(57)【要約】  本開示は、バックライトシステムに関し、バックライトシステムは第１の光導波路および第２の光導波路と、それぞれの内部に光を供給するための第１の光導波路の端部に光学的に接続される少なくとも１つの光源および第２の光導波路の端部に光学的に接続される少なくとも１つの光源と、を備える。適切な具体的な実施形態において、本開示のバックライトシステムは、第２の光導波路の内部から光を拡散抽出するために、第２の光導波路の表面に配置される抽出器を備える。そのような具体的な実施形態において、第２の光導波路の内部に供給され、そこから拡散抽出される光の少なくとも一部は、実質的に光学的に透明な表面を通って第１の光導波路の内部に入射する。一部の具体的な実施形態において、本開示のバックライトシステムは、第１の光導波路に取付けられてもよい再利用上昇構造を備える。
2007516582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を有する第１の光導波路と、
前記第１の光導波路の内部に光を供給するために前記第１の光導波路の端部に光学的に接続された少なくとも１つの光源と、
内部を有する第２の光導波路と、
前記第２の光導波路の内部に光を供給するために前記第２の光導波路の端部に光学的に接続された少なくとも１つの光源と、
前記第２の光導波路の前記内部からの光の拡散抽出のために前記第２の光導波路の表面に配置された抽出器と、
を備え、前記第２の光導波路の前記内部に供給され、そこから拡散抽出される光の少なくとも一部は、実質的に光学的に透明な表面を通って前記第１の光導波路の前記内部に入射する、バックライトシステム。
【請求項２】
前記第１の光導波路の表面に配置された第１の再利用上昇構造をさらに備える請求項１に記載のバックライトシステム。
【請求項３】
前記第１の再利用上昇構造は、反射偏光子を備える請求項２に記載のバックライトシステム。
【請求項４】
前記第１の再利用上昇構造は、拡散体をさらに備える請求項３に記載のバックライトシステム。
【請求項５】
前記拡散体は、空間的に勾配がつけられている請求項４に記載のバックライトシステム。
【請求項６】
前記第１の再利用上昇構造は、プリズム状の構造をさらに備える請求項３に記載のバックライトシステム。
【請求項７】
前記第１の再利用上昇構造は、前記第１の光導波路の表面に取付けられる請求項２〜６のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
【請求項８】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に配置された第２の再利用上昇構造をさらに備える請求項１に記載のバックライトシステム。
【請求項９】
前記第２の再利用上昇構造は、プリズム状の構造を備える請求項８に記載のバックライトシステム。
【請求項１０】
前記第２の再利用上昇構造は、前記第１の光導波路の表面に取付けられる請求項８または９に記載のバックライトシステム。
【請求項１１】
内部を有する第１の光導波路と、
前記第１の光導波路の内部に光を供給するために前記第１の光導波路の端部に光学的に接続された少なくとも１つの光源と、
内部を有する第２の光導波路と、
前記第２の光導波路の内部に光を供給するために前記第２の光導波路の端部に光学的に接続された少なくとも１つの光源と、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に配置された再利用上昇構造と、
を備える、バックライトシステム。
【請求項１２】
前記再利用上昇構造は、プリズム状の構造を備える請求項１１に記載のバックライトシステム。
【請求項１３】
前記プリズム状の構造は、前記第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する表面を備える請求項１２に記載のバックライトシステム。
【請求項１４】
前記再利用上昇構造は、第１の水平軸を中心にして実質的に対称であり、かつ前記第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第１の表面と、第２の水平軸を中心にして実質的に対称であり、かつ前記第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第２の表面と、を備える請求項１１に記載のバックライトシステム。
【請求項１５】
前記第１の軸は、前記第２の軸と略直交する請求項１４に記載のバックライトシステム。
【請求項１６】
前記再利用上昇構造は、前記第１の光導波路の表面に取付けられる請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
【請求項１７】
前記第１の光導波路の表面に配置された、追加の再利用上昇構造をさらに備える請求項１１に記載のバックライトシステム。
【請求項１８】
前記の追加の再利用上昇構造は、反射偏光子を備える請求項１７に記載のバックライトシステム。
【請求項１９】
前記の追加の再利用上昇構造は、拡散体をさらに備える請求項１８に記載のバックライトシステム。
【請求項２０】
前記の追加の再利用上昇構造は、プリズム状の構造をさらに備える請求項１７に記載のバックライトシステム。
【請求項２１】
前記の追加の再利用上昇構造は、前記第１の光導波路の表面に取付けられる請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
【請求項２２】
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路はそれぞれ２つの対向する端部を備え、少なくとも１つの光源は前記端部のそれぞれに光学的に接続され、前記第１の光導波路の前記対向する端部は前記第２の光導波路の前記対向する端部と位置合わせされていない請求項１または１１に記載のバックライトシステム。
【請求項２３】
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路はそれぞれ２つの隣接する端部を備え、少なくとも１つの光源は前記端部のそれぞれに光学的に接続され、前記第１の光導波路の前記隣接する端部は前記第２の光導波路の前記隣接する端部と位置合わせされていない請求項１または１１に記載のバックライトシステム。
【請求項２４】
内部を有する第１の光導波路と、
前記第１の光導波路の内部に光を供給するために前記第１の光導波路の第１の端部に光学的に接続された複数の光源および前記第１の光導波路の第２の端部に光学的に接続された複数の光源と、
内部を有する第２の光導波路と、
前記第２の光導波路の内部に光を供給するために前記第２の光導波路の第１の端部に光学的に接続された複数の光源および前記第２の光導波路の第２の端部に光学的に接続された複数の光源と、
前記第２の光導波路の内部からの光の拡散抽出のために前記第２の光導波路の表面に配置された抽出器と、
を備え、前記第２の光導波路の前記内部に供給され、そこから拡散抽出される光の少なくとも一部は、実質的に光学的に透明な表面を通って前記第１の光導波路の前記内部に入射する、バックライトシステム。
【請求項２５】
前記第１の光導波路の表面に配置された第１の再利用上昇構造をさらに備える請求項２４に記載のバックライトシステム。
【請求項２６】
前記第１の再利用上昇構造は、反射偏光子を備える請求項２５に記載のバックライトシステム。
【請求項２７】
前記第１の再利用上昇構造は、拡散体をさらに備える請求項２６に記載のバックライトシステム。
【請求項２８】
前記拡散体は、空間的に勾配がつけられている請求項２７に記載のバックライトシステム。
