長さが長くなると（ＬＣ＝５ｍｍ）、最高結合効率が低下し、ピークが、より高いＬＣＵの屈折率に移動するのが観察された。更に、結合部の長さに関わらず、最高光結合効率は、屈折率ｎｃが、ＬＧＰのそれより低い時に達成され、光結合効率は、屈折率ｎｃがＬＧＰの屈折率ｎｐに近づき、それを超えると、低下した。
【００６５】
図５Ｂは、異なる屈折率ｎｐを有するＬＧＰについて、光結合効率を、０．５６の厚さ（ＴＣ）（例えば、ＴＣ＋ＴＰ＝ＨＬ）並びに２ｍｍの長さ（ＬＣ）を有するＬＣＵの屈折率の関数として、プロットしたものである。ＬＣＵについての最適な屈折率（ｎｃ＊ｏｐｔ）、例えば、最高光結合効率を示す屈折率ｎｃは、異なる屈折率ｎｐを有するＬＧＰについて異なることが、観察された。１．４３７、１．４９７、および、１．５６９という屈折率を有するＬＧＰの最高結合効率は、各々、１．３３７、１．３３７４、および、１．５６９という屈折率を有するＬＣＵを用いて実現された。図５Ｂに示したデータについて、図５Ｃにおいて、ｎｐとｎｃの差（ｎｐ−ｎｃ＊ｏｐｔ）を、ＬＧＰの屈折率ｎｐの関数としてプロットし、傾向線を用いて、フィティングを行った。このプロットから分かるように、ｎｐと（ｎｐ−ｎｃ＊ｏｐｔ）の間には、ＬＧＰの屈折率ｎｐが高まるにつれて、屈折率ｎｐと屈折率ｎｃの最適な差が線形に増加するという関係がある。
【００６６】
実施例２
図２に示したものと同様の構成を有する例示的なバックライトユニットを、（５８９．３ｎｍで）１．４９７の屈折率（ｎｐ）および１．１ｍｍの厚さ（ＴＰ）を有するＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｉｒｉｓ（商標）のＬＧＰを用いて、用意した。ＬＧＰの光入射面の両方の角部は、光入射面の厚さｔＰが０．９ｍｍとなるように、面取りされたものだった（４５°、ｈ＝０．１ｍｍ）。ＬＥＤ光源を、ＬＧＰから０．１ｍｍの位置に配置した。全ての他のパラメータおよびモデルは、実施例１で記載したものと同じだった。
【００６７】
図６Ａは、光結合効率を、１．３３７の屈折率（ｎｃ）（例えば、ｎｃ＜ｎｐ）を有するＬＣＵの長さの関数としてプロットしたものである。ＬＣＵを用いない場合の光結合効率は、約６１．６％であり（これに対して、図４Ａの面取りされていないＬＧＰでは、６３％）、一方、ＬＣＵを用いた場合の光結合効率は、約６６〜８０％の範囲だった（これに対して、図４Ａの面取りされていないＬＧＰでは、７０〜８４％）。図６Ａの光結合効率の曲線は、図４Ａの曲線と同じ形状を有することが観察されたが、ＬＥＤとＬＧＰの間の間隙は、面取りされたＬＧＰの方が短いのにも関わらず、結合効率は、面取りされていないＬＧＰについて観察されてものより、平均で約３．５％低かった。しかしながら、ＬＣＵの厚さが０．５６ｍｍの場合には、８０％より高い結合効率が、ＬＣＵの長さが１．８から２．７ｍｍの範囲で観察された。結合部の厚さ（ＴＣ）が増加するにつれて、光結合効率が低下するのが、再び観察された。最適な光結合効率が、ＬＣＵの長さが約２．２ｍｍの場合に観察され、ＬＣＵの長さが２．６ｍｍより長いと、光結合効率は低下した。
【００６８】
図６Ｂは、光結合効率を、１．４９７の屈折率（ｎｃ）（例えば、ｎｃ＝ｎｐ）を有するＬＣＵの長さの関数としてプロットしたものである。これらのＬＣＵを用いた場合の光結合効率は、図６Ａ（ｎｃ＜ｎｐ）の６６〜８０％に対して、約６６〜７６％の範囲だった。図４Ｂと比べて、光結合効率は、面取りされていないＬＧＰについて観察されてものより、平均で約２％低かった。図６Ａと同様に、結合部の厚さ（ＴＣ）が増加するにつれて、光結合効率は低下するのが観察された。図６Ａとは異なり、結合効率は、ＬＣＵの長さ１．６ｍｍより長いと横ばいになるのが観察された。
【００６９】
実施例３
図３に示したものと同様の構成を有する例示的なバックライトユニットを、（５８９．３ｎｍで）１．４９７の屈折率（ｎｐ）および１．１ｍｍの厚さ（ＴＰ）を有するＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｉｒｉｓ（商標）のＬＧＰを用いて、用意した。ＬＧＰの光入射面は、面取りされていないものだった。ＬＣＵの厚さ（ＴＣ）は、０．５６ｍｍで、長さ（ＬＣ）は、２ｍｍだった。ＬＣＵの第２の表面は、ＬＧＰの発光面と平行ではなく、この傾き角度（θ）は、ｎｃ＝１．３７７または１．４９７の屈折率を有する結合部について、−８°から＋８°の範囲で異ならせた。全ての他のパラメータおよびモデルは、実施例１で記載したものと同じだった。
【００７０】
図７は、光結合効率を、１．３３７または１．４９７の屈折率（ｎｃ）を有するＬＣＵの傾き角度の関数としてプロットしたものである。傾き角度が、−８°から＋８°まで増加すると、結合効率が、ｎｃ＝１．３３７については、７９．８％から８４％までの範囲で、ｎｃ＝１．４９７については、７４．５％から８１．８％までの範囲で変化するのが、観察された。概して、結合効率は、正の傾き角度についての方が、負の傾き角度についてと比べて高いことが、観察された。ｎｃ＝１．３３７について、最高結合効率は、傾き角度θ＝２°で観察され、ｎｃ＝１．４９７について、最高結合効率は、傾き角度θ＝５．５°で観察された。
【００７１】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７２】
実施形態１  
バックライトユニットにおいて、
発光主要面、反対を向いた主要面、第１の光入射縁面、および、反対を向いた縁面を有する導光板と、
第２の光入射縁面、反対を向いた光反射縁面、第１の表面、および、反対を向いた第２の表面を有する光結合部と、
前記第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された少なくとも１つの光源と、
を含み、
前記光結合部の前記第１の表面の少なくとも一部は、前記導光板の前記発光主要面または前記反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触したものであるバックライトユニット。
