(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトアセンブリ用の光導波路であって、
前面と;
前面に対向する後面と;
拡散されたコヒーレント光を用いて感光材料に記録されてから後面に形成された表面微細構造から成る領域を備えた一体型ディフューザであって、表面微細構造から成る中央領域と、該中央領域の両側に隣接する表面微細構造から成る側方領域とを有する一体型ディフューザと；
から成り、
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に表面微細構造は楕円形の光出力を生成し、前記側方領域は前記中央領域よりも狭い楕円形の光出力を有する、
光導波路。
【請求項２】
ディスプレイ用のバックライトアセンブリであって、
光導波路と；
光導波路の縁部に隣接して位置する少なくとも１つの光源と；
から成り、光導波路は、
前面と、
後面と、
拡散されたコヒーレント光を用いて感光材料に記録されてから光導波路の後面に形成された表面微細構造から成る領域を備えた一体型表面ディフューザであって、表面微細構造から成る中央領域と、該中央領域の両側に隣接する表面微細構造から成る側方領域とを有する一体型ディフューザと;
を有し、
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に表面微細構造は楕円形の光出力を生成し、前記側方領域は前記中央領域よりも狭い楕円形の光出力を有する、
バックライトアセンブリ。
【請求項３】
バックライトアセンブリによって生成された光出力の均質性と輝度を高める方法であって、
バックライトアセンブリを提供するステップから成り、
前記バックライトアセンブリは光導波路を備え、光導波路は、
前面と、
後面と、
拡散されたコヒーレント光を用いて感光材料に記録されてから光導波路の後面に形成された表面微細構造から成る領域を備えた一体型表面ディフューザであって、表面微細構造から成る中央領域と、該中央領域の両側に隣接する表面微細構造から成る側方領域とを有する一体型表面ディフューザと、を有し、
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に表面微細構造は楕円形の光出力を生成し、前記側方領域は前記中央領域よりも狭い楕円形の光出力を有する、
方法。
【請求項４】
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に、中央領域は約９５°×３０°の楕円形の光出力を生成し、各側方のディフューザが約９５°×１５°の楕円形の出力を生成する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に、中央領域は約９５°×３０°の楕円形の光出力を生成し、各側方のディフューザが約９５°×１５°の楕円形の出力を生成する請求項１に記載の光導波路。
【請求項６】
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に、中央領域は約９５°×３０°の楕円形の光出力を生成し、各側方のディフューザが約９５°×２５°の楕円形の出力を生成する請求項２に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項７】
バックライトアセンブリ用の光導波路であって、
前面と;
前面に対向する後面と；
前記前面および前記後面に対して横向きに配置された光入射表面と；
拡散されたコヒーレント光を用いて感光材料に記録されてから後面に形成された表面微細構造から成る領域を備えた一体型ディフューザと；
から成り、
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に表面微細構造は楕円形の光出力を生成し、前記表面微細構造は前記光入射表面の付近の位置において前記光入射表面から離れた位置よりも狭い楕円形の光出力を有する、
光導波路。
【請求項８】
ディスプレイ用のバックライトアセンブリであって、
該バックライトアセンブリは光導波路を備え、光導波路は、
前面と;