【請求項２９】
前記第１の再利用上昇構造は、プリズム状の構造をさらに備える請求項２８に記載のバックライトシステム。
【請求項３０】
前記第１の再利用上昇構造は、前記第１の光導波路の表面に取付けられる請求項２５〜２９のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
【請求項３１】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との間に配置される第２の再利用上昇構造をさらに備える請求項２４に記載のバックライトシステム。
【請求項３２】
前記第２の再利用上昇構造は、プリズム状の構造を備える請求項３１に記載のバックライトシステム。
【請求項３３】
前記プリズム状の構造は、前記第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する表面を備える請求項３２に記載のバックライトシステム。
【請求項３４】
前記第２の再利用上昇構造は、第１の水平軸を中心にして実質的に対称であり、かつ前記第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第１の表面と、第２の水平軸を中心にして実質的に対称であり、かつ前記第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第２の表面と、を備える請求項３１に記載のバックライトシステム。
【請求項３５】
前記第１の軸は、前記第２の軸と略直交する請求項３４に記載のバックライトシステム。
【請求項３６】
前記第２の再利用上昇構造は、前記第１の光導波路の表面に取付けられる請求項３１〜３５のいずれか一項に記載のバックライトシステム。
【請求項３７】
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路の少なくとも１つは、可変厚さを有する請求項１、１１または２４に記載のバックライトシステム。
【請求項３８】
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路の少なくとも１つは、第１の楔部分および第２の楔部分を備える請求項１、１１または２４に記載のバックライトシステム。
【請求項３９】
前記抽出器は、空間的に勾配がつけられている請求項１または２４に記載のバックライトシステム。
【請求項４０】
前記第２の光導波路に面する前記第１の光導波路の表面に配置された、実質的に光学的に透明な表面抽出構造をさらに備える請求項１、１１または２４に記載のバックライトシステム。
【請求項４１】
前記第１の光導波路とは反対に面する前記第２の光導波路の表面の次に配置される反射シートをさらに備える請求項１、１１または２４に記載のバックライトシステム。
【請求項４２】
前記第１の光導波路に面する前記第２の光導波路の表面の次に配置される拡散シートをさらに備える請求項１、１１または２４に記載のバックライトシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、大型で高性能の液晶ディスプレイと共に有利に用いられうるバックライトシステムに関する。さらに詳細に言えば、本開示は、複数の光導波路と、任意に種々の再利用上昇構造と、を備えるバックライトシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、コンピュータモニタ、手持ち式デバイスおよびテレビなどの電子ディスプレイ装置において広く用いられている。陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイとは異なり、ＬＣＤは光を発さないことから、そのようなディスプレイに形成される画像を見るための個別の光源が必要である。周辺光照明は一部の用途では十分であるが、大部分の大面積で高性能のＬＣＤの場合には、周辺光はグレアの原因となり、読みやすさに悪影響を及ぼす。したがって、読みやすさを改善するために、大部分の大面積で高性能のＬＣＤは、ディスプレイの背後に位置する光源を備える。このような光源は通常、「バックライト」と呼ばれる。
【０００３】
現在、バックライトＬＣＤ用の最も多く出回っているシステムとしては、複数のランプまたは１つの曲がりくねった形状のランプが利用者の視野においてディスプレイの背後に配置される直接照明式バックライトと、光源がディスプレイの背後に位置する光導波路の１つ以上の端部に沿って配置されるため、光源が利用者の視野の範囲外にある端部照明式のバックライトが挙げられる。ＣＲＴディスプレイと競合するために、大型ＬＣＤディスプレイ（たとえば、対角線が約２０インチまたは５０ｃｍを超える）は、たとえば、約５００ｎｔ以上の高輝度ターゲットを備えていなければならない。そのような高輝度ターゲットは今では、ＬＣＤ用の直接照明式バックライトによって達成されている。
【０００４】
しかし、従来の直接照明式バックライトシステムの使用は、ＬＣＤテレビなどの大型ＬＣＤのメーカーの中ではある種の懸念の原因となっている。１つの懸念は、大部分のＬＣＤテレビ購入者は１０〜２０年と考えているＬＣＤの所期の寿命と約１０，０００〜２０，０００時間であり、通常はこの範囲の下端であるテレビのバックライトにおける個別のランプの寿命との差異である。特に、バックライトでは頻繁に用いられる冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）は、寿命が変動し、経年変化特性を有する。従来の直接照明式バックライトでは１つのＣＣＦＬが消耗すると、その結果、ディスプレイにわたって暗線が直接生じる。さらに、各ＣＣＦＬが異なる経年変化を経た場合には、従来の直接照明式ディスプレイの空間的な色均一性が損なわれる。現在、主要なＬＣＤメーカーおよびテレビ受像機メーカーには、これらの２つのモードのいずれかで不合格となる修理用ＬＣＤバックライト向けのモデルはない。
【０００５】
さらに、エッジライト式のバックライトの光と同様に、従来の直接照明式バックライトでは複数の光源から目視者に達する光は通常、混合されていない。しかし、この欠点のほか、従来の直接照明式バックライトの均一性および経年変化の短所があるにもかかわらず、直接照明式バックライトは、ＣＲＴディスプレイに匹敵する輝度ターゲットに達することが可能であることから、たとえば、ＬＣＤテレビなどのバックライトＬＣＤでは現在人気のある選択である。エッジライト式のバックライトは多くの点で多くの長所があるように見えるが、従来のエッジライト式のバックライトによって輝度の所望のレベルに達することは依然として困難である。１つの難点は、ターゲット輝度を達成するための十分な光学パワーを提供するために、１つの光導波路の端部に十分に多数の光源を配置することにある。他の難点としては、高い熱勾配および取り扱いの問題のために、従来のバックライトにおいて巻いている上昇フィルムが挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、大型で高性能のＬＣＤ用のバックライトの領域において、高輝度ターゲットを達成することができ、より効率的であるバックライトシステムに対する需要が依然としてある。さらに、上述した現在市販されているバックライトの他の欠点を克服する大型で高性能のＬＣＤ用のバックライトシステムに対する需要が依然としてある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
