(57)【要約】  本発明は、照明システム１０、バックライトシステム及び表示装置に関するものである。上記照明システムは、光を導光器３０を介して当該照明システムの光出射窓４０に放出するように構成された光源２０を有する。上記導光器は、後壁３４に対向して配置された前壁３２を有し、光を該前壁と実質的に平行な方向に案内する。導光器３０と光出射窓４０との間の距離Ｄは、該光出射窓４０の縁部４２に向かって減少する。導光器３０は、更に、上記光出射窓の縁部から離れて配置された上記光源からの光を受光するための光入射窓３６を有する。本発明による当該照明システムは、なかでも、上記光出射窓の縁部において当該システムの厚さを低減することができるという効果を有している。
2011517040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する照明システムであって、該光源が導光器を介して当該照明システムの光出射窓へ光を放出する照明システムにおいて、
前記導光器は後壁に対向して配置された前壁を有すると共に該前壁に実質的に平行な方向に光を案内し、前記導光器は案内された前記光の少なくとも一部を前記前壁を介し前記光出射窓に向かって再指向させる光導出構造を有し、前記導光器と前記光出射窓との間の距離は該光出射窓の縁部に向かって減少し、前記導光器は前記光源から前記光を受光するための光入射窓を更に有し、該光入射窓が前記光出射窓の前記縁部から離れて配置されている照明システム。
【請求項２】
前記導光器は前記前壁と前記後壁との間に配置された縁壁を有し、該縁壁は前記前壁と前記光出射窓との間の最大距離の位置に配置されると共に前記光源から前記光を受光するための前記光入射窓を有する請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記導光器は前記前壁と前記後壁との間の最小寸法である実質的に一定の厚さを有する請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記光源は前記光出射窓に対して垂直な軸に又は該垂直な軸に平行に配置される請求項１に記載の照明システム。
【請求項５】
前記光源による前記光出射窓の直接的な照射を少なくとも部分的に防止するために該光源と前記光出射窓との間に遮蔽ミラーが配置される請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記遮蔽ミラーと前記光出射窓との間の高さが該遮蔽ミラーの幅の半分に等しいか又は該半分より大きい請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記光導出構造が前記光出射窓にわたって実質的に均一な光分布を発生するように配置される請求項１に記載の照明システム。
【請求項８】
前記光源は前記光出射窓に対して実質的に平行に光を放出する側面発光型の発光ダイオードである請求項１に記載の照明システム。
【請求項９】
前記導光器における前記光入射窓を有する部分は、前記光入射窓を前記光出射窓に対して平行となるように構成するために湾曲されている請求項１に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光源が実質的に白色の光を放出し、及び／又は前記光源が複数の所定の色の光を放出する複数の発光体を有する請求項１に記載の照明システム。
【請求項１１】
拡散器及び／又は輝度強化箔及び／又は再指向箔を更に有する請求項１に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記光源により放出される前記光の少なくとも一部を、より長い波長を持つ光に変換するための発光物質又は発光物質の混合物を更に有する請求項１に記載の照明システム。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れか一項に記載の照明システムを有するバックライトシステム。
【請求項１４】
請求項１ないし１２の何れか一項に記載の照明システムを有するか、又は請求項１３に記載のバックライトシステムを有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を導光器を介して光出射窓に放出するように構成された光源を有する照明システムに関する。
【０００２】
また、本発明はバックライトシステム及び表示装置にも関する。
【背景技術】
【０００３】
