(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前面反射体及び背面反射体と、
前記前面反射体と前記背面反射体との間に配置された半鏡面ディフューザーと、
発光軸に対して限定された角度分布にわたって前記光リサイクリング・キャビティ内に光を放射するように配置された１つ以上の光源と、を備え、
前記前面反射体は、第１の指向性リサイクリング・フィルムと、第２の指向性リサイクリング・フィルムと、第３の指向性リサイクリング・フィルムと、第４の指向性リサイクリング・フィルムと、第５の指向性リサイクリング・フィルムと、を有し、
前記第１の指向性リサイクリング・フィルムは、平滑面と、該平滑面とは反対側の構造化面とを有し、該構造化面は、第１軸に沿って伸長されたプリズムのアレイを含み、該プリズムは、前記背面反射体とは反対側に面しており、
前記第２の指向性リサイクリング・フィルムは、
第２軸に沿って伸長されたプリズムのアレイを有し、且つ
前記第１の指向性リサイクリング・フィルムが前記第２の指向性リサイクリング・フィルムと前記背面反射体との間にあるように配置され、
前記第３の指向性リサイクリング・フィルムは、前記第２の指向性リサイクリング・フィルムが前記第３の指向性リサイクリング・フィルムと前記第１の指向性リサイクリング・フィルムとの間にあるように配置され、
前記第４の指向性リサイクリング・フィルムは、前記第３の指向性リサイクリング・フィルムが前記第４の指向性リサイクリング・フィルムと前記第２の指向性リサイクリング・フィルムとの間にあるように配置され、
前記第５の指向性リサイクリング・フィルムは、前記第４の指向性リサイクリング・フィルムが前記第５の指向性リサイクリング・フィルムと前記第３の指向性リサイクリング・フィルムとの間にあるように配置され、
前記第１軸は、前記発光軸に対して実質的に平行であり、
前記角度分布は、前記出力面と平行な横断面から０°〜４５°の平均偏向角度を含む、バックライト。
【請求項２】
前記前面反射体が、非偏光可視光に対して半球反射率Ｒｆｈｅｍｉを有し、前記背面反射体が、非偏光可視光に対して半球反射率Ｒｂｈｅｍｉを有し、積Ｒｆｈｅｍｉ＊Ｒｂｈｅｍｉが少なくとも０．７０である、請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記第２軸は、前記第１軸と実質直交する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項４】
液晶パネルと、
請求項１に記載のバックライトと、を備える、ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、参照によりその開示の全体が本明細書内に組み込まれる、２００８年２月７日に出願された米国特許仮出願番号第６１／０２６８７６号に対して優先権を主張するものである。
【０００２】
次の共有及び同時係属中の国際出願ＰＣＴは参照によって本明細書に組み込まれる：ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０８／０６４０９６号、名称ＴＨＩＮ  ＦＯＬＬＯＷ  ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ  ＷＩＴＨ  ＢＥＮＥＦＩＣＩＡＬ  ＤＥＳＩＧＮ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ；ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０８／０６４１１５号、名称ＲＥＣＹＣＬＩＮＧ  ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ  ＷＩＴＨ  ＳＥＭＩ−ＳＰＥＣＵＬＡＲ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ；ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０８／０６４１２９号、名称ＷＨＩＴＥ  ＬＩＧＨＴ  ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ  ＡＮＤ  ＴＨＥ  ＬＩＫＥ  ＷＩＴＨ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＯＬＯＲＥＤ  ＬＥＤ  ＳＯＵＲＣＥＳ；ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０８／０６４１２５号、名称ＣＯＬＬＩＭＡＴＩＮＧ  ＬＩＧＨＴ  ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ  ＦＯＲ  ＥＤＧＥ−ＬＩＴ  ＢＡＣＫＬＩＧＴＨＳ；ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ０８／０６４１３３号、名称ＢＡＣＫＬＩＧＨＴ  ＡＮＤ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ。
【０００３】
（発明の分野）
本開示は、一般にバックライトと呼ばれる、ディスプレイ又は図形を後ろから照射するのに適した広い面積の光源に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
従来、単純なバックライト装置は、光源又はランプ、背面反射体及び前面ディフューザーの３つの主要構成要素だけを含んでいた。かかるシステムは、相変わらず汎用広告看板及び屋内照明用途に使用されている。
【０００５】
ここ数年、この基本的なバックライト設計に対して、他の構成要素を追加して輝度を高めるか又は消費電力を削減し、均一性を高め、かつ／又は厚さを薄くすることにより改良が行われてきた。この改良は、高成長する家電業界において、コンピュータ・モニタ、テレビ・モニタ、携帯電話、デジタル・カメラ、ポケットサイズＭＰ３音楽プレイヤー、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及び他の携帯端末装置などの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を実装する製品の需要によって促進されてきた。本明細書では、極めて薄いバックライトの設計を可能にする固体光導体の使用や、軸上の輝度（on-axis brightness）を高める直線的プリズム状フィルムや反射偏光フィルムなどの光管理フィルムの使用などの改良のいくつかを、ＬＣＤ装置に関する更に詳しい背景情報と関連して言及する。
【０００６】
上記の製品のいくつかは、通常の周囲光を使用して表示を見ることができるが、ほとんどの製品は、表示を目に見えるようにするバックライトを備える。ＬＣＤ装置の場合では、これは、ＬＣＤパネルが自己照明ではないためであり、よって通常は、照明組立品又は「バックライト」を使用して見られる。バックライトは観察者からＬＣＤパネルの反対側に配置され、よってバックライトにより生成された光はＬＣＤを通過し、観察者に到達する。バックライトは、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの１つ以上の光源を内蔵し、光源からの光をＬＣＤパネルの可視領域と一致する出力領域全体に分散させる。バックライトによって放射される光は、ＬＣＤパネルによって生成された画像を満足な状態でユーザに表示できるようにバックライトの出力領域全体にわたって十分な輝度と十分な空間均一性を有することが望ましい。
【０００７】
ＬＣＤパネルは典型的に、１つの偏光状態の光だけを利用しており、したがって、ＬＣＤ用途では、偏光されていない可能性のある光の輝度及び均一性よりも、適正又は使用可能な偏光状態の光に関するバックライトの輝度と均一性を知ることが重要である。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、使用可能な偏光状態だけではない光を放射するバックライトは、ランダムに偏光された光を放射するという点でも、液晶表示パネルとバックライトとの間に設けられた吸収偏光子によって、使用できない偏光状態を除去できるので、液晶表示用途ではまだ十分使用可能である。
【０００８】
ＬＣＤ装置は一般的に、３つのカテゴリーの１つに入ると見なすことができ、バックライトはこれらのカテゴリーの２つで使用される。「透過型」として知られる第１のカテゴリーでは、照射されたバックライトを用いてのみＬＣＤパネルを見ることができる。即ち、ＬＣＤパネルは、バックライトからの光が途中でＬＣＤを介して観察者まで透過されている状態の「透過状態」でのみ見えるように構成される。第２のカテゴリーでは、「反射型」として知られ、バックライトは取り除かれ、反射材料によって置き換えられ、ＬＣＤパネルは、ＬＣＤの観察者側にある光源だけで表示が見えるように構成される。外部光源（例えば、周囲の室内灯）からの光は、ＬＣＤパネルの前から後ろに通り、反射材料で反射し、再び途中でＬＣＤを介して観察者まで進む。「半透過型（transflective-type）」として知られる第３のカテゴリーでは、バックライトと部分的な反射材料が両方ともＬＣＤパネルの後ろに配置され、ＬＣＤパネルは、バックライトが点灯された場合には透過状態で見え、バックライトが消えて十分な周囲光がある場合には反射状態で見えるように構成される。
【０００９】
上記のＬＣＤディスプレイの３つのカテゴリーに加え、バックライトはまた、バックライトの出力領域に対する内部光源の配置場所によって２つのカテゴリーの１つに入ると見なすことができ、ここでバックライトの「出力面積」とは、ディスプレイ装置の可視面積又は領域に対応する。バックライトの「出力領域」は、本明細書では、領域又は表面自体とその領域又は表面の面積（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）を区別するために、「出力領域」又は「出力面」と呼ばれることがある。
