(57)【要約】  光源とディスプレイパネルとの間に配置された制御透過ミラーを有するディスプレイシステムである。制御透過ミラーは、光源に向けられた光方向転換入力結合素子、ディスプレイパネルに向けられた光方向転換出力、及び入力と出力結合素子との間の多層反射体を含む。制御透過ミラーは光を横方向に広げ、パネルの照明をさらに均一にする。制御透過ミラーは、さらに光を広げるために、入力と出力結合素子との間に透明基材を含んでもよい。光源は制御透過ミラーの背面よりも中に配置されてよい。出力結合素子は出力光が偏光するように高い偏光感度を有することができる。
2008547059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明側及び表示側を有する画像形成パネルと、
前記画像形成パネルの前記照明側に配置された、少なくとも第１の光源及び第２の光源と、そして
前記画像形成パネルと前記光源との間の制御透過ミラーと、
を含む光学システムであって、
前記制御透過ミラーは、前記第１の光源及び第２の光源に対向する入力結合素子と、並びに前記画像形成パネルに対向する出力結合素子と、前記入力結合素子と出力結合素子との間に配置された第１多層反射体とを含み、前記出力結合素子は偏光感度が高く、それによって前記出力結合素子が前記制御透過ミラーから出る光を実質的にただ一つの偏光状態に結合させる、光学システム。
【請求項２】
前記制御透過ミラーが、前記第１の光源及び第２の光源から放射される光に対して実質的に透明な基材をさらに含み、前記基材が前記入力結合素子と前記出力結合素子との間に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基材が、前記多層反射体と前記出力結合素子との間に配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記多層反射体が、前記基材と前記出力結合素子との間に配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記入力結合素子と前記出力結合素子との間に配置される第２の多層反射体を更に含み、前記基材が、前記第１の多層反射体と前記第２の多層反射体との間に配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記反射体がない場合に、前記基材から漏れる光を反射するために、前記基材の少なくとも一つの縁部に配置される反射体をさらに備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記出力結合素子が、連続ポリマーマトリックス中に分散ポリマー相を含み、前記分散ポリマー相又は前記連続ポリマーマトリックスの少なくとも一つが、複屈折性ポリマー材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記出力結合素子が、ポリマーマトリックス中に配置される繊維を含み、前記繊維又は前記ポリマーマトリックスの少なくとも一つが、複屈折性ポリマー材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記画像形成パネルが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルであり、そして前記ＬＣＤパネルの表示側に配置される第１の偏光層と、前記ＬＣＤパネルの照明側に配置される第２の偏光子とをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記画像形成パネルによって表示される画像を制御するために結合されるコントローラをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の光源及び前記第２の光源が、少なくとも一つの蛍光光源を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の光源及び前記第２の光源が、少なくとも一つの発光ダイオードを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
ベース反射体をさらに含み、前記光源が、前記ベース反射体と前記制御透過ミラーとの間に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多層反射体が、ポリマー多層フィルムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記入力結合素子が、バルク拡散体、表面拡散体、又は微細反復表面の少なくとも一つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御透過ミラーと前記画像形成パネルとの間に配置される１つ又は２つ以上複数の光管理フィルムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記光管理フィルムが、反射偏光子又は輝度上昇フィルムの少なくとも一つを含む、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は次の出願に関連している。米国特許出願番号１１／１６６，７２３、発明の名称「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＦＯＲ  ＬＡＴＥＲＡＬ  ＬＩＧＨＴ  ＳＰＲＥＡＤＩＮＧ  ＩＮ  ＢＡＣＫ−ＬＩＴ  ＤＩＳＰＬＡＹＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」、出願日は本明細書と同日である、Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．６０４９９ＵＳ００２；米国特許出願番号１１／１６６，７２２、発明の名称「 ＣＯＬＯＲ  ＭＩＸＩＮＧ  ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＬＩＧＨＴ  ＵＮＩＴ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」、 出願日は本明細書と同日である、Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．６０７０８ＵＳ００２； 米国特許出願番号 １１／１６７，００３、 発明の名称「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＦＯＲ  ＬＡＴＥＲＡＬ  ＬＩＧＨＴ  ＳＰＲＥＡＤＩＮＧ  ＩＮ  ＥＤＧＥ−ＬＩＴ  ＤＩＳＰＬＡＹＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」、出願日は本明細書と同日である、Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．６０７０９ＵＳ００２；及び 米国特許出願番号１１／１６７，００１、発明の名称「 ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」、出願日は本明細書と同日である、Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．６０９７５ＵＳ００２。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は光学的照明及びディスプレイに関し、より詳細には、直下型バックライトによって照明される表示及びディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、ラップトップ・コンピュータ、手持ち式計算機、デジタル時計、及びテレビなどのデバイスに使用される光学ディスプレイである。例えば、ＬＣＤモニタ及びＬＣＤテレビ（ＬＣＤ−ＴＶ）などのＬＣＤは、ＬＣＤパネルのすぐ背面に置かれた複数の光源を用いて直接照明される。通常直接照明式ディスプレイと呼ばれるこの配置は、ディスプレイが大きくなるにつれて益々一般的になっている。この理由の一つは、一定レベルのディスプレイ輝度を得るために必要な光パワーは、ディスプレイのサイズの二乗で増加することが挙げられる。一方、ディスプレイの側面に沿って光源を配置するために利用できるエリア（real estate）は、ディスプレイのサイズに対して線形に増加するに過ぎない。したがって、一定レベルの輝度を得るためには、光源は側面ではなくパネルの後ろに置かなければならないというところに行き着く。ＬＣＤ−ＴＶなどのＬＣＤアプリケーションの一部は、他のアプリケーションと比べてかなり遠くから見てもディスプレイが十分明るいことが必要であり、ＬＣＤ−ＴＶはモニタやハンドヘルドデバイスよりも広い視野角が要件となるので、比較的小さいスクリーンサイズであってもＬＣＤ−ＴＶを直接照明方式で見ることがさらに一般的になっている。
【０００４】
