(57)【要約】一局面においては、発光面は、タイル状の構成で配設された複数の離散的で実質的に平坦な発光照明装置を含む。各装置は、発光領域と非照明領域とを有し、第１の装置の発光領域は、第２の隣接装置の非照明領域の少なくとも一部を閉塞する。別の局面においては、照明源は、サブアセンブリプラットフォームおよび導光要素の融合により形成されるソケットと、ソケットに受容される離散光源とを含む。別の局面においては、導光要素は、出力結合領域と反対側の入力結合領域に近接する集積領域であって、入力結合領域からの多方向光を出力結合領域に向かって方向付ける、集積領域を含む。別の局面においては、平面照明領域は、各々出力結合領域を含む、２つの導光要素を含む。各出力結合領域の少なくとも一部は、他の少なくとも一部と重さなり合う。重複領域は、実質的に均一な光出力を放射する。
2011508373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイル状構成で配設される複数の離散的で実質的に平坦な発光照明装置を備える、発光面であって、各装置は、発光領域と、光が発されない非照明領域とを有し、第１の装置の該発光領域は、第２の隣接装置の該非照明領域の少なくとも一部を閉塞し、各装置は、空間的に別個の入力結合領域と、出力結合領域とを含む、導光要素を備え、それにより、該入力結合領域に入射する光は、該出力結合領域からの放射のために、該導光要素内で実質的に保持される、発光面。
【請求項２】
各装置は、少なくとも１つのＬＥＤを備え、該ＬＥＤから発せられる光は、前記入力結合領域中の前記導光要素に結合される、請求項１に記載の発光面。
【請求項３】
前記ＬＥＤは、ランベルト光源である、請求項２に記載の発光面。
【請求項４】
各照明装置は、単一のＬＥＤを備える、請求項２に記載の発光面。
【請求項５】
各照明装置は、複数のＬＥＤを備える、請求項２に記載の発光面。
【請求項６】
各照明装置は、一対の対向するＬＥＤを備える、請求項５に記載の発光面。
【請求項７】
各照明装置は、複数の隣接するＬＥＤを備える、請求項５に記載の発光面。
【請求項８】
各導光要素は、その出力結合領域がその入力結合領域を隠すように、折り畳み式構造を有する、請求項１に記載の発光面。
【請求項９】
前記発光面は、可撓性である、請求項１に記載の発光面。
【請求項１０】
前記導光要素は、前記入力結合領域で受けた多方向光のかなりの割合を前記出力結合領域に向かって方向付けるための集積領域をさらに含む、請求項１に記載の発光面。
【請求項１１】
前記導光要素は、前記集積領域からの光が前記出力結合領域に到達する前に通過する伝搬領域をさらに含む、請求項１０に記載の発光面。
【請求項１２】
複数のピクセルを備え、前記発光照明装置の近接かつ前面に配置される、液晶表示パネルをさらに備える、請求項１に記載の発光面。
【請求項１３】
複数の導光要素から平面的な発光面を形成する方法であって、該方法は、
第１の入力結合領域と、そこから空間的に分離された第１の出力結合領域とを含む、第１の導光要素を提供することであって、それにより、該第１の入力結合領域に入射する光は、該第１の出力結合領域からの放射のために、該第１の導光要素内で実質的に保持される、ことと、
重複領域を形成するように、第２の導光要素の一部を該第１の導光要素の一部の上に重ね合わせることであって、該第２の導光要素は、第２の入力結合領域と、そこから空間的に分離された第２の出力結合領域とを備え、それにより、該第２の入力結合領域に入射する光は、該第２の出力結合領域からの放射のために、該第２の導光要素内で実質的に保持される、ことと
を含み、該重複領域は、少なくとも、該第１の入力結合領域と、該第１の入力結合領域を完全に閉塞する該第２の出力結合領域の少なくとも一部とを含む、方法。
【請求項１４】
前記第２の出力結合領域からの光は、前記第２の導光要素のあらゆる非照明領域を完全に閉塞する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の導光要素は、第１の伝搬領域と、第１の集積領域とをさらに備え、前記第２の出力結合領域も、該第１の伝搬領域と、該第１の集積領域とを閉塞する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の導光要素は、第１の縞状の要素の一部であり、前記第２の導光要素は、第２の縞状の要素の一部である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１および第２の縞状の要素は、非対称であり、隣接して配設される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１および第２の縞状の要素は、対称であり、かつ追加の対称的な縞状の要素の行列内で織り合わされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
第２の重複領域を形成するように、第３の導光要素の少なくとも一部を前記第２の導光要素の少なくとも一部の上に重ね合わせることであって、該第３の導光要素は、第３の入力結合領域と、そこから空間的に分離された第３の出力結合領域とを含み、それにより、該第３の入力結合領域に入射する光は、該第３の出力結合領域からの放射のために、該第３の導光要素内で実質的に保持される、ことをさらに含み、
該第２の重複領域は、該第３の出力結合領域の少なくとも一部を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
サブアセンブリプラットフォームおよび前記導光要素の融合により形成されるソケットを備える照明装置を使用して各導光要素を照明することであって、該ソケットは、該導光要素の前記入力結合領域に結合された離散光源を含有する、ことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記離散光源は、ＬＥＤである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＬＥＤは、ランベルト光源である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
各照明装置は、単一のＬＥＤを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
各照明装置は、複数のＬＥＤを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
各照明装置は、一対の対向するＬＥＤを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
各照明装置は、複数の隣接するＬＥＤを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
入力結合領域と、そこから空間的に分離された出力結合領域とを各々が含む、追加の導光要素を提供することであって、それにより、入力結合領域に入射する光は、該出力結合領域からの放射のために、該対応する導光要素内で実質的に保持される、ことと、
出力結合領域が全入力結合領域を閉塞するように、各追加の導光要素の一部を隣接する導光要素の一部の上に重なり合わせることと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２８】
前記重なり合わせることは、導光要素を屈曲させることを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
空間的に別個の入力結合および出力結合領域と、該入力結合領域に光学的に結合される、少なくとも１つの光源とを含む、導光要素を備える、離散的で実質的に平坦な発光照明装置であって、該入力結合領域は、その側面に沿って該出力結合領域に隣接し、かつそれを覆って折り畳まれ、該光源から該入力結合領域に入射する光は、該出力結合領域からの放射のために、該導光要素内で実質的に保持される、装置。
【請求項３０】
その第２の側面に沿って前記出力結合領域に隣接し、かつそれを覆って折り畳まれる第２の入力結合領域をさらに含み、該第２の入力結合領域に入射する光は、該出力結合領域からの放射のために、前記導光要素内で実質的に保持される、請求項２９に記載の離散的照明装置。
【請求項３１】
前記第２の入力結合領域に光学的に結合される、少なくとも１つの光源をさらに備える、請求項２９に記載の離散照明装置。
【請求項３２】
前記入力結合領域および前記第２の入力結合領域は、異なる光源に光学的に結合される、請求項２９に記載の離散照明装置。
【請求項３３】
前記入力結合領域および前記第２の入力結合領域は、同一の少なくとも１つの光源に光学的に結合される、請求項２９に記載の離散的照明装置。
【請求項３４】
複数の導光要素から平面的な発光面を形成する方法であって、該方法は、
第１の入力結合領域と、第１の出力結合領域とを含む、第１の導光要素を提供することであって、該第１の入力結合領域および該第１の出力結合領域は、空間的に別個であり、それにより、該第１の入力結合領域に入射する光は、該第１の出力結合領域からの放射のために、該導光要素内に保持される、ことと、
該第１の導光要素に隣接する第２の導光要素を提供することであって、該第２の導光要素は、第２の入力結合領域と、第２の出力結合領域とを含み、該第２の入力結合領域および該第２の出力結合領域は、空間的に別個であり、それにより、該第２の入力結合領域に入射する光は、該第２の出力結合領域からの放射のために、該導光要素内で保持される、ことと
を含み、該隣接する第１および第２の導光要素が、光の連続面を放射するように、該第１の出力結合領域は、該第１の入力結合領域を閉塞し、該第２の出力結合領域は、該第２の入力結合領域を閉塞する、方法。
【請求項３５】
前記導光要素は可撓性である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の出力結合領域を前記第１の入力結合領域を覆って折り畳み、前記第２の出力結合領域を前記第２の入力結合領域を覆って折り畳むことをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
サブアセンブリプラットフォームおよび導光要素の融合により形成されるソケットと、該ソケットの中に受容される離散光源とを備える、照明源。
【請求項３８】
前記離散光源は、前記サブアセンブリプラットフォーム上に配置され、かつ電気的に接続されるＬＥＤダイを備える、請求項３７に記載の照明源。
【請求項３９】
前記導光要素は、前記サブアセンブリプラットフォーム上に配置され、それと直接接触し、かつＬＥＤダイ用のパッケージの少なくとも一部として機能する、請求項３８に記載の照明源。
【請求項４０】
前記ＬＥＤダイと前記導光要素との間に配置され、かつそれらと直接接触する、封入材料をさらに備える、請求項３９に記載の照明源。
【請求項４１】
前記サブアセンブリプラットフォームは、輪郭電気接続を備える、請求項３７に記載の照明源。
【請求項４２】
前記離散光源は、前記サブアセンブリに熱的に接続される、請求項３７に記載の照明源。
【請求項４３】
前記サブアセンブリプラットフォームは、前記照明源を構造に接続するための機械的インターフェイスを備える、請求項３７に記載の照明源。
【請求項４４】
前記導光要素は、空間的に別個の入力結合および出力結合領域を含み、前記離散光源により該入力結合領域に注入される光は、該出力結合領域からの放射のために、該導光要素内で実質的に保持される、請求項３７に記載の照明源。
【請求項４５】
前記離散光源は、最上部放射型である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４６】
前記離散光源はランベルト光源である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４７】
照明装置を形成する方法であって、該方法は、
サブアセンブリプラットフォームの凹部の中に離散光源を提供することと、
該サブアセンブリプラットフォームを導光要素に接合し、それにより、該離散光源が配置される、閉鎖型ソケットを形成することとを含む、方法。
【請求項４８】