【００７３】
実施形態２  
前記光結合部の前記光反射縁面は、反射フィルムまたはコーティングを含むものである、実施形態１に記載のバックライトユニット。
【００７４】
実施形態３  
前記少なくとも１つ光源は、反射フィルムを、上面、底面、および、背面の少なくとも１つに含むものである、実施形態１または２に記載のバックライトユニット。
【００７５】
実施形態４  
前記光源は、反射フィルムを、上面、底面、および、背面の各々に含むものである、実施形態３に記載のバックライトユニット。
【００７６】
実施形態５  
前記少なくとも１つの光源の高さは、前記導光板と前記光結合部の合計での厚さ以下である、実施形態１から４のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００７７】
実施形態６  
前記光結合部の長さは、５ｍｍ未満である、実施形態１から５のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００７８】
実施形態７  
前記光結合部の前記第１および第２の表面は、前記導光板の前記発光主要面と平行である、実施形態１から６のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００７９】
実施形態８  
前記光結合部の前記第１の表面と前記第２の表面は、平行ではなく、該第２の表面は、−１０°から１０°の範囲の傾き角度を有するものである、実施形態１から６のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８０】
実施形態９  
前記導光板の前記第１の光入射縁面は、面取りされたものである、実施形態１から６のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８１】
実施形態１０  
前記面取りの角度は、約１０°から約６０°の範囲である、実施形態９に記載のバックライトユニット。
【００８２】
実施形態１１  
前記導光板の屈折率（ｎｐ）は、前記光結合部の屈折率（ｎｃ）と異なるものである、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８３】
実施形態１２  
前記ｎｐは、前記ｎｃより高いものである、実施形態１１に記載のバックライトユニット。
【００８４】
実施形態１３  
０．２５ｎｐ＋０．７７≦ｎｃ≦０．２５ｎｐ＋１．１８である、実施形態１１に記載のバックライトユニット。
【００８５】
実施形態１４  
前記光結合部の熱膨張係数と前記導光板の熱膨張係数の差が、３０％未満である、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８６】
実施形態１５  
前記導光板または前記光結合部の少なくとも一方の弾性率が、５ＧＰａ未満である、実施形態１から１４のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８７】
実施形態１６  
前記導光板および前記光結合部の少なくとも一方が、ガラス、ガラスセラミック、プラスチック、または、ポリマー材料を含むものである、実施形態１から１５のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８８】
実施形態１７  
前記導光板および前記光結合部の少なくとも一方が、約４２０ｎｍから約７５０ｎｍの範囲の可視光波長において、少なくとも約８０％の光透過率を有するものである、実施形態１から１６のいずれか１つに記載のバックライトユニット。
【００８９】
実施形態１８  
バックライトユニットにおいて、
発光主要面、反対を向いた主要面、および、第１の光入射縁面を有する導光板と、
前記導光板の前記発光主要面または前記反対を向いた主要面の少なくとも一部と、物理的に接触し、第２の光入射縁面および反対を向いた光反射縁面を有する光結合部と、
前記第１および第２の光入射縁面に光学的に結合された少なくとも１つの光源と、
前記光結合部の前記光反射縁面、並びに、前記光源の上面、底面および裏面の各々の反射フィルムによって画定される光再利用空洞部と、
を含むバックライトユニット。
【００９０】
実施形態１９  
実施形態１から１８のいずれか１つに記載のバックライトユニットを、
含む電子装置、表示装置、または、照明装置。
【符号の説明】
【００９１】
１００、２００、３００  バックライトユニット
１１０、２１０、３１０  導光板
１１１、２１１、３１１  光入射縁面
１１２、２１２、３１２  発光主要面
１１３、２１３、３１３  反対を向いた主要面
１２０、２２０、３２０  光結合部
１２１、２２１、３２１  光入射縁面
１２２、２２２、３２２  第２の表面
１２３、２２３、３２３  第１の表面
１２４、２２４、３２４  光反射縁面
１３０、２３０、３３０  光源
【図１】
2019514167.tif 000003
【図２】
2019514167.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2019514167.tif 000006
【図４Ｂ】
2019514167.tif 000007
【図５Ａ】
2019514167.tif 000008
【図５Ｂ】
2019514167.tif 000009
【図５Ｃ】
2019514167.tif 000010
【図６Ａ】
2019514167.tif 000011
【図６Ｂ】
2019514167.tif 000012
【図７】
2019514167.tif 000013
【国際調査報告】
2019514167.tif 000014
2019514167.tif 000015
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