大型で高性能のＬＣＤ用の現在周知のバックライトのこれらの欠点および他の欠点は、本開示の発明者らによって本願明細書に開示され、請求項に記載されているような複数の光導波路からなるバックライトシステムを提供することによって対処される。そのようなシステムは、ＬＣＤテレビ、ＬＣＤモニタ、店舗販売時点情報管理デバイスおよび他の適切なデバイスをはじめとする種々のデバイスと共に有利に用いられてもよい。高出力輝度の達成を可能にすることに加えて、本開示は、寿命が変化する光源を用いることの危険性を緩和して、個別の光源の消耗または経年変化がディスプレイの表示品質に対する異常とはならないようにする。したがって、本開示の実施形態による複数の光導波路からなるシステムにおいて、個別の光源が経年変化または消耗する場合には、空間的な輝度および色均一性に対する影響は、上昇された光の混合のために比較的些細なものになる。
【０００８】
本開示は、個別の光源を目視者から隠すために、直接照明式バックライトにおいて従来用いられる厚い拡散板の必要性を排除することから、輝度にさらなるゲインを提供する。本開示はまた、直接照明式バックライトにおいて従来用いられる構造付き反射体の必要性を排除することから、費用の削減および製作しやすさの向上という結果になる。さらに、上部光導波路から直接抽出される光は、広範囲の角度で出射することが可能であってもよく、ディスプレイの軸外の視認性を向上することになる。さらに、本開示は、本開示の具体的な実施形態において用いられてもよい種々の再利用上昇構造に対する反りおよび物理的な損傷を防止するための別の特徴部を備えることが可能である。
【０００９】
したがって、本開示はバックライトシステムに関し、一つの具体的な実施形態において、バックライトシステムは第１の光導波路および第２の光導波路と、それぞれの内部に光を供給するための第１の光導波路の端部に光学的に接続される少なくとも１つの光源および第２の光導波路の端部に光学的に接続される少なくとも１つの光源と、を備える。一部の実施形態において、本開示のバックライトシステムは、第２の光導波路の内部から光を拡散抽出するために、第２の光導波路の表面に配置される抽出器を備える。そのような具体的な実施形態において、第２の光導波路の内部に供給され、そこから拡散抽出される光の少なくとも一部は、実質的に光学的に透明な表面を通って第１の光導波路の内部に入射する。
【００１０】
そのようなバックライトシステムは、第１の光導波路の表面に配置される第１の再利用上昇構造をさらに備えてもよい。第１の再利用上昇構造は、反射偏光子、反射偏光子と拡散体または反射偏光子とプリズム状の構造を備えてもよい。拡散体は、空間的に勾配がつけられていてもよい。第１の再利用上昇構造は、第１の光導波路の表面に取付けられることが好ましい。あるいはまたはさらに、本開示のバックライトシステムは、第１の光導波路と第２の光導波路との間に配置される第２の再利用上昇構造を備えてもよい。第２の再利用上昇構造は、プリズム状の構造を備えてもよい。第２の再利用上昇構造は、第１の光導波路の表面に取付けられることが好ましい。
【００１１】
本開示のバックライトシステムの他の実施形態は、第１の光導波路および第２の光導波路と、それぞれの内部に光を供給するための第１の光導波路の端部に光学的に接続される少なくとも１つの光源および第２の光導波路の端部に光学的に接続される少なくとも１つの光源と、を備える。そのような具体的な実施形態はまた、第１の光導波路と第２の光導波路との間に配置される第２の再利用上昇構造を備える。
【００１２】
第２の再利用上昇構造は、プリズム状の構造を備えてもよい。プリズム状の構造は、第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを備えることが好ましい。適切な実施形態において、第２の再利用上昇構造は、第１の水平軸を中心にして実質的に対称であり、第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第１の表面と、第２の水平軸を中心にして実質的に対称であり、第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第２の表面と、を備えてもよい。第１の軸は、第２の軸と略直交していてもよい。第２の再利用上昇構造は、第１の光導波路の表面に取付けられることが好ましい。
【００１３】
本開示によって構成されるバックライトシステムはまた、第１の光導波路の表面に配置される第１の再利用上昇構造を備えてもよい。第１の再利用上昇構造は、反射偏光子、反射偏光子と拡散体または反射偏光子とプリズム状の構造を備えてもよい。第１の上昇構造は、第１の光導波路の表面に取付けられることが好ましい。
【００１４】
本開示の適切な具体的な実施形態において、第１の光導波路および第２の光導波路はそれぞれ、２つの対向する端部を備え、少なくとも１つの光源は前記端部のそれぞれに光学的に接続され、第１の光導波路の対向する端部は第２の光導波路の対向する端部と一直線を成していない。あるいは、第１の光導波路および第２の光導波路はそれぞれ、２つの隣接する端部を備え、少なくとも１つの光源は前記端部のそれぞれに光学的に接続され、第１の光導波路の隣接する端部は第２の光導波路の隣接する端部と一直線を成していない。
【００１５】
本開示はまた、バックライトシステムに関し、バックライトシステムは第１の光導波路および第２の光導波路と、第１の光導波路の第１の端部に光学的に接続される複数の光源と、第１の光導波路の第２の端部に光学的に接続される複数の光源と、第２の光導波路の第１の端部に光学的に接続される複数の光源と、第２の光導波路の第２の端部に光学的に接続される複数の光源と、を備える。一部の実施形態において、本開示のバックライトシステムは、第２の光導波路の内部からの光の拡散抽出のために第２の光導波路の表面に配置される抽出器を備える。そのような具体的な実施形態において、第２の光導波路の内部に供給され、そこから拡散抽出される光の少なくとも一部は、実質的に光学的に透明な表面を通って第１の光導波路の内部に入射する。そのようなバックライトシステムは、第１の光導波路の表面に配置される第１の再利用上昇構造をさらに備えてもよい。第１の再利用上昇構造は、反射偏光子、反射偏光子と拡散体または反射偏光子とプリズム状の構造を備えてもよい。拡散体は、空間的に勾配がつけられていてもよい。第１の再利用上昇構造は、第１の光導波路の表面に取付けられることが好ましい。
【００１６】
あるいはまたはさらに、これらの具体的な実施形態は、第１の光導波路と第２の光導波路との間に配置される第２の再利用上昇構造を備えてもよい。第２の再利用上昇構造は、プリズム状の構造を備えてもよい。プリズム状の構造は、第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する表面を備えることが好ましい。適切な実施形態において、第２の再利用上昇構造は、第１の水平軸を中心にして実質的に対称であり、第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第１の表面と、第２の水平軸を中心にして実質的に対称であり、第２の光導波路とは略反対の方を指す頂点を有する複数のプリズムを画定する第２の表面と、を備えてもよい。第１の軸は、第２の軸と略直交していてもよい。第２の再利用上昇構造は、第１の光導波路の表面に取付けられることが好ましい。
【００１７】