前面に対向する後面と；
前記前面および前記後面に対して横向きに配置された光入射表面と；
拡散されたコヒーレント光を用いて感光材料に記録されてから後面に形成された表面微細構造から成る領域を備えた一体型ディフューザと；
から成り、
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に表面微細構造は楕円形の光出力を生成し、前記表面微細構造は前記光入射表面の付近の位置において前記光入射表面から離れた位置よりも狭い楕円形の光出力を有する、
バックライトアセンブリ。
【請求項９】
バックライトアセンブリによって生成された光出力の均質性と輝度を高める方法であって、
バックライトアセンブリを提供するステップから成り、
前記バックライトアセンブリは光導波路を備え、光導波路は、
前面と;
前面に対向する後面と；
前記前面および前記後面に対して横向きに配置された光入射表面と；
拡散されたコヒーレント光を用いて感光材料に記録されてから後面に形成された表面微細構造から成る領域を備えた一体型ディフューザと；
から成り、
光が光導波路を通過するよう向けられている場合に表面微細構造は楕円形の光出力を生成し、前記表面微細構造は前記光入射表面の付近の位置において前記光入射表面から離れた位置よりも狭い楕円形の光出力を有する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に液晶ディスプレイなどのためのバックライトアセンブリに関し、詳細には、バックライトアセンブリ用の改良型全反射光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラップトップコンピュータ用などの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用の標準的なのバックライトアセンブリが図１に断面で略図示される。バックライトアセンブリ２０は、光線伝播導波路または全反射（ＴＩＲ）光導波路２２を有する。光導波路は、その端部に沿って１ないしそれ以上の光源２４を有する。一般的に使用される光源は、冷陰極蛍光管すなわちＣＣＦＬ管として知られ、光導波路の１端または対面する両端に沿って設置される。バックライトアセンブリ２０は、光導波路の後面２８に隣接して配置されるレフレクタまたは反射層２６も有する。幾つかの光学要素３０が、光導波路の後面上に配置される。
【０００３】
既知の１構成において、光学要素３０は、光導波路の前面３２に向かって上方に光線を反射する複数個のシルクスクリーンの淡色ドットである。別の既知の構成では、光学要素３０は、制御された角度で前面３２に光線を導く、光導波路２２の後面２８に形成された複数個の細長溝である。別個のディフューザフィルム層３４が、光導波路の前面３２に隣接して配置される。ディフューザフィルム３４は、光導波路に面する平滑な後面３６と、光導波路の反対側に向いた前面３８上のディフューザ面構造とを有する。
【０００４】
１対の輝度向上フィルム（ＢＥＦTM（登録商標））層４０が、ディフューザフィルム層３４に隣接して配され、互いに対して直交関係に向く。ＢＥＦTM層はミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手でき、ＢＥＦは３Ｍの商標である。ＢＥＦTM層の１方は、１方向または１面に光線を向け、もう一方のＢＥＦTMは、第１ＢＥＦTM層に対して９０°の別の方向または面に光線を向ける。各ＢＥＦTM層は、前面４４上に位置するプリズムなどの複数個の光学要素４２を典型的に有する。各ＢＥＦTM層は、ともに、光導波路前面に垂直の方向に向かって光線を視準する。
【０００５】
バックライトアセンブリは、光学要素への損傷を防止するため、ＢＥＦTM層上に配置された保護層５０も有する。ＬＣＤパネル（図示せず）などのディスプレイパネルが、保護層に隣接して一般に設置される。
【０００６】
光導波路の後面上のシルクスクリーンドットの密度が、光導波路の前面に向かって上方に投射される光線量を決定し、光線分布の均一性を決定する。２つの別のドット密度分配を図３と４に示し、以下に説明する。光導波路後面の特定領域でのドット密度が高くなるほど、該領域から前面に向かって上方に投射される光線が多くなる。標準的な光導波路の前面は、実質的に平滑または平面のままである。