封入材料が前記閉鎖型ソケット内の任意の自由体積を占有するように、前記離散光源の上に該封入材料を提供することをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記離散光源を提供する前に、前記サブアセンブリプラットフォームを組み立てることをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記サブアセンブリプラットフォームを導光要素に接合することは、約８５℃より低い温度で少なくとも部分的に実施される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記離散光源は、約８５℃より低い温度で少なくとも部分的に操作される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記離散光源は、ベアダイＬＥＤである、請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
前記サブアセンブリプラットフォームを介して、前記離散光源に電流を提供することであって、該離散光源は、それにより、前記導光要素の中へ光を放射する、ことをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
前記離散光源により生成される熱は、前記サブアセンブリプラットフォームを通して消散される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５５】
光は、前記導光要素の頂面にわたって実質的に均一に発せられる、請求項４７に記載の方法。
【請求項５６】
導光要素であって、
光源からの多方向光を受容するための入力結合領域と、
該導光要素から光を放射するための出力結合領域と、
該出力結合領域と反対側の該入力結合領域に近接する集積領域であって、該集積領域は、該入力結合領域からの多方向光を該出力結合領域に向かって方向付ける、集積領域と
を含む、導光要素。
【請求項５７】
前記集積領域は、放物線形状を有する、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項５８】
前記放物線形状の中心は、前記入力結合領域の中心である、請求項５７に記載の導光要素。
【請求項５９】
前記集積領域は、前記入力結合領域からオフセットされる、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６０】
前記集積領域に当たる光の角度は、全反射の角度よりも大きい、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６１】
側壁は、反射性被膜を有する、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６２】
前記集積領域に伝達される前記光は、前記出力結合領域に向かって実質的に反射される、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６３】
前記集積領域に伝達される前記光は、前記出力結合領域に向かって実質的に反射される、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６４】
前記集積領域に伝達される前記光は、前記出力結合領域に向かって完全に反射される、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６５】
前記集積領域から反射される前記光は、前記入力結合領域から前記出力結合領域へ直接伝達される光と結合して、該出力結合領域の中で光強度の均一な分布を生成する、請求項５６に記載の導光要素。
【請求項６６】
入力結合領域と、伝搬領域と、出力結合領域と、頂面と、側壁とを含む、導光要素であって、（ｉ）光は、該入力結合領域で該導光要素により受容され、該伝搬領域を通して伝達され、該出力結合領域により発せられ、（ｉｉ）該頂面および該側壁は、丸い角により接合され、（ｉｉｉ）該頂面および該側壁は、その上の光入射を反射し、（ｉｖ）該丸い角は、その上で光入射を伝達する、導光要素。
【請求項６７】
前記丸い角は、前記出力結合領域の中にある、請求項６６に記載の導光要素。
【請求項６８】
前記側壁は、研磨される、請求項６６に記載の導光要素。
【請求項６９】
入力結合領域と、伝搬領域と、出力結合領域と、頂面と、側壁とを備える、導光要素であって、（ｉ）光は、該入力結合領域で該導光要素により受容され、該伝搬領域を通して伝達され、該出力結合領域により発せられ、（ｉｉ）該頂面および該側壁は、９０度の角により接合され、（ｉｉｉ）該頂面、側壁および９０度の角は、その上の光入射を反射する、導光要素。
【請求項７０】
前記９０度の角は、前記出力結合領域の中ある、請求項６９に記載の導光要素。
【請求項７１】
前記側壁は、研磨される、請求項６９に記載の導光要素。
【請求項７２】
平面照明領域であって、
第１の出力結合領域を含む、第１の導光要素と、
第２の出力結合領域を含む、第２の導光要素であって、該第２の出力結合領域の少なくとも一部は、該第１の出力結合の少なくとも一部と重なり合って、ある領域を有する重複領域を画定する、第２の導光要素と
を備え、該重複領域は、該領域上で実質的に均一な光出力を放射する、平面照明領域。
【請求項７３】
前記重複領域の前記光出力は、前記第１および第２の出力結合領域と１０％以内の差がある、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項７４】
前記重複領域と、前記第１および第２の出力結合領域との間の光出力の変化は、緩やかである、請求項７３に記載の平面照明領域。
【請求項７５】
前記第１の出力結合領域は、その中に光散乱要素を備え、前記第１および第２の出力結合領域は、部分的にだけ重なり合い、前記重複領域外の該光散乱要素の密度は、該重複領域内の該光散乱要素の密度よりも大きい、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項７６】
前記重複領域内の前記光散乱要素の前記密度は、一方向に沿って減少する、請求項７５に記載の平面照明領域。
【請求項７７】
前記第２の出力結合領域は、前記重複領域の中で透明である、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項７８】
前記重複領域の中で、前記第１の出力結合領域から発せられる光は、前記第２の出力結合領域を通過する、請求項７７に記載の平面照明領域。
【請求項７９】
前記第１および第２の出力結合領域は、部分的にのみ重なり合い、第３の出力結合領域を含む第３の導光要素をさらに備え、該第３の出力結合領域の一部は、該第２の出力結合領域の第２の一部と重なり合って、第２の領域を有する第２の重複領域を画定し、該第２の重複領域は、該第２の領域上で実質的に均一な光出力を放射する、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項８０】
前記第１の導光要素は、非垂直の側壁を備え、前記第２の導光要素は、前記重複領域内に第２の、補完的な非垂直の側壁を備える、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項８１】
前記平面照明領域の頂面は実質的に平坦である、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項８２】
前記第１および第２の導光要素とともに、第１および第２の方向に延在する配列を形成する、追加の導光要素をさらに備え、該導光要素は、該第１の方向に重なり合って、該第２の方向には重なり合わない、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項８３】
前記第１および第２の導光要素とともに、第１および第２の方向に延在する配列を形成する、追加の導光要素をさらに備え、該導光要素は、該第１および該第２の方向に重なり合う、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項８４】
前記重複領域は、光吸収材料を備える、請求項７２に記載の平面照明領域。
【請求項８５】
平面照明領域を形成する方法であって、該方法は、
第１の出力結合領域を含む、第１の導光要素を提供することと、
該第１の導光要素の少なくとも一部を、第２の出力結合領域を含む第２の導光要素と重ね合わせることであって、それにより、該第１の出力結合領域の少なくとも一部と、該第２の出力結合領域とを含む、重複領域を形成する、ことと
を含み、該重複領域は、実質的に均一な光出力を放射する、方法。
【請求項８６】
平面照明領域であって、
第１の側壁を備える、第１の導光要素と、
第２の側壁を備える、第２の導光要素と、
該第１および第２の側壁を覆う、屈折率整合材料であって、該屈折率整合材料の屈折率は、該第１の導光要素または該第２の導光要素のうちの少なくとも１つの屈折率にほぼ等しい、屈折率整合材料と
を備える、平面照明領域。
【請求項８７】
前記第２の側壁は、前記第１の側壁に隣接し、前記屈折率整合材料は、該第１と第２の側壁との間に位置する、請求項８６に記載の平面照明領域。
【請求項８８】
前記第１および第２の導光要素は、重なり合い、前記屈折率整合材料は、該第１および第２の導光要素を覆って、それを覆う平滑表面を作成する、請求項８６に記載の平面照明。
【請求項８９】
平面照明領域であって、
第１の研磨された側壁を備える、第１の導光要素と、
第２の研磨された側壁を備える、第２の導光要素であって、該第２の研磨された側壁は、該第１の研磨された側壁に隣接する、第２の導光要素と
を備え、該第２の導光要素は、該第１の研磨された側壁および該第２の研磨された側壁を通して、該第１の導光要素から光を受容する、平面照明領域。
【請求項９０】
前記第１の側壁と第２の側壁との間に位置する屈折率整合材料をさらに備え、該屈折率整合材料の屈折率は、前記第１の導光要素または前記第２の導光要素のうちの少なくとも１つの屈折率にほぼ等しい、請求項８９に記載の平面照明領域。
【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、２００７年１２月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／００６，１１０号、２００８年３月３日に出願された米国仮特許出願第６１／０６４，３８４号、２００８年３月９日に出願された米国仮特許出願第６１／１２７，０９５号、２００８年６月９日に出願された米国仮特許出願第６１／０５９，９３２号の優先権と利益を主張する。これら出願の各々の開示全体が本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
多様な実施形態において、本発明は、離散的な導波管ベースの発光要素を使用する平面照明のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源を使用して、平面的で均一に放射する照明面を作成することは困難である。ＬＥＤから放射される光を均一に照明面全体に分散するには複雑な光学的構造が必要である。このような構造の実施例は、点光源をガイドの端部で受容し、光をガイドの表面上に均一に分散する導光板である。図１に示されるように、エッジ照明される構造１００は、光１０４を導光板１０８の端部１０６へ伝達するサイド放射の点光源１０２を使用することができる。導光板１０８は、光１０４を頂面１１０に分散する。光源１０２は、導光板１０８から分離される。
【０００４】
しかしながら、構造を照明し得る光源の数は、導光板端部の長さおよび光源の寸法により、制限される。ガイドの表面面積が増加するにつれて、ガイドの表面上に一定の照明を維持するには、導光板端部に物理的に適合できるよりも多くの光源が必要になる可能性があり、最終的に表面面積の上限を設定する。その上に、エッジ照明される導光板は、サイド放射で、予めパッケージ化された光源が必要で、それにより、利用され得る光源の数および種類を制限する。さらに、サイド放射の光源からの光を導光板のエッジに結合するために必要な構造は、平面照明システムの小型化を妨げ得る。任意に大型に作成されることが可能で、かつ広範囲の光源を利用し得る平面照明システムに対する、および予めパッケージ化された光源を利用することができる均一に放射する平面照明面に対する必要性が明らかに存在する。
【０００５】