【００１０】
「エッジライト（edge-lit）型」バックライトでは、１つ以上の光源が、概ね出力領域に対応する領域又はゾーン外のバックライト構造の外側境界又は周囲に沿って配置される（平面的に透視して）。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、「光導体」と呼ばれる構成要素内に光を放射する。光導体は、透明な固体の比較的薄い板であり、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。光導体は、全内部反射（ＴＩＲ）を用いて、光導体の全長又は幅にわたって縁部に取り付けられた光源からの光をバックライトの反対側の縁部へと伝送させるか、又は案内し、局所的な抽出構造体の非均一なパターンが光導体の表面に提供されて、光導体から出たこの案内された光の一部を、バックライトの出力エリアに向け直す。このようなバックライトは通常、光導体の後ろ又は下に配置されている反射材料のような光管理フィルム、並びに光導体の前面又は上に配置されている反射性偏光フィルムと、プリズム状の輝度向上フィルム（単数又は複数）とを更に備えて、軸上の輝度を増加させる。
【００１１】
本出願者の見地では、既存のエッジライト型バックライトの欠点又は限界には次のことが含まれる：特に大きなバックライトサイズの場合、光導体に関連する量又は重量が比較的大きい；光導体は特定のバックライトサイズ用及び特定の光源仕様に合わせて射出成型されるかないしは製造されるため、１つのバックライトから別のバックライトに交換できない構成要素を使用する必要がある；既存の抽出構造パターンのため、バックライト内の場所によって、かなりの空間的不均一性を必要とするコンポーネントを使用する必要がある；バックライトのサイズが大きくなるにつれて、矩形の外周対面積の比は、面内の長さ寸法Ｌと共に一次関数的（１／Ｌ）に減少する（所定の縦横比の矩形について、例えばバックライトの出力領域の長さ、幅又は対角寸法など）ので、ディスプレイのエッジに沿ったスペース又は「地理的条件（real-estate）」が制限されるため、適切な照明を供給することが難しくなる。
【００１２】
「直下型（direct-lit）」バックライトでは、１つ以上の光源が、実質的に出力領域に対応する領域又はゾーン内に、通常はゾーン内で規則的なアレイ又はパターンで配置される（平面的に透視して）。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。ここでもやはり、ディフューザープレートの上に反射偏光フィルムと、プリズム状の輝度向上フィルムなどの光管理フィルムと、を更に配置して、軸上の輝度及び効率を高めることができる。広域面積ＬＣＤ用途では、エッジライト型バックライトの１／Ｌ制限を受けないため、直下型バックライトを使用する傾向がある。
【００１３】
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、それに付随する高い構成要素のコスト及び発熱と、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と、が挙げられる。
【００１４】
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、エッジライト型バックライトは、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「エッジライト型」と見なされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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前面反射体及び背面反射体を含むバックライトを提供する。前面反射体は、第１軸に沿って伸長されたプリズムのアレイを含む、第１の指向性リサイクリング・フィルムと、第２の指向性リサイクリング・フィルムと、を含み、第２の指向性リサイクリング・フィルムは、第１の指向性リサイクリング・フィルムが、第２の指向性リサイクリング・フィルムと背面反射体との間にあるように配置されている。第２の指向性リサイクリング・フィルムは、第２軸に沿って伸長されたプリズムのアレイを含む。バックライトはまた、前面反射体と背面反射体との間に配置された半鏡面ディフューザーと、第１軸は発光軸に対して実質的に平行であるように、限定された角度分布にわたって光リサイクリング・キャビティ内に光を放射するように配置された１つ以上の光源と、を含む。
【００１６】
別の態様では、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前面反射体及び背面反射体を含むバックライトを提供し、前面反射体は少なくとも４つの指向性リサイクリング・フィルムを含む。バックライトはまた、前面反射体と背面反射体との間に配置された半鏡面ディフューザーと、光リサイクリング・キャビティ内に光を放射するように配置された１つ以上の光源と、を含む。
【００１７】
更に別の態様では、本開示は液晶パネル、及びこの液晶パネルに光を提供するバックライトを有するディスプレイを提供する。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前面反射体と背面反射体を含む。前面反射体は、第１軸に沿って伸長されたプリズムのアレイを含む第１の指向性リサイクリング・フィルムと、第２の指向性リサイクリング・フィルムとを含み、第２の指向性リサイクリング・フィルムは、第１の指向性リサイクリング・フィルムが第２の指向性リサイクリング・フィルムと背面反射体との間にあるように配置されている。第２の指向性リサイクリング・フィルムは第２軸に沿って伸長されたプリズムのアレイを含む。バックライトはまた、前面反射体と背面反射体との間に配置された半鏡面ディフューザーと、第１軸は発光軸に対して実質的に平行であるように、限定された角度分布にわたって光リサイクリング・キャビティ内に光を放射するように配置された１つ以上の光源と、を含む。
【００１８】
更に別の態様では、本開示は液晶パネル、及びこの液晶パネルに光を提供するバックライトを有するディスプレイを提供する。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前面反射体及び背面反射体を含み、前面反射体は少なくとも４つの指向性リサイクリング・フィルムを含む。バックライトはまた、前面反射体と背面反射体との間に配置された半鏡面ディフューザーと、光リサイクリング・キャビティ内に光を放射するように配置された１つ以上の光源と、を含む。
【００１９】
本開示のこれらの態様及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかとなるであろう。しかしながら、上記要約は、請求された主題に関する限定として決して解釈されるべきでなく、主題は、手続処理中に補正され得る添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本開示を、添付の図面に関して説明する。
【図１】ディスプレイシステムの一実施形態の概略断面図。
【図２】プリズム状光学フィルムの一実施形態の一部分の概略断面図。
【図３】ゲインディフューザーの一実施形態の概略断面図。
【図４】ゲインディフューザーの別の実施形態の概略断面図。
【図５】バックライトの一実施形態の概略斜視図。
【図６】半鏡面ディフューザーを有するバックライトの一実施形態の概略断面図。
【図７】多機能光学フィルムの一実施形態の一部分の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
一般に、本開示は、輝度及び対象用途に適切な空間の均一性を提供することができるバックライトについて述べる。かかるバックライトは、例えばディスプレイ、標識、一般的な照明等のいずれか好適な照明用途に使用することができる。いくつかの実施形態では、記載のバックライトは、前面反射体及び背面反射体によって形成された中空の光導体を含む。前面反射体は、部分的に透過性でよく、それにより、所望の光学特性又は光学特性の組み合わせを有する光の放射が可能になる。ある実施形態では、所望の光学特性には、特定の偏光状態を挙げることができ、他の実施形態では、所望の光学特性には、選定された視野角を有する放射光を挙げることができる。
【００２２】
例示的な実施形態では、開示されたバックライトは、以下の特徴：１）光のリサイクリング量、２）キャビティ内の光の散乱度、及び３）キャビティ内に向けられる光の角度及び空間分布、を平衡化する。この平衡化／調整により、リサイクリングと必要に応じ制御された量の拡散とを使用して、実質的にキャビティを光で（空間的かつ角度的に）満たすことができる。リサイクリングの量は、所望のバックライト均一性、効率、及び輝度を達成するのに十分である。また、この平衡により、高性能ディスプレイ用途と適合した輝度と均一性を有するバックライトを提供するが、このバックライトは、また、これまで達成できなかった物理的均衡（例えば、薄型設計）、光学特性（例えば、所定の光源放射面積に関する大きな出力領域）、又は電気効率を有する。
【００２３】
従来のバックライトでは、電球とディフューザーの間隔、電球と電球の間隔、及びディフューザー透過率は、規定値の輝度と照明の均一性においてバックライトを設計する際に考慮すべき重要な要素である。一般に、強力なディフューザー（即ち、より高い割合の入射光線を拡散するディフューザー）は、均一性を改善するが、拡散レベルが高いと逆拡散（即ち、反射）が強くなるので輝度が低下することになる。また、そのような強力なディフューザーは、バックライトの全体的な厚さプロファイルを大きくする可能性がある。