ＬＣＤモニタの一部及びほとんどのＬＣＤ−ＴＶは、多数のカソード蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）により後方から照明が当てられる。これら光源は線状であり、ディスプレイの幅一杯にわたって伸延しており、結果としてディスプレイの後ろが、黒い部分で分けられた一連の明るい細長いストリップで照明される。かかる照明プロファイルは望ましいものではなく、ＬＣＤデバイスの背面の照明プロファイルをスムースにするために、拡散プレートが通常使われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、ＬＣＤ−ＴＶ拡散プレートにはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のポリマーマトリックスが、ガラス、ポリスチレンビーズ、及びＣａＣＯ3粒子などを含む様々な分散した相とともに使用されている。これらプレートは、多くの場合ランプの高温に曝された後変形又はゆがんでしまう。さらに、一部の拡散プレートは、ＬＣＤパネルの背面での照明プロファイルをもっと均一にしようとして、その幅に渡って空間的に変化する拡散特性を有している。かかる非均一な拡散体は時としてプリントパターン拡散体（ printed pattern diffuser）と呼ばれる。拡散パターンは組み立てるときに照明光源にレジストしなければならないので、これらを製造するのには費用がかかり、製造原価も高くなる。加えて、ポリマーマトリックス全体に均一に分散粒子を分配するためにカスタマイズされた押出成形化合物が必要となり、コストが更に高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、照明側及び表示側を有する画像形成パネル、及び上記画像形成パネルの上記照明側に配置された、少なくとも第１の光源及び第２の光源を含む光学システムに関する。上記画像形成パネルと上記光源との間に制御透過ミラーが配置される。上記制御透過ミラーは、上記第１の光源と第２の光源に対向する入力結合素子及び上記画像形成パネルに対向する出力結合素子を有する。第１の多層反射体が上記入力結合素子と出力結合素子との間に配置される。上記出力結合素子は偏光感度が高く、それによって上記出力結合素子は上記制御透過ミラーから出る光を実質的にただ１つの偏光状態に結合させる。
【０００７】
本発明の上記の概要は本発明の各図示の実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。以下の図と詳細な説明が更に詳細にこれらの実施形態を例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ、又はＬＣディスプレイ）等の照明看板及びディスプレイに適用可能であり、特に、後方から直接照明を当てる、直接照明式ディスプレイとして知られるＬＣＤに適用可能である。直接照明式ディスプレイのいくつかの具体例には、ある種のＬＣＤモニター及びＬＣＤテレビ（ＬＣＤ−ＴＶ）が挙げられる。
【０００９】
図１は、直接照明式ディスプレイ装置１００の例示的実施形態の略分解図である。かかるディスプレイ装置１００は、例えばＬＣＤモニター又はＬＣＤテレビで使用することができる。装置１００は、パネルプレート１０６の間に配置されたＬＣ液晶層１０４を通常含んでいる液晶パネル１０２を使用している。プレート１０６の多くはガラスで作られ、液晶層１０４の液晶の配向を制御するための電極構造及び配向層を内側表面に備えている。電極構造は、液晶の配向を隣接するピクセルと独立に制御することのできる液晶層の領域である液晶パネルピクセルを確定するように通常配列される。１以上のプレート１０６はまた、ディスプレイ・イメージに色を付すためのカラーフィルターを有する。
【００１０】
上部吸収偏光子１０８が液晶層１０４の上側に設置され、下部吸収偏光子１１０が液晶層１０４の下側に設置される。図示された実施形態では、上部及び下部吸収偏光子１０８、１１０は液晶パネル１０２の外部に位置している。吸収偏光子１０８、１１０及び液晶パネル１０２は、共同して、バックライト１１２から出てディスプレイ１００を通って視聴者に届く光の透過率を制御する。液晶層１０４のピクセルが駆動されない場合には、そこを通過する光の偏光は変化しない。したがって、吸収偏光子１０８、１１０が垂直に整列している場合には、下部吸収偏光子１１０を通過した光は上部吸収偏光子１０８によって吸収される。一方、ピクセルが駆動された場合には、そこを通過する光の偏光は回転し、下部吸収偏光子１１０を通過した光の少なくとも一部は上部吸収偏光子１０８も通過する。例えばコントローラ１１３により液晶層１０４の様々なピクセルが選択的に駆動されると、光はディスプレイの所望の特定の場所から出て、視聴者が目にする画像を形成する。コントローラ１１３は、例えば、コンピュータ又はテレビ画像を受信及び表示するテレビコントローラを含んでもよい。ディスプレイの表面に、例えば機械的な及び／又は環境的な保護を提供するために、１以上の任意の層１０９を上部吸収偏光子１０８の上方に設けてもよい。ある例示的な実施形態では、層１０９は吸収偏光子１０８上のハードコートを含んでもよい。
【００１１】
ある種の液晶ディスプレイは上記した方法とは異なる方法で作動してもよく、従って上記のシステムとは細部が異なる。例えば、吸収偏光子を平行に整列してもよく、液晶パネルは駆動していない状態のときに光の偏光を回転してもよい。いずれにせよ、かかるディスプレイの基本構造は、上記のディスプレイと同様のままである。
【００１２】
バックライト１１２は光を発生し、その光を液晶パネル１０２の裏に向かわせる。バックライト１１２は、光を発生するための多くの光源１１６を包含する光混合キャビティ（light mixing cavity）１１４を含む。光源１１６は冷陰極蛍光灯等の線光源であってよい。他の種類の光源、例えば、フィラメント又はアークランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、薄型蛍光灯パネル（flat fluorescent panel）、或いは外部蛍光灯を使用してもよい。この光源のリストは、これに限定することもこれらで網羅することも意図しておらず、単なる例示である。
【００１３】
光混合キャビティ１１４は、光源１１６から下方へ伝播する光を液晶パネル１０２から離れる方向に反射するベース反射体（base reflector）１１８を含んでよい。ベース反射体１１８は、以下に説明するようにディスプレイ装置１００内の光を再利用するためにも有用である。ベース反射体１１８は鏡面反射ミラーであってよく、又は拡散反射ミラーであってよい。ベース反射体１１８として使用可能な鏡面反射ミラーの一例は、米国ミネソタ州の３Ｍ社（3M Company, St. Paul, Minnesota）から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）強化正反射（Enhanced Specular Reflection（ＥＳＲ））フィルムである。好適な拡散反射面ミラーの例には、二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の拡散的に反射する粒子を詰め込んだ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリマーが挙げられる。微小多孔性の材料及びフィブリル含有の材料を含むその他の拡散反射ミラーの例は、共有米国特許第６，７８０，３５５号に言及されている。
【００１４】
光混合キャビティ１１４はまた、光源１１６と液晶パネル１０２との間に配置された制御透過ミラー（controlled transmission mirror）１２０を含む。制御透過ミラー１２０はキャビティ１１４内の光の一部を反射し、各光源１１６からの光を横方向に分散させた後キャビティ１１４からいくらかの光を逃がす。分散した横方向の光はキャビティ１１４を出て行く光の強度プロファイルがより均一になるのを助け、その結果より均一に照射された画像が表示される。さらに、それぞれの光源１１６が異なった色の光を発生する場合には、横方向に光が分散することで種々の色がより完全に混合する。制御透過ミラー１２０の操作について以下に詳細に説明する。
【００１５】
キャビティ１１４はまた、反射壁１２２を備えている。反射壁１２２は、例えばベース反射体１１８で使用するのと同じ鏡面反射材又は拡散反射材から、或いはその他の種類の反射材から形成されてよい。
【００１６】
キャビティ１１４と液晶パネル１０２との間には光制御層（light management layer）１２４の配列が配置されてよもよい。光制御層１２４は、ディスプレイ装置１００の操作を向上させるため、キャビティ１１４から伝播される光に作用する。例えば、光制御層１２４は反射偏光子１２６を含んでもよい。下部吸収偏光子１１０が単一偏光状態を透過するだけなのに対し、光源１１６は通常非偏光を発生するので、反射偏光子の配置は有用である。このように、光源１１６によって発生した光の約半分は、液晶層１０４へと透過するのに適していない。しかし、反射されなければ下部吸収偏光子１１０に吸収される光を反射するために反射偏光子１２６を使用することができ、そしてこの光は、反射偏光子１２６とキャビティ１１４との間で反射することにより再利用され得る。反射偏光子１２６によって反射された光は続いて、制御透過ミラー１２０によって反射されるか、又はこの光はキャビティー１１４に再度入ってベース反射体１１８によって反射される。反射偏光子１２６によって反射された光の少なくとも一部は偏光を解消し、続いて、偏光状態で反射偏光子１２６に戻り、反射偏光子１２６及び下部吸収偏光子１１０を通って液晶パネル１０２に送られる。このように、反射偏光子１２６は、光源１１６から放たれ液晶パネル１０２に達する光の一部を増大させるために使用でき、それでディスプレイ装置１００が生成する画像はより明るくなる。
【００１７】
任意の好適な種類の反射偏光子、例えば、連続相／分散相偏光子、線グリッド反射偏光子、又はコレステリック反射偏光子などの多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子、拡散反射偏光フィルム（ＤＲＰＦ）を使用することができる。
【００１８】
