コリメート光エンジン
コリメート光エンジン、コリメート光エンジンを作製する方法、及びコリメート光エンジンを組み込んだ物品が開示される。一態様では、光源及び回路を反射体と反射性バッフルとの間に配置することで、コリメート光エンジンを作製することができる。光源は、反射性バッフルにより、少なくとも部分的に見えない。光源から放射される光は、光エンジンを出る際に部分的にコリメートされる。バックライトにコリメート光エンジンの配列を配置することで、バックライトの出力面での光の均一性を改善することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディスプレイ又はその他の図形を裏側から照らす、バックライトなどへの使用に適する、部分的に光をコリメートする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライトは、バックライトの出力エリアに対して内部光源が位置付けられる場所、及びバックライトの「出力エリア」が表示装置の可視エリア又は領域のどこに対応しているかによって、２つのカテゴリうちの１つに該当すると考えることができる。本明細書で、このバックライトの「出力エリア」は時に、「出力領域」又は「出力表面」とも呼ばれ、その領域又は表面そのものと、その領域又は表面の面積（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）と、を区別する。
【０００３】
第１のカテゴリは「エッジライト」方式である。エッジライト方式のバックライトでは、平面図の視点で見て、１つ以上の光源がバックライト構造の外側の境界又は外周に沿って、通常は出力領域に相当する領域又は範囲の外側に配置される。光源はしばしば、バックライトの出力面積の外縁となるフレーム又はベゼルによって隠される。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望まれる場合には、「ライトガイド」と呼ばれる構成要素内に光を放射する。このライトガイドは透明、中実であり、長さ及び幅の寸法がバックライト出力面積の大きさとほぼ同じ、比較的薄いプレートである。ライトガイドは、ライトガイドの全長又は幅をはさんだ縁部に取り付けられたランプからの光をバックライトの反対側の縁部へと移動させる又はガイドするために全内部反射（ＴＩＲ）を用い、局所的抽出構造体の非均一パターンがライトガイドの表面に提供されて、ライトガイドから出たこの導かれた光の一部を、バックライトの出力エリアに向け直す。こうしたバックライトは、ライトガイドの後ろ又は下に配置される反射材料などの光制御フィルム、並びに、ライトガイドの前方又は上に配置される反射偏光フィルム及びプリズム状ＢＥＦフィルムを通常、更に有することによって、法線方向の輝度が高くなっている。
【０００４】
出願人の見地では、既存のエッジライト式バックライトの欠点又は制限として、特にバックライトのサイズが大きい場合にライトガイドと関連した質量又は重量が比較的大きいこと、特定のバックライトサイズ及び特定の光源構造のためにライトガイドを射出成形や他の方法で製造しなければならないので、バックライト間で互換性のない構成要素を使用しなければならないこと、既存の抽出構造パターンと同様にバックライト内の位置に応じてかなりの空間不均一性を必要とする構成要素を使用しなければならないこと、並びにバックライトのサイズが大きくなるほど、長方形の面積に対する周囲の長さの比率が、特徴的な面内寸法Ｌ（例えば、所定の縦横比の長方形では、バックライトの出力領域の長さ、幅、又は対角線寸法）とともに線形（１／Ｌ）に低下するので、ディスプレイの縁部に沿った空間又は「不動産」が制限されるため十分な照明を提供するのが困難になることなどが挙げられる。加工及び研磨作業に費用がかさむことから、中実のライトガイドの外周以外の点から光を入射させることは困難である。
【０００５】
第２のカテゴリは「直下型」方式である。直下型バックライトでは、平面図の視点で見て、１つ以上の光源は、実質的に出力エリアに対応したエリア又はゾーン内に、通常はゾーン内の規則的な配列又はパターンで配置される。あるいは、直下型バックライトの光源は、バックライトの出力領域のすぐ裏側に配置されているとも言える。強く拡散するプレートは、通常、光源の上側に取り付けられて、光を出力領域一面に広げる。この場合も、反射偏光フィルム及びプリズムＢＥＦフィルムなどの光管理フィルムをディフューザープレートの上に設置することによって法線方向の輝度及び効率を改善することができる。直下型バックライトの均一性を保つ上で、ランプ間の間隔を広げるに従いバックライトの厚みを増大させなければならないところが不便な点である。ランプの数はシステムのコストに直接影響するため、この兼ね合いが直下型システムの欠点である。
【０００６】
出願者の所見によると、既存の直下型バックライトの欠点又は制限には、強く拡散するプレートに付随する非効率性、ＬＥＤ光源の場合、適切な均一性及び輝度を得るために多数のＬＥＤ光源が必要であり、それに伴い構成要素のコストが高くなり発熱が増大する、達成可能なバックライトの薄さが制限され、この厚さを超えると光源は不均一で望ましくない「パンチスルー」を生成し、各光源の上側の出力エリア内に輝点が出現する点などが挙げられる。赤、緑、及び青色ＬＥＤなどのマルチカラーＬＥＤクラスタを使用する場合は、色や輝度が不均一となることもある。
【０００７】
場合によっては、直下型バックライトではバックライトの周囲に１つ又は複数の光源を含むことができるか、又はエッジライト型バックライトでは出力領域の裏側に直接１つ又は複数の光源を含むことができる。そのような場合、光の大半がバックライトの出力領域の裏側から直接発せられる場合は、このバックライトは「直下型」と見なされ、光の大半がバックライトの出力領域の周囲から発せられる場合は、このバックライトは「エッジライト型」と見なされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バックライトとして容易に、また費用効果の高い方法で組み立てられることができる光源を有することが望ましい。また、エッジライト型構成又は直下型構成のいずれかで使用できる光源を有することが望ましい。また、標準化部品を使用することで、更なる部品を追加することにより大きいサイズを達成することができ、さまざまな大きさのバックライトを組み立てる方法を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、第１面を有する反射体と、第１面に隣接して取り付けられた光源及び回路と、を含むコリメート光エンジンを開示する。コリメート光エンジンは、光源が、反射体に対する法線から５０度未満の角度からは見えないように、光源の上に配置され反射体の一部の上に張り出しているバッフルを更に含む。一態様では、反射体を提供する工程と、平面回路化基板に実装された光源を提供する工程と、反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程と、バッフルと背面反射体との間に平面回路化基板を取り付ける工程と、を含む、コリメート光エンジンを作製する方法を開示する。光源は、平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有し、バッフルは、背面反射体の一部の上に張り出しており、背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは光源を見えなくする。