さらに、本開示の適切な実施形態において、第１の光導波路および第２の光導波路の少なくとも１つは、可変厚さを有してもよく、少なくとも１つの光導波路は、第１の楔部分および第２の楔部分を備えてもよい。第２の光導波路の表面に配置される抽出器は、空間的に勾配がつけられてもよい。さらにまたはあるいは、実質的に光学的に透明な表面の抽出構造は、第２の光導波路に面する第１の光導波路の表面に配置されてもよい。本開示のバックライトシステムはまた、第１の光導波路とは反対に面する第２の光導波路の表面の次に配置される反射シートと、第１の光導波路とは反対に面する第２の光導波路の表面の次に配置される拡散シートと、を備えてもよい。
【００１８】
本発明のバックライトシステムのこれらの態様および他の態様は、図面と共に以下の詳細な説明から当業者にはさらに容易に明白となるであろう。
【００１９】
本発明が属する当業者は、本発明の製作方法および使用方法をさらに容易に理解するように、本発明の具体的な実施形態が図面を参照して以下に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、ＬＣＤテレビにおいて現在用いられるような従来の直接照明式バックライト１０の構造および構成部材を示す。従来のバックライト１０は、一般にＣＣＦＬの電球のアレイ１５と、目視者に向かってより多くの光を向けるために電球のアレイ１５の背後に位置決めされる成形反射体１７と、を備える。目視者から電球を隠すために、厚い拡散板１８が通常、個別の電球、たとえば、ＣＣＦＬから光を拡散するために、電球のアレイ１５の上に配置される。一般的な拡散板１８は、関連する大量の吸収のほか、大量の後方散乱を有し、光再利用上昇フィルム（以下に記載される）がバックライトにつけ加えられる場合には、その効果は指数関数的になる。さらに目視者から個別の電球を隠すのを助けるために、拡散板はパターン形成され、その結果、光のさらなる損失を生じる。
【００２１】
従来のバックライト１０は、薄い拡散シート１６およびプリズム状の表面構造を有する上昇フィルム１４の層、たとえばスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている「ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」輝度上昇フィルムＢＥＦをさらに備える。上昇フィルム１４は、目視者に向かって一定の角度の中で光を屈折する。光がシステムを出射する適正な角度に達するまでシステムの中を進む場合には、その角度以外の光は「再利用（ｒｅｃｙｃｌｅ）される」、すなわちバックライト１０に戻るように反射される。さらに、従来のバックライト１０は、上昇フィルム１４の上に配置される反射偏光子１２の層を備える。反射偏光子１２は通常、「ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」二重輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ）（これもスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている）などの多層反射偏光子である。反射偏光子１２は、偏光状態が変化し、光が反射偏光子１２に戻るように供給される場合には、所定の偏光を有する光を透過し、異なる偏光を有する光をバックライト１０に反射する。この過程はまた、「再利用（ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ）」とも呼ばれる。
【００２２】
図２は、本開示の具体的な実施形態によって構成されるバックライトシステム１００の概略断面図を示す。バックライトシステム１００は、第１の光導波路１３０および第２の光導波路１４０を備える。図２に示される具体的な実施形態において、光源１６５ａおよび１６５ｂの対が第１の光導波路１３０の端部１３２ａおよび１３２ｂに配置されることから、光源１６５ａ、１６５ｂから来る光の少なくとも一部は光導波路１３０の内部に結合され、表面１３０ａおよび１３０ｂからの反射によって、たとえば、内部全反射によってその長さに沿って伝搬する。図２に示されているように、光源１６５ａおよび１６５ｂから光導波路１３０の内部への結合効率を増大させるために、ランプキャビティ反射体１５６ａ、１５６ｂが設けられてもよい。当業者によって理解されるように、反射体１５６ａ、１５６ｂの形状および構造は変化してもよい。
【００２３】
図２をさらに参照すると、具体的なバックライトシステム１００において、光源１８５ａおよび１８５ｂの対が第２の光導波路１４０の端部１４２ａおよび１４２ｂに配置されることから、光源１８５ａ、１８５ｂから来る光の少なくとも一部は光導波路１４０の内部に結合され、表面１４０ａおよび１４０ｂからの反射によって、たとえば、内部全反射によってその長さに沿って伝搬する。図２に示されているように、光源１８５ａ、１８５ｂから光導波路１４０の内部への結合効率を増大させるために、ランプキャビティ反射体１５６ａおよび１５６ｂと類似のランプキャビティ反射体１７６ａ、１７６ｂが設けられてもよい。当業者によって理解されるように、反射体１７６ａ、１７６ｂの形状および構造は変化してもよい。
【００２４】
図２に示される具体的なバックライトシステム１００は、光導波路１３０の端部１３２ａ、１３２ｂに配置される光源１６５ａ、１６５ｂの対および光導波路１４０の端部１４２ａ、１４２ｂに配置される光源１８５ａ、１８５ｂの対を示しているが、本開示はまた、光導波路１３０の端部に１つの光源または３つ以上の光源を用い、光導波路１４０の１つ以上の端部に１つの光源または３つ以上の光源を用いることも検討する。さらに、図解しやすくするために光源１６５ａおよび１６５ｂは光源１８５ａおよび１８５ｂと一直線を成すように示されているが、本開示は特定の用途では所望であるように、各光導波路の任意の１つ以上の端部に光源を配置することを検討する。たとえば、図２Ａおよび図２Ｂは、略矩形の光導波路の端部１３０ａ、１４０ａおよび１３０ｂ、１４０ｂにそれぞれ光源１３５ａ’、１３５ａ”、１４５ａ’、１４５ａ”および１３５ｂ’、１３５ｂ”、１４５ｂ’、１４５ｂ”を配置するための２つの具体的な方法を示す。
【００２５】
本開示の実施形態と共に用いるのに適した光源としては、蛍光灯（たとえば、ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光灯（ＨＣＦＬ）、白熱灯、エレクトロルミネッセント光源、燐光光源、外部電極蛍光灯、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ＯＬＥＤのアレイをはじめとする発光ダイオード（ＬＥＤ）、任意の他の適切な光源またはそれらの任意の適切な数または組み合わせが挙げられる。
【００２６】
光導波路の数および種類もまた、変化してもよい。たとえば、本開示によれば、３つ以上の光導波路を用いてもよく、任意の１つ以上の構成する光導波路が中空であってもよい。本開示の具体的な実施形態によれば、バックライトシステムにおける光導波路の数の増大は、ディスプレイの重量および厚さを対応して増大することにつながる。しかし、大型パネルＬＣＤの大部分のメーカーは一般に、ディスプレイの厚さおよび重量についてはあまり重要でない問題であると考えている。寿命、輝度、空間的な均一性、組み立てやすさおよび上昇フィルムの反りの低減の方がより重要であると通常は考えている。
【００２７】