複数の導光板から構築される平面照明面は、隣接の導光板間の境界または「ステッチ」で不均一の光強度を示し得る。例えば、導光板のエッジは、不均一であり得て、非発光の隙間が導光板間に形成することを可能にする。加えて、２つの隣接する導光板中の光の伝搬方向は異なり得て、境界で光放射の不均一なパターンを生成する。最後に、相互に重なり合うタイルは、迷光が重複域で漏れることを可能にし得る。複数の導光要素から組み立てられ、かつ均一な光を放射する平面照明面に対する必要性が明らかに存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（概要）
本発明は、ＬＥＤ光源を含むタイル状の照明ユニットを備える平面照明領域を形成することにより、従来技術の照明面により課せられた制約を克服する。多様な実施形態において、各平面照明ユニットは、導光要素とＬＥＤ光源とを含む。例えば、ランベルト光源等の任意の上方放射光源が使用され得る。得られる平面照明領域は、同等の従来技術の構造よりも少ない集積離散平面照明ユニットを使用することができ、したがって全体的なコストを削減する。
【０００７】
さらに、本発明は、例えば、ＬＥＤ等の離散発光要素のために、光学パッケージの少なくとも一部を形成する導光要素を使用することにより、予めパッケージ化された（例えば、ベアダイ）光源を使用して、平面域を照明することを可能にする。このように、導光要素は、光源を導光板のエッジに付設する必要性を克服する。例えば、ランベルト光源等の任意の上方放射光源が使用され得る。得られる平面照明領域は、同等の従来技術の構造よりも少ない集積離散平面照明ユニットを使用することができ、したがって全体的なコストを削減する。
【０００８】
本発明に従う構造では、導光要素から分離するＬＥＤサブアセンブリプラットフォームが関与し得る。ＬＥＤサブアセンブリは、ＬＥＤ光源に電流を供給する電気的インターフェース、光源から離れる熱伝導を可能にする熱インターフェース、および／または所望の表面または他の照明源への付設のための機械的インターフェース（例えば、平面照明領域がタイル状の複数の光源により形成される場合）を含む、照明に必要なインターフェースの全てを含むことができる。ＬＥＤサブアセンブリの構造は、光源に付設する前に、電気要素の組み立ておよび電気接触のハンダ付けも可能にすることができる。このように、本発明に従って、ハンダ付けの高温（例えば、約２５０℃）に脆弱な光源であっても、このような光源が曝され得る最高温度は、装置の操作温度（例えば、約１５０℃）であるため利用され得る。
【０００９】
各導光要素は、入力結合、集積、伝搬および出力結合の領域を含む集積モノリシック導光板である。入力結合領域は、ＬＥＤ光源から放射される光を収集し、出力結合領域は、平面照明を作成するように光を放射する。光源は、要素の入力結合領域に隣接し得るが、そのエッジに配置される必要はない。１つの導光要素の入力結合領域は、隣接する要素の発光領域により少なくとも部分的に覆われ得る。この様式において、１つの要素の光が当たっていない域は隣接する要素の光が当たっている域を覆うことにより閉塞されるため、必要な数の導光要素をタイル状に配置することにより、任意の所望のサイズの連続照明面が構築され得る。
【００１０】
加えて、本発明の実施形態は、光の不均一な分布が、発光要素間の境界で閉塞することを防ぐ。例えば、導光要素の側壁は、所望に応じて、光を反射または屈折するように、研磨、湾曲、または９０度の角度に設定され得る。屈折率整合材料は、隣接する導光要素の間、および／または導光要素の発光面上に配置され得る。光吸収面は、２つの導光要素が重なり合う領域に設置され得て、導光要素は、重複領域中で変化する配光を放射し得る。
【００１１】
概して、一局面においては、発光面は、タイル状の構成で配設された複数の離散的で実質的に平坦な発光照明装置を含む。各装置は、発光領域と、光が放射されない非照明領域とを有する。第１の装置の発光領域は、第２の隣接する装置の非照明領域の少なくとも一部を閉塞する。各装置は、空間的に別個の入力結合領域と出力結合領域とを含む導光要素を含み、それにより、入力結合領域に入射する光は、出力結合領域から放射するために光要素内で実質的に保持される。
【００１２】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。各装置は、少なくとも１つのＬＥＤを含み得て、ＬＥＤから放射される光は、入力結合領域の導光要素に結合され得る。ＬＥＤは、ランベルト光源であり得る。各照明装置は、単一のＬＥＤ、複数のＬＥＤ、一対の対向するＬＥＤ、または複数の隣接するＬＥＤを含むことができる。各導光要素は、その出力結合領域がその入力結合領域を隠すように、折り畳み式構造を有することができる。発光面は、可撓性であり得る。導光要素は、入力結合領域で受容される多方向光のかなりの割合を出力結合領域に向かって方向付けるための集積領域をさらに含むことができる。導光要素は、出力結合領域に到達する前に、集積領域からの光が通過する伝搬領域をさらに含むことができる。面は、複数のピクセルを含み、発光照明装置の近接かつ前面に配置される、液晶表示パネルをさらに含む。概して、別の局面においては、複数の導光要素から平面発光面を形成する方法は、第１および第２の導光要素を提供するステップを含む。第１の導光要素は、第１の入力結合領域と、そこから空間的に分離された第１の出力結合領域とを備え、それにより、第１の入力結合領域に入射する光は、第１の出力結合領域から放射するために、第１の導光要素内で実質的に保持される。同様に、第２の導光要素は、第２の入力結合領域と、そこから空間的に分離された第２の出力結合領域とを備え、それにより、第２の入力結合領域に入射する光は、第２の出力結合領域から放射するために、第２の導光要素内で実質的に保持される。第２の導光要素の一部は、重複領域を形成するように、第１の導光要素の一部の上に重ね合わされる。第２の入力結合領域に入射する光は、第２の出力結合領域から放射するために、第２の導光要素内で実質的に保持される。重複領域は、少なくとも第１の入力結合領域と、第１の入力結合領域を完全に閉塞する第２の出力結合領域の少なくとも一部とを含む。
【００１３】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。第２の出力結合領域からの光は、第２の導光要素の任意の非照明領域を完全に閉塞することができる。第１の導光要素は、第１の伝搬領域と第１の集積領域とをさらに含むことができ、第２の出力結合領域は、第１の伝搬領域と第１の集積領域とを閉塞することもできる。第１の導光要素は、第１の縞状の要素の一部であり得て、第２の導光要素は、第２の縞状の要素の一部であり得る。第１および第２の縞状の要素は、非対称であり、隣接して配設され得て、および／または対称であり、追加の対称の縞状の要素の行列内で折り合わされ得る。離散光源は、ＬＥＤであり得て、ランベルト光源の場合がある。各照明装置は、単一のＬＥＤ、複数のＬＥＤ、一対の対向するＬＥＤ、または複数の隣接するＬＥＤを含むことができる。
【００１４】
本方法は、追加の導光要素へ拡張することができる。例えば、本方法は、第２の重複領域を形成するように、第２の導光要素の少なくとも一部の上に第３の導光要素の少なくとも一部を重ね合わせるステップをさらに含むことができる。第３の導光要素は、第３の入力結合領域とそこから空間的に分離された第３の出力結合領域とを含むことができ、それにより、第３の入力結合領域に入射する光は、第３の出力結合領域から放射するために、第３の導光要素内で実質的に保持される。第２の重複領域は、第３の出力結合領域の少なくとも一部を含むことができる。各導光要素は、サブアセンブリプラットフォームおよび導光要素の融合により形成されるソケットを含む照明装置を使用して、照明され得る。ソケットは、導光要素の入力結合領域に結合された離散光源を含むことができる。
【００１５】
本方法は、各々入力結合領域とそこから空間的に分離された出力結合領域とを備える、追加の導光要素を提供するステップをさらに含むことができる。入力結合領域に入射する光は、出力結合領域から放射するために、対応する導光要素内で実質的に保持され得る。各追加の導光要素の一部は、出力結合領域が各入力結合領域を閉塞するように、隣接する導光要素の一部の上に重ね合わされ得る。重ね合わせるステップは、導光要素を屈曲するステップを含むことができる。
【００１６】
概して、別の局面においては、離散的で実質的に平坦な発光照明装置は、空間的に別個の入力結合および出力結合領域と、入力結合領域に光学的に結合される少なくとも１つの光源とを含む、導光要素を備える。入力結合領域は、その側面に沿って出力結合領域に隣接し、それを覆って折り畳まれる。入力結合領域に入射する光は、出力結合領域から放射するために、導光要素内で実質的に保持される。
【００１７】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。第２の入力結合領域は、その第２の側面に沿って出力結合領域に隣接し、それを覆って折り畳まれ得る。第２の入力結合領域に入射する光は、出力結合領域から放射するために、導光要素内で実質的に保持され得る。少なくとも１つの光源は、第２の入力結合領域に光学的に結合され得る。入力結合領域と第２の入力結合領域は、異なる光源に光学的に結合される。入力結合領域および第２の入力結合領域は、少なくとも１つの光源で同一に光学的に結合され得る。
【００１８】
概して、別の局面においては、複数の導光要素から平面発光面を形成する方法は、第１の入力結合領域と第１の出力結合領域とを含む、第１の導光要素を提供するステップを含む。第１の入力結合領域と第１の出力結合領域は、空間的に別個で、第１の入力結合領域に入射する光は、第１の出力結合領域から放射するために、導光要素内で実質的に保持される。第２の入力結合領域と第２の出力結合領域とを含む、第２の導光要素は、第１の導光要素に隣接して提供される。第２の入力結合領域と第２の出力結合領域は、空間的に別個である。第２の入力結合領域に入射する光は、第２の出力結合領域から放射するために、導光要素内で実質的に保持される。第１の出力結合領域は、第１の入力結合領域を閉塞し、第２の出力結合領域は、第２の入力結合領域を閉塞するため、隣接する第１および第２の導光要素は、光の連続面を放射する。
【００１９】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。導光要素は可撓性であり得る。本方法は、第１の出力結合領域を第１の入力結合領域を覆って折り畳むステップと、第２の出力結合領域を第２の入力結合領域を覆って折り畳むステップとをさらに含むことができる。
【００２０】
概して、別の局面においては、照明源は、サブアセンブリプラットフォームおよび導光要素の融合により形成されるソケットと、ソケット内に受容される離散光源とを含む。
【００２１】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。離散光源は、サブアセンブリプラットフォーム上に配置され、かつ電気的に接続されるＬＥＤダイを含むことができる。導光要素は、サブアセンブリプラットフォームを覆って配置され、かつこれと直接接触することができ、ＬＥＤダイ用のパッケージの少なくとも一部として機能することができる。封入材料は、ＬＥＤダイと導光要素の間に配置され、これらと直接接触することができる。サブアセンブリプラットフォームは、輪郭電気接続を含むことができる。離散光源は、サブアセンブリプラットフォームに熱的に接続され得る。サブアセンブリプラットフォームは、照明源を構造に接続するための機械的インターフェースを含むことができる。
【００２２】
導光要素は、空間的に別個の入力結合と出力結合領域とを含むことができる。離散光源により入力結合領域に入射される光は、出力結合領域から放射するために、導光要素内で実質的に保持され得る。離散光源は、最上部放射型および／またはランベルト光源であり得る。概して、別の局面においては、照明装置を形成する方法は、サブアセンブリプラットフォームの凹部中に離散光源を提供するステップを含む。サブアセンブリプラットフォームは、導光要素に接合され、それにより、その中に離散光源が配置される、閉鎖型ソケットを形成する。