【００２４】
本開示のいくつかの実施形態によれば、部分的に透過性の前面反射体が、強力なディフューザーを必要とせずにより高い照度均一性及び／又は色混合を実現することができ、それによりバックライトの厚さプロファイルが減少する。
【００２５】
バックライトが、異なるピーク波長又は色を有する光を生成できる光源（例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤのアレイ）を含む実施形態では、高リサイクリング・キャビティが、装置の外に向けられた光の色と強度がより均一になるように光を分散させる働きをする。例えば、白色照明光が望ましい場合に、キャビティは、液晶パネルの外観がより均一な白色光のものになるように個別の色付き光源からの光を混合することができる。そのようなリサイクリング・キャビティは、例えば液晶ディスプレイでのバックライトに使用される標準的なバックライトよりかなり薄い場合がある。
【００２６】
本開示のバックライトを表示システム、例えば液晶ディスプレイのバックライトとして利用することができる。しかしながら、本願明細書に記載のバックライトは、液晶ディスプレイパネルを照明するための用途に限定されない。開示されたバックライトは、個別の光源を利用して光を生成し、１つ以上の個別の光源を含むパネルから均一照明を得たい場合にも使用することができる。したがって、記載されたバックライトは、半導体（solid state）空間照明用途、及び看板、照明パネル等に有効な場合がある。
【００２７】
一般に、次世代バックライトにとって、対象用途に適正な輝度及び空間均一性を提供すると同時に、以下の特徴：外形が薄いこと、最小数の光源など、設計が単純で光源配置が好都合であること、重量が軽いこと、バックライト内の位置による実質的な、固有の空間不均一性を有するフィルム構成要素を使用しないこと又は必要としないこと、ＬＥＤ光源との適合性、全て名目的に同じ色であるＬＥＤ光源間のばらつきと関連した、「ビニング（binning）」として知られる問題の影響を受けないこと、できる限りＬＥＤ光源サブセットの焼損や他の故障の影響を受けないこと、及び上述の背景の節で述べた制限と欠点のうちの少なくともいくつかが解消又は低減されること、のうちのいくつか又は全てを組み合わせることが有益である。
【００２８】
これらの特徴をバックライトに首尾良く組み込むことができるかどうかは、ある程度バックライトを照明するために使われる光源のタイプによる。例えば、ＣＣＦＬは、その細長い放射領域全体にわたって白色光を放射し、そのような放射領域はまた、リサイクリング・キャビティ内で起こるのと同じように、ＣＣＦＬに当たる一部の光を散乱させる働きをすることもできる。しかしながら、ＣＣＦＬからの典型的な発光は、実質的にランベルトな角度分布を有し、これは所与のバックライト設計において非効率的であり、そうでなければ望ましくない場合がある。また、ＣＣＦＬの放射面は、ある程度拡散的に反射するが、通常、高性能リサイクリング・キャビティが望ましい場合に、出願人が顕著であることを発見した吸収損失も有する。ＬＥＤダイは、ランベルト反射に近い方法で光を放射するが、ＣＣＦＬに比べてサイズがはるかに小さいため、ＬＥＤ光の分布は容易に改善することができる。これは例えば、全体封止レンズ、反射体又は抽出材を用いてパッケージ化したＬＥＤを、正面発光体、側面発光体又は他の非ランベルト反射的特性にすることができる。このような非ランベルトプロファイルは、本開示のバックライトに対して重要な利点をもたらし得る。しかしながら、ＣＣＦＬと比較してＬＥＤ光源の寸法がより小さく、より高い輝度であることから、空間的に均一なバックライト出力領域を作り出すことがより困難になる可能性もある。これは、赤／緑／青（ＲＧＢ）ＬＥＤの配列など、個々に色が違うＬＥＤを用いて白色光を供給する場合には特に当てはまり、そのような光を適切に平面方向に伝送又は混合することができないと、好ましくない着色帯や面積を容易に生じてしまうことがあるからである。白色発光ＬＥＤでは、青又はＵＶ発光のＬＥＤダイによって蛍光体が励起され、ＬＥＤダイとほぼ同じ小面積又は体積から強い白色光を作り出す。これは、色の不均一さを低減するのに使用することができるが、現在の白色ＬＥＤでは、個々に色が違うＬＥＤの配列により達成できるような広範囲の色を供給することはできず、よって、あらゆる最終用途のアプリケーションには必ずしも望ましくない。
【００２９】
本出願人は、ＬＥＤ光源照明と適合し、少なくともいくつかの点において現況技術の市販のＬＣＤ装置に見られるバックライトよりも優れたバックライト設計を生成することができるバックライト設計での特性の組み合わせを発見した。これらのバックライト設計特性は、以下のうちのいくつか又は全てを含む。
【００３０】
Ａ．光の大部分が、部分的に透過性で部分的に反射性の前面反射体から出る前に実質的に同一の広がりをもつ前面反射体と背面反射体の間で複数の反射を行うリサイクリング光学キャビティ。
【００３１】
Ｂ．例えば、低損失の前面反射体、背面反射体及び側面反射体を含む低吸収損失の実質的に閉じたキャビティを提供し、かつ光源と関連した損失を極めて低く維持することによって（例えば、全ての光源の累積放射領域が、バックライト出力領域の小さな部分であるようにすることによって）、リサイクリング・キャビティ内で伝播する光の総合損失が極めて低く維持される。
【００３２】
Ｃ．中空のリサイクリング光学的キャビティ、即ち、キャビティ内においてアクリル又はガラスなどの密な媒質ではなく、空気、真空中などで光が横方向に伝送される。
【００３３】
Ｄ．特定の（使用可能な）偏光状態の光だけを放射するように設計されたバックライトの場合、前面反射体は、そのような使用可能な光が横方向に伝送又は拡散し易くするのに十分でかつバックライト出力の適切な空間均一性を達成するための光線の角度ランダム化に十分な高い反射率を有するが、バックライトの利用輝度が十分に高くなるようにするために用途に適切な使用角度に十分高い透過率を有する。
【００３４】
Ｅ．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の平衡化を提供する構成要素を収容し、この構成要素は、伝播角度の狭い範囲でだけキャビティに光を注入するときでも、キャビティ内の顕著な横方向の光伝播又は混合を支援するのに十分な鏡面性を有するが、キャビティ内の安定した状態の光の角度分布を実質的に均質化するのに十分な拡散性も有する。更に、キャビティ内のリサイクリングによって、反射光の偏光状態が入射光の偏光状態に対してある程度ランダム化する可能性がある。これにより、使用できない偏光を、リサイクリングによって使用できる偏光に変換することができる機構が可能になる。
【００３５】
Ｆ．リサイクリング・キャビティの前面反射体は、一般的に入射の角度と共に変化する反射率と、入射の角度と共に変化する透過率とを有し（反射率及び透過率は、偏光されていない可視光及びいずれかの入射面に関する）、それにより、反射率が第１角度領域の外部よりも高い第１角度領域が存在し、透過率が第２の角度領域の外部よりも高い第２角度領域が存在する。更に、前面反射体は、高い半球反射率の値を有し、同時に、用途に使用可能な光の十分に高い光透過値を有する。
【００３６】
Ｇ．最初にリサイクリング・キャビティに注入された光を横断面（横断面はバックライトの出力領域に平行である）に近い伝播方向に部分的にコリメート又は拘束する（例えば、横断面からの平均偏向角度が、０〜４５°の範囲であるような注入光線）ような光注入光学素子。
【００３７】
本明細書で言及されるように、本開示のバックライトは、ディスプレイシステム用のバックライトとして使用することができる。図１は、光学ディスプレイ１００の一実施形態の概略断面図である。ディスプレイ１００は、液晶パネル１１０及び液晶パネル１１０に光を提供するように配置されている照明組立品１０１を含む。照明組立品１０１は、バックライト１２０を含み、更なる光管理構成要素１８０、例えば光学フィルムを含むことができる。
【００３８】
図１に示されるように、液晶パネル１１０は、液晶層１１２、入口プレート１１４、及び出口プレート１１６を含む。それぞれがガラス基材を含んでもよい入口プレート１１４及び出口プレート１１６は、それぞれが電極マトリックス、位置合わせ層、偏光子、補償フィルム、保護層、及び他の層を含むことができる。カラーフィルタアレイは、液晶パネル１１０によって表示される画像をカラーにするためのプレート１１４及び１１６のいずれか又は両方と共に含むことができる。液晶パネル１１０内では、電極マトリックスによって印加された電界により、液晶層１１２の部分がそれらの光学的状態を変更されている。この状態次第で、液晶層１１２の所定の（ディスプレイ１００のピクセル又はサブピクセルに対応する）部分が、それを透過する光の偏光をより大きく又はより小さく回転させる。入口プレート１１４の入口偏光子、液晶層１１２、出口プレート１１６の出口偏光子を通って前進する光は、偏光子の向き、及び光が直面する液晶層の部分の光学的状態によって、様々な程度に減衰される。ディスプレイ１００はこの挙動を活用して、異なる領域で異なる外観を有する電子的に制御可能なディスプレイを提供する。
【００３９】
光管理ユニットと呼ばれることもある光管理構成要素１８０が、バックライト１２０とＬＣパネル１１０との間に配置されてもよい。光管理構成要素１８０は、バックライト１２０から伝播する照射光に影響を及ぼす。例えば、光管理構成要素１８０の配置は、ディフューザー層、即ち単にディフューザーを含んでもよい。ディフューザーはバックライト１２０から受け取った光を拡散するのに使用される。