【０００７】
かかる標準的なシルクスクリーンドットバックライトアセンブリは、バックライトから出射する光線輝度出力を発する。図２は、１個の可能な光線出力例を表わす。ＨＬＰとＶＬＰ曲線は、光導波路を通り、それぞれ水平または垂直方向で光導波路から出射する光線のみに関する光線強度または輝度を表わす。輝度は、光導波路中で、垂直、水平の両方でかなり一定である。これは、図３に示されるように、光導波路後面の中間付近でドット密度を高めにし、光源付近でドット密度を低めにすることで達成される。かくして、より多くの光線が、反射される前に、光導波路の中間部まで伝達される。図２に図示されるＨＢＬとＶＢＬ曲線は、すべての要素を含むバックライトアセンブリ全体の輝度を示す。ディフューザフィルムと２個のＢＥＦTM層が、観察者が位置するバックライト中央付近の輝度
を向上する。バックライトアセンブリの縁部付近の輝度はそれより低い。ディフューザフィルムとＢＥＦTM層が光線を視準し、したがって、光導波路中間部に向かって、及び光導波路からの出射時により多くの光線を導き、法線に向かって、法線に対して角度をなしてではなく、より多くの光線を導く。したがって、大部分の光線と、かくして最大輝度が画面の中央付近にある。
【０００８】
図４は、ドットが光源２４付近の縁部付近でより密になる、光導波路２２の後面２８上の別のドット密度分布を示す。図５と６は、それぞれＨＬＰ、ＶＬＰ、ＨＢＬ及びＶＢＬで識別される光導波路とバックライトアセンブリの水平軸と垂直軸に沿って測定された輝度強度を表すグラフである。図から分かるように、光導波路とバックライトの両方の垂直軸にそった輝度は、概ね「Ｍ」字型を有する曲線を描いている。これは、光源付近で高輝度となる強度と、光源付近でのドット密度の増加の両方によって生じる。光導波路の水平軸にそった輝度は、表面中でかなり一定である。これは、光源からの距離とドット密度が、光導波路中のいかなる面においても水平方向で一貫しているためである。水平軸に沿ったバックライトの輝度は、ＢＥＦTM層による光線の視準のために、バックライトの中央部付近で多少高く、縁部付近で低い。ドット密度を変更することで、バックライト出射面の部分で輝度を変更できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の標準的なバックライト構造での１つの問題は、ドット密度の変更が輝度に影響するだけでなく、光線分布の均一性も減少することにある。シルクスクリーンドットは、幾らかの光線が所望範囲に向かない、またはシステム内で完全に失われるように、散乱方向でも光線を反射する。標準的なバックライトの全体の効率は理想的とは言えない。
【００１０】
標準的バックライト構造の別の問題は、別個のディフューザフィルム層と光導波路の前面との間の接触によって生じる。両方の表面が平坦で平滑であるため、この２つの間に空隙は生じない。また、両方の要素は、非常によく似た屈折率を典型的に有する。前面に対して高角度で、またはほとんど平行に、光導波路内で前面に入射する光導波路のいかなる光線も、同じ高角度で光導波路から出射する。ディフューザフィルムとＢＥＦTM層は、この高角度光線の幾らかを、前面に対する垂直方向に完全に視準することはできない。この光線は、観察者から逸れて導かれるか、システム内で失われ、バックライトの効率を大きく減少する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（本発明の概要）
本発明は、光導波路の後面上に形成される少なくとも１個の一体型ディフューザを備えた光導波路を有する改良型バックライトアセンブリに関する。別の実施形態で、第２一体型ディフューザが、光導波路の前面上に位置する。本発明は、バックライトアセンブリの構造を簡略化し、製造及び要素コストを削減する。本発明の、より単純なバックライトアセンブリ構造は、向上された全体の輝度、向上された光線均一性、及び増加した照明効率を提供する。