【００２３】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。封入材料が閉鎖型ソケットの任意の自由体積を占有するように、離散光源の上に封入材料が提供され得る。サブアセンブリプラットフォームは、離散光源を提供するステップの前に組み立てられ得る。サブアセンブリプラットフォームを導光要素に接合するステップは、約８５℃より低い温度で少なくとも部分的に実施され得て、ベアダイＬＥＤであり得る、離散光源は、約８５℃より低い温度で少なくとも部分的に操作され得る。
【００２４】
電流は、サブアセンブリプラットフォームを通して、離散光源に提供され得る。それにより、離散光源は、光を導光要素に放射することができる。離散光源により生成される熱は、サブアセンブリプラットフォームを通して、消散され得る。光は、導光要素の頂面全体で実質的に均一に放射され得る。
【００２５】
概して、別の局面においては、導光要素は、光源から多方向光を受容するための入力結合領域と、導光要素から光を放射するための出力結合領域とを含む。集積領域は、出力結合領域とは反対側の入力結合領域に近接し、入力結合領域からの多方向光を出力結合領域に向かって方向付ける。
【００２６】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。集積領域は、放物線形状を有することができ、放物線形状の中心は、入力結合領域の中心であり得る。集積領域は、入力結合領域からオフセットされ得る。集積領域に当たる光の角度は、全反射の角度よりも大きいことがあり得る。側壁は、反射性被膜を含むことができる。集積領域に伝達される光は、出力結合領域に向かって実質的または完全に反射され得る。集積領域から反射される光は、入力結合領域から出力結合領域へ直接伝達される光と結合して、出力結合領域内で光強度の均一な分布を生成することができる。
【００２７】
概して、別の局面においては、導光要素は、入力結合領域、伝搬領域、出力結合領域、頂面、および側壁を含む。光は、入力結合領域で導光要素により受容され、伝搬領域を通して伝達され、出力結合領域により放射される。頂面および側壁は、丸い角により接合される。丸い角は、その上の入射光を伝達し、頂面および側壁は、その上の入射光を反射する。丸い角は、出力結合領域内にあり得て、側壁は、研磨され得る。
【００２８】
概して、別の局面においては、導光要素は、入力結合領域、伝搬領域、出力結合領域、頂面、および側壁を含む。光は、入力結合領域で導光要素により受容され、伝搬領域を通して伝達され、出力結合領域により放射される。頂面と側壁は９０度の角により接合され、頂面、側壁および９０度の角はその上の入射光を反射する。９０度の角は、出力結合領域中にあり得て、側壁は研磨され得る。
【００２９】
概して、別の局面において、平面照明領域は、第１の出力結合領域を含む第１の導光要素と、第２の出力結合領域を含む第２の導光要素とを含む。第２の出力結合領域の少なくとも一部は、第１の出力結合の少なくとも一部に重なり合って、ある域を有する重複領域を画定する。重複領域は、域上に実質的に均一な光出力を放射する。
【００３０】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。重複領域の光出力は、第１および第２の出力結合領域の光出力と１０％以内の差があり得る。重複領域と、第１および第２の出力結合領域との間の光出力の変化は緩やかであり得る。第１の出力結合領域は、その中に光散乱要素を含むことができ、第１および第２の出力結合領域は部分的にだけ重なり合うことができる。重複領域外の光散乱要素の密度は、重複領域内の光散乱要素の密度よりも大きいことがあり得る。重複領域内の光散乱要素の密度は、一方向に沿って減少することができる。
【００３１】
第２の出力結合領域は、重複領域において透明であり得る。第１の出力結合領域から放射される光は、重複領域中の第２の出力結合領域を通過することができる。第１および第２の出力結合領域は、部分的にのみ重なり合うことができ、平面照明領域は、第３の出力結合領域を含む、第３の導光要素をさらに含むことができる。第３の出力結合領域の一部は、第２の出力結合領域の第２の一部に重なり合って、第２の領域を有する第２の重複領域を画定することができる。第２の重複領域は、第２の領域上に実質的に均一な光出力を放射することができる。
【００３２】
第１の導光要素は、非垂直の側壁を含むことができ、第２の導光要素は、重複領域内に第２の補完的な非垂直の側壁を含むことができる。平面照明領域の頂面は、実質的に平坦であり得る。追加の導光要素は、第１および第２の導光要素とともに、第１および第２の方向に延材する配列を形成することができ、導光要素は、第１の方向に重なり合うことができて、第２の方向には重なり合うことができないか、または第１および第２の両方の方向で重なり合うことができる。重複領域は、光吸収材料を含むことができる。
【００３３】
概して、別の局面においては、平面照明領域を形成する方法は、第１の出力結合領域を含む第１の導光要素を提供するステップを含む。第１の導光要素の少なくとも一部は、第２の出力結合領域を含む第２の導光要素に重ね合わされ、それにより、第１の出力結合領域の少なくとも一部と、第２の出力結合領域とを含む重複領域を形成する。重複領域は、実質的に均一な光出力を放射する。
【００３４】
概して、別の局面においては、平面照明領域は、それぞれ、第１および第２の側壁を含む、第１および第２の導光要素を含む。屈折率整合材は、第１および第２の側壁を覆う。屈折率整合材料の屈折率は、第１の導光要素または第２の導光要素のうちの少なくとも１つの屈折率にほぼ等しい。
【００３５】
以下の機能のうち１つ以上が含まれ得る。第２の側壁は、第１の側壁に隣接することができ、屈折率整合材料は、第１の側壁と第２の側壁との間に位置し得る。第１および第２の導光要素は、重なり合うことができ、屈折率整合材料は、第１および第２の導光要素を覆って、それを覆う円滑面を作成することができる。
【００３６】
概して、別の局面においては、平面照明領域は、それぞれ、第１および第２の研磨された側壁を含む、第１および第２の導光要素を含む。第２の研磨された側壁は、第１の研磨された側壁に隣接する。第２の導光要素は、第１の研磨された側壁および第２の研磨された側壁を通じて、第１の導光要素から光を受容する。屈折率整合材料は、第１の側壁と第２の側壁との間に位置し得て、屈折率整合材料の屈折率は、第１の導光要素または第２の導光要素のうちの少なくとも１つの屈折率にほぼ等しい。
【００３７】
これらおよび他の目的は、本明細書に開示される本発明の利点および特徴に加えて、以下の説明、添付の図面および請求項を参照することにより、より明らかになる。さらに、本明細書に説明される多様な実施形態の特徴は、相互に排他的ではなく、多様な組み合わせおよび置換において存在し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
図面においては、同様な参照文字は、概して、様々な表示全体で同一の部分を指す。以下の説明においては、本発明の多様な実施形態は以下の図面を参照して説明される。
【図１】図１は、本発明の実施形態による、サイド放射点光源を備える従来技術の構造の模式正面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、ランベルト光源を備える従来技術の構造の模式正面図である。
【図３】図３および４は、それぞれ、平面的照明ユニットの例示的実施形態の斜視図と正面図である。
【図４】図３および４は、それぞれ、平面的照明ユニットの例示的実施形態の斜視図と正面図である。
【図５】図５は、平面的な照明システムの例示的な特定のグラフを表す。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、集積領域およびその動作を模式的に表す。
【図７】図７〜１１は、本発明の実施形態による、それぞれ、２光源、１光源、非対称、２光源の折り畳まれた、および単一光源の折り畳まれた式導光要素の模式図である。
【図８】図７〜１１は、本発明の実施形態による、それぞれ、２光源、１光源、非対称、２光源の折り畳まれた、および単一光源の折り畳まれた式導光要素の模式図である。
【図９】図７〜１１は、本発明の実施形態による、それぞれ、２光源、１光源、非対称、２光源の折り畳まれた、および単一光源の折り畳まれた式導光要素の模式図である。
【図１０】図７〜１１は、本発明の実施形態による、それぞれ、２光源、１光源、非対称、２光源の折り畳まれた、および単一光源の折り畳まれた式導光要素の模式図である。
【図１１】図７〜１１は、本発明の実施形態による、それぞれ、２光源、１光源、非対称、２光源の折り畳まれた、および単一光源の折り畳まれた式導光要素の模式図である。
【図１２】図１２〜１４は、本発明の実施形態による、セグメント組立の平面照明領域の多様な図面である。
【図１３】図１２〜１４は、本発明の実施形態による、セグメント組立の平面照明領域の多様な図面である。
【図１４】図１２〜１４は、本発明の実施形態による、セグメント組立の平面照明領域の多様な図面である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による、縞状平面照明ユニットの斜視図である。
【図１６Ａ】図１６Ａおよび１６Ｂは、それぞれ、図１５に示された照明ユニットから組み立てられた平面的な照明領域の斜視図と平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａおよび１６Ｂは、それぞれ、図１５に示された照明ユニットから組み立てられた平面的な照明領域の斜視図と平面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａおよび１７Ｂは、本発明の実施形態による、それぞれ、非対称の縞状要素から組み立てられた平面照明領域の斜視図と平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａおよび１７Ｂは、本発明の実施形態による、それぞれ、非対称の縞状要素から組み立てられた平面照明領域の斜視図と平面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による、折り畳まれた２光源の導光要素から形成された平面照明領域の平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態による、折り畳まれた非対称の導光要素から形成された平面照明領域の斜視図である。
【図２０】図２０〜２２は、本発明の実施形態による、平面照明領域により放射された不均一な光の断面図である。
【図２１】図２０〜２２は、本発明の実施形態による、平面照明領域により放射された不均一な光の断面図である。
【図２２】図２０〜２２は、本発明の実施形態による、平面照明領域により放射された不均一な光の断面図である。
【図２３】図２３および２４は、本発明の実施形態による、導光要素の側壁構造の上面図である。
【図２４】図２３および２４は、本発明の実施形態による、導光要素の側壁構造の上面図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態による、透明な拡散シートを備える平面照明領域の平面図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施形態による、タイル状要素を備えるバックライトユニット（ＢＬＵ）用途の斜視図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施形態による、光吸収面により覆われた平面照明領域の斜視図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施形態による、導光要素が重複領域に設置された光吸収面を備える平面照明領域の断面図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施形態による、遷移領域を備える２つの導光要素の断面図である。
【図３０】図３０は、図２９に示された各要素の出力グラフである。