【００４０】
ディフューザーは、いずれか好適なディフューザーフィルム又はプレートであってもよい。例えば、拡散層は、任意の好適な拡散材（単数又は複数）を含んでいてもよい。ある実施形態では、拡散層は、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）の高分子マトリックスを含んでもよい。代表的なディフューザーには、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な３Ｍ（商標）Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ（商標）ディフューザーフィルム、タイプ３６３５−３０、３６３５−７０及び３６３５−１００を挙げることができる。
【００４１】
任意的な光管理構成要素１８０は、反射偏光子も含んでもよい。任意の好適なタイプの反射偏光子、例えば、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）、例えば連続／分散相偏光子、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使用されてもよい。
【００４２】
ＭＯＦと連続／分散相反射偏光子はどちらも、少なくとも２種類の材料、通常は高分子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の反射偏光子のいくつかの例は、共有の米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａ  ｅｔ  ａｌ．）に示されている。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−Ｄ２８０及びＤＢＥＦ−Ｄ４００多層反射偏光子が挙げられる。
【００４３】
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  ｅｔ  ａｌ．）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  ｅｔ  ａｌ．）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。
【００４４】
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  ｅｔ  ａｌ．）に記載されたものがある。ワイヤグリッド偏光子は、特にＯｒｅｍ，ＵｔａｈのＭｏｘｔｅｋ  Ｉｎｃ．から入手可能である。
【００４５】
本開示と関連して有用な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  ｅｔ  ａｌ．）と米国特許公開第０９／７９１，１５７号（Ｐｏｋｏｒｎｙ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されたものが挙げられる。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波長遅延層と共に提供されることが多い。
【００４６】
いくつかの実施形態では、偏光制御層は、バックライト１２０と反射偏光子との間に提供されてもよい。偏光制御層の例には、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。偏光制御層は、再利用される光が反射偏光子を透過する割合が増加するように、反射偏光子から反射された光の偏光を変化させるために使用してもよい。
【００４７】
光管理構成要素１８０の任意的な配置はまた、方向性リサイクル層又はフィルムとも呼ばれる、１つ以上の輝度向上層又はフィルムも含んでもよい。輝度向上層は、軸外光をディスプレイの垂直軸に、より近い方向へと向け直す表面構造体を含む層である。これは液晶パネル１１０を通って軸上を伝播する光の量を増加させるので、観察者が見る画像の輝度及びコントラストを増大させる。輝度向上層の一例は、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状の輝度向上層である。ディスプレイシステム１００で使用されることがあるプリズム状の輝度向上層の例には、ＢＥＦ  ＩＩ  ９０／２４、ＢＥＦ  ＩＩ  ９０／５０、ＢＥＦ  ＩＩＩＭ  ９０／５０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系のプリズム状フィルムが入手可能である。輝度向上は、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。
【００４８】
任意的な光管理ユニット１８０内の様々な層は自立していてもよい。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  ｅｔ  ａｌ．）で言及されているように、光管理ユニット１８０内の２つ以上の層が積層されてもよい。プリズム状又は他の構造化面光学フィルムは、共有の米国特許第６，８４６，０８９号（Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．）で言及されているように、他のフィルムに取り付けられてもよい。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  ｅｔ  ａｌ．）に記載されているように、任意的な光管理ユニット１８０は、ギャップで分離された２つの半組立体を含んでもよい。
【００４９】
図１に記載されている実施形態のディスプレイシステム１００は、バックライト１２０を含む。バックライト１２０は、本明細書で記載されているような、任意の好適なバックライトであってもよい。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。バックライト１２０は、中空の光リサイクリング・キャビティ１６２を形成する前面反射体１３０及び背面反射体１６０を含む。キャビティ１６２は、出力面１６４を含む。出力面１６４は、任意の好適な形状、例えば矩形であってもよく、例えば対角線で測定して約３０ｍｍの形態電話用のサブディスプレイから、対角線で測定して約３０ｃｍのラップトップコンピュータスクリーン、対角線で測定して約５０ｃｍ、８０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍ、又はそれ以上のモニター若しくはテレビまでの範囲のいずれか所望のディスプレイ用途に好適な寸法の１つであってもよい。バックライト１２０は、キャビティ１６２内に光を放射するように配置されている１つ以上の光源１６６も含む。バックライト１２０は、光リサイクリング・キャビティ１６２の周辺部を、光源を含まない側面上で包囲する側面反射体又は面１６８を含むことができる。
【００５０】
図示のように、バックライト１２０は、１つ以上の光源１６６からの光を光リサイクリング・キャビティ１６２内に向かわせるのに役立つ注入器１７０を含む。任意の好適な注入器、例えば米国特許出願第６０／９３９，０８２（Ｈｏｆｆｅｎｄ）に記載のこれらの注入器が、バックライト１２０と共に使用することができる。注入器１７０は、最初にリサイクリング・キャビティ１６２内に注入された光を横断面（横断面はバックライトの出力面に平行である）に近い伝播方向に、例えば、横断面からの平均偏向角度が、０〜４５°、又は０〜３０°、又は０〜１５°の範囲で注入光線を部分的にコリメート又は拘束してもよい。いくつかの実施形態では、光源自体が放射光を少なくとも部分的にコリメートする光源が好ましいことがある。そのような光源は、所望の出力を提供するための光学素子のレンズ、エキストラクタ、成形封入材、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
【００５１】
バックライト１２０の１つの側面に沿って配置されている１つ以上の光源１６６を有するように記載されているが、いくつかの実施形態では、光源は、バックライトの２つ、３つ、４つ以上の側面に沿って配置されてもよい。例えば、矩形形状のバックライトに関して、１つ以上の光源は、バックライトの４つの側面のそれぞれに沿って配置され得る。いくつかの実施形態では、光源と前面反射体構成要素との間の幾何学的な関係は、本明細書で開示されているような光源の配置を制約する。
【００５２】
光源１６６を概略的に示す。ほとんどの場合、これらの光源１６６は小型の発光ダイオード（ＬＥＤ）である。この点で、「ＬＥＤ」は、可視、紫外線、又は赤外線にかかわらず、発光するダイオードを指す。これには、従来のもの又は超高輝度のものであるかによらず、「ＬＥＤ」として市販されている非コヒーレントな封入又はカプセル化された半導体デバイスを含む。ＬＥＤが紫外線などの非可視光線を放射する場合、及びＬＥＤが可視光線を放射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ている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線に変え、特定の場合には白色光を放射するデバイスを提供する。
【００５３】
「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、デバイス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。
【００５４】
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の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、アレイ、又はその他のパターンに配置してもよい。