【００１２】
本発明の１つの目的は、全体的な輝度特性を向上させたバックライトアセンブリを提供することにある。本発明の別の目的は、光線分布の均一性を向上させたバックライトアセンブリを提供することにある。本発明のさらなる目的は、組立が簡単で、製造がより低価格でできる、より単純な構造のバックライトアセンブリを提供することにある。本発明のさらなる目的は、いかなる改造もなく、標準的なバックライトアセンブリの代わりに使用できる、以上の改良特徴のすべてを有するバックライトアセンブリを提供することにある。
【００１３】
１実施形態において、本発明のバックライトアセンブリは、ＴＩＲ光導波路の対面縁部に沿って配置される１対の光源を有する。別個のディフューザフィルム層が、光導波路の前面付近に配置される。１対のＢＥＦTM向上層輝度がディフューザフィルム層付近に配され、バックライトの水平と垂直軸の両方で、バックライトアセンブリに対してより法線に向かって、ともに光線を視準する。第２輝度フィルムから出射する光線をさらに均一に分配するための１つの選択肢として、しかしより重要なことに、輝度向上フィルム層の光学要素を保護するため、上部の可鍛性あるディフューザフィルム層が第２輝度向上フィルム上に配置される。光導波路は、前面に対向する後面と、後面に隣接する反射面も有する。一体型表面ディフューザ微細構造が光導波路の後面上に形成される。別の実施形態において、別のさらなる一体型表面ディフューザ微細構造が、光導波路の前面上に形成される。各一体型ディフューザ表面は、特定のバックライトアセンブリのニーズに応じて変更できる特定の光線分布および方向決定特性を有する。
【００１４】
１実施形態において、光導波路の後面に形成される一体型ディフューザ表面構造は、光導波路の異なる領域で異なる光線成形および方向決定特性を有する。ディフューザは、特定の所定パターンで光線を導くよう形成され、該パターンは光導波路の異なる領域ごとに異なる。
【００１５】
１実施形態において、光導波路の後面上の一体型ディフューザ表面構造は、光線が楕円形パターンで発せられるよう形成される。別の実施形態で、一体型ディフューザ表面構造は、光線が光源付近ではある楕円形パターンで発せられ、光源から離れた光導波路の中央部付近では別の楕円形パターンで発せられるように形成される。１実施形態において、光線は、光源付近の領域から、水平は約９５°で垂直は約１５°の楕円形で発せられる。光線は、中央領域では、水平は約９５°で垂直は約３０°の楕円形で発せられる。
【００１６】
１実施形態において、光導波路の後面上に形成される一体型ディフューザ表面構造は、光導波路の表面範囲中で変動しない楕円形の光線出力を発する。１実施形態において、後面上のディフューザ表面構造は、光導波路の全表面範囲中で、水平は約９５°で垂直は約２５°の楕円光線出力を発する。
【００１７】
本発明の構造を利用することで、また種々の一体型ディフューザ表面構造の出力特徴を変動することで、従来のバックライトアセンブリ構造と比較して、高い光線分布均一性を有し、しかも、向上された全体輝度向上を提供するバックライトアセンブリが提供される。
【００１８】
本発明の以上及びその他の目的、特徴および利点は以下の詳細な説明と添付図面と組合して考慮するとより明らかとなると共により深く理解される。ただし、以下の説明は、本発明の望ましい実施形態を示すものであるが、例示を目的とし、限定は意図していない。本発明の範囲内で、その精神から逸脱することなく多数の変更や改変を行え、本発明はかかる改変のすべてを包含する。
本発明の利点と特徴の明確な概念は、図面を参照して明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】標準的なバックライトアセンブリ構造の略断面図。
【図２】図１のバックライトアセンブリからの１つの可能な光線出力と、図１のバックライトアセンブリの光導波路のみからの光線出力を示すグラフ。
【図３】光導波路の略底部平面図で、図２のグラフによって表わされる標準的なバックライトアセンブリの光導波路のシルクスクリーンドット密度を示す。