多層光学フィルム（ＭＯＦ）及び連続相／分散相偏光子は共に、少なくとも２つの材料（通常はポリマー材料）の間の屈折率の違いによって単一偏光状態の光を選択的に反射し、一方で直交偏光状態の光を透過する。多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子の例のいくつかは共有米国特許第５，８８２，７７４号に記載されている。市販の多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子の例としては、米国ミネソタ州の３Ｍ社（3M Company, St. Paul, Minnesota）から入手可能な、拡散面を有するＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＤＢＥＦ−Ｄ２００及びＤＢＥＦ−Ｄ４００多層反射偏光子が挙げられる。
【００１９】
本発明に関連して有用なＤＲＰＦの例には、共有米国特許第５，８２５，５４３号に記載されている連続相／分散相反射偏光子、及び共有米国特許第５，８６７，３１６号に記載されている拡散反射多層偏光子が挙げられる。その他の好適なＤＲＰＦの種類は、米国特許第５，７５１，３８８号に記載されている。
【００２０】
本発明に関連して有用な線グリッド偏光子のいくつかの例が、米国特許第６，１２２，１０３号に記載されている。線グリッド偏光子は市販されており、とりわけモクステック社（Moxtek Inc., Orem, Utah）から入手可能である。
【００２１】
本発明に関連して有用なコレステリック偏光子のいくつかの例が、例えば米国特許第５，７９３，４５６号及び同第６，９１７，３９９号に記載されている。コレステリック偏光子は多くの場合、４分の１波長遅延層と共に出力側に配置され、コレステリック偏光子を通過した光は直線偏光に変換される。
【００２２】
偏光混合層（polarization mixing layer）１２８はキャビティ１１４と反射偏光子１２６との間に置かれ、反射偏光子１２６が反射した光の偏光の混合を助ける。例えば、偏光混合層１２８は４分の１波長遅延層などの複屈折性層であってもよい。
【００２３】
光制御層１２４はまた、１以上の輝度上昇層（brightness enhancing layer）１３０ａ、１３０ｂを有してもよい。輝度上昇層は、軸外光をディスプレイの軸により近い伝播方向へと向け直す表面構造を有している。これによりＬＣパネル１０２を通過する照明光の視野角を調整し、軸上を伝播してＬＣパネル１０２を通過する光量を通常増加させる。この結果、視聴者が見る画像の軸上の輝度が増加する。
【００２４】
輝度上昇層の一つの例は、屈折と反射の混合を介して照明光の向きを変える多くのプリズム型 隆起部を有する。ディスプレイ装置に使用される可能性のあるプリズム型輝度上昇層の例には、米国ミネソタ州の３Ｍ社（3M Company, St. Paul, Minnesota）から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＢＥＦＩＩ及びＢＥＦＩＩＩ系統のプリズム型フィルム、例えば、ＢＥＦＩＩ９０／２４、ＢＥＦＩＩ９０／５０、ＢＥＦＩＩＩＭ９０／５０、及びＢＥＦＩＩＩＴが挙げられる。輝度上昇層を１つだけ使用することが可能だが、互いに対して約９０度の位置に配置させた構造を有する２つの輝度上昇層１３０ａ、３０ｂを使用するのが通常の方法である。この交差した構造により、照明光の視聴角度を水平視野及び垂直視野の二次元で調節する。
【００２５】
ここで、 制御透過ミラーの一つの特定な実施形態を図２Ａを参照しながら説明する。図はキャビティ１１４の一部を示しており、いくつかの光源１１６ａ，１１６ｂ、ベース反射体１１８及び制御透過ミラー１２０の一部、及びに側面反射ミラー（side reflector）１２２を備えている。制御透過ミラー１２０は、ＣＣＦＬなどの線状光源又はＬＥＤなどの準点光源を用いる直接照明式ディスプレイに、均一な背面照射を有利に提供し、又は別の種類の光源と共に使用することも可能である。制御透過ミラー１２０は、光源１１６ａ，１１６ｂで発生した光を実質的に通す基材２０２を備えていてよい。基材２０２の少なくとも片側には広域多層反射体（broadband multilayer reflector）２０４が配置される。図示されている実施形態では、多層反射体２０４は、基材２０２の下側に配置されている。多層反射体２０４は、例えば接着剤を使用して又は使用しないで基材２０２に取り付けられてもよい。図示されている実施形態では、多層反射体２０４は、基材２０２の光源１１６ａ，１１６ｂに対向する側に積層されている。
【００２６】
基材２０２は任意の透明素材から形成されてよく、例としては有機又は無機の、例えばポリマー又はガラスが挙げられる。好適なポリマー材料は非晶質又は半結晶性であってもよく、ホモポリマー、コポリマー、またはそれらのブレンドであってもよい。次の例がポリマー材料として挙げられるが、これらに限定されない：非結晶質ポリマー、例えばポリ（カーボネート）（ＰＣ）；ポリ（スチレン）（ＰＳ）；アクリレート、例えば、アクリライト（ACRYLITE）（登録商標）のブランド名でＣＹＲＯ社（Cyro Industries）（米国ニュージャージー州（Rockaway, New Jersey））から提供されているアクリル板；アクリルコポリマー、例えば、アクリル酸イソオクチル／アクリル酸；ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）；ＰＭＭＡコポリマー；シクロオレフィン；シクロオレフィンコポリマー；アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）；スチレン・アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）；エポキシ；ポリ（ビニルシクロヘキサン）；ＰＭＭＡ／ポリ（ビニルフルオライド）ブレンド； アタクチックポリ（プロピレン）；ポリ（フェニレンオキサイド）合金；スチレンブロックコポリマー；ポリイミド；ポリサルフォン；ポリ（ビニルクロライド）ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）；ポリウレタン：半結晶性ポリマー、例えば、ポリ（エチレン）；ポリ（プロピレン）；ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）；ポリ（カーボネート）／脂肪族ＰＥＴブレンド；ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）；ポリアミド；イオノマー；ビニルアセテート／ポリエチレンコポリマー；セルロース・アセテート；セルロース・アセテート・ブチレート；フルオロポリマー；ポリ（スチレン）−ポリ（エチレン）コポリマー；ＰＥＴ及びＰＥＮコポリマー；及び透明グラスファイバー板。これら材料のいくつか、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、及びこれらのコポリマーは、素材屈折率を等方性材料の屈折率から変化させるように配向されてもよい。
【００２７】
入力結合素子（input coupling element）２０６は、多層反射体２０４の下側に配置され、出力結合素子２０８は基材２０２の上側に配置される。入力結合素子２０６及び出力結合素子２０８は、これら結合素子２０６，２０８に入る光の少なくとも一部の方向を変え、光を制御透過ミラー１２０の中へ又は制御透過ミラー１２０の外へと結合させる。入力結合素子２０６及び出力結合素子２０８の例示的な実施形態には、拡散体（表面ディフューザ及びバルクディフューザの両方）及び微細反復表面が挙げられる。入力結合素子２０６及び出力結合素子２０８の例示的実施形態のいくつかを以下にさらに詳述する。出力結合素子２０８は、入力結合素子２０６と同じであってもよく、例えば、入力結合素子２０６及び出力結合素子２０８は共にバルクディフューザであってもよく、又は出力結合素子２０８は入力結合素子２０６と異なっていてもよい。入力結合素子２０６及び出力結合素子２０８は、基材２０２及び多層反射体２０４に積層されてもよいし、或いはそれらと一体に形成されてもよい。
【００２８】
多層誘電体反射体２０４は通常、誘電体スタックの基礎構成要素を形成する光学的反復ユニットから作成される。光学的反復ユニットは通常、少なくとも高屈折率材料及び低屈折率材料の２以上の層を含む。これら構成要素を用いて、多層反射体を、赤外線、可視、又は紫外線波長、及び一定の直交偏光の一方或いは両方を反射するように設計することが可能である。広くは、次の関係に従って層の光学的厚さを制御することで、特定の波長、λ、を反射するようにスタックを作成することが可能である：
λ＝（２／Ｍ）＊Ｄr
ここで、Ｍは反射光の順番を表す整数であり、Ｄrは光学的反復ユニットの光学的な厚さである。一次反射の（Ｍ＝１）場合、光学的反復ユニットの光学的厚さはλ／２である。簡単な４分の１波長スタックは多くの層を含み、各層がλ／４の光学的厚さを有する。広域反射体は、様々な波長に同調する複数の４分の１波長スタック、層厚さの連続グラデーションを有するスタック、又はこれらの混合を備えることができる。多層反射体は非光学的層をさらに備えてもよい。例えば、共押出ポリマー誘電体反射体は、反射フィルムの形成を容易にするため、及び反射体を保護するための保護境界線層（rotective boundary layer）及び／又は表面薄層を有していてもよい。本発明に特に好適なポリマー光学スタックが、ＰＣＴ公開特許出願ＷＯ９５／１７３０３（発明の名称：多層光学フィルム（Multilayer Optical Film））及び米国特許第６，５３１，２３０号に記載されている。他の実施形態では、誘電体スタックは無機材料のスタックであってもよい。低屈折率材料に用いられる好適な材料の例には、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2、ＣａＦ2等が挙げられる。高屈折率材料に用いられる好適な材料の例には、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＳｅ等が挙げられる。本発明は４分の１波長スタックに限定しておらず、しかしながら、例えばコンピュータで最適化されたスタック及びランダム層厚さスタックなどのあらゆる誘電体スタックにさらに一般的に適用可能である。