光源と、光出射窓を照明するための導光器とを有する照明システム自体は既知である。これら照明システムは、なかでも、汎用照明における、及び例えばＴＶ装置又はモニタ等の（画像）表示装置のためのバックライトシステムにおける光源として使用される。このような照明システムは、例えば（携帯）コンピュータ又は例えば（携帯）電話に使用される液晶表示装置（ＬＣＤパネルとも称する）等の非発光性表示装置のためのバックライトシステムとして使用するのに特に適している。
【０００４】
上記の非発光性表示装置は、通常、規則的なパターンのピクセルが設けられた基板を有し、これらピクセルの各々は少なくとも１つの電極により制御される。表示装置は、当該（画像）表示装置の（画像）スクリーンの関連するフィールドにおいて画像又はデータグラフィック表示を達成するために制御回路を使用する。ＬＣＤ装置における照明システムから発する光は、例えば種々のタイプの液晶効果を使用することが可能なスイッチ又は変調器により変調される。更に、上記表示は電気泳動的又は電気機械的効果に基づくものとすることもできる。
【０００５】
現在、非発光性表示装置のための照明システムには、２つの通常に使用される構成が存在する。即ち、直接照明構成及びエッジライト構成である。直接照明構成では、光源は、当該照明システムの光出射窓と実質的に平行なアレイに配列され、該システムの全体の出射窓を実質的に直接的に照明する。上記光源は、例えば長尺の低圧放電ランプのアレイとすることができるか、又は例えば発光ダイオードの二次元アレイとすることができる。このような直接照明構成の例は、米国特許第7,052,152号に見ることができ、該特許は発光ダイオードの二次元アレイが表示器を照明するために使用されるようなバックライトを示している。この直接照明構成は、当該照明システムの光出射窓により放出される前に光が充分に均一に混合するのを可能にするために該照明システムが相対的に厚くなるという欠点を有している。エッジライト構成においては、照明システムは、通常、光出射窓に平行に配置された導光器を有し、この導光器は光源（のアレイ）が該導光器内へと光を放出する縁壁を有している。光は、上記光出射窓に実質的に平行に案内され、該導光器全体にわたって分散される。光は、この案内された光を再指向させることにより上記光出射窓を介して放出される。特に相対的に大きな表示装置の場合、このエッジライト構成は、導光器がかなりの重量を有すると共に、大きな光出射窓における特に光が該導光器に導入される縁部において満足な均一性を生じさせることが相対的に困難であるといる欠点を有している。この均一性を改善するために、米国特許出願公開第2007/0086184号に記載された楔形導光器が使用される。しかしながら、これらの楔形の導光器は、重量を更に増加させると共に、大きな光出射窓のために製造することが相対的に困難であり、従って高価となる。更に、導光器の縁壁における光源の配置は、一般的に、表示装置の周囲に相対的に広く且つ厚いリムを生じさせ、斯かるリムは当該表示装置に対して余り審美的な外観を与えないのみならず、当該表示装置が他のアプリケーション又はハウジングに統合されるべき場合に付加的なスペースを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、上記既知の照明システムは、特に縁部領域において相対的に厚いという欠点を有している。
【０００７】
本発明の一つの目的は、縁部領域において厚さが低減される照明システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様によれば、上記目的は、光源を有する照明システムであって、該光源は光を導光器を介して当該照明システムの光出射窓へ放出するよう構成され、上記導光器は後壁に対向して配置された前壁を有すると共に光を該前壁に実質的に平行な方向に案内するように構成され、該導光器は上記の案内された光の少なくとも一部を上記前壁を介して上記光出射窓に向け再指向させる光導出構造を有し、該導光器と上記光出射窓との間の距離は該光出射窓の縁部に向かって減少し、該導光器は前記光源からの光を受光する光入射窓を更に有し、該光入射窓は上記光出射窓の縁部から離れて配置されるような照明システムにより達成される。
【０００９】
上記導光器と上記光出射窓との間の距離は、該光出射窓に対して垂直な軸に沿って測定される。
【００１０】