【図４】光導波路の略底部平面図で、標準的なバックライトアセンブリの別のシルクスクリーンドット密度を示す。
【図５】図４の光導波路のみの光線出力のグラフ。
【図６】図４の光導波路構造を組み込んだ標準的なバックライトアセンブリの光線出力を示すグラフ。
【図７Ａ】本発明にしたがって構築されるバックライトアセンブリの１実施形態の略断面図。
【図７Ｂ】光導波路の種々の領域を示す、図７Ａのバックライトアセンブリの前面略図。
【図８】図７Ａに図示される光導波路の略背面図。
【図９】図７Ａに図示されるバックライトの光導波路のみの輝度または光線出力を示すグラフ。
【図１０】図７Ａに図示されるバックライトアセンブリ全体の輝度または光線出力を示すグラフ。
【図１１】図７Ａのバックライトの光導波路のみであるが、異なるディフューザ特徴を有する輝度または光線出力のグラフ。
【図１２】図７Ａのバックライトアセンブリ全体であるが、図１１に表わされる光導波路を含む輝度または光線出力のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図７Ａは、本発明にしたがって構築され、略断面として示されるバックライトアセンブリ１２０の１実施形態を示す。バックライトアセンブリ１２０は、前述のバックライト２０と構造上おおむね非常に類似している。バックライトアセンブリ１２０は全反射導波路すなわち光導波路１２２を有する。光導波路１２２は、後面１２４と、前面１２６と、上端１２８と、下端１３０を有する。バックライトアセンブリ１２０は、上端１２８と下端１３０に隣接してそれぞれ配置される１対の細長い光源１３２も有する。光源１３２は、いかなる種類の所望光源でもよく、１実施形態では、それぞれ冷陰極蛍光（ＣＣＦＬ）管である。
【００２１】
次に、バックライト１２０は、光導波路１２２の前面１２６に隣接して配置される別個のディフューザフィルム層１３４を含む。ディフューザフィルム層は、光導波路１２２の前面１２６に面する後面１３６を有する。ディフューザフィルム層は、光導波路１２２の前面１２６に面する後面１３６を有する。ディフューザフィルム層１３４は前面１３８も有する。ディフューザフィルム層１３４は、前面１３８に備えられたディフューザ表面構造を有する。バックライトアセンブリ１２０は、ディフューザフィルム層１３４上に配置される１対のＢＥＦTM層１４０を有する。ＢＥＦTM層１４０は、ディフューザフィルム１３４に面する後面１４２を含む。ＢＥＦTM層１４０は、複数個の光学要素１４６をその上に有する前面１４４も有する。
【００２２】
最終保護層１５０が、ＢＥＦTM層を損傷から保護するため、ＢＥＦTM層１４０上に配置される。１実施形態において、保護層１５０は、１面に光線成形ディフューザ表面構造を有するが、保護層の主たる目的は、その下層を保護することにある。該層の任意のディフューザ表面構造については以下にさらに詳細に説明する。
【００２３】
１実施形態において、ディフューザは、そこから出射する光線を成形するため、保護層１５０上に形成または含めることができる。ディフューザを設ける場合、２．５°×０．５°の楕円などのほんの少しだけ重複するパターンを有していなくてはならない。すでに触れたように、保護層１５０の主たる目的は、下層への損傷を防止することにある。保護層に追加されるいかなる表面構造または光線成形または拡散特性も、単にバックライトアセンブリ１２０の特性をさらに向上させるために過ぎない。小さな角度のディフューザは、ＢＥＦTM層によって生じるいかなる欠陥も隠す上で役に立つ場合がある。この特定例に
おいて、ディフューザが備えられると、ディフューザは、他の層を通過するときに、光線方向または均一性を大幅に変えないようにするため、非常に精密に制御されたパターンでのみ最終保護層１５０から光線を発する。他の層は、それぞれ、意図される特定の光線成形及び／または方向決定機能を実行する。
【００２４】