【図３１】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３２Ａ】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３２Ｂ】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３３】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３４】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３５】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３６】図３１〜３６は、本発明の実施形態による、遷移領域を形成するように導光要素を重なり合わせるための様々な方法およびシステム、およびその中で使用される導光要素を表す。
【図３７】図３７および３８は、本発明の実施形態による、重複領域に非垂直の側壁を有する導光要素を備える平面照明領域の断面図である。
【図３８】図３７および３８は、本発明の実施形態による、重複領域に非垂直の側壁を有する導光要素を備える平面照明領域の断面図である。
【図３９Ａ】図３９Ａは、本発明の実施形態による、透明な充填材料を含む、平面照明領域の一実施形態の上面図である。
【図３９Ｂ】図３９Ｂは、本発明の実施形態による、透明な充填材料を含む、平面照明領域の別の実施形態の頂面図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施形態によるＬＥＤサブアセンブリである。
【図４１】図４１〜４３は、本発明の実施形態による、キャリアプラットフォームとベアダイＬＥＤ、プリント基板、およびインターフェースボードを表す。
【図４２Ａ】図４１〜４３は、本発明の実施形態による、キャリアプラットフォームとベアダイＬＥＤ、プリント基板、およびインターフェースボードを表す。
【図４２Ｂ】図４１〜４３は、本発明の実施形態による、キャリアプラットフォームとベアダイＬＥＤ、プリント基板、およびインターフェースボードを表す。
【図４３】図４１〜４３は、本発明の実施形態による、キャリアプラットフォームとベアダイＬＥＤ、プリント基板、およびインターフェースボードを表す。
【図４４】図４４は、ＬＥＤサブアセンブリの底面図である。
【図４５】図４５は、本発明の実施形態による、平面照明ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（詳細な説明）
（１．基本的設計）
本明細書には、１つ以上の離散平面照明ユニットに基づいて平面照明を組み立てるための方法およびシステムの多様な実施形態、様々なタイプの導光要素およびＬＥＤサブアセンブリの様々な実施形態、および平面照明ユニットのタイルの間の不均一の「ステッチ」効果を排除するための方法およびシステムの多様な実施形態が説明される。
【００４０】
本発明の利点は、多様な実施形態において、上方放射（例えば、ランベルト）光源を利用できることである。図２は、一般的に、導光板２０８内に完全に埋め込まれた集積型上方放射光源２０２を備えるモノリシック構造２００を示す。光源２０２は、ランベルト光分布を有することができ、光２０４は、その面２１０を通して放射するために、導光板２０８内で実質的に保持される。
【００４１】
概して、本発明は、光源が少なくとも部分的に（および通常は完全に）埋め込まれるモジュール式導光要素を利用し、図２に示される光の維持および放射動作を促進する。要素はタイル状に配置されて、任意のサイズの均一な照明面を促進する。代表的なタイル状の平面照明ユニット３００が、図３では斜視図および図４では断面図に示される。示された平面照明ユニット３００は、一対の対向するＬＥＤサブアセンブリモジュール３０２と、導光要素３０４とを含む。以下に詳細が説明されるように、導光要素３０４は、光の捕捉、保持および放射を最適化する、多様な領域、例えば、入力結合領域３０６、集積領域３０８、伝搬領域３１０および出力結合領域３１２を含むことができる。各ＬＥＤサブアセンブリモジュール３０２は、所望に応じて、以下に詳細を説明するように、導光要素３０４の入力結合領域３０６内に少なくとも部分的にパッケージ化されたＬＥＤ光源を含む。
【００４２】
光は、ランベルト光源であり得る、ＬＥＤ光源から上方へ、導光要素３０４の入力結合領域３０６内に放射され得て、この場合、光は横方向に伝搬する（すなわち、導光板３０４の厚さ内に限定される）。導光要素３０４の入力結合および集積領域３０６、３０８は、光源から光を有効に集め、最小限の損失で、伝搬領域３１０へ向かって方向付ける。具体的には、集積領域３０８は、入力結合領域３０６で受容した多方向光のかなりの割合を出力結合領域３１２に向かって配向させる。集積領域３０８からの光は、伝搬領域３１０を横断して、発光出力結合領域３１２まで進み、光源の所望の機能に適した分布で、出力結合領域３１２と伝搬領域３１０との間のインターフェース３１４に到達する。例えば、照明領域全体に均一な光放射を取得するためには、インターフェース３１４全体で光を均一に分布することが好ましい。インターフェース３１４は、通常は、はっきりした境界ではなく、例えば、別個の区域で発生する拡散粒子の密度における変化、により確立される段階的な遷移である。以下に説明される出力結合サブ領域も同様である。
【００４３】
出力結合領域３１２において、光は導光板から放射され、この結果、特定の用途に依存する所望の特性を備える平面照明となる。例えば、出力結合領域全体で実質的に均一な照明は、バックライト用途では好まれ得る。（「実質的に均一」とは、出力強度において１０％以内の変動を意味する。）モノリシック導波およびこれらの製造方法は、例えば、上記参照出願第’１１０号（「Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｓｈｅｅｔ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」）において詳細に説明される。
【００４４】
本発明の実施形態による平面照明システムにより示された例示的な特性は、図５に示される。図５に示された動作を有する平面照明システムは、離散光源として、２つのＲＧＢ中型ＬＥＤチップを含み、システムの厚さは約５ｍｍである。これらの平面照明システムは、平方メートルあたり約２０６０カンデラ（ニト）の輝度を示し、輝度の不均一性は±約６％である。（０．２５４、０．２４０）の（ｘ、ｙ）色座標の場合、色の均一性（Δｘ、Δｙ）は約（±０．００８、±０．００６）であり得る。
【００４５】
図３および４を再度参照すると、入力結合領域３０６の円筒形状は、図示を目的とするものであって、他の形状も使用され得る。例えば、入力結合領域３０６は、環状または円筒状の輪郭を有する２つの領域を含むことができる。例えば、白、単一色、赤緑青（ＲＧＢ）または赤外（ＩＲ）光源、ならびにベアダイまたはパッケージＬＥＤのどちらか等の１つ以上の光源が、入力結合領域３０６の裏面に取り付けられ得る。これらの光源は、光を導光要素３０４に結合するように、ＬＥＤにより放射された光の方向を変更する、入力結合領域３０６を通して導光板に結合される光を放射する。
【００４６】
導光要素３０４に結合されると、光は、入力結合領域３０６の周辺部に沿って全方向に放射され得る。入力結合は、２００８年４月２９日に出願された米国特許出願第１２／１５５、０９０号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」に説明され、その全体が本明細書に参考として援用される。例えば、入力結合領域３０６は、光漏斗の形を取り得る。漏斗は、１つ以上の発光要素から光を受容し、かつ光を伝搬領域３１０へ伝達する。漏斗は、１つ以上のＬＥＤから生成された光を入力面を通して受容し、内部体積内で分布し、出力面を通して放射する、面放射導波管または面放射共発振器の形を取り得る。光学的損失を防止または軽減するには、入力結合領域３０６および／または集積領域３０８は、１つ以上の反射体（例えば、エッジ反射体）を含むことができる。
【００４７】
出力結合領域３１２は、入力結合領域３０６の片側にのみ位置し得るため、出力結合領域３１２の反対側３１６上の入力結合領域３０６から放射される光は、出力結合領域３１２に向けて方向を変更され得る。この方向変更は、集積領域３０８で発生し得て、以下に詳細を説明するように、集積体が光を出力結合領域３１２へ向かって方向付けることができる。一実施形態において、例えば、２つのＬＥＤと２つの集積体等、各ＬＥＤに対して集積体が１つ存在する。図３においては、放物線形状の集積領域３０８の実施形態が示されるが、他の形状も使用され得る。集積領域３０８により形成される放物線の中心は、入力結合領域３０６の中心であり得る。
【００４８】
伝搬領域３１０は、入力結合領域３０６および集積領域３０８から放射された光が、出力結合領域３１２に向かって自由に伝搬することを可能にする。出力結合領域３１２において、光は、平面照明ユニット３００から外界へ上方方向に（３１８で示されるように）曲げられる。この光は、次に、例えば、ＬＣＤバックライト用途における表面等の複数のタイル状の照明ユニット３００により形成されるより大型の照明面の平面セグメントを照明することができる。出力結合領域３１２は、図３においては正方形の形状で表されるが、図示の目的のために、３つの矩形サブ領域３２０、３２２、３２４として示される。これらのサブ領域３２０、３２２、３２４は、別々の領域ではなく、一実施形態においては、出力結合領域３１２内の分散粒子の代表的な分布を示す。これらの粒子は、通常は２方向以上に光放射を散乱する、散乱体として機能することにより、光の放射を促進する。作用角が臨界角未満であるように、光が粒子により散乱すると、全反射が発生せず、散乱した光は、方向３１８に沿って出力結合領域３１２の表面を通して放射される。
【００４９】
光散乱粒子は、例えばガラスのビーズ等のビーズ、または他のセラミック粒子、ゴム粒子、シリカ粒子、ＢａＳＯ４またはＴｉＯ２等の無機物質を本質的に含有または構成される粒子、蛍光材料を本質的に含有または構成される粒子（以下に詳細を説明）等であり得る。実施形態においては、光散乱粒子は、実質的に非蛍光性または完全に非蛍光性でもある。このような非蛍光性粒子は、粒子に当たるどの光の波長も変換せずに、ただ光を散乱するだけである。「光散乱粒子」という用語は、このような物体が光を散乱することができる場合、中核構造が作製される導波管材料に埋め込まれる固体以外の物体も指すことができる。適切な固体以外の物体の代表例は、例えば、気泡等の中核構造内の閉鎖空洞、および／または中核構造内に埋め込まれる液滴を含むが、これらに限定されない。光散乱粒子は、リポソーム等の、しかしこれに限定されない、有機または生物的粒子でもあり得る。一部の実施形態においては、ミクロレンズ等の光学要素は、光散乱粒子と同時に、または代わりにも利用される。
【００５０】
通常、粒子は、出力結合領域３１２の中心サブ領域３２２に向かって集中し、すなわち、中心のサブ領域３２２の粒子濃度は、周辺のサブ領域３２０、３２４の濃度を超えるが、通常は、サブ領域の粒子の濃度の遷移は、急激というよりも段階的である。
【００５１】
同一の拡散材料は、各領域３０６、３０８、３１０、３１２で使用され得るが、異なる領域の機能に適した異なる濃度で使用され得る。出力結合領域３１２は、例えば、通常、最大濃度の粒子を含む。集積領域３０８は、濃度が段階的な粒子を含有し、通常は粒子を含まない伝搬領域３１０に光を向かって方向付けることができる。
【００５２】
集積領域３０８は、導光要素３０４に結合される光を伝達するため、光は、伝搬領域３１０に向かって伝搬する。加えて、集積領域３０８は、入力結合領域３０６から出力結合領域３１２への光が、光強度の必要な分布を達成することを可能にし得る。入力結合３０６、集積３０８、および伝搬３１０の領域は、出力結合領域３１２への入口３１４で光を均一に分布するように設計され得る。すなわち、出力結合領域３１２から光を放射するための標準構造は、出力結合領域３１２への入口３１４で強度の均一な分布を徹底させることができる。
【００５３】