【００５５】
望ましい場合には、開示するバックライトの光源として、別個のＬＥＤ光源の代わりに、又はＬＥＤ光源に追加して、線形の冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光灯（ＨＣＦＬ）、又は外部電極蛍光灯（ＥＥＦＬ）などの別の可視光線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／ＥＥＦＬなどの複合システムを使用することができる。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。
【００５６】
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素子（ＬＥＤダイやハロゲン電球など）に結合された線形面発光光導体と置き換え、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。このような線形面発光光導体の例は、米国特許第５，８４５，０３８号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第６，３６７，９４１号（Ｌｅａ  ｅｔ  ａｌ．）に開示されている。また、ファイバ結合レーザ・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ろ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ダイなどの活性成分から受け取った光を発する、レンズ、屈折体、狭い光導体などの小さな発光領域を有する他の受動光学構成要素についても、同じことが言える。このような受動構成要素の一例は、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。
【００５７】
１つ以上の光源には、例えば、Ｌｕｘｅｏｎ（商標）ＬＥＤ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，ＣＡのＬｕｍｉｌｅｄｓから入手可能）、又は例えば米国特許出願第１１／３８１，３２４号（Ｌｅａｔｈｅｒｄａｌｅ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第１１／３８１，２９３（Ｌｕ  ｅｔ  ａｌ．）に記載のＬＥＤなどのいずれか好適な側面発光ＬＥＤを使用することができる。
【００５８】
バックライトが表示パネル（例えば、図１の液晶パネル１１０）と組み合わせで使用されるある実施形態では、バックライト１２０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、多色ピクセルのグループ（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１２０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つのピクセルアレイしかないディスプレイモジュールと組み合わされ、このピクセルアレイは、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、ピクセルアレイ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・ディスプレイとしても知られるカラー・シーケンシャル・ディスプレイの例は、米国特許第５，３３７，０６８号（Ｓｔｅｗａｒｔ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第６，７６２，７４３号（Ｙｏｓｈｉｈａｒａ  ｅｔ  ａｌ．）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１２０は、フィルタ、又は単一の可視波長若しくは色で優勢に放射する特定の光源を含んでいてもよい。
【００５９】
光源１６６は、いずれの適切な配列で配置されてもよい。更に、光源１６６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１６６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。米国特許出願第６０／９３９，０８３号（Ｓａｖｖａｔｅｅｖ）を参照のこと。ある実施形態では、種々の光源１６６は、混合されたときに、ディスプレイパネルや他のデバイス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１６６はそれぞれ白色光を生成することが可能である。
【００６０】
バックライト１２０は、前面反射体１３０及び任意的な側面反射体１６８と共に中空の光リサイクリング・キャビティ１６２を形成する背面反射体１６０も含む。背面反射体１６０は、高反射性であることが好ましい。例えば、背面反射体１６０は、光源によって放射された可視光に関して、いずれの偏光の可視光の少なくとも９０％、９５％、９８％、９９％、又はそれ以上の軸上の平均反射率を有することができる。そのような反射率の値は、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。そのような反射率の値は、半球内に反射される全ての可視光を含み、即ち、かかる値は、鏡面反射と拡散反射の両方を含む。
【００６１】
背面反射体１６０は、空間的に均一又はパターン付きであるにかかわらず、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１６０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。米国特許出願第６０／９３９，０８５（Ｗｅｂｅｒ）及び同第１１／４６７，３２６（Ｍａ  ｅｔ  ａｌ．）も参照のこと。いくつかの実施形態では、背面反射体１６０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。好適な高反射率材料には、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（強化鏡面反射体：ＥＳＲ）多層高分子フィルム；厚さ０．０１ｍｍ（０．４ミル）のアクリル酸イソオクチルアクリル酸感圧性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・フィルム（０．５１ｍｍ（厚さ２ｍｉｌ））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、得られるラミネートフィルムは本明細書で「ＥＤＲ  ＩＩ」フィルムと呼ばれる；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から入手可能なものなどの多孔性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム；Ａｌａｎｏｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｖｅｒｅｄｌｕｎｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．から入手可能なＭｉｒｏ（商標）陽極酸化アルミニウムフィルム（Ｍｉｒｏ（商標）２フィルムを含む）、Ｆｕｒｕｋａｗａ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能なＭＣＰＥＴ高反射発泡シート；Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ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（説明の実施例を参照）が挙げられる。
【００６２】
背面反射体１６０は、実質的に平らで滑らかでもよく、あるいは光の散乱又は混合を高めるために構造化面が付随していてもよい。そのような構造化面は、（ａ）背面反射体１６０の表面上に与えることもでき、又は（ｂ）表面に塗布された透明なコーティング上に与えられてもよい。前者の場合、高反射性フィルムを構造化面が予め形成された基材に積層してもよいし、高反射性フィルムを平坦な基材（例えば、薄い金属シート、３Ｍ社から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）耐久性増強鏡面反射体金属（ＤＥＳＲ−Ｍ）反射体など）に積層して、その後に構造化面を、例えば、刻印操作によって形成してもよい。後者の場合、構造化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面を与えることもできる。
【００６３】
また、バックライト１２０は、バックライト１２０の外側境界の少なくとも一部分に沿って配置されている１つ以上の側面反射体１６８を含むことができ、側面反射体１２０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打ちされるか、又は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１６０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１６８及び背面反射体１６０は、単一の材料シートから形成することができる。
【００６４】
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化する構成要素を含み、この構成要素は、キャビティ内の十分な横方向の光伝播又は混合を提供するのに十分な鏡面性を有するが、狭い範囲の伝播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播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。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。