本発明による照明システムは、なかでも、該照明システムの光出射窓の縁部において該システムの厚さが低減されるのを可能にするという効果を有する。本発明による照明システムの導光器は、典型的には、当該照明システムの厚さが前記光出射窓の縁部に向かって減少するように構成される。このようであるので、該導光器は上記縁部において光出射窓に接触しさえし得、該光出射窓の縁部において当該照明システムの実質的に最小の厚さを形成する。前記光入射窓は上記縁部から離れて配置され、例えば、上記光出射窓に対して垂直な軸に配置することができる。このような構成においては、上記導光器の光入射窓は、当該照明システムの光出射窓の背後に配置され、かくして、前記光源を収容するためのリムを実質的に必要とせず、且つ、当該照明システムの縁部が極めて小さく、従って好ましい審美的外観を提供するような照明システムを形成する。
【００１１】
本発明による上記構成は、前記光入射窓が前記光出射窓の縁部から遠くに配置されるという更なる利点を有する。一般的に、光導出構造は光源の近くで相対的に低い密度を有し、該密度は光源に対する距離が増加すると増加する。この光導出構造の勾配の理由は、当該導光器から放出される光の全体の輝度が、好ましくは、前記前壁にわたって実質的に一定となるようにするためである。光源の近くの光は該光源から遠く離れているものより高い輝度を有するから、導光器の光入射窓の近くでは少ない光導出構造しか必要とされない。しかしながら、照明システムの光出射窓にわたって相対的に高い均一性を維持するためには、導光器における相対的に少ない光導出構造を有する領域は、好ましくは、光出射窓から遠くに離れて配置されるようにする。というのは、さもなければ、光出射窓に拡散器が配置された場合でさえも、上記の少ない光導出構造が光出射窓で個々に見えてしまい得るからである。これは、相対的に劣る均一性を生じることとなる。本発明による構成においては、導光器の光入射窓は当該照明システムの光出射窓から離れて配置される。そのようであるので、導光器の光入射窓と当該照明システムの光出射窓との間の距離は相対的に大きくなり、少ない光導出構造からの散乱光が光出射窓に突入する前に混ざり合うのを可能にする。導光器の光入射窓から遠くでは、例えば当該照明システムの光出射窓の縁部の近くでは、上記光導出構造の密度は増加され、再指向される光が一層均一となるようにされる。かくして、光導出構造が相対的に高い密度を持つ前記縁部の近傍での導光器と光出射窓との間の距離の減少は、均一性を低下させることはない。このようにして、本発明による照明システムは光出射窓にわたって相対的に良好な均一性を有する。
【００１２】
既知の照明システムは、光源により光出射窓へ直接的に放出される光の所要の混合のために（直接照明構成の場合）、又は光源の光を導光器に導入するために要する導入及びコリメート光学系により（エッジライト構成の場合）、光出射窓の縁部において相対的に厚くなる。良くても、これら既知の照明システムの何れかが、単一の縁部で相対的に薄くすることができるのみである。本発明による照明システムにおいては、導光器の光入射窓が照明システムの光出射窓の背後に配置されており、これが、照明システムの極めて薄い縁部を可能にすると共に、照明システムの全ての縁部において適用することができる。
【００１３】
本発明の一実施例において、前記導光器は、前記前壁と前記後壁との間に配置された縁壁を有し、該縁壁は上記前壁と前記光出射窓との間の最大の距離の位置に配置されると共に、前記光源からの光を受光するための光入射窓を有する。このようであるので、上記光出射窓と導光器との間の最大距離が、当該照明システムの最大厚さを決定する。所要の厚さは、例えば、上記導光器の光入射窓の近傍の光導出構造の密度に依存する。このような実施例において、上記導光器の光入射窓は、実質的に、前記光出射窓の実質的に中心に位置する垂直軸に配置される。この光入射窓から、上記導光器は、例えば該導光器と光出射窓との間の距離が当該照明システムの該光出射窓の縁部に向かって減少するように形成される。前記縁壁は、当該導光器の光入射窓と同一とすることができる。他の例として、該光入射窓は上記縁壁の一部とすることができる。
【００１４】
当該照明システムの一実施例において、前記導光器は、前記前壁と前記後壁との間の最小寸法である実質的に一定の厚さを有する。この実施例は、本発明による照明システムが相対的に小さな重量を有するという利点を有する。本発明による照明システムは導光器を有するが、該導光器は実質的に一定の厚さを有すると共に、前記光出射窓に向かって案内光を再指向させるための光導出構造を更に有する。このようであるので、該導光器は相対的に薄くすることができ、これは、既知の照明システムにおける楔形導光器と比較して重量を限られたものとする。該導光器と前記光出射窓との間の空間は、例えば空気等の流体で充填することができる。該導光器と光出射窓との間の流体は、好ましくは、上記導光器中を案内される光が該導光器を介して全内部反射で伝搬するのを可能にするようにする。というのは、このことは光の実質的に無損失な案内を可能にするからである。当該導光器と光出射窓との間に空気を使用することは、本発明による照明システムの重量を更に減少させる。