光導波路１２２は、後面１２４にシルクスクリーンドットや溝を追加する必要性を排除する。その代わりに、本発明によると、光導波路１２２の後面１２４は、本発明の出願人によって発明された複数の既知の処理方法のいずれかによって後面に直接形成される、一体型表面ディフューザ微細構造を有する。これらの方法の幾つかが、いずれも本願の出願人に譲渡された米国特許第５，５８４，３８６号および第５，６０９，９３９号と、いずれも本発明の出願人に譲渡されたセイヴァント（Savant）らの係属中の米国特許出願第０８／８００，８７２号およびセイヴァントらの米国特許出願第０９／０５２，５８６号に開示されている。
【００２５】
所望のディフューザ特性は、まず感光材料に記録され、金属シム上に複写される。次に、金属シムが、光導波路の後面に構造を形成するための母型ディフューザとして用いられる。１つの方法において、表面構造は、母型を用いて、光導波路１２２の表面に硬質エンボス加工されるか、またはプレスされる。別の実施形態で、母型は、光導波路１２２を形成する射出形成処理中に、モールドインサートとして用いられる。あるいは、射出モールドを製造する際に、モールドキャビティに直接ディフューザ表面を形成するために母型を使用できる。ディフューザ母型は、光導波路の後面にエポキシを置き、エポキシ上に所望微細構造を有する母型を押し付け、光導波路の材料内に直接エポキシを紫外線硬化することで、その他の方法で複写または軟質エンボス加工できる。前面１２６も、一体形成される任意の表面ディフューザ微細構造を有する。該表面構造も、同じ方法を用いて、光導波路１２２の前面にエンボス加工、射出形成、またはその他の方法で複写できる。
【００２６】
本発明の１実施形態において、後面１２４と前面１２６のディフューザ表面構造は互いに大きく異なる。これにより、ディフューザによって発せられる光線出力が大きく異なることを意味される。
【００２７】
図８は、光導波路１２２の後面１２４と、上端１２８と下端１３０に位置する２個の光源１３２も略図で示す。図８には、後面１２４上のおおむね区画された３個の領域１６０、１６２及び１６４も示す。該３つの領域は、ディフューザ構造が必要に応じて領域間で異なる、後面の異なる領域を表わす。図８の実施形態で、該領域のそれぞれは、同一の光線出力特徴を発する同一のディフューザ表面構造を有する。３つの領域を図示しているが、本発明の範囲から逸脱することなく、領域の数が大幅に変動することは言うまでもない。また、領域の配置も大幅に変動する。たとえば、図７（Ｂ）はＡ〜Ｊと表示された９個の領域を示し、それぞれが異なるディフューザをその上に形成する。図７（Ｂ）は、本説明の以下の部分を理解しやすくするため、水平基準軸Ｈと垂直基準軸Ｖも示す。
【００２８】
図８に示されるように、領域１６０と１６２は、それぞれ上端１２８と下端１３０付近で光源１３２に隣接して配置される。中央領域１６４は、領域１６０と１６２の間に配され、光導波路１２２のおおむね中間部を定義する。領域１６０、１６２及び１６４のそれぞれは、光導波路１２２の後面１２４上でその上に形成またはその他の方法で複写された１個の表面ディフューザ微細構造を有する。３つの領域のそれぞれのディフューザ構造は互いに同一で、同じ光線出力形状と輪郭を発する。
【００２９】
１例として、ディフューザは、ディフューザの任意点を通過する各光線に楕円光線出力を発するなど、特定の様態で光線を拡散し、導くよう形成される。水平方向で約９０°で、直交する垂直方向で約２５°の光線出力を発するよう設計される楕円形ディフューザが
試験され、後面１２６上に形成された。かかるディフューザは、後面１２４の任意点から発せられる光線に関して水平に向いた９５°×２５°の長く、比較的細い光線出力パターンを発する。実際に、ディフューザが９５°×２５°の楕円出力を発するよう製造されると、９５°成分は８０°〜１２０°の範囲で時に変動する。垂直２５°成分は、表面構造が製造され、複写される際に、５°〜３０°の範囲で時に変動する。
【００３０】
楕円形状の出力の長成分は、光導波路１２２を横切って水平方向に伸びることが望ましい。楕円出力の短寸法は、図７（Ｂ）に示される格子にしたがって垂直に配置されることが望ましい。
【００３１】
特定のディフューザ表面構造は、異なる光線成形と方向決定能力を生成するため、本発明の精神と範囲を逸脱することなく変更できる。楕円の９５°×２５°形状の出力は、以下に述べるように、きわめて望ましい結果を生じるよう形成された。さらに、領域１６０、１６２及び１６４のそれぞれを含む光導波路１２２の後面全体は、表面全体にわたり底面が同じ光線出力を発するよう、同一のディフューザ表面を有する。