【００２９】
特定波長光の誘電体スタックによる反射は、一部、スタックを通る伝播角度に依存する。多層反射体はスタックに特定の角度で光が伝播するための反射バンド特性（例えば、バンドセンター及びバンドエッジ）を有すると考えてもよい。このバンド特性は、スタックに伝播する角度が変わるにつれ変化する。スタックに伝播する角度は、スタック及び周囲媒質の材料のなかの入射角度及び屈折率の関数である。反射バンド特性のバンドエッジの波長は、スタックへの伝播角度の変化に伴って変化する。典型的には、対象としているポリマー材料の場合は、垂直入射する光のための反射体のバンドエッジは、空気中のかすめ入射で見た場合、垂直入射の約８０％にシフトする。この効果については、米国特許第６，２０８，４６６号により詳細に記載されている。空気よりも屈折率の高い媒質を用いて反射体に光を結合すると、バンドエッジはさらに大幅にシフトする可能性がある。さらに、バンドエッジ中のシフトはＳ偏光に対するよりもＰ偏光に対する方が通常大きい。
【００３０】
反射バンド特性の角度依存（例えば、角度と共にシフトするバンドエッジ）は、有効層厚さの変化によって起こる。垂直入射から角度が増加するにつれて反射バンドはより短い波長に向かってシフトする。所与の層を通過する路程は角度と共に増加する一方、バンドポジションの角度に伴う変化は、所与の層を通過する路程の角度に伴う変化に依存しない。むしろ、バンドポジションは、所与の層の上下表面から反射する光線の間の路程の差に依存する。この路程差は、良く知られた式ｎ．ｄ．ｃｏｓθによって示されるように入射角度に伴って減少する。当該式は、所与の層がλ／４厚さ層として同調される波長λの計算に使われ、ここでｎは層の屈折率であり、θは層の垂線に対する光の伝播角度である。
【００３１】
上記では、反射バンド特性のバンドエッジが角度関数としてどのように変化するかを記述した。本明細書で使用する場合、用語バンドエッジは通常、多層反射体が実質的反射から実質的透過へと変化する領域のことを指す。この領域はかなり明確で、一つの波長として記述されてもよい。別の場合には、反射と透過との間の遷移はもっと緩勾配であってよく、中心波長及び帯域幅として描かれてもよい。しかしながら、いずれの場合も、反射と透過との間の実質的相違はバンドエッジの両側に存在する。
【００３２】
特定の波長の光が（反復ユニットの中間面に垂直な垂線から測って）次第に大きくなる伝播角度でスタックを伝播するにつれ、光はバンドエッジに近づく。一つの実施例では、充分大きい伝播角度で、スタックは光の特定波長に対して実質的に透明となり、光はスタックを透過する。このようにスタックは、光の所与の波長に対して、それより小さいとスタックが光を実質的に反射する関連伝播角度、及びそれより大きいとスタックが光を実質的に透過する別の伝播角度を有する。したがって、一定の多層スタックにおいて光の各波長は、それより小さいと実質的反射が起きる同位角及びそれより大きいと透過が起こる同位角を有すると考えられてもよい。バンドエッジが明確であればあるほど、これら二つの角度は関連波長に近くなる。本明細書の説明のために、これら２つの角度が同じ時、値はθminとなるという近似を行なった。
【００３３】
上の説明は、所与のスタック中の単色光は、伝播角度が増すにつれて反射から透過へとシフトする様子を記述している。スタックが異なる波長の構成要素の混合を有する光で照射される場合、反射スタックが反射性から透過性に変わる角度、θmin、は、波長成分が異なるので異なる。角度が大きくなるにつれバンドエッジはより短い波長へと動くので、θminの値は波長の長い光ほど低くなり、短い波長の光よりも長い波長の光の方がより多く多層反射体を通過することが潜在的に可能となる。ある実施形態では、制御透過ミラーの外へと通過する光の色は比較的均一であることが望ましい。色のバランスをとるための一つのアプローチは、長い波長よりも短い波長の光をより多く制御透過ミラーに結合させる出力及び入力結合素子を使用することである。
【００３４】
かかる結合素子の一つの例は、以下に図４Ａ及び５Ａを参照して説明がなされる、ポリマーマトリックス中に分散した散乱粒子を含むバルクディフューザである。散乱粒子は、周囲のマトリックスと異なる屈折率を有する。他の全てが同じならば、長い波長の光よりも短い波長の光のほうがより多く散乱するのが拡散散乱の性質である。
【００３５】
さらに、散乱の度合いは、粒子の屈折率と周囲のマトリックスの屈折率との差によって決まる。短い波長において屈折率の差が大きい場合は、さらに短い波長光が散乱する。拡散結合素子の一つの特定の実施形態において、マトリックスは２軸的に伸延したＰＥＮで形成され、該ＰＥＮは、光がＳ偏光の場合には、赤色光に対しては約１．７５、青色光に対しては約１．８５の面内屈折率、すなわち高分散を有する。面内屈折率は、光の電気ベクトルがフィルムの平面に平行に偏光する光の屈折率である。フィルムの厚さ方向に平行に偏光する光の面外屈折率は、約１．５である。Ｐ偏光光は、面内屈折率と面外屈折率の組み合わせである有効屈折率を経験するので、Ｐ偏光の屈折率はＳ偏光より小さい。マトリックス内の粒子は高屈折率を有し、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ2）粒子の屈折率は約２．５である。ＴｉＯ2の屈折率は４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲にわたって約０．２５ずつ変化し、これは、同様の波長にわたって約０．１ずつ屈折率が変化するＰＥＮよりも大きい。このように、粒子とマトリックスとの間の屈折率の違いは、可視スペクトルに対して約０．１５ずつ変化し、その結果青色光の散乱が増加する。したがって、粒子とマトリックスとの間の屈折率の違いは、可視スペクトラムにわたって顕著に変化する可能性がある。
【００３６】
このように、拡散散乱の波長依存及び可視スペクトラムにわたる屈折率差の大きな違いによって、青色光が多層反射体内に散乱する程度が比較的高く、これにより、短い波長においてより大きなθminを少なくとも部分的に相殺する。
【００３７】
入力結合素子と出力結合素子の別の実施形態は、例えば、図４Ｂ〜４Ｄ及び図５Ｂ〜５Ｄを参照して以下に詳述されており、光の方向転換を主に屈折による影響に依存するものである。例えば、結合素子は、光を多層反射体の中又は外に結合するための表面構造又はホログラフィック特性を有していてもよい。垂直な材料分散は短い波長に対して大きな屈折による影響を与える。したがって、屈折による影響に依存する入力結合素子と出力結合素子は、短い波長においてより大きなθminを少なくとも部分的に相殺する。
【００３８】
したがって、制御透過ミラーに入る光がθminの値の大きなバリエーションを有する可能性があるという理解のもとに、以下では簡略化のためθminの一つの値についてのみ説明する。
【００３９】
多層反射体を通過する光の量を調節するためにシステム設計者が利用できるその他の作用は、ｐ偏光光が反射損失なしに多層反射体を通過する角度であるブルースター角の選択である。それぞれ屈折率ｎ１及び屈折率ｎ２を有する多層反射体の等方性層１及び等方性層２を調節する場合、光が層１から層２へと通過するための層１のブルースター角、θminは、式ｔａｎθB＝ｎ２／ｎ１で与えられる。こうして、所望のブルースター角の値をもたらすように多層反射体の異なる層に使用される特定材料を選択することが可能である。
【００４０】
多層反射体に関するブルースター角の存在は、光を大きな角度で方向転換するために入力及び出力結合層に依存する以外に光を反射体を通過させることを可能にする別のメカニズムを提供する。ｐ偏光光の制御透過ミラー内の角度が増加すると、反射バンドはブルースター角において実質的に消滅する。ブルースター角より大きい角度では、反射バンドが再度現れて短い波長へとシフトし続ける。
【００４１】
ある実施形態では、青色光のθBの値をθminより小さく、赤色光のθBをθminより大きく設定することが可能である。この構成によれば、青色光が多層反射ミラーを透過するのを増加させることになり、短い波長においてより大きなθminを少なくとも部分的に相殺する。
【００４２】
光源１１６ａからの光の少なくとも一部は制御透過ミラー１２０に向かって伝播する。光線２１０によって例示される光の一部は入力結合素子２０６を透過しθminよりも大きな角度で多層反射体２０４に入射し、そして基材２０２中に透過する。角度は、本明細書において多層反射体２０４の垂線２３０に対する角度である。光線２１２で例示される光の別の部分は、θminよりも小さな角度で入力結合素子２０６に入射するが、入力結合素子２０６によって少なくともθminの角度に方向転換させられ、そして多層反射体２０４を透過して基材２０２に入る。光線２１４で例示される光源１１６ａからの光の他の部分は、入力結合素子２０６を透過してθminよりも小さい角度で多層反射体２０４に入射する。その結果、光２１４は多層反射体２０４によって反射する。θminの値は、光源１１６ａから放射された波長の光が多層反射体２０４を透過する前に、バンドエッジのどれだけ遠くに多層反射体２０４がシフトするかによって決定される。
【００４３】
ある実施形態では、多層反射体２０４と基材２０２との間の空気の層又は比較的低屈折率の材料を排除するやり方で、多層反射体２０４を基材２０２に取り付ける。基材２０２と多層反射体２０４との間のかかる光学的密結合は、光が基材２０２に届く前に多層反射体２０４において光が全反射してしまう可能性を低減させる。
【００４４】