【００６５】
ある実施形態では、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、逆方向散乱光より多くの順散乱方向光を実質的に反射する鏡面反射体を指す。同様に、用語「半鏡面ディフューザー」は、実質的に大部分の入射光線に関して入射光線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方向にある程度散乱されるディフューザーを指す。換言すると、半鏡面反射体及びディフューザーは、光を実質的に順方向に導き、したがって光線を全ての方向に等しく向け直すランベルト構成要素とは非常に異なる。半鏡面反射体及びディフューザーは、比較的広い散乱角を示すことができ、あるいは、そのような反射体及びディフューザーは、鏡面方向からの僅かな量の光偏向を示すことができる。米国特許出願第６０／９３９，０８５号（Ｗｅｂｅｒ）を参照のこと。
【００６６】
本開示の前面反射体及び背面反射体には、いずれの適切な半鏡面材料を使用することができる。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むことができる。好適な鏡面反射体はＥＳＲ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）及び本明細書に記載されている他の鏡面反射体が挙げられる。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。
【００６７】
別の実施形態では、半鏡面背面反射体は、高反射鏡面反射体上に部分ランベルトディフューザーを含むことができる。あるいは、高反射率鏡面反射体上の順方向散乱ディフューザーが、半鏡面背面反射体を提供することができる。
【００６８】
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、部分的に反射するランベルトディフューザー又は順散乱ディフューザーは、本明細書に開示されている前面反射体のいずれかと組み合わされて、半鏡面前面反射体を提供することができる。別の実施形態では、本明細書に開示されているゲインディフューザーが半鏡面ディフューザーとして使用される。ゲインディフューザーは、背面反射体若しくは前面反射体に隣接して又は接続されてもよい。かかるディフューザーは、リサイクリング・キャビティの中に、又はリサイクリング・キャビティから外に面する表面構造体の方向に向けられてもよい。図７に例示され、本明細書で記載されている一実施形態では、ゲインディフューザー構造化層７０８は、リサイクリング・キャビティに隣接した指向性リサイクリング・フィルム構造化層７０４に隣接しているか、又は接続されている。
【００６９】
前面反射体６３０若しくは背面反射体６６０上又は近くに半鏡面ディフューザーを含むことの代替として、図６に示されるように、半鏡面ディフューザー６９０は、バックライト６２０のリサイクリング・キャビティ６６２内のいずれか他の好適な場所で配置されてもよい。この場合、半鏡面ディフューザー６９０は、前面反射体６３０と背面反射体６６０との間のキャビティ内に垂下し（suspended）、これはまた半鏡面拡散特性を含んでもよい。
【００７０】
図１のディスプレイ１００のバックライト１２０は、複数の指向性リサイクリング・フィルム又は層１３２を含む前面反射体１３０を含む。指向性リサイクリング・フィルムは、ディスプレイの軸により近い方向で軸外の光を向け直す表面構造体を一般的に含む光学フィルムである。これは液晶パネル１１０を通って軸上に伝播する光の量を増加させるので、観察者が見る画像の輝度及びコントラストを増大させる。指向性リサイクリング・フィルムは典型的に、リサイクリング・キャビティ１６２から指向性リサイクリング・フィルムに入射する光の有意な割合をリサイクリング・キャビティ内に戻すか、又はリサイクルする。指向性リサイクリング・フィルムはまた、輝度向上フィルム又は輝度向上層と呼ばれることもある。いくつかの指向性リサイクリング・フィルムは、光を向け直す、伸長されたプリズムのアレイを含むことができる。他の指向性リサイクリング・フィルムは、ゲインディフューザーと呼ばれることがあり、フィルム若しくは層の主表面の一方又は両方の上に、規則的若しくは不規則なマトリックスアレイに配置されている、ビーズ、丸い半球体、ピラミッド、又は他の突出した構造体を含んでもよい。
【００７１】
広くは、プリズム状の指向性リサイクリング・フィルム又は輝度向上フィルムは、軸上の光を反射することによって、及び軸外の光を屈折させることによって、部分的な光のコリメーターとしての役割をする。例えば、図２は、プリズム状の輝度向上フィルム２００の一部の概略断面図である。フィルム２００は、平滑面（smooth side）２０２及び構造化面（structured side）２０４を有する。構造化面２０４は、複数のプリズム２０６を含む。光線２１０は仰角、即ち９０度に近づく垂直までの角度で平滑面２０２に入射し、屈折する。光線２１０は、構造化面２０４に達すると再び屈折する。光線２１２は、光線２１０よりも、平滑面２０２にかなり垂直に近い角度で平滑面２０２に近づく。光線が平滑面２０２及び構造化面２０４の両方を通過するとき、光線は屈折する。更に、光線２１４は、光線２１２よりも、平滑面２０２に垂直に更に近い角度で平滑面２０２に入射し、構造化面２０４によって２倍に内部的に全反射される。
【００７２】
例示したように、比較的大きい角度で輝度向上フィルム２００上に入射する光線（即ち、光線２１０）は、プリズム面によって垂直方向に屈折される傾向があり、その一方で、比較的小さい角度で入射する光線（即ち、光線２１４）は、プリズム面で全内部反射［ＴＩＲ］によって入射方向の方に後方反射される傾向がある。このプロセスによって、リサイクリング・キャビティなどの角度混合光源（angle-mixed source）からの光線は、構造化面２０４を介して垂直方向に収束される。プリズム面でＴＩＲプロセスからキャビティ内に後方反射された光は、典型的な光リサイクリング・キャビティで背面反射体によって反射され得る。背面反射体が、拡散反射性である場合は、又はリサイクリング・キャビティ内の他の構成要素が拡散性である場合、その反射光は、再び角度混合され、リサイクリング・プロセスにより、垂直の観察者の円錐の周りの輝度は、輝度向上フィルム２００なしの観察者の円錐内への輝度よりも高くなることがある。
【００７３】
図２のプリズム状の指向性リサイクリング・フィルム又は輝度向上フィルム２００の記載が、示されている特定の構造化面（structured side）２０４を通って伝播する光線の特定の例を記載し、その一方で、異なる構造化面の他の指向性リサイクリング・フィルムは、光をリサイクルし、放射された光を垂直方向に集中させるための同様若しくは異なるメカニズムによるものであってもよいということが当業者によって理解されるであろう。
【００７４】
指向性リサイクリング・フィルムとして使用されるプリズム状光学フィルムは、概ね均一な形状のプリズムを含んでもよく、又はそれらはこれらの形状、高さ、横方向の位置、及び／又は他の寸法的な特徴が、実質的にフィルム上の場所から場所へ変化することがあり得るプリズムを含んでもよい。様々な形状を有するプリズム状光学フィルムの実施例は、米国特許第５，７７１，３２８号（Ｗｏｒｔｍａｎ，ｅｔ  ａｌ．）及び同第６，３５４，７０９号（Ｃａｍｐｂｅｌｌ，ｅｔ  ａｌ．）、並びに米国特許出願第１１／４６７，２３０（Ｓｃｈａｒｄｔ，ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。
【００７５】
いくつかの実施形態では、ゲインディフューザーは、前面反射体１３０内で指向性リサイクリング・フィルム１３２として使用されてもよい。図３は、ゲインディフューザー３００の概略断面図である。ゲインディフューザー３００は、基材３０２及び構造化層３０４を含む。基材３０２及び構造化層３０４は、高分子材料を含む、いずれか好適な光学的透過性材料（単数又は複数）から形成することができる。構造化層３０４は、基材３０２から外方に向く構造化層３０４の表面上にマトリックスアレイに配置されている光学素子３０６を含む。本開示の目的のために、光学素子３０６は断面で示しているが、それらはマトリックスアレイに配置されている。このマトリックスアレイ中では、個々の光学素子３０６は、横列及び／又は縦列を有する矩形構成、個々の素子が互いに角度をもって及び／又は水平方向にオフセットされていて横列及び／若しくは縦列を有するとしてほとんど特性付けができないパターンを形成する構成、又は個々の素子の分布が識別可能ないかなるパターンにも従わない、ランダム分布のような構成で配置されてもよい。
【００７６】
いくつかの実施形態では、ゲインディフューザー３００は追加層３０８を含み、これは、例えば基材３０２を構造化層３０４と接続するなど、別の光学的又は機械的な機能の役割を果たすこともできる。他の実施形態では、構造化層３０４及び基材３０２は、層３０８なしで接続されている。更に他の実施形態では、構造化層３０４は、基材３０２の一体部分である。
【００７７】