【００３２】
あるいは、３つの領域１６０、１６２及び１６４は、異なるディフューザ特性を有してもよい。１実施形態では、９５°×３０°の楕円形ディフューザが中央領域１６４に形成され、９５°×１５°の楕円形ディフューザが外側の領域１６０と１６２に形成された。図１１と１２は、かかる可変ディフューザ構造のバックライトの高さと幅にわたる光線出力を表わしている。
【００３３】
また、前述のように、光導波路１２２の前面１２６は、それに直接形成される任意の一体型ディフューザ表面構造を有する。該特定のディフューザ表面構造は、必要に応じて異なる光線出力特性を発するため、大幅に変動できる。１例として、前面１２６上の表面ディフューザ微細構造は、ディフューザのいかなる任意点から発せられる光線も円筒円錐光線出力を発するよう、円形光線出力パターンを発することが好ましい。１例として、円形出力または円錐は、所望の場合約１°の角度を有することができる。実際、かかる小さな出力角を有する円形ディフューザは約０．５°〜約５°の間で変動する。前面に対して事実上いかなる角度でも前面を介して光導波路から出射するいかなる光線も、該特定の方向で円錐出力パターンに拡散される。
【００３４】
後面１２４と前面１２６上のディフューザ面の両方の特定の表面構造特徴は、光導波路１２２の光線出力と出力特性を変更するために変動させることができる。図９は、後面の３つすべての領域で９５°×２５°の楕円形ディフューザを有し、前面で約１°の円形ディフューザを有する光導波路１２２の光線出力または輝度を図示する。光導波路のみの水平輝度曲線ＨＬＰは、光導波路の全幅を通してかなり一定である。光導波路のみの垂直光線出力または輝度曲線ＶＬＰは、図６に関して前述した先行技術の構造に似たＭ字型の出力を有する可変輝度を表わす。光導波路１２２の後面範囲上の一定の表面ディフューザ構造により、図６に表わされた先行技術のバックライトと同様に、光源１３２付近でより輝度が高くなり、光導波路の中央付近で輝度が低くなる。光線は、光導波路の縁部領域１６０と１６２付近で最も強度が高くなり、光導波路の中間領域１６４付近で強度が低くなる。
【００３５】
図１０は、すべての要素を備えたバックライトアセンブリパッケージ全体の光線出力輝度を図示する。図７（Ａ）は、光導波路１２２の前面上で、バックライトアセンブリ１２０に追加される追加フィルム層を図示する。これらは、光導波路１２２の前面１２６上に配置されるディフューザフィルム層１３４と、ＢＥＦTM層１４０と、保護層１５０を含む。各層の追加は、バックライトから出射する光線の輝度を上げるため、法線方向にさらに向かうように光線をさらに導く。図１０の曲線ＨＢＬは、バックライトアセンブリ中での
光線の水平輝度成分を表わしている。追加層は、多くの光線を視準し、多くの光線が法線方向にさらに向かうように方向を向け直し、その結果バックライトアセンブリの中央付近で多少高い輝度が得られるが、実質的に一貫した曲線が得られる。図１０の曲線ＶＢＬは、垂直方向でのバックライトアセンブリ中の輝度成分を表わす。また、追加層は、より多くの光線がＭ字型曲線の２個の頂点周囲に集中するように、垂直方向に光線を視準する。かかる２個の頂点を持つ反応曲線は、多数の観察者がいるワークステーションなどに時に望ましい。
【００３６】
ディフューザフィルム層１３４は、平滑な後面１３６と、その上にディフューザ構造を搭載する前面１３８とを含む。ここでもディフューザ構造は、多数の異なる光線出力特徴を発するために大幅に変動できるが、１実施形態では、後面１２４に関して説明された楕円形ディフューザ表面構造に似ている。ディフューザ層１３４の楕円表面構造は、ＶＢＬ曲線の頂点での集中を減少する恐れがある垂直方向で光線出力を過剰に広げることなく、水平方向でバックライトアセンブリ１２０の全表面範囲中に光線をさらに拡散するか、均一に分配することを支援する。
【００３７】