【００１５】
当該照明システムの一実施例において、前記光源は前記光出射窓に対して垂直な軸に配置され又は該軸と平行に配置される。このようにして、該光源は当該照明システムの光出射窓の背後に、好ましくは該光出射窓から最大の距離に配置される。上記の垂直な軸は、当該照明システムの対称軸である必要はない。当該光源が側面発光型の発光ダイオードであるような一実施例において、該光源は、好ましくは、対称軸と一致する垂直軸に配置される。しかしながら、当該光源が複数の発光体（light emitters）により構成される場合、各発光体は好ましくは上記対称軸の両側に対称に、且つ、各々が当該照明システムの光出射窓に対して異なる垂直軸上に配置されるようにする。この実施例は、相対的に小型の照明システムを生じるという利点を有している。この小型の照明システムは、特には、光出射窓の背後において光入射窓の位置に配置することが可能な相対的に小さな高出力発光ダイオードの利用可能性により可能となる。
【００１６】
当該照明システムの一実施例においては、上記光源と光出射窓との間に、該光源による該光出射窓の直接的な照明を少なくとも部分的に防止するために遮蔽ミラーが配置される。当該光源により放出され且つ光出射窓に直接的に突入する光は、該光出射窓にわたる均一性を低減させ得る。しかしながら、光源が光出射窓の垂線の位置に配置されると共に、上記遮蔽ミラーが当該光出射窓に向かって直接的に放出される全ての光を完全に阻止する場合、該光出射窓上では当該光源の近くにおいて相対的に暗い領域が生じ得る。そのようであるので、光源により光出射窓に向かって直接的に放出される光の輝度を、該光出射窓にわたる光の分布が実質的に均一になるように低減させる半透明遮蔽ミラーを使用するのが有利であり得る。この実施例は、光源が、好ましくは光出射窓から最大の距離に配置される前記導光器の光入射窓に配置されるという更なる利点を有し得る。この相対的に大きな距離は、前記導光器からの光を、光出射窓にわたって実質的に均一な光分布を得るように、前記光源により該光出射窓に向かって直接的に放出される光と混合することに寄与し得る。
【００１７】
当該照明システムの一実施例においては、上記遮蔽ミラーと光出射窓との間の高さが該遮蔽ミラーの幅の半分に等しいか又は半分より大きくされる。前記導光器は、例えば、前記前壁及び前記後壁が実質的に平行な表面であるような平板とすることができる。この平板は前記光出射窓に対して所定の角度で配置することができ、該角度は上記遮蔽ミラーの寸法により定められる。一般的に、該遮蔽ミラーと当該照明システムの光出射窓との間の距離は、該遮蔽ミラーの幅の半分に実質的に等しく（又は半分より大きく）なければならない。このような構成において、該遮蔽ミラーと光出射窓との間の距離は、導光器により放出される光を該遮蔽ミラーを介しての漏れ（もしあるなら）と、当該光出射窓にわたって相対的に良好な均一性が得られるように混合するために使用される。このように、該遮蔽ミラーの寸法は、例えば導光器と光出射窓との間の最小角度を決定し得る。
【００１８】
当該照明システムの一実施例において、前記光導出構造は光出射窓にわたって実質的に均一な光分布を生じるように配置される。前述したように、これらの光導出構造は、通常、これら光導出構造が光源の近くでは相対的に低い密度を有し、この密度が光源からの距離が増加するにつれて増加するように当該導光器にわたって分散される。これら光導出構造の分布は、徐々に変化し又はステップ状に変化し得る。他の例として、これらの光導出構造は、これら光導出構造が、例えば光出射窓にわたって均一でなくてもよいような所定の光分布を生じるように分散させることもできる。これら光導出構造は、例えば前記前壁又は前記後壁の何れかに配置された、例えば対称な溝、非対称な溝、四角錐状窪み、畝、マイクロドット、斜めのスリット、メルロン構造（merlon structures）及び円錐状窪み等とすることができる。他の例として、斯かる光導出構造は、当該導光器内に分散された散乱物質とすることもできる。例えば、当該導光器がポリメチル・メタクリレート（以下、ＰＭＭＡとも称する）により構成される場合、上記散乱物質はＰＭＭＡが固化される前に該ＰＭＭＡに混合することができる。
【００１９】