基材内の光の最大角、θmaxは、入力結合素子２０６、ｎi、及び基材２０２、ｎsの相対屈折率によって決定される。入力結合素子２０６が表面結合素子の場合、ｎiの値は表面がその上に形成される材料の屈折率に等しい。入力結合素子２０６から基材２０２への伝播はスネルの法則に従う。もし光が、入力結合素子２０６と基材２０２との間の中間面に、９０°に近い角度でかすめ入射で入射すると仮定すると、θmaxの値は式、
θmax＝ｓｉｎ-1（ｎi／ｎs）。
【００４５】
このように、ｎsの値がｎiの値と等しいか少ない場合、光は基材２０２に沿ってθ＝９０°の方向に伝播する。θmaxの値が高いほど、光の水平展開が増加し、従って輝度の均一性が増大する。
【００４６】
出力結合素子２０８は、制御透過ミラー２００を出る光の少なくとも一部を抽出するために使用される。例えば、光２１２の一部は、光１２０として制御透過ミラー１２０を通過して出ていくように、出力結合素子２０８によって拡散されてもよい。
【００４７】
例えば、光線２２２などの基材内の光のその他の部分は、出力結合素子２０８によって方向を変えられなくてもよい。もし光２２２が、出力結合素子の臨界角、θc＝ｓｉｎ-1（１／ｎe）（ここで、ｎeは出力結合素子の屈折率）より大きな角度で出力結合素子２０８の上面に入射した場合は、光２２２は出力結合素子２０８内部で全て内部反射し、光２２４のように基材２０２に向かって方向を変える。反射光２２４は続いて、入力結合素子２０６の下の表面で全て内部反射する。或いは、光２２４は続いて、入力結合素子２０６によって方向を変えられて制御透過ミラー１２０を通過してベース反射体１１８に向かう。
【００４８】
もし、少なくとも角度θminで基材２０２に入った光が、θcより大きな角度で出力結合素子２０８に入射した場合、次に、方向を変えずに出力結合素子２０８から出て行かない光は通常、出力結合素子２０８の中を全て内部反射する。しかし、もし角度θminで基材に入った光がθcより小さい伝播角度で外部結合素子２０８に達した場合、次にその光の一部は、外部結合素子２０８によって方向を変えられなくても外部結合素子２０８を透過して出て行き、外部結合素子２０８と空気との間の中間面のフレネル反射損を被る。このように、キャビティー１１４内では光が複数の反射を受け、方向が変えられる多くの可能性がある。光はまた、基材２０２内及び／又は制御透過ミラー１２０とベース反射体１１８との間のスペースを横に伝播してもよい。これら複数の効果が相まって、光が横方向に広がって、さらに均一な輝度のバックライト照明を作り出すために抽出される可能性が増加する。
【００４９】
多層反射体がθminより低いブルースター角の値、θB、を有する可能性を除き、光源１１６ａから発する光にとって禁止角度領域（forbidden angular region）、θfが存在する。この禁止角度領域、θfは、θminの半角で、光源１１６ａの上部に位置している。光は、禁止領域内では多層反射体１２２を通過できない。これはグラフに略図で描かれており、制御透過ミラー１２０の上方に示されている。グラフは、光源１１６ａから放射される光の定性的輝度曲線を、光源１１６ａの真上の最小限の位置で、軸２３０に相当する場所に描いている。光源１１６ａの上方の暗領域は、その他の光源からの光がない場合にだけ見える。しかし、隣接する光源、例えば光源１１６ｂからの光は、光源１１６ａの垂直上部で軸２３０の場所において制御透過ミラー１２０から漏れることが可能で、このように、この制御透過ミラー１２０を用いるバックライトは、異なる光源からの光を混合するという点で有効である。
【００５０】
基材２０２の１以上の縁部は反射壁１２２でカバーされてもよい。そうすれば、基材２０２から漏れてしまうであろう光が、光２２６のように反射して基材２０２の中に戻り、有用な照明光として制御透過ミラー１２０から抽出され得る。反射壁１２２は任意の好適な種類の反射壁でよく、多層誘電体反射体、基材２０２の縁部上の金属コーティング、多層ポリマー反射体、拡散ポリマー反射体等が包含される。図示された実施形態では、基材２０２側の反射壁１２０は光混合キャビティ１１４側の周りに使用しているのと同じ反射壁であるが、これにより本発明を制限することを意図してはおらず、基材２０２の縁部の周りの反射壁は混合キャビティ１１４の側面反射壁と異なっても良い。
【００５１】
上記の制御透過ミラーの説明に照らせば、入力結合素子２０６の機能は、そのままではθminより小さい角度で多層反射体２０４に入射する少なくとも一部の光の方向を変えて、少なくともθminの角度で多層反射体２０４に入射させることであることが分る。また、出力結合素子２０８の機能は、そのままでは制御透過ミラー１２０の中を全て内部反射するであろう少なくとも一部の光の方向を変えて、制御透過ミラー１２０から外に出すことである。
【００５２】
図２Ｂに略図で示されるように、制御透過ミラー１２０は、基材２０２の両側に位置する２つの多層反射体２０４，２０５を所望により備えていてもよい。多層反射体２０４，２０５は、必須ではないが、好ましくは同じθminの値を有する。
【００５３】
制御透過ミラーはまた、基材２０２の光源１１６から離間した側に、制御透過ミラー１２０内を伝播する光の角度範囲を制御するという点での有効性を保ったまま、一つの多層反射体を有してもよい。かかる配置の例が図３に略図で示されている。もし光源１１６ａからの光３１２がθminより小さい角度で多層反射体２０５に入射すると、光は多層反射層２０５によって反射され、光３１７のように入力結合素子２０６を通って外に出て行く可能性がある。多層反射層２０５によって反射された光はまた、より大きな角度で基材２０２に戻るように、入力結合素子２０６によって方向を変えられてもよい。例えば、光線３１４は入力結合素子２０５によって方向を変えられ、入力結合素子２０４の下の表面で全体が内部反射して基材２０２に戻る。全体が内部反射する光線３１６は続いて、θminより大きい角度で多層反射体２０５に戻り、多層反射体２０５を透過する。
【００５４】
光源１１６ａからの他の光は、多層反射体２０５にθminより大きい角度で入射してもよく、その結果、多層反射体２０５を通って出力結合素子２０８へと透過する。光は、例えば例示的光線３１８のように出力結合素子２０８の表面で全体が内部反射してもよく、又は例えば例示的光線３２０のように方向を変えられて出力結合素子２０８の外に出てもよい。
【００５５】
僅かであっても、光源１１６からの光が制御透過ミラー１２０から光源１１６ａの垂直上方に、すなわち、軸３３０に沿って又は軸３３０に近い角度で漏れた場合、例えば、隣接する光源１１６ｂからの光は、制御透過ミラー１２０から光源１１６ａの真上に、すなわち、軸３３０に沿って又は軸３３０に近い角度で漏れる可能性がある。もし光源１１６ａと光源１１６ｂとの間隔が互いに近すぎる場合は、各光源１１６ａと１１６ｂの「禁止領域」が重なり合う可能性があり、したがって、少なくとも光源１１６ａと光源１１６ｂからの光が抽出されない制御透過ミラー１２０の領域が形成される。したがって、隣接する光源１１６ａ，１１６ｂは、少なくとも約ｄ＝ｈ．ｔａｎ（θmin）（式中、ｈは基材２０２の厚さである）の値を有するセパレーションｄだけ間隔を開けることが望ましい。この式は単なる近似関数であり、基材２０２の厚さは多層反射体２０５の厚さをかなり超えると思われるので、これらの層２０５、層２０６、層２０８の厚さである入力結合素子２０６及び出力結合素子２０８は無視してもよい。隣接する光源１１６ａと光源１１６ｂと基材２０２の厚さとの間の関係は、一つの光源からの光を直近の隣接する光源の上方で抽出することが求められるときに意味を持つ。光抽出要素を設計するために他の条件を選択してもよい。例えば、光抽出要素を、一つの光源からの光は直近の隣接する光源の上方で抽出されないが、２つ目に近い隣接する光源の上方で抽出するように設計してもよい。
【００５６】
別の種類の入力結合素子の例示的実施形態について、ここで、図４Ａ〜４Ｄを参照しながら説明する。これらの実施形態では、多層反射体４０４が基材と入力結合素子４０６との間に配置されている。図示されていないが、他の例示的実施形態では、基材は入力結合素子と多層反射体との間に配置されてもよい。
【００５７】
図４において、制御透過ミラー４２０の例示的実施形態は、入力結合素子４２６、多層反射体４０４、基材４０２、及び出力結合素子４０８を備えている。この特定の実施形態では、入力結合素子４２６はバルク拡散層であり、透明マトリックス４２６ｂ内に分散された拡散粒子４２６ａを含んでいる。θmin未満の角度で入力結合素子４２６に入る光の少なくとも一部、例えば光線４２８は、θminより大きな角度で入力結合素子４２６内に散乱し、続いて多層反射体４０４を透過する。一部の光、例えば光線４３０は、多層反射体４０４を通過するのに十分な角度で入力結合素子４２６内を散乱せず、多層反射体４０４で反射される。透明マトリックス４２６ｂに好適な材料には、基材としての使用に好適であるとして本明細書に列挙したポリマーが挙げられるが、それらに限定されない。
【００５８】
拡散粒子４２６ａは、光を拡散するために有用なあらゆる種類の粒子であってよく、例えば、屈折率が周囲のポリマーマトリックスと異なる透明粒子、拡散反射粒子、或いはマトリックス４２６ｂ中の空間又は泡であってよい。好適な透明粒子の例には、固体又は中空の無機粒子、例えば、ガラスビーズ又はガラス殻、固体又は中空のポリマー粒子、例えば固体ポリマー球体又はポリマー中空殻が挙げられる。好適な拡散反射粒子の例には、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）、マグネシウムスルフェート（ＭｇＳＯ4）等の粒子が挙げられる。さらに、マトリックス４２６ｂ中の空隙は光を拡散するために用いられてもよい。かかる空間は、ガス、例えば空気又は二酸化炭素で充填されてもよい。
【００５９】