標準的バックライトアセンブリ２０の構造によって生じる１つの問題は、ディフューザ層３４の後面と、光導波路２２の前面が通常いずれも平滑であるか、非常に平坦である点にある。かかる２つの層が隣接して設置されると、該２つの層間にはほとんどあるいはまったく空隙がなくなる。光導波路２２の前面から出射する光線は、法線に対して非常に大きい角度をなしており、したがって、光導波路の前面にほぼ平行に発散する。この光線は失われるか、バックライトアセンブリの法線付近に視準し返すことができない。本発明では、光導波路１２２の前面１２６上の一体型表面ディフューザが、ディフューザ層１３４が接触する凹凸がある表面を実質的に生成する。凹凸のあるディフューザ表面により２個の要素間に空隙を生じる。空気の屈折率は、ポリカーボネート材料などで典型的に製造される光導波路の屈折率より大幅に低い。かくして、前面１２６にさらに法線方向に向かう角度で出射するまで、非常に鋭角で光導波路から出射する恐れがある光線が光導波路内に戻されるように、空隙が屈折率の差を生じさせる。失われる、または誤って導かれる代わりに、この光線は出射面に対するより法線に近く光導波路から外方向に導かれ、バックライトアセンブリの輝度と効率を増加する。
【００３８】
以下の表は、図７Ｂに図示するようにバックライトアセンブリ上の９個の点Ａ〜Ｊから取られた読み取り値を表わす。表１は、各領域１６０、１６２及び１６４が同じ一体型ディフューザ特徴を有するバックライトアセンブリ１２０から取られた輝度読み取り値またはルミナンスをニト（１メートル当たりのカンデラ）で表す。
【００３９】
【表１】
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最高輝度は、垂直軸に対して光源に隣接した領域ＡとＨに位置する。バックライトアセンブリ１２０の中央領域Ｅの輝度は最低輝度値である。したがって、このデータと図１０によると、垂直方向の輝度曲線はＭ字型である。水平方向の輝度曲線は、このデータと図１０によると、比較的一定である。最高輝度と平均輝度はそれぞれ２３００ニトと１８１１ニトで、比較的高い。
【００４０】
表２は、同じ９個の領域Ａ〜Ｊからであるが、図１に図示され、図２、５及び６のグラフによって表わされる標準的バックライトアセンブリから取られた読み取り値である。標準的バックライトも、光源に平行なバックライトアセンブリの中央部付近でシルクスクリーンドット密度が増加されている。
【００４１】
【表２】
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表に示されるように、最高輝度読み取り値は中央領域Ｅであるが、１５４０ニトに過ぎない。平均輝度読み取り値の１３３９ニトは、本発明のバックライト１２０よりもはるかに低い。シルクスクリーンドットがいかなる光線方向決定効果も提供しないため、曲線ははるかに平坦である。
【００４２】
表３は、バックライトアセンブリ１２０からであるが、前述のように異なる領域１６０、１６２及び１６４で異なるディフューザ特性（縁部で９５°×１５°、中央部で９５°×３０°）を備えた場合の輝度読み取り値である。中央領域の広い垂直楕円形角度は、図１０のＭ字型垂直曲線を実質的に平坦化している。
【００４３】
【表３】
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全体平均輝度１８０１ニトは、標準的なバックライト構造に比べて大幅な改良となっている。各特定領域での輝度は非常に高く、したがって、バックライトの全体輝度を大幅に増加しつつ、より平坦で、より均一な輝度分布を提供する。
【００４４】
本発明は特定の実施形態を参照して説明してあるが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、前述のように本発明には多数の変更と改変が行える。かかる変更と改変の範囲と精神は、特許請求の範囲から明白となる。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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