当該照明システムの一実施例において、前記光源は前記光出射窓に実質的に平行な光を放出する側面発光型の発光ダイオードである。この実施例は、側面発光型発光ダイオードの使用が、高さが全体として可能な限り小さくなる一方、該高さが光出射窓の縁部に向かって更に減少するような照明システムを生じさせるという利点を有している。
【００２０】
当該照明システムの一実施例においては、前記導光器における前記光入射窓を有する更なる部分が、該光入射窓を前記光出射窓と実質的に平行となるように構成するために湾曲される。このような構成では、前記遮蔽ミラーの寸法を大幅に低減することができる。
【００２１】
当該照明システムの一実施例においては、前記光源が実質的に白色の光を放出し、及び／又は前記光源が複数の所定の色の光を放出する複数の発光体を有する。
【００２２】
この文脈において、所定の色の光は、典型的には、所定のスペクトルを持つ光を有する。該所定のスペクトルは、例えば、所定の波長の周囲で特定の帯域幅を持つ原色、又は例えば複数の原色を有することができる。上記所定の波長は、放射パワースペクトル分布の平均波長である。この文脈において、所定の色の光は、紫外線等の非可視光も含む。当該光源により紫外光が放出される場合、典型的には、発光物質（luminescent material）等の光変換媒体が使用される。斯かる発光物質は、例えば紫外光を可視光に変換する。斯かる変換媒体は、光源に直に又は光源から離れて設けることができる。原色の光は、例えば、赤色、緑色、青色、黄色、琥珀色及びマゼンタの光を含む。前記所定の色の光は、青色及び琥珀色、又は青色、黄色及び赤色等の原色の混合を有することもできる。例えば赤色、緑色及び青色の光の固有の組み合わせを選択することにより、白色を含み実質的に全ての色を当該照明システムにより発生させることができる。また、原色の他の組み合わせも光投影システムに使用することができ、これは、例えば赤色、緑色、青色、シアン及び黄色等の実質的に全ての色の発生を可能にする。色調整可能な照明システムに使用される原色の数は、様々であり得る。
【００２３】
当該照明システムの一実施例は、拡散器及び／又は輝度強化箔及び／又は再指向箔を更に有する。上記輝度強化箔は、例えば二重輝度強化フィルム（ＤＢＥＦ）として市場で知られているフィルムとすることができ、該フィルムは３Ｍ社により製造されている輝度強化フィルム等の反射性偏光子を有する。該偏光子は、或る方向の偏光を持つ光は透過する一方、他の方向の偏光を持つ光は反射して当該照明システムに戻す。このようにして、通常は当該照明システムにより放出されて液晶パネルの第１偏光層により吸収されるであろう光が再利用されて、全体の効率を向上させる。当該照明システムは、国際特許出願公開第WO2004/079418号に記載された箔のような、再指向箔を有することもできる。この箔は、当該再指向箔を介して透過された光の角度分布を修正するための透過性プリズム構造を有するような１つの表面を備えている。
【００２４】
当該照明システムの他の実施例は、前記光源により放出された光の少なくとも一部を、より長い波長を持つ光に変換するための発光物質又は発光物質の混合物を更に有する。該発光物質は、例えば、前記導光器の前壁上及び／又は後壁上に、又は前記光源と前記光出射窓との間に配設された別の基板上に配置することができる。他の例として、該発光物質は前記光出射窓上に配置することもできる。発光物質の斯様な配置は、遠隔蛍光体配置としても知られている。光源から遠くに離れて発光物質を有するということは、該発光物質の効率及び発光物質の選択範囲が、該遠隔蛍光体配置における発光物質の余り厳しくない温度要件により、及び該遠隔発光物質が光源により放出される光を拡散させる拡散器としても作用し、かくして別の拡散器の使用が回避されることにより改善されるという利点を提供する。
【００２５】
本発明は、請求項１３に記載されたバックライトシステム及び請求項１４に記載された表示装置にも関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明による照明システムの第１実施例の簡略化された断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明による照明システムの概略立体図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明による照明システムの概略立体図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明による照明システムの概略立体図である。