図６は、集中領域６０２、入力結合領域６０４、および伝搬領域６０６を含む導光要素６００の例示的な部分を示し、これらは、光を均一な様式で出力結合領域に向かって進めることにより、出力結合領域への入口６１０で光密度の量および均一性を増加させる。集積領域６０２の導光要素の側面６０８は、放物線形状および／または反射被膜を有する。集積領域６０２により形成される放物線の中心は、入力結合領域６０４の中心であり得る。入力結合領域６０４で導光要素６００に入射する光は、導光要素６００で全方向に拡散することができる。図に示されるように、角度の拡散は、大部分は集積領域６０２に制限され、側壁６０８での全反射により、伝搬領域６０６に向かって方向付けられる。臨界角は、この角度以下で側壁６０８に向かって伝搬する任意の入射光が、最終的に、側壁からの単一または複数の反射を介して、伝搬領域６０６の入口６１０に到達するように、例えば、４１．８度であり得る。伝搬領域６０６への入口６１０で、光強度は、入力結合領域６０４から伝搬領域６０６へ直接伝搬する光と、側壁６０８から反射された光との重畳になる。伝搬領域６０６の入口６１０での光強度は、実質的に均一であることが望ましい。このように、光は、伝搬領域６０６を通じて伝播し、均一な強度分布で、出力結合領域への入口に到達する。
【００５４】
空気の屈折率は約１であるため、導光要素３０４は、屈折率が１を超える導波管材料を使用して作製され得る。導光要素３０４に適切な材料の代表例は、約１．５０の屈折率を有するＴＰＵ（脂肪族）、約１．５８から約１．６０までの屈折率を有するＴＰＵ（芳香族）、約１．５４の屈折率を有する、ＥＭＳ  Ｇｒｉｖｏｒｙにより提供されるＧＲＩＬＡＭＩＤ材（例えば、ＧＲＩＬＡＭＩＤ  ＴＲ９０）等の非結晶性ナイロン、約１．４６の屈折率を有する、Ｍｉｔｓｕｉにより提供されるＴＰＸ（ＰＭＰ）材、約１．３４の屈折率を有するＰＶＤＦ、その他の熱可塑性フッ素樹脂、約１．５８の屈折率を有する、ＢＡＳＦにより販売されるＳＴＹＲＯＬＵＸ（ＵＶ安定化）材、約１．５の屈折率を備えるメタクリル酸メチル重合体（ＰＭＭＡ）、および約１．５の屈折率を備えるポリカーボネートを含むが、これらに限定されない。’０９０用途において説明されるように、導光要素３０４は、単一の（中核）層から成る、または、中核層が対向する被覆層の間に位置するサンドイッチ構造を有することができる。被覆層（存在する場合）の厚さは、通常、約１０μｍから約１００μｍまでである。中核層の厚さは、約４００μｍから約１３００μｍまで変化し得る。
【００５５】
多様な実施形態においては、導光要素３０４が形成される材料は透明で、少なくともある程度可撓性があり、少なくともいくらかの伸長能力を有し、および／または熱樹脂工程において作製されることが可能である。シリコン等の非常に可撓性の高い材料ならびにＰＭＭＡまたはポリカーボネート等のやや可撓性に劣る材料も適切であり得る。選択された材料の屈曲程度は、一連の要素を表面上に組み立てる様式に依存し得る。例えば、一部の組立手順は屈曲をほとんどまたは全く必要としない場合がある。他の実施形態においては、材料は本質的に可撓性がない。比較的硬い材料でも十分に薄い場合は、本明細書に説明される組み立てに適合する十分な機械的可撓性を示すことができる。導波管要素は、組み立てを容易にする屈曲を導入するために、共押出、打ち抜き、共射出成形、または並列溶解を含むがこれらに限定されない任意の適切な技法により製造され得る。
【００５６】
導光要素３０４の各領域３０６、３０８、３１０、３１２は、これらに当たる光の波長を別の波長に変更し、それにより、例えば、光の色を変える、蛍光材料を含むことができる。このように、光源から放射される光の一部の波長を変えることによって、白色光が生成され得る。出力結合領域３１２への伝搬中、光の部分は、その後異なる波長の光を放射する、蛍光材料により吸収され得る。異なる波長の光は、出力結合領域によりまとめて放射され得て、白色光を形成する。
【００５７】
（導光要素の構成）
図７は、本発明に従う、２光源の導光要素７００の一実施形態を示す。２光源の導光要素７００は、入力結合領域７０２と、集積領域７０４と、伝搬領域７０６と、出力結合領域７０８とを有する。出力結合領域７０８は、示されるように正方形の形状であり得て、それにより、第１の導光要素７００は、９０度回転された第２の同様な導光要素７００の隣にタイル状に配置されることを可能にする。このように、および以下に説明するように、第１の導光要素７００の出力結合領域７０８は、第２の導光要素７００の入力結合領域７０２、集積領域７０４および伝搬領域７０６の上に配置され得て、それにより、第２の導光要素のこれらの領域を隠すことになる。この様式におけるタイル状配置の結果、暗い領域のない均一な照明面を作製することとなる。しかしながら、代替の実施形態においては、出力結合領域７０８は矩形である。
【００５８】
図８は、別の実施形態において、単一光源から光を受容するために、単一の入力結合領域８０２だけを有する単一光源の導光要素８００を示す。単一光源の導光要素８００も、集積領域８０４と、伝搬領域８０６と出力結合領域８０８とを含む。光は、入力結合領域８０２から、出力結合領域８０８へ、単一方向に伝搬する。２光源の導光要素７００と同様に、単一光源の導光要素８００を使用して平面照明領域を組み立てるには、これらを屈曲させる必要はない（出力結合領域８０８が隣接する要素の集積領域８０６を閉塞することを可能にする方式でタイル状に配置されるため）。正方形の出力結合領域８０８の場合、タイル状の平面照明領域の組立に必要な離散導光要素８００の数は、照明面の表面の対角線の増加の二乗で増加する。（２光源の導光要素７００と同様に、出力結合領域８０８は、多様な実施形態においては、矩形または正方形の形状である。）
本発明に従う導光要素は、図９に示されるように要素の単一側部に配設された複数の光源を有することができる。示された非対称の導光要素９００は、単一の出力結合領域９０２と複数の隣接する入力結合９０４、伝搬９０６および集積領域９０８を備える縞の形状を有する。示されるように、入力結合領域は、出力結合領域９０２の片側部にのみ配置され、したがって、光は、２つではなく１つの側部だけから出力結合領域９０２に到達する。非対称の導光要素９００は、任意のサイズの平面照明領域を組み立てるために使用され得る。出力結合領域９０２は、示されるように、通常、矩形であるが、正方形または他の任意の形状であり得る。
【００５９】
一部の実施形態においては、導光要素は、組立時に重ね合わされずに、折り畳まれる。図１０は、一実施形態において、折り畳まれた２光源２方向の導光要素１０００を示す。折り畳まれた要素１０００は、２光源の導光要素７００の構成を有するが、２つの光源、入力結合領域１００２、集積領域１００４および伝搬領域１００６が導光要素の出力結合領域１００８の下に隠されるように、それ自体を覆って折り畳まれる。折り畳まれた２光源の導光要素１０００は、正方形状の出力結合領域１００８を有することができる。正方形の対称性は、折り畳まれた２光源の導光要素１０００が並んでタイル状に配置することを可能にするために所望される。一実施形態においては、各折り畳まれた２光源の導光要素１０００は、隣接する要素１０００に対して９０度回転されるため、１つの要素１０００の各折り畳まれた側部が、隣接する要素１０００の折り畳まれていない側部に接する。平面照明領域の組立に必要な正方形の２光源の導光要素１０００の数は、その領域の対角線の増加の二乗で増加する。
【００６０】
図１１は、折り畳まれた単一光源の二方向の導光要素１１００を示す。この導光要素は、光源が１つだけであることを除き、折り畳まれた２光源の導光要素１０００に類似し、入力結合領域１１０２が重なり合う。光源からの光は、反対方向から、すなわち、入力結合領域１１０２を通じて出力結合領域１１０４へ伝搬する。平面照明領域の組立に必要な正方形の１光源の導光要素１１００の数は、その領域の対角線の増加の二乗で増加する。
【００６１】
多様な実施形態においては、２光源の導光要素７００、単一光源の導光要素８００、非対称の導光要素９００、折り畳まれた２光源の導光要素１０００および／または折り畳まれた１光源導光要素１１００は、機能的要件に従って、これらの特性を変更するように変形され得る。例えば、入力結合、集積および伝搬領域が出力結合領域と係合する様式は変形され得る。一実施形態においては、単一光源からの光は、２つ以上の方向から出力結合領域に結合され、それにより、より効率性の高い均一な光出力が可能になる。出力結合領域の形状を正方形または矩形のどちらかに変更する等、他の変形も行われ得る。正方形の形状は、回転対称を与え、それにより、平面照明の組立を簡素化することができるが、一方で、矩形の形状は、任意の所望のサイズの矩形平面照明の組立を促進する。加えて、導光要素の可撓性は、特定のタイル状配置または折り畳み技法に準じて調整され得て、導光要素が、隣接する導光要素の非照明領域を隠すように屈曲されることが必要になる場合がある。導光要素は、２つ以上の光源を有することもできる。導光要素のサイズは、平面照明領域を組み立てるために必要な導光要素の合計数を変更するように調整され得る。例えば、単一の平面構成は、様々なサイズまたは構成を有する要素を利用することができる。
【００６２】
（導光要素のタイル状配置および平面照明領域の組立）
本発明の実施形態による光を放射しない導光要素の領域は、光を放射する別の導光要素の領域により閉塞され（すなわち、後ろに隠され）得る。具体的には、入力結合、集積および／または伝搬領域は、出力結合領域の下に隠され得る。例えば、出力結合領域は、異なる導光要素上の入力結合領域に結合され得る。したがって、面を作製するために使用される導光要素の一部の領域は光を放射することがなくても、大型の均一に照明される面が構築され得る。面は、曲線形状または球形を含む多様な形状で構成され得る。
【００６３】
平面照明領域は、多様な用途において実質的に均一な照明を提供するように使用され得る。一実施形態においては、平面照明領域は、点灯用途の照明器具として使用される。別の実施形態においては、平面照明領域は、例えば、液晶表示（ＬＣＤ）の表示装置のバックライトユニットとして使用される。この実施形態においては、ＬＣＤは、複数のピクセルを含み、導光要素の前面に設置される。
【００６４】
各平面照明ユニットは、光を生成および／または転送する独立ユニットを表すことができる。平面照明領域は、各々以下に詳細を説明する、セグメント組立、ストライプ組立、タイル組立、または折り畳み構成組立等の多様な適切な組立技法のうちのいずれかにしたがって、平面照明ユニットから組み立てられ得る。
【００６５】
セグメント組立は、上記の導光要素の場合、各々の導光要素が表面上に表向きで単純に配置される、技法である。一部の導光要素の出力結合領域は、それまでに配置された他の導光要素の入力結合領域を覆うように配設される。一部の導光要素の場合、それまでに配置された導光要素の出力結合領域は、持ち上げられるため、新しい導光要素の入力結合領域がその下に滑り込める。この持ち上げる手順により、導光要素の少なくとも一部が持ち上げを容易にする十分な可撓性性を示すことが必要になり得る。一実施形態においては、各導光要素は、０、１、または２つの光源を隠す矩形の出力結合領域を有する。
【００６６】
図１２は、平面照明領域１２００が、９つの離散導光要素１２０２から構築される、セグメント組立技法の実施例を示し、これは要素７００（しかし、多様な実施形態においては、上記の任意の導光要素であり得る）に対応する。構造１２００は、導光要素１２０２の正方形または矩形の出力結合領域１２０４のみから光を放射する。導光要素１２０２の入力結合、集積、および伝搬領域１２０６、１２０８、および１２１０は光を放射しない。
【００６７】
図１３は、平面照明領域１２００の一部１３００を詳細に示す。第１の導光要素１２０２の入力結合領域１２０６は、第２の導光要素１２０２’の発光出力結合領域１２０４’の下に隠される。隣接する要素の出力結合領域１２０４”は、要素１２０２’の別の入力結合領域１２０６’から光を受容する。
【００６８】
図１４は、離散導光要素１４０２から大型の平面照明領域を構築するための別のセグメント組立技法を示す。この実施例においては、示された様式において、９つの導光要素１４０２は、各導光要素１４０２の非発光部分が隣接する導光要素１４０２の発光部分の後ろに隠れるように、３×３の格子１４０５に組み立てられる。図１４に示された統合の原理は、任意のサイズ、形状および格子の数の平面照明領域に適用され得る。
【００６９】