図４Ｂには、制御透過ミラー４４０の他の例示的実施形態の略図が示されおり、入力結合素子４４６は表面ディフューザ４４６ａを含む。表面ディフューザ４４６ａは多層反射体４０４の下端層、又は多層反射体４０４に取り付けられる別の層上に配置されてよい。表面ディフューザ４４６ａは、金型、型押し、模型、又はその他の方法で製造されてよい。
【００６０】
入力結合素子４４６に入射する光の少なくとも一部、例えば光線４４８は表面ディフューザ４４６ａによって散乱してθminよりも大きい角度で伝播し、続いて多層反射体４０４を透過する。一部の光、例えば光線４５０は、表面ディフューザ４４６ａによって、多層反射体４０４を通過するのに十分な角度で散乱しなくてもよく、多層反射体４０４で反射される。
【００６１】
図４Ｃには、制御透過ミラー４６０の他の例示的実施形態の略図が示されおり、入力結合素子４６６は、ファセット４６７ａ及び４６７ｂを有する微細反復構造４６７を備える。構造４６７は多層反射体４０４の下端層、又は多層反射体４０４に取り付けられる別の層上に配置されてよい。構造４６７は、表面ディフューザ４４８がほとんどランダムな表面構造を備えるのに対して、構造４６７は画定されたファセット４６７ａ，４６７ｂを有するもっと正規な構造であるという点で表面ディフューザ４４８とは異なる。
【００６２】
入力結合素子４６６に入射する光の少なくとも一部、例えば光線４６８はファセット４６７ａ上に入射し、ある角度θminでは、ファセット４６７ａにおける屈折光以外に多層反射体４０４には到達しない。こうして、光線４６８は多層反射体４０４を透過する。光の一部、例えば光線４７０はθmin未満の角度でファセット４６７ｂによって屈折させられ、その結果多層反射体４０４によって反射される。
【００６３】
制御透過ミラー４８０の別の例示的実施形態が図４Ｄに略図で示され、入力結合素子４８６は、多層反射体４０４と光学的接触をしている表面部分４８２を備え、多層反射体４０４と光学的接触をしていない他の表面部分４８４は、要素４８６と多層反射体４０４との間に形成されるギャップ４８８を有している。ギャップ４８８の存在によって入射光の一部が全反射（ＴＩＲ（total internal reflection））する。この種類の結合素子はＴＩＲ入力結合素子と呼ばれる。
【００６４】
入力結合素子４８６に入射する光の少なくとも一部、例えば、非接触表面部分４８４に入射する光線４９０は、角度θminでは多層反射体４０４に届かないが、表面４８４で内部反射する。この結果、光線４９０は多層反射体４０４を透過する。一部の光、例えば光線４９２は、接触表面部分４８２を通って多層反射体４０４まで透過する可能性がある。この光はθmin未満の角度で多層反射体４０４に入射し、そして多層反射体４０４によて反射される。
【００６５】
他の種類のＴＩＲ入力結合素子は、米国特許第５，９９５，６９０号に詳しく記載されている。
【００６６】
ここで詳細に説明したものに加えて他の種類の入力結合素子、例えば、表面又は容量ホログラムを有する入力結合素子を使用することが可能である。さらに入力結合素子は、光を方向転換するための他のアプローチを組み合わせることも可能である。例えば入力結合素子は、表面構造、表面散乱パターン、又は表面ホログラムなどの表面処理と、バルク拡散粒子とを組み合わせてもよい。
【００６７】
ある実施形態においては、入力結合素子及び出力結合素子のそれぞれが比較的高い屈折率を有することが望ましい場合もあり、例えば、多層反射体４０４の平均屈折率（高屈折層及び低屈折層の平均屈折率）と同じかそれより高い屈折率が望ましい場合がある。入力結合素子と出力結合素子の屈折率が高いと、光が多層反射体４０４を伝播するであろう角度を増加させるのに役立ち、ひいては大きなバンドエッジシフトにつながる。このことは同様に、制御透過ミラーを通過する短い波長光の量を増加させることができ、結果としてバックライト照明の色をさらに均一にする。入力結合素子と出力結合素子として用いるのに好適な高屈折率ポリマー材料の例には、２軸延伸ＰＥＮ及びＰＥＴが挙げられ、これらは延伸の量に依存し、６３３ｎｍの波長における屈折指数は、それぞれ１．７５及び１．６５である。
【００６８】
入力結合素子と出力結合素子の材料選択に合わせて、全反射（ＴＩＲ）を引き起こさず、法外な量の光が大きな角度で出入りするのをブロックする指数を有する基材を選択しなければならない。反対に、基材の指数が低いと、基材より高い指数を有する入力結合素子からのインジェクションの後に大きな角度で基材中に伝播する結果となる。光の色バランスと水平拡散に対するシステムの性能を最適化するために、これら２つの効果を選択することができる。
【００６９】
出力結合素子に関しても同様のアプローチが使える。例えば、図５Ａには制御透過ミラー５２０の略図が示され、制御透過ミラー５２０は、入力結合素子５０６、多層反射体５０４、基材５０２、及び出力結合素子５２８を具備する。この特定の実施形態では、出力結合素子５２８はバルク拡散層であり、透明マトリックス５２８内に分散する拡散粒子５２８ａを包含している。拡散粒子５２８ａ及びマトリックス５２８ｂとしての使用に好適な材料は、図４Ａの入力結合素子４２６に関して上述した。
【００７０】
基材６０２から出力結合素子５２８に入る光の少なくとも一部、例えば光線５３０は、拡散粒子５２８ａによって出力結合素子５０８内に散乱し、続いて光出力結合素子５２８を透過して外へ出る。一部の光、例えば光線５３２は出力結合素子５２８内を散乱しなくてもよく、入射角θで出力結合素子５２８の表面５２９へと入射する。もしもθの値がマトリックス５２８ｂの材料の臨界角、θcと同じかそれより大きい場合には、光線５３２は図のように、表面５２９で全反射する。
【００７１】
制御透過ミラー５４０のその他の例示的実施形態は図５Ｂに略図で示されており、出力結合素子５４８は表面拡散体５４８ａを備えている。表面拡散体５４８ａは図示されるように、基材５０２の上部表面上又は基材５０２に取り付けられる別の層上に配置さる。
【００７２】
基材５０２の中を伝播する一部の光、例えば光５５０は、表面ディフューザ５４８ａに入射し、光混合層５４０の外へと散乱する。その他の光の一部、例えば光５５２は、表面ディフューザ５４８ａによって散乱されなくてもよい。表面ディフューザ５４８ａへの入射角によって、光５５２は図示されるように全反射してもよく、又は一部の光は制御透過ミラー４０の外への透過しもよく、一部の光は基材５０２の中に反射して戻ってもよい。
【００７３】
制御透過ミラー５６０のその他の例示的実施形態が図５Ｃに略図にて示され、出力結合素子５６６はファセット５６７ａ及び５６７ｂを有する微細反復構造５６７を具備する。構造５６７は、図示されるように、基材５０２に取り付けられる別の層５６８に設けるか、又は基材５０２自体の上面に一体に形成されてもよい。構造５６７は、表面拡散体がほとんどランダムな表面構造を有するのに対して、構造５６７は画定されたファセット５６７ａとファセット５６７ｂを有するもっと正規な構造であるという点で表面ディフューザ５４８ａと異なる。
【００７４】
基材５０２の中に伝播する一部の光、例えば光５７０は、表面拡散構造５６７に入射し、屈折されて光混合層５６０の外へ出る。他の一部の光、例えば光５７２は、構造５６７によって反射されて光混合層５６０の外へ出ずに、基材５０２に戻されてもよい。光混合層５６０から光が漏れる伝播角度の特定範囲は、少なくとも光混合層５６０及び構造５６７の形状を構成する異なる層の屈折率を含む、多くの要因に依存する。
【００７５】
制御透過ミラー５８０のその他の例示的実施形態が図５Ｄに略図として示され、出力結合素子５８６は、多層反射体５０４と光学的に接触する表面部分５８２及び多層反射体５０４と光学的に接触しない別の表面部分５８４を有する光連結テープを含み、表面部分５８２，５８４は要素５８６と基材５０２との間にギャップ５８８を形成する。
【００７６】
出力結合素子５８６に入射する光の少なくとも一部、例えば、光線５９０は、出力結合素子５８６と接触しないがギャップ５８８に隣接する多層反射体の表面の一部に入射し、そうして光線５９０は基材５０２の内部で全反射する。光の一部、例えば光線５９２は、接触する表面部分５８２を透過してもよく、非接触表面部分５８４で全反射し、それで制御透過ミラー５８０から結合されて出る。
【００７７】
ここに詳細に記載された要素に加えて他の種類の出力結合素子を使用してもよい。また、出力結合素子は、制御透過ミラーの外へ光を方向転換させるための他のアプローチを組み合わせることも可能である。例えば、出力結合素子は、表面構造又は表面散乱パターンなどの表面処理とバルク拡散粒子とを組み合わせてもよい。
【００７８】
ある実施形態において出力結合素子は、光が抽出される程度が出力結合素子に対して均一になるように作成されてもよい。別の実施形態において出力結合素子は、制御透過ミラーから抽出される光の程度が出力結合素子に対して均一でないように作成されてもよい。例えば、図５Ａに図示される出力結合素子５２８の実施形態では、光のフラクションを他の部分より出力結合素子５２８のある部分でより多く抽出できるように、拡散粒子５２８ａの密度を出力結合素子５２８に対して変化させてもよい。図示された実施形態では、拡散粒子５２８ａの密度は出力結合素子５２８の左側で高くなっている。同様に、図５Ｂ〜５Ｄに示される出力結合素子５４８、５６８、及び５８６では、他の部分より出力結合素子５４８、５６８、及び５８６のある部分で光のフラクションが多く抽出できるように設計及び形成されている。制御透過ミラーからの光の抽出を不均一に行なうこと、例えば、より多くの光を含んでいる制御透過ミラーの一部から抽出する光のフラクションを少なくし、より少ない光を含んでいる制御透過ミラーの一部から抽出する光のフラクションを多くすることによって、液晶パネルに向かって伝播する照明の輝度特性がさらに均一になる。