【図２】図２は、本発明による照明システムの第２実施例の簡略化された断面図である。
【図３】図３は、本発明による照明システムの第３実施例の簡略化された断面図である。
【図４】図４は、本発明によるバックライトシステムを有する、本発明による表示装置の簡略化された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の前記及び他の態様は、以下に記載する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して説明されるであろう。
【００２８】
尚、各図は純粋に概念的なものであり、実寸では描かれていない。特に、明瞭化のために、幾つかの寸法は強く誇張されている。また、各図における同様の構成要素は可能な限り同様の符号により示されている。
【００２９】
図１Ａは、本発明による照明システムの第１実施例１０の簡略化された断面図である。図１Ａに示す照明システム１０は、導光器３０を介し該照明システム１０の光出射窓４０に向かって光を放出する光源２０を有している。導光器３０は、後壁３４に対向して配置された前壁３２、及び当該導光器により案内された光の少なくとも一部を当該照明システム１０の光出射窓４０に向かって再指向させる光導出構造５０を有している。図１Ａに示す実施例では、導光器３０は該導光器にわたって実質的に一定の厚さＴＬを有している。該導光器３０は、更に、光源２０からの光が該導光器３０に入射すると共に該導光器に介して分配される光入射窓３６を有している。該導光器３０は当該照明システム１０の光出射窓４０に対して、導光器３０と光出射窓４０との間の距離が該光出射窓４０の縁部４２に向かって減少するように配置されている。光入射窓３６は、光出射窓４０の縁部４２から離れて配置されると共に、好ましくは、該光出射窓４０の垂直（法線）軸ｎに又は該垂直軸と平行に配置される。このような構成において、光入射窓３６は光出射窓４０の背後に配置され、このことは、導光器３０が光出射窓４０の縁部４２において該光出射窓４０に非常に接近し、かくして、当該照明システム１０が該照明システム１０の縁部４２において非常に薄い厚さを有するのを可能にする。
【００３０】
図１Ａに示した照明システム１０の構成は、光源２０と光出射窓４０との間の距離が相対的に大きいことを示している。このことは、光源２０により光出射窓４０の方向に放出される光を遮蔽し又は斯かる光の輝度を減少させるために遮蔽ミラー６０が使用され、これにより、光源２０により放出される光が光出射窓４０を直接的に照射するのを低減又は防止する場合に特に有利である。光源２０による光出射窓４０の斯様な直接的な照明は、当該照明システム１０の光出射窓４０の中心に相対的に高い輝度を生じさせ、従って、光出射窓４０にわたる均一性を減少させるであろう。しかしながら、上記遮蔽ミラー６０が光出射窓４０に過度に近くに配置されると、該光出射窓４０において、遮蔽ミラー６０の近傍の相対的に暗いスポットが観察されるようになり得る。遮蔽ミラー６０と光出射窓４０との間に相対的に大きな距離を設けることにより、導光器３０により放出される光（及び、恐らくは該遮蔽ミラー６０により放出される光の幾らかの漏れ）は、光出射窓４０に突入する前に混ざり合い、該光出射窓４０にわたって実質的に均一な分布を生じさせることができる。遮蔽ミラー６０と光出射窓４０との間の距離Ｈは、好ましくは、該遮蔽ミラー６０の幅Ｗの半分に等しく又は該半分より大きくすべきである。このような構成においては、光の実質的に均一な分布を発生させるために光を混合するための充分な空間が利用可能となる。遮蔽ミラー６０と光出射窓４０との間の該差分は、導光器３０と該光出射窓４０との間の所定の角度αを定めることにもなり得る。
【００３１】
更に、光源２０の光出射窓４０からの相対的に離れた配置は、光源２０の近傍の個々の光導出構造５０が光出射窓４０では見えることがなく、かくして該光出射窓４０にわたる均一性を妨害することがないであろうという更なる利点を有している。光導出構造５０を持つ導光器３０において、光源２０の近傍の斯かる光導出構造５０は通常は相対的に低い密度を有する一方、光導出構造５０の該密度は光源２０に対する距離が増加すると増加する。光導出構造５０の斯かる分布は、光出射窓４０にわたっての光の実質的に均一な分布を発生させるために採用することができる。しかしながら、光導出構造５０が相対的に低い密度を有する領域では、個々の導出構造５０が光出射窓４０において見えてしまい得る。このことは、導出構造５０が相対的に低い密度を持つ上記領域と光出射窓４０との間の距離を増加させることにより防止することができる。