図１５には別の光源要素構成が示される。対称的な縞状の要素５００は、各導光要素１５０２が、近傍の導光要素１５０２と光源を共有するような、導光要素１５０２の数珠つなぎを表す。この結果、近傍の導光要素１５０４の入力結合領域１５０４は重なり合い、縞状のＮ個の導光要素は、Ｎ＋１個の光源だけを必要とする。しかしながら、各出力結合領域１５０６は、入力結合領域１５０４から伝搬される２方向から光を受容する。出力結合領域１５０６は、正方形または矩形であり得る。導光要素１５０２は、縞１５００を備える平面照明領域を組み立てるためには屈曲される必要があり得る。平面照明領域の組立に必要な離散導光要素の数は、その領域の対角線の増加に対して線形に増加し得る。
【００７０】
図１６Ａおよび１６Ｂを参照すると、平面照明領域１６００は、第１のセットの縞１５００を隣接して配設してから、第２のセットの隣接する縞を第１のセットの縞を通して垂直方向に織り合わせることにより、縞１５００から組み立てられ得る。上と下を織り合わせるステップは、出力結合領域１５０６を各入力結合領域１５０４およびその関連集積および伝搬領域の上に配置するために実行される。この手順によって、概して、導光要素１５０２が、織り合わせが発生することを可能にするある程度の可撓性を示すことが必要になる。
【００７１】
図１７Ａおよび１７Ｂは、非対称の導光要素１７０２を使用して組み立てられた例示的な平面照明領域１７００を示し、これは図９に示された要素９００に対応する。第１の非対称の導光要素１７０２は、照明領域の終端部に配置される。第２の非対称の導光要素１７０４は、第２の非対称の導光要素１７０４の出力結合領域１７０６が、第１の非対称の導光要素１７０２の入力結合領域１７０８を覆うように、第１の非対称導光要素１７０２の隣に配置される。同一様式で他の非対称の導光要素が追加される。この組立技法では、各タイルが所望の形成因子に予め形成され得るため、要素に可撓性を要求せず、したがって、非対称導光要素１７０２は屈曲される必要がない。別の実施形態においては、単一光源導光要素（図８に示された要素８００に対応する）は、非対称の導光要素１７０２に類似した一群の要素を形成するように相互に隣接して配置されてから、この一群の要素が、平面照明領域１７００に対応する構造を形成するために使用される。
【００７２】
図１８は、平面照明領域１８００が、隣接して単純にタイル状に配置される、折り畳まれた２光源の導光要素１８０２（図１０に示された要素１０００に対応する）から形成され得るようすを示す。平面照明領域１８００は、折り畳まれた１光源の導光要素（図１１に示された要素１１００に対応する）からも形成され得る。折り畳まれた導光要素１８０２は、各折り畳まれた導光要素の出力領域がその導光要素の入力結合領域を隠すため、別の隣接する導光要素の後ろに１つの導光要素を隠す必要がない。
【００７３】
図１９は、その出力結合領域の下に折り畳まれた入力結合、集積および伝搬領域を有する、複数光源の導光要素１９０２（図９に示した複数光源要素９００に類似）を使用して組み立てられた平面照明領域１９００を示す。１つの折り畳まれた複数光源の導光要素１９０２の出力結合領域は、隣接する折り畳まれた複数光源の導光要素１９０４の入力結合、集積および伝搬領域を隠すために使用される必要がないため、要素１９０２は、隣接して単純にタイル状に配置され得る。要素１９０２を屈曲して、平面組立体を達成する必要はない。
【００７４】
（ステッチ）
上記のように複数の導光要素から組み立てられた平面照明領域は、タイル間の境界領域、または「ステッチ」で不均一な光を放射し得る。
【００７５】
なぜステッチが不均一な光を放射し得るかの理由はいくつかある。例えば、不均一な光は、導光要素の構成、システムの迷光、および／または例えば、導光要素自体または組立方法に起因する導光要素の側壁の粗度または真円度による場合がある。隣接する導光要素に対して垂直に各導光要素を配置する平面照明領域の構造は、隣接するタイル間の光の進行軸の配置により、導光要素の境界において不均一性という問題を生み得る。出力結合領域におけるタイルからの発光方向は、導光板における光の進行方向に類似し得る。タイルが相互に隣に配置されると、タイル間の発光方向の非継続性により、均一性の欠落が生まれ得る。
【００７６】
不均一な光は、システムの迷光による場合もある。図２０は、平面照明領域２０００の断面図を示し、ここでは、１つの導光要素２００２が、隣接する導光要素２００４の表面上に置かれている。この構成では、迷光２０１０は、第１の導光要素の入力結合領域２００８から、２つの導光要素２００２、２００４の間を通過してから、平面照明領域２０００の外側２０１０に出てくることが可能になり得る。
【００７７】
加えて、図２１の構造２１００から分かるように、上側の導光要素２１０６の端部に近接する下側の導光要素２１０４から放射された光２１０２は、上側の導光要素２１０６の側壁２１０８に接触して反射され得る。光２１０２の本来の軌跡２１１０は、このように反射経路２１１２へと変更され得る。このように、上側の導光要素２１０６の側壁２１０８は、放射された光２１０２を遠くへ反射するため、その近接で不均一な光のパターンが生成し得る。
【００７８】
不均一な光は、導光要素の側壁の粗度および／または真円度によっても発生し得る。図２２は、例えば、２つの隣接する導光要素２２０２、２２０４の側壁２２０６の不完全度のために、導光要素２２０２、２２０４が距離ｄだけ離れている構造２２００を示す。導光要素２２０２、２２０４の間の隙間２２０８もまた、放射された光２２１０の分布に隙間を生成し得る。
【００７９】
多様な実施形態においては、導光要素の慎重な配置および／または構成により、導光要素の境界で放射される不均一な光の量が削減され得る。加えて、導光要素間の境界の不明瞭さを生成して可視性を隠蔽する構造が、平面照明領域に追加され得る。
【００８０】
一実施形態においては、導光要素の壁は、そこから放射される光を削減するように変形され、それにより、導光要素間の境界で放射される不均一な光を削減する。例えば、導光要素の壁は、光を吸収または反射する材料で覆われ得るが、終端域から集中した光の放射を妨げない。これは、導光要素の側壁に当たる光の少なくとも一部を多方向に拡散して、光は導光の上側または下側の面から放射される。別の実施形態においては、導光の壁は、約２０ｎｍ二乗平均平方根約２０ｎｍまたは全振幅１５０ｎｍの公差まで研磨される。したがって、導光要素の側壁上の入射光は、拡散せずに反射または屈曲され得る。別の実施形態においては、導光要素の壁は、全振幅約６００ｎｍ未満の公差まで研磨される。光が屈折する場合、光は、伝搬導光要素を通過して、近傍の導光要素に入り得て、放射または再屈折され得る。光が反射される場合、本来の導光要素中の伝搬を継続し得る。
【００８１】
別の実施形態においては、導光要素の側壁の形状は、光の放射に影響を与えるように変形され得る。図２３は、導光要素２３００の一部を示し、導光要素の側壁２３０４が導光要素２３００の表面２３０６と接触する、接合２３０２は湾曲している。湾曲域２３０４は、それに当たる光２３０８の入射角を変更し、それにより、光２３０８が導光要素２３００の外へ屈折することを可能にする。関連の実施形態において、側壁の一部に当たる光が、臨界入射角に対して適切な角度で当たる場合、導光要素の研磨された側壁からも光が放射され得る。
【００８２】
別の実施形態においては、図２４に示されるように、導光要素２４００の側壁２４０２は、導光要素２４００の上側および下側の面２４０４、２４０６に対して直角を作成する。導光要素２４００の側壁２４０２の角度は、それだけで、または側壁２４０２の研磨と組み合わせて、側壁２４０２に到達する光２４０８を、導光要素２４００から放射されるのではなく、反射させる。
【００８３】
導光要素の境界から放射される不均一な光を軽減するために、分散シートが使用され得る。それにより、光は、境界に近接する導光要素の表面から広角で、かつ境界線の方向に対して横方向に放射される。この様式に放射する２つの導光要素を結合すると、例えば、１０〜２０％の拡散方向伝達および８０〜７０％の逆方向伝達等の小さい拡散値を有する透明な拡散シートの助けを借りて、境界線の可視性が不明瞭化する。
【００８４】
例えば、図２５に示されるように、平面照明領域２５００は、透明な拡散シートにより覆われ得る。この実施例においては、各導光要素２５０２は、サイズが８２ｍｍ×６３ｍｍで、近傍の導光要素から６ｍｍ離れている。照明面から拡散板までの最大距離は４．５ｍｍである。図２６の黒い三角形の中心のステッチの不均一性は、以下の数式を使用してシミュレートされ得る。
【００８５】
【数１】
2011508373.tif 000003
上の式は、平面照明領域２５００に適用されると、拡散板を使用しない光の放射における不均一性は±２２％であるが、一方で、拡散板を使用する場合は不均一性が±７％であることを示す。
【００８６】
広角での光の放射は、１つの軸に沿って共に接合され、垂直軸に沿って相互を覆って置かれる導光要素間の境界線の不明瞭化を可能にし得る。光は、導光要素の間の境界線に対して垂直方向で広角に、および境界線と平行方向に狭角に放射され得て、拡散シートは、導光要素を覆って配置され得る。この構造は、照明面の輝度を増加し、例えば、輝度強化フィルム（「ＢＥＦ」）シートが放射される光の角度を削減し、より高い輝度を取得するために使用される、バックライトユニット（ＢＬＵ）用途で有用であり得る。２つの軸の光の放射角の範囲においては、対称性が欠落し得る。ＢＬＵ用途の場合、対称性の欠落は、水平軸の方向に広角の光を、かつ縦軸の方向に狭角の光を放射する場合に適し得る。一実施形態においては、図２６に示されるように、ＢＬＵ２２００は、水平軸２６０４の方向に互いに近接してタイル状に配置され、垂直軸２６０６方向に一枚一枚重ねられた導光要素２６０２を含む。別の実施形態においては、導光要素２６０２の光の伝搬方向は、別の整合された導光要素に対して連続的で、それにより、光の伝搬方向における結合が削減される。
【００８７】
別の実施形態においては、図２７に示されるように、複合構造２７００を形成するように、平面照明領域２７０４の上に設置される、ＢＥＦシート等の光学プリズムシート２７０２を適切に配設することにより、光の方向の結合がバランスされ得る。光学プリズムシート２７０２の方向は、概して、導光要素２７０６の光の伝搬方向に整合され、各光学プリズムシート２７０２は、隙間２７１０により分離される、導光要素２７０６の出力結合領域２７０８の上に置かれる。
【００８８】
図２８に示された構造２８００を参照すると、光吸収面２８０２は、図２０を参照して説明したように、２つの導光要素２８０６、２８０８がその間から逃げる光の量を削減するように重なり合う、領域２８０４に設置され得る。光吸収面２８０２は、結合されて内部で拡散することを可能にすることにより、この光の出口角を削減する、あるいは光を屈折して導光要素２８０６、２８０８に戻す、ＢＥＦシート等のプリズム光学フォイルであり得る。このようにして、光は、導光要素２８０６、２８０８に拡散する光に合流するように再利用され得る。迷光が導光要素２８０６、２８０８の垂直方向に対して鈍角である場合、光吸収要素２８０２により回収され得る光が多くなる。
【００８９】
隣接する導光要素は重なり合い得て、導光要素の照明の間の著しい対照を削減する。図２９は、構造２９００を示し、第１の導光要素２９０２は、隣接する導光要素２９０４の上に置かれている。上側の導光要素２９０２の光の放射域は、下側の導光要素２９０４の入力結合、集積および伝搬領域だけでなく、その出力結合領域の一部も覆う。この構成によって、導光要素２９０２、２９０４の間の遷移または重複領域２９０６の作成が可能になる。一実施例においては、上側の導光要素２９０２の端部２９０８は、非直線を形成する。光は、下側の導光要素２９０４の出力結合領域から、上側の導光要素２９０２を通って放射されて、導光要素２９０２、２９０４の間の遷移域２９０６全体で光の強度に緩やかな変化を作成する。この緩やかな変化は、遷移領域２９０６の導光要素２９０２、２９０４の各々の光散乱要素２９１０（例えば、上記の粒子）の密度を段階的に減少させることにより作成され得る。図３０は、導光要素２９０２、２９０４の各々の出力が遷移区域２９０６でどのように減少するかを示す。しかしながら、両方の導光要素２９０２、２９０４の出力の和３０００は、遷移区域２９０６の領域全体でほぼ一定（すなわち、均一）でなければならない。一実施形態においては、遷移領域２９０６と導光要素２９０２、２９０４の非重複出力結合領域との間の出力は、実質的に均一、すなわち、１０％以内の差である。
【００９０】