光導波路、たとえば、１３０または１４０の端部に配置される光源の数および種類のほか、光導波路の数、寸法および種類は、特定の用途および輝度ターゲットのほか、光導波路の寸法と比べた場合の特定の光源のサイズなどの実際的な考慮事項に左右される。たとえば、光導波路１３０および１４０が従来の単一光導波路からなるエッジライト式のディスプレイで一般に見られるようなものと略同一の厚さを有すると仮定すると、光導波路ごとに一般的なＣＣＦＬからなる電球を６個まで用いてもよい（たとえば、端部１３２ａ、１３２ｂ、１４２ａおよび１４２ｂのそれぞれに３つの電球）。したがって、１２個の電球を有する２９型直接照明式ＬＣＤテレビバックライトは、図２に示される２つの光導波路からなるシステムで置き換えることができ、各光導波路端部（たとえば、１３２ａ、１３２ｂ、１４２ａおよび１４２ｂ）に３つの電球が配置される。１６個の電球を有する３２型直接照明式ＬＣＤテレビは、匹敵する輝度を生成する完全なエッジライトを構成するためには３つの光導波路からなるシステムを必要とする。
【００２８】
図２をさらに参照すると、バックライトシステム１００は、第１の光導波路１３０の表面に配置される第１の再利用上昇構造１１２を備えてもよい。本開示に関連して、「再利用上昇構造（ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」は、図１を参照して記載する上昇フィルム１２および１４と類似の態様または等価な態様において光を「再利用する」ことができる任意の構造であってもよい。第１の再利用上昇構造１１２は、表面１３０ａに配置され、反射偏光子、たとえばスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている多層反射偏光子「ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」二重輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ）を備えることが好ましい。第１の再利用上昇構造１１２は、拡散体も備えることが最も好ましく、拡散体は反射偏光子の中に組み込まれてもよく、または艶消し表面または感圧接着剤（ＰＳＡ）の層などの個別の構成部材として備えられてもよい。拡散体の１つの役割は、偏光のランダム化および反射偏光子によって反射されてバックライトシステム１００に戻る光の方向にある。第１の再利用上昇構造１１２と共に用いるのに適した具体的な構成部材としては、「ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」拡散反射偏光子フィルム（ＤＲＰＦ）および「ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」二重輝度上昇フィルム艶消し加工（ＤＢＥＦ−Ｍ）が挙げられる。いずれのフィルムもスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている。
【００２９】
第１の再利用上昇構造１１２は、第１の光導波路１３０の表面、たとえば、表面１３０ａに取付けられることが好ましい。積層、上昇構造１１２またはそれを構成する任意の構成部材の光導波路への成形によって、または任意の適切な接合技術によって、第１の再利用上昇構造１１２を第１の光導波路１３０の表面に取付けてもよい。第１の再利用上昇構造１１２がたとえばＤＢＥＦ−Ｍのような艶消し表面を備える場合には、艶消し表面が表面１３０ａに面するように、第１の再利用上昇構造１１２を光導波路１３０に取付けることが好ましい。本開示の具体的な実施形態において、第１の再利用上昇構造１１２は第１の光導波路１３０に取付けられ、第１の再利用上昇構造１１２との相互作用によって、光が第１の光導波路１３０の内部から抽出されてもよい。たとえば、ＤＲＰＦまたはＤＢＥＦ−Ｍが構造１１２に備えられる場合には、光はこれらのフィルムのいずれかによって拡散され、適正な偏光状態でＬＣＤに透過されるか、または上記で説明したように光を再利用することができる場合には、バックライト１００に戻るように散乱されるかのいずれかである。あるいは、ＤＢＥＦは、ＰＳＡの層によって第１の光導波路１３０の表面に取付けられてもよい。その場合には、ＰＳＡはまた、第１の光導波路１３０の内部からの光の抽出を促進することになる。
【００３０】
本開示の適切な具体的な実施形態において、ＤＢＥＦおよびＤＲＰＦの両方が第１の再利用上昇構造１１２の中に含まれてもよく、光導波路１３０の表面１３０ａに取付け、たとえば積層されることが好ましい。その場合には、両方の反射偏光子、すなわち、ＤＢＥＦおよびＤＲＰＦの偏光軸は、一直線を成していなければならない。その結果、ＤＲＰＦは光導波路１３０からの光の抽出を促進し、ＤＢＥＦはコントラストを向上する。あるいは、第１の再利用上昇構造１１２の一部として、反射偏光子、たとえば、ＤＢＥＦと組み合わせて、ＢＥＦまたは他の適切なプリズム状のフィルムまたは構造を用いてもよい。ＢＥＦは光の抽出を促進し、ＤＢＥＦは適切な偏光で光をバックライト１００から確実に出射する。
【００３１】
さらにまたはあるいは、図２に示されるバックライトシステム１００は、第２の再利用上昇構造１１４を備えていてもよく、第２の再利用上昇構造１１４は第１の光導波路１３０と第２の光導波路１４０との間に配置されてもよい。第２の再利用上昇構造１１４は、プリズム状の構造、たとえば、プリズム状の構造付きフィルムを備えることが好ましく、プリズム状の構造は一定の角度の中で光を目視者に向かって屈折し、その角度以外の光を戻るように反射することによって、バックライト１００の軸上の輝度を増大するために、光を再指向し、再利用するのに役立つ。第２の再利用上昇構造１１４と共に用いるのに適したそのようなプリズム状の構造付きフィルムの一例は、スリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている「ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）」輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）である。第２の再利用上昇構造１１４はまた、プリズムの頂点が光導波路１３０とは略反対の方に向くように向けられたプリズム状の構造を備えてもよい。
【００３２】
本開示の適切な具体的な実施形態において、第２の再利用上昇構造１１４に２つのＢＥＦまたは類似のプリズム状のフィルムまたは構造を用いてもよい。そのような具体的な実施形態において、プリズム状のフィルムの溝の方向は交差することが好ましく、接着剤の薄層がフィルムを接合する結果として、プリズム状の構造の小さな部分のみが接着剤の中に漬けられる。第２の再利用上昇構造１１４は、光導波路１３０の表面１３０ｂに取付け、たとえば積層、成形または任意の他の適切な技術を用いて接合されることが好ましい。この特徴部により、第１の光導波路１３０からさらなる抽出を行い、温度の変動、取り扱い及び他の原因のために起こりうる第２の再利用上昇構造１１４の反りを低減することになる。
【００３３】
光導波路１４０の表面に抽出器１４３、好ましくは拡散抽出器を配置することにより、第２の光導波路１４０からの光の抽出を促進してもよい。図２はそのような抽出器１４３の使用を示し、この具体的な実施形態では、抽出器１４３は、光導波路１４０の表面１４０ｂに配置されるドットのアレイを備える。ドットのパターンは、バックライトシステム１００全体からの光の抽出の潜在的な空間的な不均一性を補償するように最適化されることが好ましい。たとえば、光導波路１４０の中心に向かってドットのサイズを段階的に増大することによって、より多くの光が光導波路１４０の中心に向かって抽出されるように、ドットパターンを調整してもよい。
【００３４】