図１Ａに示した照明システム１０の構成では、このことは、導光器３０との間の距離が当該光出射窓４０の縁部４２に向かって減少する一方、導光器３０の光入射窓３６が上記縁部４２から離れて配置される故に解決される。このような構成において、光入射窓３６と光出射窓４０との間の距離Ｄは相対的に大きくなる。前記光導出構造が相対的に低い密度を持つ領域は、光入射窓３６に又は該入射窓の近傍に配置されるので、導光器３０の光入射窓３６と当該照明システム１０の光出射窓４０との間の該相対的に大きな距離Ｄは、個々の光導出構造５０からの光を光出射窓４０に突入する前に混合させ、これにより、個々の光導出構造５０が見えず、従って光出射窓４０にわたって光の相対的に均一な分布を生じさせるようにする。
【００３２】
光源２０は、例えば実質的に白色の光を放出する単一の発光ダイオード２２とすることができ、及び／又は複数の所定の色の光を放出する複数の発光体（light emitters）２２を有することができる。
【００３３】
導光器３０は、好ましくは、光を全内部反射により案内し、これにより当該導光器を介して光の実質的に無損失な案内を行うように構成される。導光器３０の光導出構造５０は、これら光導出構造が光源２０の近傍では相対的に低い密度を有し、且つ、該密度が光源２０からの距離が増加するにつれて増加するように分布させることができる。光導出構造５０の分布は、徐々に又はステップ状に変化し得る。他の例として、光導出構造５０は、これら光導出構造が光出射窓４０にわたって所定の光分布（例えば、光出射窓４０にわたって均一でないとすることもできる）を発生するように分散させることもできる。光導出構造５０は、例えば前記前壁又は前記後壁の何れかに配置される、例えば、対称な溝、非対称な溝、四角錐状の窪み、畝、マイクロドット、斜めのスリット、メルロン構造（merlon structures）及び円錐状の窪み等とすることができる。他の例として、該光導出構造は導光器３０内に分散された散乱物質とすることもできる。
【００３４】
図１Ａに示した実施例においては、導光器３０の後壁３４に対向し且つ平行に、反射面７０が配設される。この反射面７０は、光出射窓４０から離れるように進行する光を該光出射窓４０に戻るように再指向させて、当該照明システム１０の効率を増加させる。例えば、導出構造５０により光出射窓４０に向かって再指向されたが前壁３２により反射された光は、光出射窓４０から離れるように進行し、該反射面７０により再指向され得る。
【００３５】
図１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄは、本発明による照明システム１０の概略立体図である。破線は、導光器３０の前壁３２の形状を示している。図１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄから分かるように、導光器３０は様々な形状を有することができる。これら形状の各々は、異なる分布の光導出構造５０を有し、光出射窓４０にわたって光の実質的に均一な分布を発生することができる。
【００３６】
図２は、本発明による照明システムの第２実施例１２の簡略化された断面図である。図２に示された実施例において、導光器３０における光入射窓３６を有する部分３８は、光出射窓４０から離れるように湾曲されている。この湾曲された部分３８は、光入射窓３６が光出射窓４０に対して実質的に平行に配置されるようにさせる。図示の実施例においては、導光器３０に光を供給するのに、単一の発光体２２で充分であり得る。この構成は、遮蔽ミラー６０を相対的に小さく（相対的に小さな幅Ｗ）することができるか、又は完全に省略することができるという利点を有する。図２に示した概略断面図において、導光器３０の上記部分３８は相対的に鋭い湾曲を有している。この湾曲は、好ましくは、当該光の依然として殆どが全内部反射を介して導光器３０により案内されるように選択することができる。遮蔽ミラーが必要とされない実施例では、光出射窓４０と光源２２との間の距離Ｈを減少させることができる。
【００３７】
図２に示した照明システム１２は、光出射窓４０上に追加の層８０を更に有する。この追加の層８０は、拡散器及び／又は輝度強化箔（brightness enhancement foil）及び／又は再指向箔（redirection foil）とすることができる。また、照明システム１２は、光源２２により放出された光の少なくとも一部を、より長い波長を持つ光に変換するための発光物質９０（luminescent material）又は発光物質９０の混合物を有することもできる。図２に示した実施例において、該発光物質９０は導光器３０の前壁３２上に配置されている。他の例として、発光物質９０は、後壁３４上に配置するか、又は当該導光器内に混合されるか、又は当該照明システム１２の光出射窓４０上に配置することができる。