構造化層３０４に加えて、ゲインディフューザー３００は、基材３０２の反対側３１０上に配置されている第２構造化層（図示なし）を任意に含んでもよい。任意の好適な光学素子は、例えば、微小球、ビーズ、プリズム、丸い半球体、キューブコーナー、ピラミッド、レンズ、又は他の突出した構造体が、構造化層３０４上又は構造化層３０４内に配置することができる。これらの光学素子は、屈折素子、回折素子、拡散素子等であり得る。構造化層３０４の屈折率は、実質的に均一であってよく、又はそれは場所から場所へ変化してもよい。一実施形態では、光学素子３０６は、ゲインディフューザー３００によって透過されている光をコリメートすることができる。他の実施形態では、光学素子３０６は、光学素子３０６の位置及び特質に応じて、ゲインディフューザー３００に入射するか、又はゲインディフューザー３００から出て行く、いずれかの光を拡散することができる。
【００７８】
ゲインディフューザー３００は、任意の好適な技法を用いて製造することができる。いくつかの代表的な実施形態では、透明層３０４は、透明な硬化性高分子材料から作製することができる。かかる実施形態では、光学素子３０６は、成形されても、エンボス加工されても、ないしは別の方法で硬化性材料の上で微小複製され、続いて硬化してもよい。別のタイプのゲインディフューザー４００が、図４に例示されており、構造化層４０４は、バインダー４１４内に分散したビーズ４１２を含む。ビーズ４１２の少なくとも一部は突出部４０６を形成する。いくつかの実施形態では、ビーズ４１２及びバインダー４１４の屈折率は実質的に同じであってもよい。構造化層４０４に加えて、ゲインディフューザー４００は基材４０２を、及び任意に追加層４０８を含む。ゲインディフューザーの一例は、Ｋｅｉｗａ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＯｐａｌｕｓ  ＢＳ−７０２である。他のゲインディフューザーは、米国特許出願第１０／９８９，１６１号（Ｋｏ  ｅｔ  ａｌ．）、同第１１／０２６，８７２号（Ｋｏ  ｅｔ  ａｌ．）、同第１１／０２６，９３８号（Ｋｏ  ｅｔ  ａｌ．）、同第１１／０２６，９４０号（Ｋｏ  ｅｔ  ａｌ．）、同第１１／１２２，８６４号（Ｗｈｉｔｎｅｙ  ｅｔ  ａｌ．）、及び同第１１／１９３，０５２号（Ｗｈｉｔｎｅｙ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。前述の米国特許出願に記載のいくつかのゲインディフューザーは、事実上プリズム状である光学素子を含み、また軸上に伸長されたプリズムのアレイを含んでいるとして記載され得るということは、当業者によって理解されるであろう。かかる光学フィルムは、プリズム状の指向性リサイクリング・フィルムとして記載されてもよく、並びに、ゲインディフューザーフィルムとして記載されていてもよい。
【００７９】
本明細書に開示されるように、ゲインディフューザーは、好適に配置されているとき、半鏡面ディフューザーとして機能することができる。かかる配置は、背面反射体若しくは前面反射体に隣接して、又は背面反射体若しくは前面反射体に取り付けられたリサイクリング・キャビティ内の自立を含んでもよい。図７は、前面反射体内に含まれ得る多機能光学フィルム７００を例示する。多機能フィルム７００は、基材７０２、複数のプリズム７０６を有する第１構造化層７０４、及び複数の光学素子７１０を有する第２構造化層７０８を含む。かかるフィルム７００は、リサイクリング・キャビティへの半鏡面拡散、並びに、前面反射体の複数の指向性リサイクリング・フィルムの１つとしての役割の両方を提供することができる。多機能フィルム７００は、プリズム状の指向性リサイクリング・フィルムのゲインディフューザーとの積層又は他の取り付けを含む、任意の好適な技法によって製造することができる。別の実施形態では、プリズム及び光学素子が製造時点で、単一の基材上に形成されてもよい。多機能フィルム７００は、例えば光学又は機械的機能など、他の機能の役割を果たす、図７には示されていない他の層を含んでもよい。他の実施形態では、別個のゲインディフューザー及びプリズム状の指向性リサイクリング・フィルムが、互いに隣接して配置され、物理的に接続されずに多機能フィルム７００に等しい光学機能を提供してもよい。
【００８０】
本開示のバックライトに使用される前面反射体は、２、３、４、５、６、又はそれ以上の指向性リサイクリング・フィルムを様々な組み合わせで含んでもよい。例えばＢＥＦフィルム、並びに他の指向性リサイクリング・フィルムなど、プリズム状フィルムを有する実施形態では、他の指向性リサイクリング・フィルムがプリズム状フィルムよりもキャビティから遠くに配置されている状態で、プリズム状フィルムがリサイクリング・キャビティに最も接近して配置されもよい。図５は、前面反射体５３０、及びリサイクリング・キャビティ５６２を形成する背面反射体５６０を有する代表的なバックライト５２０の構成要素の概略斜視図である。前面反射体５３０は、プリズム状フィルム５３４、５３６及び５３８、並びにゲインディフューザー５４０を含んでもよい。バックライト５２０は、光５７２をバックライトキャビティ内に放射するように配置されている１つ以上の光源５６６及び注入器５７０も含む。光５７２は、一般的に発光軸５７４に対して限定された角度分布を有して放射される。いくつかの実施形態では、注入器を有する光源はバックライト５２０の複数の縁部に沿って配置される。他のバックライト構成要素（例えばプリズム状の指向性リサイクリング・フィルム）の位置合わせが発光軸に対して特定されている実施形態では、光源の配置は、全ての可能なバックライトの縁部のサブセットに制限され得る。
【００８１】
図５に示されているように、第１プリズム状フィルム５３４及び第３プリズム状フィルム５３８は、発光軸５７４に対して実質的に平行である軸線に沿って伸長されたプリズムを有し、前面反射体５３０のフィルムは、バックライト５２０の内部のリサイクリング・キャビティ５６２から始まり、液晶パネル（図示せず）の方へ外側に進む「第１、第２、第３、等」の順で呼ばれる。第２のプリズム状フィルム５３６は、発光軸５７４に対して実質的に垂直な軸に沿って伸長されたプリズムを有する。別の実施形態では、第２のプリズム状フィルムは、発光軸５７４に対して実質的に平行に伸長されたプリズムを有し、よって第１プリズム状フィルム５３４、第２プリズム状フィルム５３６、及び第３プリズム状フィルム５３８の全てが、発光軸５７４に対して実質的に平行である軸に沿って伸長されたプリズムを有する。更に別の実施形態では、第１プリズム状フィルム５３４及び第２プリズム状フィルム５３６は、発光軸５７４に対して平行な軸に沿って伸長されたプリズムを有し、その一方で、第３プリズム状フィルム５３８は、発光軸５７４に対して実質的に垂直な軸に沿って伸長されたプリズムを有する。更に別の実施形態では、第１プリズム状フィルム５３４が、発光軸５７４に平行に伸長されたプリズムを有し、第２プリズム状フィルム５３６が、発光軸５７４に平行又は垂直のいずれかで伸長されたプリズムを有している状態で、第３のプリズム状フィルム５３８は、前面反射体５３０には存在しなくてもよい。広くは、本開示の前面反射体は、プリズム伸長軸の個々の向きが光源発光軸に対して平行又は垂直のいずれかである状態で、任意の数のプリズム状の指向性リサイクリング・フィルムを含んでもよい。第１のプリズム状フィルム５３４（即ち、リサイクリング・キャビティ５６２に最も近いフィルム）が光源発光軸に対して平行な軸に沿って伸長されたプリズムを有するバックライトの構成は、出力面にわたる輝度及び均一性に関して、好ましい性能を有していることを見出すことができる。
【００８２】
軸に沿って伸長されたプリズムを有する、プリズム状の指向性リサイクリング・フィルム５３４、５３６、及び５３８の向きが、発光軸５７４に対して、平行又は垂直であるように記載されている一方で、平行から垂直の角度における変動は、本開示の範囲内であることは当業者によって理解されるであろう。そのような変動は、製作公差から発生することがあり、あるいは、そのような変動は、プリズム状フィルムの光学パターンの繰り返し間に、又はフィルム及び他のディスプレイ構造体（例えば液晶パネルのピクセルアレイなど）の光学パターンと繰り返し間の干渉から発生し得るモアレなどの影響を改善するために、意図的にシステム内に設計されてもよい。更に、他のフィルムの向きにおける変動は、ディスプレイの設計の他の側面及び性能目標によって、特定されてもよい。
【００８３】
図５のゲインディフューザー５４０は、単一のゲインディフューザーであってもよく、あるいは、それは２、３、４、５、６、又はそれ以上のゲインディフューザーを表してもよい。いくつかの実施形態では、前面反射体はゲインディフューザーを含み、プリズム状の指向性リサイクリング・フィルムは必ずしも含まない。他の実施形態では、同一若しくは異なる構造体の１つ、２つ、３つ、又はそれ以上のゲインディフューザーが、２つ、３つ、又はそれ以上のプリズム状フィルムと組み合わされる。
【００８４】
本開示のバックライト５２０の前面反射体５３０は、指向性リサイクリング・フィルムとして特徴付けられたもの以外の光学フィルムを含んでもよい。例えば、前面反射体５３０は、例えばＤＢＥＦ、ＤＲＰＦ、又はＡＰＦなど、本明細書に記載されているような反射偏光子５４２を含むことができる。かかる反射偏光子の包含は、バックライトをより効率的にすることを含め、様々な方法でバックライトの性能を改善することができ、あるいは光源への所与のエネルギー入力に対して、より使用可能な光を生成することができる。
【００８５】
バックライトの前面反射体の指向性リサイクリング・フィルム及び他の光学フィルムは自立していてもよく、あるいは、いくつか又は全てが、例えば、ディスプレイの光管理ユニット内の他のフィルムの記述と併せて本明細書に開示されているような技法を含む、いずれか好適な技法によって、物理的に互いに取り付けられてもよい。更に、「前面反射体」又は「光管理ユニット」のいずれかに含まれているようなフィルムの記載は、任意及び包括的であると見なすことができる。
【００８６】