図３１には、重複する導光要素３１０２から作成された別の平面照明領域３１００が示される。この実施形態においては、導光要素３１０２は、一方向３１０４に段階的方式でタイル状に配置され、他の方向３１０６には緊密に配置される。図３２Ａおよび３２Ｂは、それぞれ、構造３１００において使用され得る導光要素３２０４の上面図および底面図３２００、３２０２を示し、図３３は側面図３３００を示す。遷移領域３２０６は、出力結合領域３２０８の両側に存在する。各導光要素３２０４は、底面反射体３２１０と、光源３２１２と、透明領域３２１４とも備える。この構成においては、要素の出力結合領域が別の要素の出力結合領域の下にある場合、上に重なっている出力結合領域から放射される光を集めないように、透明である。
【００９１】
図３４に示される、別の実施形態においては、平面照明領域３４００は、一連の導光要素３４０２を２方向３４０４、３４０６に重ね合わせることにより作成され得る。図３５および３６を参照すると、遷移領域３５０２は、導光要素３５０８の上面図３５００および底面図３６００により示されるように、その４つ全ての側部上の出力結合領域３５０４を包囲し、他の４つのタイルが、遷移領域３５０２の４つ全ての側部と重なり合う、または重ね合わされることを可能にする。出力結合領域３５０４、光源３５０６、底面反射体３６０２および透明領域３６０４も示される。遷移領域３５０２は、例えば、隣接するタイルの繊維領域の特徴に応じて、２つまたは４つの側部が透明であり得る。ここでも、目的は、重複領域で一定の光出力を保持することである。
【００９２】
第１の導光要素の側壁は、第１の導光要素と第２との重なり合いが、形成される平面照明領域の高さで均一性を欠落させないように、形成され得る。例えば、図３７の平面照明領域３７００に関して示されるように、第１の導光要素３７０４の第１の側壁３７０２は、非垂直方向であり得て、隣接の第２の導光要素３７０８の第２の側壁３７０６は、非垂直方向で、かつ第１の側壁３７０６を補完し得る。２つの導光要素３７０４、３７０８は、平面照明領域３７００の高さｈが変化することなく、非垂直方向の側壁３７０２、３７０６を含む領域３７１０において重なり合う。図３８に示された代替の実施形態３８００においては、第１の導光要素３８０４の側壁３８０２は、隣接する、第２の導光要素３８０８の曲面３８０６に適合するように湾曲し得る。
【００９３】
図３９Ａ〜Ｂは、代替の実施形態において、透明な充填材料３９０４を含む２つの平面照明領域３９００、３９０２の側面図である。平面照明領域３９００は、透明な充填材料３９０４を使用して、導光要素３９０６を重ね合わせることにより作成される域３９００の高さにおける不規則性を削減する。透明な充填材料３９０４の屈折率は、導光要素３９０６の屈折率に一致することが好ましい。加えて、透明な充填材料３９０４を使用すると、平坦で円滑な照明面３９０８が作成される。代替の実施形態においては、平面照明領域３９０２は、導光要素３９０６間の空間に透明な充填材料３９０４を含み、この透明な充填材料３９０４は、導光要素３９０６の屈折率に一致する屈折率を有することが好ましい。
【００９４】
研磨された壁を備えるタイル構造を、上記のように、平面照明領域３９０２と共に利用すると、各導光要素とその近傍との間に継続性が生成されるようになり得て、光が近傍のタイル間で拡散することを可能にする。近傍のタイル間の光を集約すると、上記のような重ね合わせる構造を必要とせずに、所望に応じて、ステッチ線の２つの側部間の光強度に連続かつ単調な変化が生成される。
【００９５】
（ＬＥＤサブアセンブリ）
本発明の多様な実施形態においては、ＬＥＤサブアセンブリが導光要素に付設される。ＬＥＤサブアセンブリは、少なくとも１つの光源のためのプラットフォームとして機能し、導光要素への電気的および機械的接続性を提供する。図４０は、キャリアプラットフォーム４００２、ＬＥＤベアダイチップ４００４、プリント基板（「ＰＣＢ」）４００６、およびインターフェースボード４００８を含む、ＬＥＤサブアセンブリ４０００の例示的な実施形態を示す。これらの構成要素は図４１〜４４に詳細が示される。他の実施形態においては、ＬＥＤベアダイチップ４００４は、パッケージ化されたＬＥＤ、ＲＧＢまたは白色光源で置換され得る。光源は、サイド放射または最上部放射型（すなわち、ランベルト）光源のいずれかであり得る。
【００９６】
図４１は、１つ以上の光源をサポートするために適切なキャリアプラットフォーム４００２を含む構造４１００を示す。光源は、例えば、ベアダイＬＥＤチップ４００４であり得る。キャリアプラットフォーム４００２は、ＬＥＤのアセンブリに使用される任意のプラットフォームであり得て、一部の実施形態においては、優れた熱伝導性を示す。キャリアプラットフォーム４００２は、ＬＥＤベアダイチップ４００４を機械的にサポートし得て、熱伝導によりＬＥＤベアダイチップ４００４からの熱消散を可能にし、かつＬＥＤベアダイチップ４００４への電気的接続を提供する。
【００９７】
図４２Ａおよび４２Ｂは、一実施形態において、それぞれ、プリント基板４００６の上面および底面の図を示す。ＬＥＤベアダイチップ４００４を備えるキャリアプラットフォーム４００２は、接続体を介して、プリント基板４００６上に取り付けられ得る。プリント基板４００６は、光源に電流を提供する輪郭電気接続を含む。プリント基板４００６は、キャリアプラットフォーム４００２を機械的にもサポートし、熱的に接触状態にあり、したがって、光源からの熱消散を向上させる。
【００９８】
図４３は、機械的接続性および照明源へのサポートを提供する、インターフェースボード４００８の一実施形態を示す。インターフェースボードは、ＬＥＤサブアセンブリ４０００全体を導光要素に機械的に接続する。さらに、必要な用途構造への平面照明源の機械的接続を可能にし得る。また、平面照明源と用途構造との間に熱接続を提供することにより熱消散も支援する。
【００９９】
図４４は、ＬＥＤサブアセンブリ４０００の底面図を示し、電気インターフェース４４０２、機械インターフェース４４０４、および熱伝導インターフェース４４０６が確認できる。図４５は、平面照明源４５００を形成するように、導光要素４５０２と共に組み立てられたＬＥＤサブアセンブリ４０００を示す。ＬＥＤベアダイチップ４００４は、キャリアプラットフォーム４００２上に取り付けられ、ＬＥＤサブアセンブリ４０００と導光要素４５０２の入力結合領域４５０４とを接合することにより形成される適切なソケットに設置され得る。ＬＥＤベアダイチップ４００４から放射される光は、導光要素４５０２の入力結合領域４５０４に結合される。
【０１００】
一実施形態においては、ＬＥＤベアダイチップ４００４は、ＬＥＤサブアセンブリ４０００に設置され、これは、導光要素のポリマーを破損する可能性がある高温（例えば、約８５℃より高温）が必要な他の組立手順後に、後で導光要素４５０２に付設される。導光要素４５０２の入力結合領域４５０４とキャリアプラットフォーム４００２との間のあらゆる隙間は、適切な充填材料で充填され得る。充填材料は、ＬＥＤの動作温度（例えば、約１５０℃未満または約７０℃未満でも）に耐えることができるが、ＬＥＤサブアセンブリ４０００の組み立て（例えば、約２５０℃のハンダ付け）に必要なこれより高い温度には耐えることができない。充填材料は、概して、ＬＥＤソケットを充填し、ＬＥＤダイの表面およびそれに接続されるいずれのワイヤ接合をも覆う。適切な充填材料の実施例は、Ｄｙｍａｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏｎ、ＣＴ）から販売されているＬＩＧＨＴ  ＷＥＬＤ９６２０等のＵＶ硬化性接着剤、およびＮｕＳｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬＬＣ（Ｗａｒｅｈａｍ、ＭＡ）から販売されているＬＳ−３２４９およびＬＳ−３２５２等のカプセルジェルを含む。ＬＥＤベアダイチップ４００４は、適切な光学および機械的特徴を備える中間材料を使用して、導光要素４５０２に直接結合され得る。この中間材料は、ＬＥＤベアダイチップ４００４を覆って配置されるカプセル構造の全てまたは一部であり得る。カプセルの形状は、導光要素４５０２との光学インターフェースの形状および屈折率の要件によって決められる。カプセル要素が使用される場合、導光要素４５０２のソケットの壁とカプセル構造の外表面との間の空間は、適切な光学および機械的特徴を備える光学接着材で充填され得る。
【０１０１】
本明細書に採用された用語および表現は、限定ではなく、説明の用語および表現として使用されるものであり、このような用語および表現の使用においては、表示および説明された特徴の任意の相当物またはその一部を排除する意図は存在しない。加えて、本発明の所与の実施形態を説明したが、当業者には、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書で開示された概念を組み入れる他の実施形態が使用され得ることが明らかであろう。したがって、説明された実施形態は、あらゆる点において、図示であって限定ではないと見なされたい。
【図１】
2011508373.tif 000004
【図２】
2011508373.tif 000005
【図３】
2011508373.tif 000006
【図４】
2011508373.tif 000007
【図５】
2011508373.tif 000008
【図６】
2011508373.tif 000009
【図７】
2011508373.tif 000010
【図８】
2011508373.tif 000011
【図９】
2011508373.tif 000012
【図１０】
2011508373.tif 000013
【図１１】
2011508373.tif 000014
【図１２】
2011508373.tif 000015
【図１３】
2011508373.tif 000016
【図１４】
2011508373.tif 000017
【図１５】
2011508373.tif 000018
【図１６Ａ】
2011508373.tif 000019
【図１６Ｂ】
2011508373.tif 000020
【図１７Ａ】
2011508373.tif 000021
【図１７Ｂ】
2011508373.tif 000022
【図１８】
2011508373.tif 000023
【図１９】
2011508373.tif 000024
【図２０】
2011508373.tif 000025
【図２１】
2011508373.tif 000026
【図２２】
2011508373.tif 000027
【図２３】
2011508373.tif 000028
【図２４】
2011508373.tif 000029
【図２５】
2011508373.tif 000030
【図２６】
2011508373.tif 000031
【図２７】
2011508373.tif 000032
【図２８】
2011508373.tif 000033
【図２９】
2011508373.tif 000034
【図３０】
2011508373.tif 000035
【図３１】
2011508373.tif 000036
【図３２Ａ】
2011508373.tif 000037
【図３２Ｂ】
2011508373.tif 000038
【図３３】
2011508373.tif 000039
【図３４】
2011508373.tif 000040
【図３５】
2011508373.tif 000041
【図３６】
2011508373.tif 000042
【図３７】
2011508373.tif 000043
【図３８】
2011508373.tif 000044
【図３９Ａ】
2011508373.tif 000045
【図３９Ｂ】
2011508373.tif 000046
【図４０】
2011508373.tif 000047
【図４１】
2011508373.tif 000048
【図４２Ａ】
2011508373.tif 000049
【図４２Ｂ】
2011508373.tif 000050
【図４３】
2011508373.tif 000051
【図４４】
2011508373.tif 000052
【図４５】
2011508373.tif 000053
【国際調査報告】
2011508373.tif 000054