【００７９】
制御透過ミラーの中の光によってなされる反射の数、ひいては抽出された光の均一性は、入力結合素子及び出力結合素子の両方の反射率の影響を受ける可能性がある。均一性の代償は、入力結合素子、多層反射体、及び出力結合素子による吸収によって起こる輝度のロスである。この吸収によるロスは、材料及び材料加工条件の適切な選択によって軽減することが可能である。
【００８０】
ある例示的な実施形態では、制御透過ミラーは高偏光感度であってもよく、その結果一つの偏光状態の光が優先的に混合キャビティから抽出される。図６Ａは、高偏光感度制御透過ミラー６２０の一つの例示的実施形態の断面図である。制御透過ミラー６２０は、光学的基板６０２、多層反射体６０４、入力結合素子６０６、及び高偏光感度出力結合素子６２８を含む。ここで、以下の説明を明確にするため三次元座標系を使用する。制御透過ミラー６２０がＸ−Ｙ平面に平行になり、Ｚ−軸が制御透過ミラー６２０の厚さ方向となるように、座標系の軸を適宜割り当てた。図６Ａに示される横向きの側面はＸ−軸に平行であり、Ｙ−方向は図に対して垂直な方向に伸延している。
【００８１】
ある実施形態では、基材６０２内を伝播する光のただ一つの偏光の抽出は、例えば、少なくとも一つが複屈折性である異なるポリマー相を有する、２つの材料を包含する出力結合素子６２８による影響を受ける。図示された例示的実施形態では、結合素子６２８は、第２材料から形成される連続マトリックス６２８Ｂの中に埋め込まれた、第１材料で形成される散乱素子６２８ａを有している。この２つの材料の屈折率は、実質的に一つの偏光状態の光と一致し、直交する偏光状態の光とは一致しない。拡散要素６２８ａ及びマトリックス６２８ｂのいずれか又は両方が複屈折性であってもよい。
【００８２】
例えば、屈折率がＸ−Ｚ平面で偏光する光と実質的に一致し、第１及び第２材料の屈折率がそれぞれｎ1及びｎ2である場合、条件ｎ1x  ≒  ｎ1z  ≒  ｎ2x  ≒  ｎ2zが成り立ち、式中、下付き文字ｘ及びｚは、それぞれｘ及びｚ軸に平行に偏光する光の屈折率を示す。ｎ1y≠ｎ2yの場合、光はｙ−軸に対して平行に偏光し、例えば、光６３０は出力結合素子６２８の中に散乱し、制御透過ミラー６２０から外へ出てもよい。直交偏光子光、例えば光線６３２は、Ｘ−Ｚ平面で偏光し、この偏光状態の屈折率は一致するので出力結合素子６２０の中を通過する際に実質的に散乱しない。結果として、もし光６３２が、連続相６２８ｂの臨界角、θcと等しいか又はそれより大きい角度で出力結合素子６２８の上面６２９に入射する場合は、光６３２は、図示されるように表面６２９で全反射する。
【００８３】
出力結合素子６２８から抽出した光が十分に偏光されることを確実にするため、一致した屈折率は、好ましくは少なくとも±０．０５の範囲内、より好ましくは±０．０１の範囲内で一致する。これにより、一つの偏光のために散乱する量が削減される。Ｙ偏光の光が散乱する量は要因の多さに依存し、要因には、指数の不一致の大きさ規模、一方の材料相ともう一方の層の比率、及び拡散相のドメインサイズが挙げられる。Ｙ偏光光が出力結合素子６２８内で散乱する量を増加させる好ましい範囲は、少なくとも約０．０５の屈折率の相違、約０．５μ〜約２０μの範囲内の粒子サイズ、及び約１０％以上の粒子荷重を含む。
【００８４】
高偏光感度出力結合素子の様々な配置が可能である。例えば、図６Ｂに略図で示された出力結合素子６４８の実施形態では、散乱素子６４８ａは連続マトリックス６４８ｂの中にポリマー粒子の分散相を作成する。この図は、Ｘ−Ｙ平面における出力結合素子６４８の断面図であることに注意されたい。散乱素子６４８ａの複屈折性ポリマー材料及び／又はマトリックス６４８ｂは、例えば１以上の方向に伸延することにより配向される。分散相／連続相偏光素子は、共有米国特許第５，８２５，５４３号に詳しく記載されている。
【００８５】
出力結合素子６５８の別の実施形態の概略が、図６Ｃの断面図に示されている。この実施形態では、散乱素子６５８ａが繊維、例えばポリマー繊維状又はガラス繊維状でマトリックス６５８ｂの中に配置されている。繊維６５８ａは等方性であってよく、一方マトリックス６５８ｂは複屈折性である、又は繊維６５８ａは複屈折性であってよく、一方マトリックス６５８ｂは等方性である、或いは繊維６５８ａ及びマトリックス６５８ｂは共に複屈折性であってよい。繊維系、高偏光感度出力結合素子６５８の中の光の散乱は、少なくとも一部は繊維６５８ａのサイズ及び形状、繊維６５８ａの体積分率、出力結合素子６５８の厚さ、及び配向の程度によって決定され、 複屈折の量に影響を与える。異なる種類の繊維を散乱素子として使用してもよい。繊維６５８ａの一つの好適な種類は、等方性又は複屈折性であってよい１種類のポリマー素材から形成される単一ポリマー繊維である。マトリックス６５８ｂ中に配置されるこの種の繊維６５８ａの例は、米国特許出願第１１／０６８，１５９号に詳細に記載されている。出力結合素子６５８で用いられるのに好適なポリマー繊維のその他の例は合成ポリマー繊維であり、１種類のポリマー材料から作られる多くの散乱繊維が他のポリマー繊維の充填剤のなかに配置され、いわゆる「海島型」構造を形成する。散乱繊維のどちらか一方又は両方共、及び充填剤は複屈折性であってよい。散乱繊維は、１種類のポリマー材料で形成されても、２種類以上のポリマー材料、例えば連続相の中の分散相で形成されてもよい。複合繊維は、米国特許出願第１１／０６８，１５８号、及び同第１１／０６８，１５７号に詳細に記載されている。
【００８６】
入力結合素子もまた高偏光感度であってよいことが理解されよう。例えば、非偏光光が制御透過ミラーに入射した場合、高偏光感度散乱入力結合素子を使用してある偏光状態の光を制御透過ミラーに散乱させてもよく、直交偏光状態の光が多層反射体で反射してベース反射体へと戻るのを可能にする。反射光の偏光は次に、制御透過ミラーに戻る前に混合されてもよい。このようにして、入力結合素子は実質的に唯一つの偏光状態の光が制御透過ミラーに入ることを可能にできる。制御透過ミラーの異なる層が光の偏光を維持する場合には、たとえ非高偏光感度出力結合素子が使用されたとしても、実質的に唯一つの光の偏光が制御透過ミラーから抽出されてもよい。入力結合素子と出力結合素子の両方が高偏光感度であってもよい。出力結合素子として使用される高偏光感度層はまた、入力結合素子として使用されてもよい。
【００８７】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの準点光源に特に好適な、制御透過ミラーの別の実施形態において、光源は制御透過ミラー自体の中に配置されてもよい。かかるアプローチの一つの例示的実施形態の断面図が、図７Ａに略図として示されている。制御透過ミラー７２０は基材７２２、多層反射体７２４、及び出力結合素子７２８を有する。基材７２２の下面には方向転換層（diverting layer）７２６が配置されていてもよい。側面反射ミラー７３２は光混合層７２０の縁部に配置されてよい。側面反射ミラー７３２は、基材７２２の周縁部の外へと伝播する光を反射させるために使用されてよい。
【００８８】
方向転換層７２６は、例えば、バルク又は表面拡散体、或いは構造面を含む、入力結合素子として用いられる上述した任意の層に光を移行させる透過型移行層（transmissive redirecting layer）７２６ａを備えてもよい。透過型移行層７２６ａは、過型移行層７２６ａを透過した光を反射するベース反射体７１８と共に用いる。ベース反射体７１８は任意の好適な種類の反射体であってよい。ベース反射体７１８は、鏡面反射ミラー又は拡散反射ミラーであってよく、例えば、金属反射ミラー又はＭＯＦ反射ミラーから形成されてよい。ベース反射体７１８は、図示されるように透過型移行層７２６ａに取り付けられてもよく、又は透過型移行層７２６ａから分離されてもよい。透過型移行層７２６ａは、光を制御透過ミラー７２０のなかに連結するために用いられていないので、この実施形態の中では入力結合素子として言及していない。方向転換層７２６を別の構成にすることは可能である。ある例示的実施形態では、例えば図７Ｂに概略が示されているように、方向転換層７２６は単に拡散反射面を備えるだけでもよい。
【００８９】
ＬＥＤなどの光源７１６は、他の種類の光源を使用することも可能であるが、光放射表面７１６ａが少なくとも基材７２２と直接対向するように、又は基材７２２の中に置かれるように配置される。このように、光放射表面７１６ａが方向転換層７２６と多層反射体７２４との間に配置される。この実施形態では、光源７１６からの光７３４は、基材７２２の下面に配置された方向転換層７２６を透過することなく基材７２２に入る。反射損失を軽減して光源７１６から基材７２２に結合する光量を増加させるために、屈折率整合材料、例えばジェルを光放射表面７１６と基材７２２との間に配してもよい。
【００９０】
光源７１６を支持材料７１７の上に配置してもよい。支持材料７１７は、任意で光源７１６に電気的に接続されてもよく、また任意で光源７１６を冷却するための熱的経路を設けてもよい。光源７１６を支持材料７１７上に実装するための別のアプローチが、共有米国特許出願公開２００５／０２６５０２９Ａ１に詳細に記載されている。
【００９１】
複数の光源７１６が全て、同じスペクトル成分を有する光を放出してもよく、或いは複数の異なる光源７１６が異なるスペクトル成分を有する光を放出してもよい。例えば、一つの光源７１６が青色光を放出する一方で別の光源７１６が緑色光を放出し、３つ目の光源７１６が赤色光を放出してもよい。ＬＥＤは、異なる光源が異なる波長の光を生成する場合に使用するのに特に好適である。制御透過ミラーの内部に広がる側面光の効果は、制御透過ミラーから放出された光が、光源７１６から放出された全てのスペクトル成分の有効な混合物となるように、異なった色の光源７１６からの光を混合するために使用することができる。