【００３８】
図３は、本発明による照明システムの第３実施例１４の簡略化された断面図である。この第３実施例において、導光器３０は、光源２４により放出された光を案内するための追加の中央部分３１を有している。この中央部分３１は、例えば光出射窓４０と実質的に平行に配置することができる。この実施例は、光出射窓４０の縁部４２において依然として相対的に薄い照明システム１４を有しながら、該照明システム１４内に配設される光源２４の数が増加されるのを可能にするという利点を有している。増加された数の光源２４は、当該照明システム１４により光出射窓４０を介して例えば表示装置（図４参照）の方向に導出することが可能な光を増加させる。図３に示した実施例において、光源２４は側面発光型の発光ダイオードである。図３に示される側面発光型の発光ダイオード２４は、光を、光出射窓４０と実質的に平行な全般的方向に放出する。放出された光は、導光器３０及び該導光器３０の中央部分３１の両方に入射される。ここでも、光源２４は、光出射窓４０に対して垂直な軸ｎに配置され、従って光出射窓４０の背後に配置される。導光器３０と光出射窓４０との間の距離Ｄは、該光出射窓４０の縁部４２に向かって減少し、従って、相対的に狭い縁部の照明システム１４を依然として可能にする。図３に示す構成において、前記中央部分３１は導光器３０と比較して相対的に小さい。しかしながら、該中央部分３１は光を両方の側面発光型発光ダイオード２４から受光するので、該中央部分は導光器３０の寸法より大きな寸法を有することができ、かくして、極端に大きいことが可能な光出射窓４０を実質的に均一に照明することができる一方、当該照明システム１４の厚さが光出射窓４０の縁部４２に向かって減少するような照明システムを提供するものである。
【００３９】
図４は、本発明によるバックライトシステム１００を有する、本発明による表示装置２００の簡略化された断面図である。該表示装置２００は、例えば液晶表示装置とすることができ、該液晶表示装置は、電気的に接続された（図示略）液晶セル２１２の層、偏光層２１０及びアナライズ層（analyzing layer）２１４を有する。他の例として、表示装置２００は如何なる他の非発光性表示装置とすることもできる。表示装置２００は、図１Ａに示されたような照明システム１０を有するバックライトシステム１００を備える。該バックライトシステム１００は、更に、拡散器層１１０を有することができる。該拡散器層１１０は、照明システム１０の光出射窓４０を構成することができる。
【００４０】
尚、上述した実施例は、本発明を限定するというよりは解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替実施例を設計することができることに注意すべきである。
【００４１】
また、請求項において、括弧内に記された符号は当該請求項を限定するものと見なしてはならない。また、"有する"なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。また、単数形の構成要素は、複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。また、本発明は幾つかの個別の構成要素を有するハードウェアにより実施化することができる。また、幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段の幾つかは１つの同一のハードウェア品目により具現化することができる。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。
【図１Ａ】
2011517040.tif 000003
【図１Ｂ】
2011517040.tif 000004
【図１Ｃ】
2011517040.tif 000005
【図１Ｄ】
2011517040.tif 000006
【図２】
2011517040.tif 000007
【図３】
2011517040.tif 000008
【図４】
2011517040.tif 000009
【国際調査報告】
2011517040.tif 000010
2011517040.tif 000011
2011517040.tif 000012