好ましい前面反射体は、空洞内の比較的高い再利用率を支援するため、全体的に比較的高い反射率を有する。これは、その上にあらゆる可能な方向から光が入射するときの、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ことができる。したがって、構成要素は、垂直方向の付近で中心とした半球内で全方向（及び特に指定がない場合は、全ての偏光状）から入射する（意図された用途に適切なスペクトル分布を有する）光で照射され、その同一の半球内に反射された全光は収集される。入射光の光束合計に対する、反射した光束合計の比は、半球反射率、Ｒｈｅｍｉとなる。反射体をそのＲｈｅｍｉについて特性付けると、再利用空洞のために特に便利である。光は通常、空洞の内部表面、即ち前面反射体、背面反射体又は側面反射体であろうとあらゆる角度で入射するからである。更に、垂直入射の反射率とは異なり、Ｒｈｅｍｉは入射角による反射率の変動を考慮に入れているため、これは一部の構成要素（例えばプリズム状フィルムなど）にとっては非常に有意であり得る。
【００８７】
好ましい背面反射体は、半球反射率が高く、通常は前面反射体よりもはるかに高い。これは、前面反射体はバックライトに必要な光を提供するために部分的に透過性となるよう意図的に設計されているからである。リサイクルバックライトの構成は、前面反射体及び背面反射体の両方の半球反射率の積に関して、それぞれＲｆｈｅｍｉ及びＲｂｈｅｍｉと特徴付けることができる。好ましくは、積Ｒｆｈｅｍｉ＊Ｒｂｈｅｍｉは、少なくとも７０％（０．７０）、又は７５％、又は８０％である。
【実施例】
【００８８】
以下の実施例では、様々な前面反射体フィルム構成が、表１、２でそれぞれ列挙されるような１６：９フォーマットを有する８１．３ｃｍ及び５０．８ｃｍ（３２インチ及び２０インチ）（対角線に沿って測定された）の中空のバックライトテストベッド上で試験された。テストベッドのリサイクリング・キャビティは、それぞれ１７ｍｍ及び１０ｍｍ厚であった。両方のテストベッドは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムの背面反射体及び側面反射体を含んでいた。ＬＥＤはテストベッドの上方縁部及び下方縁部に沿って、バックライトに光を提供した。ＬＣＤバックライトに十分な輝度の中性色の光を供給するために、ＬＥＤはＲＧＧＢアレイに配列された。アルミニウムの「反転」くさび型反射体を使用して、各ＬＥＤからの光を中空のリサイクリング・キャビティの中に向けた。（この反転くさびの記載に関しては、ＣＯＬＬＩＭＡＴＩＮＧ  ＬＩＧＨＴ  ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ  ＦＯＲ  ＥＤＧＥ−ＬＩＴ  ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳと題された、米国特許出願第６０／９３９，０８２号を参照のこと）。
【００８９】
実施例の輝度及び均一性は、比色分析カメラ（モデルＰＭ  １６１３Ｆ−１又はモデルＰＭ−９９１３Ｅのいずれかであり、これらは両方ともＲａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．から入手可能）を使用して測定された。これらの２つのモデルの比色分析カメラは、適切に較正されたときに、ほぼ同一のデータを生成する。カメラには１０５ｍｍレンズが取り付けられ、内部ＮＤ２ニュートラルデンシティーフィルタが選択された。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。色と輝度の較正は、スポット放射計（Ｐｈｏｔｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．から入手可能なモデルＰＲ６５０）を使用して行われた。テストベッドは、カメラの１メートル前に水平方向に配置されている。テストベッドは、カメラレンズの軸が出力領域に対して垂直でかつ試験システムのほぼ中心に向けられるように、カメラに対して位置合わせされた。カメラ・ソフトウェアは、クリッピング機能を用いて画像の表示部分だけを記録するように設定された。露光時間は、画像の過剰露出を防ぐようにソフトウェアによって自動的に設定された。
【００９０】
測定は、フィルムが試験され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。特注のデータ解析プログラムを使用して、測定画像から輝度及び輝度均一性を求めた。
【００９１】
特に断らない限り、データは、アクリル板に貼り合わされた吸収偏光子（Ｓａｎｒｉｔｚから入手可能なＨＬＣ２−５６１８Ｓ）によって測定された。反射偏光子がフィルムスタック内に含まれている実施例では、吸収偏光子は、反射偏光子の通過軸に対して平行に向けられた。
【００９２】
以下の実施例では、平均輝度値は、画像内の全ての画素の輝度値を加算し、記録画像内の画素数の総数で除算することにより計算された。画像データが、比色分析カメラを使用して記録されたので、これは軸上の輝度値である。輝度均一性が、ＶＥＳＡ（Video Electronics Standards Association）のフラット・パネル・ディスプレイ測定規格（Flat Panel Display Measurements Standard）ｖ．２．０（２００１年６月１日公表）規格３０６−１「サンプル均一性と白色（Sampled Uniformity and Color of White）」に従って決定された。規格で規定されているように９つのサンプリング点が使用された。各サンプル点における輝度は、記録画像から、サンプル点位置の周辺のほぼ円形領域内にある輝度を平均することによって決定された。ほぼ円形領域の直径は、画像の対角線長の３％であった。
【００９３】
ここで報告されたＶＥＳＡ  ９ポイント輝度均一性は、次のような９つのサンプル点から決定される。
【００９４】
【数１】
0005702151.tif 000002
【００９５】
ここで、Ｌｍｉｎは、９ポイントの輝度の最小値であり、Ｌｍａｘ９ポイントの輝度の最大値である。ＶＥＳＡ  ９ポイント輝度均一性の値が大きいほど、より均一性なシステムであることを示す。
【００９６】
これらの実施例では、試験された前面反射体フィルムスタックの構成要素を記述するために、以下の命名法が使用されている。
【００９７】
底部プレートフィルムを平面的に保持するために使用されるポリメチルメタクリレート支持プレート。
【００９８】
ＰＣＧＤビードコーティングされたポリカーボネートのゲインディフューザー。ＰＣＧＤが、第１に列挙されたフィルムスタック構成要素として現れると、それはリサイクリング・キャビティに対して最も内側のフィルムとして配置されている、キャビティに面する構造化面を有する半鏡面構成要素としての役割を果たす。
【００９９】
ＢＥＦ２  ＬＥＤ縁部に対して垂直なプリズム、即ち、ＬＥＤの発光軸に対して平行に伸長されたプリズムを有する、輝度向上フィルムＩＩ  ９０／５０。
【０１００】
ＢＥＦ２−回転ＬＥＤ縁部に対して平行なプリズム、即ち、ＬＥＤの発光軸に対して垂直に伸長されたプリズムを有する、輝度向上フィルムＩＩ  ９０／５０。
【０１０１】
３Ｔ  ＬＥＤ縁部に対して垂直なプリズム、即ち、ＬＥＤの発光軸に対して平行に伸長されたプリズムを有する、輝度向上フィルムＩＩＩ−Ｔ  ９０／５０。
【０１０２】
ＡＰＦ−Ｄ拡散ポリカーボネートシート間に積層された最新偏光フィルム（３Ｍ  ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な多層反射偏光フィルム）。
【０１０３】
【表１】
0005702151.tif 000003
【０１０４】
実施例１及び２はそれぞれ、ＢＥＦ  ＩＩ  ９０／５０の３つのシート、及び前面反射体としてゲインディフューザーを含み、差異は３番目のＢＥＦフィルムの角度方向である。両方の実施例は、２つの間の性能にほとんど変化なく、ディスプレイでの使用に十分な輝度及び均一性を呈した。実施例３及び４は、実施例１及び２に対応し、上部のゲインディフューザーシートは反射偏光子と置き換えられた。期待したとおり、反射偏光子の追加は、バックライトでの偏光リサイクルを可能にし、それぞれに対して均一性におけるいくらかの改善と共に、輝度の値を著しく改善させた。
【０１０５】
【表２】
0005702151.tif 000004
【０１０６】
実施例５、６、及び７はそれぞれ、示されたようにＢＥＦプリズム状フィルムの３枚又は４枚のシートをゲインディフューザーと共に含んだ。各実施例はディスプレイでの使用に十分な輝度及び均一性を呈した。実施例８、９、及び１０は実施例５、６、及び７に対応し、上部のゲインディフューザーシートは反射偏光子と置き換えられた。期待どおり、反射偏光子の追加は、バックライト内の偏光リサイクルを可能にし、均一性に関する多様な結果と共に、輝度の値を著しく改善させた。全ての場合において、均一性はなお、ディスプレイの使用に許容可能な範囲内にある。
【０１０７】
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共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共に、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。
【図１】
0005702151.tif 000005
【図２】
0005702151.tif 000006
【図３】
0005702151.tif 000007
【図４】
0005702151.tif 000008
【図５】
0005702151.tif 000009
【図６】
0005702151.tif 000010
【図７】
0005702151.tif 000011