【００９２】
光源７１６が、入力結合素子を通過せずに基材７２２に直接光をインジェクトする時にも、多層反射体７２４はなお、基材７２２の中を伝播する光が、制御透過ミラー７２０から外へと出る最小角度、θminを制御する。光線７３６及び７３８によって例示された光の一部は、θmin未満の角度で光源７１６から基材７２２の中へと放出され、したがって、多層反射体７２５によって反射される。反射光の一部、例えば光線７３６は、ベース反射体に入射する前又は後に、方向転換層７２６によって方向を変えられ、反射して光線７３６ａとしてθminより大きい角度で基材に戻る。その結果、光の一部、例えば光線７３６ａは、多層反射体７２４からのたった一度の反射の後に、引き続き多層反射体を透過することを可能とする角度範囲内に方向を変えられる。反射光の他の部分、例えば光線７３８は、方向転換層７２６によって方向を変えられることがなくてもよく、したがって、多層反射体７２４で別の反射をすることになる角度で、ベース反射体７１８から反射する。
【００９３】
光線７４０及び７４２で例示される、光源７１６から放出される光の一部は、光源７１６からθminと等しいかそれより大きい角度で基材７２２の中に放出され、したがって、多層反射体７２４を透過する。透過した光の一部、例えば光線７４０は、出力結合素子７２８によって方向を変えられ、光７４０ａとして制御透過ミラー７２０から外へと透過される。透過した光の別の部分、例えば光線７４２は、方向を変えられることなく出力結合素子７２８を通過してもよく、もしも臨界角、θc、よりも大きい角度で出力結合素子７２８の上部表面７２８ａに入射した場合、基材７２２に向かって全反射する。
【００９４】
基材７２２の内部を伝播した光７４４の一部は、側面反射ミラー７３２で反射してもよい。側面反射ミラー７３２は、基材７２２の縁部から漏れる光の量を軽減するために使用されてもよく、これにより損失も軽減される。
【００９５】
制御透過ミラー７５０の別の実施形態が図７Ｃに略図として示されており、基材７５２は方向転換層としても作用する。この実施形態では、基材７５２を通過した光の一部の方向が変えられるように、基材７５２は拡散粒子を含んでいる。一つの実施例では、θmin未満の角度で光源７１６から伝播する光線７５４が、θminよりも大きな角度で多層反射体７２４上に入射するように、基材７５２の内部で方向を変えられる。他の実施例では、多層反射体７２４によって反射される光線７５６は、θminより大きい角度でベース反射体７１８によって反射されるように、基材７５２の中で方向を変えられる。
【実施例】
【００９６】
（実施例１）
光学的に透明な感圧性接着剤（ＰＳＡ）を使用して、多層ポリマー反射フィルム（３ＭのＶｉｋｕｉｔｉ（商標）−ブランド  ＥＳＲフィルム、米国ミネソタ州（St. Paul, Minnesota）の３Ｍ社から入手可能）で、厚さ３ｍｍのポリカーボネートプレートの両側をラミネートすることにより構造物を形成した。ＥＳＲフィルムの外側表面は、次に、３Ｍ社のＳｃｏｔｃｈ（商標）−ブランドのマジックテープ（登録商標）のストリップでＥＳＲフィルムを覆った。約６４０ｎｍの波長を有する偏光を放出するペンレーザを使用して、構造物を法線入射で照射した。構造物に入射した光線のサイズは約２ｍｍ×３ｍｍであった。
【００９７】
構造物の出力側には中心が暗いしみがあって、それは禁止角度領域に対応しており、楕円形で、それぞれ７ｍｍ及び６ｍｍの長軸と短軸を有している。複屈折性石英プレートをレーザー光の中に挿入し、その光軸を偏光の方向に対して約４５°の角度で設置した時、構造物の出力側の光のパターンが円形パターンに変化した。
【００９８】
θmaxで基材を伝播した光に対応する光のパターンの 外径は楕円形で、長軸と短軸の長さはそれぞれ１６ｍｍ及び１５ｍｍであった。θmaxの値は、この実施例では比較的低い。その理由は、ポリカーボネートの屈折率（Ｎ＝１．５８）がマジックテープ（登録商標）のそれより著しく高いことによる。
【００９９】
内径約２５ｍｍの淡い第２のリングも観察され、これは２回めの反射によって現れたと考えられる。
【０１００】
（実施例２）
ＥＳＲフイルムを、厚さ３ｍｍのアクリル板の片方に、光学的に透明なＰＡＳを使用してラミネートし、ＥＳＲの外側表面をマジックテープ（登録商標）のストリップで覆った。レーザーペンを使用して、２ｍｍ×３ｍｍの光線を用いてＥＳＲフィルムでラミネートした側を照射した。ラミネートのアウトプット側に生じた中心が暗いしみの寸法は約８ｍｍ×９ｍｍであった。
【０１０１】
出力照射パターンの外径は明確ではなかったが、少なくとも５０ｍｍと非常に大きかった。マジックテープ（登録商標）とアクリル板の屈折率はほぼ一致しているので、結果は実施例１よりもθmaxの高い値に一致している（各ケースでｎ〜１．４９）。
【０１０２】
（実施例３）
ポリカーボネート板の厚さが１２ｍｍであること以外は実施例１と同様の構造物を作成した。入力光が２ｍｍ×３ｍｍのペンライトで垂直に照射した時、構造物は、約２６ｍｍ×２８ｍｍの楕円形の出力光パターンを生成した。θmaxによって画定された光のパターンの寸法は、直径約６０ｍｍであった。パターンの外縁部における光の強度が低いために、パターンの外縁部を明確に識別することが困難だった。
【０１０３】
本明細書に記載されている制御透過ミラーは、液晶ディスプレイパネルの照射に限定されない。別個の光源を使用して光を生成する場合はどこでも制御透過ミラーも使用することができ、１以上の別個の光源を含むパネルから均一な照射を得ることが望ましい。このように、制御透過ミラーは、固体空間照明アプリケーション、及び標識、照射パネル等における使用方法を見い出す可能性を有している。
【０１０４】
本発明は、上記の特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、さらに適切に言えば添付の特許請求の範囲の中できちんと述べるものが本発明の全態様を包含すると理解されるべきである。本明細書を検討すれば本発明を適用可能な様々な変更例、等価物、方法および多数の構造は本発明が対象とする技術の当業者には容易に明らかになろう。特許請求の範囲はこのような変更例および装置を網羅しようとするものである。
【０１０５】
添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで本発明をより完全に理解されよう。
【０１０６】
本発明は様々な変更例および代替形状が可能であるが、その具体例を一例として図面に示すとともに詳細に説明する。しかし本発明を説明する特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。反対に添付の特許請求の範囲により規定されるように本発明の要旨および範囲内にあるすべての変更例、等価物および代替物を網羅しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の理念に従った、横方向に光が広がる要素を有するバックライトを使用した、背面照射液晶ディスプレイ装置の略図。
【図２Ａ】本発明の理念に従った、制御透過ミラーの実施形態の部分断面略図。
【図２Ｂ】本発明の理念に従った、制御透過ミラーの実施形態の部分断面略図。
【図３】本発明の理念に従った、制御透過ミラーの他の実施形態の部分断面略図。
【図４Ａ】本発明の理念に従った、入力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図４Ｂ】本発明の理念に従った、入力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図４Ｃ】本発明の理念に従った、入力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図４Ｄ】本発明の理念に従った、入力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図５Ａ】本発明の理念に従った、出力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図５Ｂ】本発明の理念に従った、出力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図５Ｃ】本発明の理念に従った、出力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図５Ｄ】本発明の理念に従った、出力結合素子の別の実施形態の断面略図。
【図６Ａ】本発明の理念に従った、高偏光感度制御透過ミラーの実施形態の断面略図。
【図６Ｂ】本発明の理念に従った、高偏光感度出力結合素子の別の実施形態の略図。
【図６Ｃ】本発明の理念に従った、高偏光感度出力結合素子の別の実施形態の略図。
【図７Ａ】本発明の理念に従った、制御透過ミラーの他の実施形態の部分断面略図であり、光源が制御透過ミラー内に光を放出する、部分断面略図。
【図７Ｂ】本発明の理念に従った、制御透過ミラーの他の実施形態の部分断面略図であり、光源が制御透過ミラー内に光を放出する、部分断面略図。
【図７Ｃ】本発明の理念に従った、制御透過ミラーの他の実施形態の部分断面略図であり、光源が制御透過ミラー内に光を放出する、部分断面略図。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
2008547059.tif 000015
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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2008547059.tif 000022
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