バックライトシステム１００は、拡散シート１１６および反射シート１２７をさらに備えてもよい。拡散シートは主に、第２の光導波路１４０から出射する光の空間的な均一性を増大するように機能するほか、バックライト１００に戻るように反射される光の偏光をランダム化するのに役立つ。反射シート１２７は、光導波路１４０の側面１４０ｂを通って逃げる光を戻るように反射することによって、バックライトシステム１００の効率をさらに増大してもよく、その結果、光は目視者に向けられるか、および／または再利用される。
【００３５】
図３は、本開示の別の具体的な実施形態によって構成されるバックライトシステム２００の概略断面図である。バックライトシステム２００は、第１の光導波路２３０および第２の光導波路２４０を備える。光源２６５ａおよび２６５ｂの対が第１の光導波路２３０の端部２３２ａおよび２３２ｂに配置されることから、光源２６５ａ、２６５ｂから来る光の少なくとも一部は光導波路２３０の内部に結合され、表面２３０ａおよび２３０ｂからの反射によって、たとえば、内部全反射によってその長さに沿って伝搬する。光源２６５ａおよび２６５ｂから光導波路２３０の内部への結合効率を増大させるために、ランプキャビティ反射体２５６ａ、２５６ｂが設けられてもよい。当業者によって理解されるように、反射体２５６ａ、２５６ｂの形状および構造は変化してもよい。
【００３６】
図３をさらに参照すると、具体的なバックライトシステム２００において、光源２８５ａおよび２８５ｂの対が第２の光導波路２４０の端部２４２ａおよび２４２ｂに配置されることから、光源２８５ａ、２８５ｂから来る光の少なくとも一部は光導波路２４０の内部に結合され、表面２４０ａおよび２４０ｂからの反射によって、たとえば、内部全反射によってその長さに沿って伝搬する。光源２８５ａ、２８５ｂから光導波路２４０の内部への結合効率を増大させるために、ランプキャビティ反射体２５６ａおよび２５６ｂと類似のランプキャビティ反射体２７６ａ、２７６ｂが設けられてもよい。当業者によって理解されるように、反射体２７６ａ、２７６ｂの形状および構造は変化してもよい。図２に示される具体的な実施形態に関して説明したように、光源および光導波路の数、種類および構造もまた変化してもよい。
【００３７】
図３をさらに参照すると、バックライトシステム２００は、第１の光導波路の表面２３０に配置される第１の再利用上昇構造２１２を備えてもよい。第１の再利用上昇構造２１２は、表面２３０ａに配置され、ＤＢＥＦなどの反射偏光子２１２ｂを備えることが好ましい。第１の再利用上昇構造は、拡散体２１２ａ、増量したＰＳＡ構造などをさらに備えることが最も好ましい。拡散体２１２ａはまた、表面、たとえば、第１の光導波路２３０の表面２３０ａに反射偏光子を取付けるために用いられてもよい。図３に示されているように、バックライトシステム２００からの出力の全体的な均一性を改善するために、拡散体２１２ａには空間的に勾配がつけられてもよい。バックライトシステム２００はまた、表面２３０ｂに配置される段階状の楔構造などの光学的に透明な表面抽出特徴部２４５を備えてもよい。表面抽出特徴部２４５は、第１の光導波路２３０からの光の抽出を促進することになる。当業者は、本開示の他の具体的な実施形態において、必要に応じてそのような表面抽出特徴部２４５を用いてもよいことを容易に認識するであろう。
【００３８】
バックライトシステム２００の残る部分は、図２に示される実施形態の構造と類似の構造または異なる適切な構造を備えてもよい。たとえば、バックライトシステム２００は、第２の再利用上昇構造２１４を備えていてもよく、第２の再利用上昇構造２１４は第１の光導波路２３０と第２の光導波路２４０との間に配置されてもよい。第２の再利用上昇構造２１４は、プリズム状の構造、たとえば、ＢＥＦなどのプリズム状の構造付きフィルムを備えることが好ましく、プリズム状の構造は一定の角度の中で光を目視者に向かって屈折し、その角度以外の光を戻るように反射することによって、バックライトシステム２００の軸上の出力輝度を増大するために、光を再指向して再利用する。
【００３９】
第２の光導波路２４０からの光の抽出は、光導波路２４０の表面に抽出器２４３、好ましくは拡散抽出器を配置することによって達成されてもよい。図３はそのような抽出器２４３の使用を示し、この具体的な実施形態では、抽出器２４３は、光導波路２４０の表面２４０ｂに配置されるドットのアレイを備える。ドットのパターンは、バックライトシステム２００全体からの光の抽出の潜在的な空間的な不均一性を補償するように最適化されることが好ましい。たとえば、光導波路２４０の中心に向かってドットのサイズを段階的に増大することによって、より多くの光が光導波路２４０の中心に向かって抽出されるように、ドットパターンを調整してもよい。
【００４０】
図４は、本開示の別の具体的な実施形態によって構成されるバックライトシステム３００を示す。バックライトシステム３００は、第１の光導波路３３０および第２の光導波路３４０を備える。他の具体的な実施形態に関して説明したように、光源３６５ａおよび３６５ｂの対が第１の光導波路３３０の端部３３２ａおよび３３２ｂに配置され、光源３８５ａおよび３８５ｂの対が第２の光導波２４０の端部３４２ａおよび３４２ｂに配置される。光源３６５ａ、３６５ｂおよび３８５ａ、３８５ｂから光導波路３３０および３４０への結合効率を増大させるために、ランプキャビティ反射体３５６ａ、３５６ｂおよび３７６ａ、３７６ｂが設けられることが好ましい。当業者によって理解されるように、反射体の形状および構造は変化してもよい。光源の数、種類および構造および光導波路の構造もまた変化してもよい。
【００４１】
具体的なバックライトシステム３００において、第１の光導波路３３０は、接合点または継ぎ目３３６ｃで接合される２つの楔型光導波路３３６ａおよび３３６ｂを備えてもよく、または表面３３０ａが略平坦であり、表面３３０ｂが逆向きのＶ字の形状に近い断面を有するように成形された単一の光導波路を備えていてもよく、図４に示されているように、光導波路３３０の厚さは光源から離れると先細りになる。第１の再利用上昇構造３１２は、第１の光導波路の表面３３０に配置されてもよい。第１の再利用上昇構造３１２は、表面３３０ａに配置され、ＤＢＥＦなどの反射偏光子を備えることが好ましい。第１の再利用上昇構造３１２はまた、拡散体を備えることが最も好ましく、拡散体は、反射偏光子の中に組み込まれてもよく、または艶消し表面またはＰＳＡの層などの個別の構成部材として備えられてもよい。本開示の具体的に実施形態において、第１の再利用上昇構造３１２の中で用いるのに適した構造の例としては、ＤＲＰＦおよびＤＢＥＦ−Ｍが挙げられる。
【００４２】
第１の再利用上昇構造３１２は、たとえば、積層、上昇構造３１２またはそれを構成する任意の構成部材の光導波路への成形によって、または任意の適切な接合技術によって、第１の光導波路３３０の表面３３０ａに取付けられることが好ましい。そのような具体的な実施形態において、第１の光導波路３３０からの光の抽出は、内部全反射の失敗および取付けられる第１の再利用上昇構造３１２との相互作用によって、達成されてもよい。
【００４３】
この具体的な実施形態によって構成されるバックライトシステムの残る部分は、図２および図３に示される実施形態の構造と類似の構造または異なる適切な構造を備えてもよい。たとえば、バックライトシステム３００は、第１の光導波路３３０と第２の光導波路３４０との間に配置される第２の再利用上昇構造３１４を備えてもよい。第２の再利用上昇構造３１４は、プリズム状の構造、たとえば、ＢＥＦなどのプリズム状の構造付きフィルムを備えることが好ましく、プリズム状の構造は一定の角度の中で光を目視者に向かって屈折し、その角度以外の光を戻るように反射することによって、バックライト３００の軸上の輝度を増大するために、光を再指向して再利用する。適切な具体的な実施形態において、第２の再利用上昇構造３１４は、光導波路３３０とは略反対の方に向くプリズムの頂点を有するプリズム状の構造を備えてもよい。
【００４４】
第２の光導波路３４０からの光の抽出は、光導波路３４０の表面に抽出器３４３、好ましくは拡散抽出器を配置することによって達成されてもよい。抽出器３４３は、光導波路３４０の表面３４０ｂに配置されるドットのアレイを備えてもよい。ドットのパターンは、バックライトシステム３００全体からの光の抽出の潜在的な空間的な不均一性を補償するように最適化されることが好ましい。たとえば、２つの楔型光導波路３３６ａおよび３３６ｂを用いて光導波路３３０を形成する場合には、光のフラッドによって目視者から接合点または継ぎ目３３６ｃを隠すように、第２の光導波路３４０からの光の抽出を調整してもよい。これは、光導波路３４０の中心に向かってドットパターンにおけるドットのサイズを増大させることによって達成されてもよい。
【００４５】
図５は、本開示の他の具体的な実施形態によるバックライトシステム４００の概略断面図を示す。バックライトシステム４００は、第１の光導波路４３０および第２の光導波路４４０を備える。他の具体的な実施形態に関して説明したように、光源４６５ａおよび４６５ｂの対が第１の光導波路４３０の端部４３２ａおよび４３２ｂに配置され、光源４８５ａおよび４８５ｂの対が第２の光導波４４０の端部４４２ａおよび４４２ｂに配置される。光源４６５ａ、４６５ｂおよび４８５ａ、４８５ｂから光導波路４３０および４４０への結合効率を増大させるために、ランプキャビティ反射体４５６ａ、４５６ｂおよび４７６ａ、４７６ｂが設けられてもよい。当業者によって理解されるように、反射体の形状および構造は変化してもよい。光源および光導波路の数、種類および構造もまた変化してもよい。
【００４６】
図５をさらに参照すると、バックライトシステム４００は、第１の光導波路４３０の表面４３０ａに配置される再利用上昇構造４２６を備えてもよい。再利用上昇構造４２６は、ＤＢＥＦなどの反射偏光子およびプリズム状の構造、たとえば、ＢＥＦなどのプリズム状の構造付きフィルムを備えることが好ましい。第１の光導波路４３０を適切に成形し、表面４３０ａの上にプリズム状のフィルムのシートを積層することによって、または任意の他の適切な技術によって、プリズム状の構造をバックライト４００に導入してもよい。反射偏光子、たとえば、ＤＢＥＦはまた、好ましくはプリズム状の構造の上への積層、成形または他の適切な接合技術によって、光導波路４３０に取付けられてもよい。第１の光導波路４３０からの光の抽出の強化のほか、軸外の輝度の増大のために、再利用上昇構造４２６、特にプリズム状の構造に変化を導入してもよい。たとえば、米国特許第６，３５４，７０９号明細書参照。その開示は、本開示と矛盾しない限り、本願明細書に参照によって援用されるものとする。適切な具体的な実施形態において、再利用上昇構造は、第１の光導波路４３０の略前方に向くプリズムの頂点を有するプリズム状の構造を備えてもよい。
【００４７】
第２の光導波路４４０は、光導波路４４０の表面に抽出器４４３、好ましくは拡散抽出器を備えてもよい。本願明細書に記載される他の実施形態の場合のように、抽出器４４３は、光導波路４４０の表面４４０ｂに配置されてもよく、ドットのアレイを備えてもよい。ドットのパターンは、バックライトシステム４００全体からの光の抽出の潜在的な空間的な不均一性を補償するように最適化されることが好ましい。バックライトシステム４００は、拡散シート４１６をさらに備えてもよく、拡散シート４１６は目視者から拡散抽出器４４３を隠し、再利用される光および反射シート４２７の偏光をランダム化するのに役立つ。
【００４８】
本開示の具体的な実施形態の種々の態様を試験するために、一連の実験が行われた。図６は、本開示の具体的な実施形態に関する試験構造７００を示す。試験構造７００は、２つのＣＣＦＬ源アセンブリ７８０ａ、７８０ｂによって照らされる下部光導波路７４０を備え、反射体７２７が光導波路７４０の下に配置され、拡散シート７１６が光導波路７４０の上に配置される。交差されるＢＥＦ７１４ａ、７１４ｂはまた、試験構造７００の中に含まれ、拡散シート７１６の上に位置決めされた。この構造における上部光導波路７３０は、７１２として示され、隣り合って位置決めされるＤＢＥＦ−Ｍ（光導波路に関して拡散側）およびＤＲＰＦのストリップで積層された楔型光導波路であった。上部光導波路７３０を照らすための光源７６０は、白熱ファイバ線源であった。吸収偏光子７７２は、上部光導波路７３０の上に配置され、その結果、反射偏光子と一直線を成しても成さなくてもよく、または完全に除去されてもよい。
【００４９】
次に、エルディム（ＥＬＤＩＭ）  イージーコントラスト（ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ）１６０を用いたコノスコープ測定が行われた。下の楔の空間的な非均一性の影響を排除するために、すべての測定は、ファイバ源から一定の距離で行われた。楔型光導波路７３０およびファイバ源７６０の出力輝度がＣＣＦＬ源アセンブリ７８０ａおよび７８０ｂによって照らされる下部光導波路７４０の出力輝度より小さい大きさの程度であったという事実にもかかわらず、性能の改善が見られた。
【００５０】
図７Ａ〜図７Ｃは、測定値の第１の集合の結果を示しており、反射偏光子７１２によって積層される上部光導波路７３０から抽出された光の特性を示している。吸収偏光子７７２は、これらの測定では用いられなかった。図７Ａは裸の上部光導波路７３０（反射偏光子がない）からの光の抽出を示し、図７ＢはＤＢＥＦ−Ｍによって積層された上部光導波路７３０からの光の抽出を示し、図７ＣはＤＲＰＦによって積層された上部光導波路７３０からの光の抽出を示す。裸の光導波路７３０からの抽出は、内部全反射の失敗によって生じる。図７Ａ〜図７Ｃに示されたデータは、積層されたＤＢＥＦ−ＭおよびＤＲＰＦとの相互作用によって上部光導波路７３０からの光の抽出の有効性を実証している。
【００５１】
図８Ａ〜図８Ｅおよび図９Ａ〜図９Ｅは、反射偏光子７１２によって透過される光の偏光成分と抽出された光の偏光成分を比較する測定の結果を示している。図８は上部光導波路７３０の上に積層されたＤＲＰＦに関するデータを示し、図９は上部光導波路７３０の上に積層されたＤＢＥＦ−Ｍに関するデータを示す。図８Ａ、図８Ｄ、図９Ａおよび図９Ｄに対応する測定は、吸収偏光子７７２がない状態で行われ、図８Ｂ、図８Ｅ、図９Ｂおよび図９Ｅに対応する測定は、反射偏光子７１２の通過軸と一直線を成す吸収偏光子７７２を備えた状態で行われ、図８Ｃ、図８Ｆ、図９Ｃおよび図９Ｆに対応する測定は、反射偏光子７１２の通過軸と一直線を成していない吸収偏光子７７２を備えた状態で行われた。各構造において、２つの測定は、１）点灯したファイバ源および消灯したＣＣＦＬ源（図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃ）と、２）消灯したファイバ源および点灯したＣＣＦＬ源（図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆ、図９Ｄ、図９Ｅおよび図９Ｆ）で行われた。全体的に見て、図８Ａ〜図８Ｅおよび図９Ａ〜図９Ｅに示されたデータは、上部光導波路７３０から抽出された光が反射偏光子７１２によって透過された光と同一の配向で優先的に偏光されることを実証している。
【００５２】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、反射偏光子７１２が上部光導波路７３０に積層されるために、システム７００における反射偏光子７１２のゲインが減少されないことを検証するために行われた測定を示す。第一に、上部光導波路は除去され、反射偏光子は図６では７１２’で位置決めされた。次に、ＤＢＥＦ−Ｍのルーズシートによって測定が行われ、続いて、上部光導波路７３０（ファイバ源は点灯しなかった）に積層されるＤＢＥＦ−Ｍの同一のロットによって測定が行われた。次に、ＤＢＥＦ−Ｍを備えた場合の測定に対するＤＢＥＦ−Ｍを除去した場合の測定の比をとることによって、ルーズシートのＤＢＥＦ−Ｍおよび積層されたＤＢＥＦ−Ｍの両方によるゲインが計算された。続いて、ＤＲＰＦに関して、手順が繰り返された。図１０Ａ〜図１０Ｄは、これらのゲイン測定の結果を示す。見れば分かるように、積層された反射偏光子を有するシステムに関するゲインは、ルーズシートバージョンの場合のゲインよりわずかに高かった。これは、空気の境界が除去され、サンプルの拡散率の一部が光導波路に対してウェットアウトされるという事実から生じた。
【００５３】
したがって、本開示によって構成されるバックライトシステムは、高出力輝度を実現することができ、ＬＣＤ向けの現在周知のバックライトが遭遇する種々の問題に対応する。たとえば、本開示は、寿命が変化する光源を用いることの危険性を緩和して、個別の光源の消耗または経年変化がディスプレイの表示品質に対する異常ではないようにする。したがって、本開示の実施形態による複数の光導波路からなるシステムにおいて、個別の光源が経年変化または消耗する場合には、空間的な輝度および色均一性に対する影響は、上昇された光の混合のために比較的些細なものになる。
【００５４】
本開示は、個別の光源を目視者から隠すために、直接照明式バックライトにおいて従来用いられる厚い拡散板の必要性を排除することから、輝度にさらなるゲインを提供する。本開示はまた、単一キャビティの直接照明式バックライトにおいて従来用いられる構造付き反射体の表面に対する必要性を排除することから、費用の削減および製作しやすさの向上という結果になる。さらに、上部光導波路から直接抽出される光は、広範囲の角度で出射しやすく、ディスプレイの軸外の視認性を向上することになる。さらに、本開示は、本開示の具体的な実施形態において用いられてもよい種々の再利用上昇構造に対する反りおよび物理的な損傷を防止するための別の特徴部を備えることが可能である。
【００５５】
本開示のバックライトシステムは特定の具体的な実施形態を参照して説明してきたが、当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、実施形態に対して変更および改変を行ってもよいことを容易に認識されよう。たとえば、本開示の具体的な実施形態において用いられる光源、光導波路および再利用上昇構造の数、種類および構造は、変化してもよい。本開示の具体的な実施形態において用いられる光導波路のいずれかは、中空の光導波路であってもよく、他の適切な構造を備えていてもよい。たとえば、本願と共に同時に出願された代理人整理番号第５９３９９ＵＳ００２の「ハイブリッド光導波路バックライト（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ」という名称の米国特許出願を参照し、その開示は本開示と矛盾しない限り、本願明細書に参照によって援用されるものとする。
【００５６】
さらに、「プリズム状の構造」、「プリズム状のフィルム」および「プリズム」なる語は、米国特許第６，３５４，７０９号明細書に記載されるような構造および他の変型を有するもののほか、丸みを帯びたピークを有するプリズム状の構造を包含することは、当業者によって理解されよう。さらに、本開示は、ＬＣＤテレビに一般に関連する大面積で高輝度の用途において用いるのに特に好都合であるが、ＬＣＤモニタおよび店舗販売時点情報管理デバイスもまた包含することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ＬＣＤテレビ用の現在市販されている直接照明式バックライトの概略断面図である。
【図２】本開示によるバックライトシステムの具体的な実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】略矩形の光導波路の端部に光源を配置する別の方法を示す。
【図２Ｂ】略矩形の光導波路の端部に光源を配置する別の方法を示す。
【図３】本開示によるバックライトシステムの別の具体的な実施形態であって、空間的に勾配がつけられている拡散体の使用を示す概略断面図である。
【図４】本開示によるバックライトシステムの別の具体的な実施形態であって、可変厚さの光導波路の使用を示す概略断面図である。
【図５】本開示によるバックライトシステムの別の具体的な実施形態の概略断面図である。
【図６】本開示の概念の一部を試験するための具体的な構成の概略断面図である。
【図７Ａ】裸の楔である上部光導波路から抽出される光の特性を示すデータを示すグラフである。
【図７Ｂ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された楔である上部光導波路から抽出される光の特性を示すデータを示すグラフである。
【図７Ｃ】ＤＲＰＦで積層された楔である上部光導波路から抽出される光の特性を示すデータを示すグラフである。
【図８Ａ】ＤＲＰＦで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図８Ｂ】ＤＲＰＦで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図８Ｃ】ＤＲＰＦで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図８Ｄ】ＤＲＰＦで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図８Ｅ】ＤＲＰＦで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図８Ｆ】ＤＲＰＦで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図９Ａ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図９Ｂ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図９Ｃ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図９Ｄ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図９Ｅ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図９Ｆ】ＤＢＥＦ−Ｍで積層された光導波路の出力偏光を表すデータを示すグラフである。
【図１０Ａ】ＤＲＰＦのルーズシートを有する光導波路システムのゲインの分布を示すグラフである。
【図１０Ｂ】ＤＲＰＦの積層シートを有する光導波路システムのゲインの分布を示すグラフである。
【図１０Ｃ】ＤＢＥＦ−Ｍのルーズシートを有する光導波路システムのゲインの分布を示すグラフである。
【図１０Ｄ】ＤＢＥＦ−Ｍの積層シートを有する光導波路システムのゲインの分布を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【国際調査報告】
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