【００１０】
一態様では、反射体を提供する工程と、平面回路化基板に実装された光源を提供する工程と、平面回路化基板を反射体に取り付ける工程と、バッフルを提供する工程と、バッフルを光源の上に取り付ける工程と、を含む、コリメート光エンジンを作製する方法を開示する。光源は、平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有し、バッフルは、背面反射体の一部の上に張り出しており、背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは光源を見えなくする。
【００１１】
一態様では、反射体を提供する工程と、反射体上で回路の形成する工程と、光源を回路に取り付ける工程と、反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程と、を含む、コリメート光エンジンを作製する方法を開示する。光源は、反射体にほぼ平行な放射光軸を有し、バッフルは、回路及び光源を含む背面反射体の一部の上に張り出しており、背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは光源を見えなくする。
【００１２】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、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、手続処理の間補正することができ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】
【００１３】
本明細書を通して、添付の図面を参照し、ここで、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【図１ａ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｂ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｃ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｄ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｅ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｆ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図２】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図３ａ】フレキシブル回路の光源の概略平面図。
【図３ｂ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｃ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｄ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｅ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｆ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｇ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図４】照明用バックプレーンの斜視図。
【図５】コリメート光エンジンを含む中空のバックライトの概略側面図。
【００１４】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベル付けされた別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、ディスプレイのバックライトなど薄い照明素子に使用可能な効率性の高いコリメート光エンジンに関するものである。最も一般的な形態において、エンジンの光源はＬＥＤの配列でフレキシブル回路に取り付けられ、楔形に成形された２つの高反射性要素の間に挟まれて、ＬＥＤ配列から放射された光が各要素の間で部分的にコリメートされる。一実施形態では、高反射性要素の少なくとも１つは高反射性フィルムである。光が部分的にコリメートされることで、光は、反射面により画定される狭い範囲の角度以内で進む。コリメートされた光は、バックライトなどの薄い中空の空洞での使用に好適であり得る。
【００１６】
一態様では、光エンジンはフレックス回路に実装した厚さ０．６ｍｍの一連の側面発光白色ＬＥＤ配列（通常、複数のＬＥＤチップを一列に並べたもの）を積層した３Ｍ社から入手可能な強化鏡面反射体（Enhanced Specular Reflector）（Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲ）フィルムを２ストリップ含み、ＬＥＤがＥＳＲストリップの間に入るように配置される。ＬＥＤは、ＬＥＤ配列の厚みによりＬＥＤ配列の発光面に隣接したＥＳＲフィルムが持ち上げられて、光をコリメートする楔形を形成するように、ＥＳＲフィルムの間に配置される。組み立てられた光エンジンは、照明及び均一性の必要条件により、反射性バックプレーン上で様々な配置構成で配置されることができる。ＬＥＤに重なって楔形の上面を形成するＥＳＲのストリップは、上から見た場合にＬＥＤを覆い隠す役割も果たすのでバッフルと呼ぶことができる。他の箇所で言及したように、直下型バックライトでは、ＬＥＤの表面に近接した部分での強烈な光がこの光の上に配置された拡散シートを通って漏れてしまう「パンチスルー」が頻繁に生じる。バッフルを提供することにより、ＬＥＤの発光面は、垂直位置から５０度、６０度、７０度、７５度を超える角度で、又は更には８０度を超える非常に大きな角度からでなければ見ることができない（すなわち視界から隠れる）。
【００１７】
一態様では、光エンジンは反射性剛性回路基板に実装した複数のＬＥＤを使用することが可能であり、ＥＳＲフィルムなどの２つの反射性フィルムの間に配置することができる。一実施形態では、光が回路基板に対してほぼ垂直に放射されるようにＬＥＤを回路基板に取り付け、バッフルが基板の縁部で支えられるように基板を配置し、楔内で光が部分的にコリメートされるようにＬＥＤからの光を放射させることができる。一実施形態では、ＬＥＤは、反射性を有するバックプレーンに垂直の軸の周囲を３６０未満の角度広がり内で光を放射する。
【００１８】
一態様では、バッフルはＬＥＤの上に配置され、ＬＥＤの発光面を超えて張り出している。一実施形態では、バッフルは背面反射体と交差する別のフィルムでもよい。別の実施形態では、背面反射体を楔形に折り畳むなどして、バッフルを含むように背面反射体を形成することにより、バッフルを背面反射体と一体化させることができる。バッフルに使用する材料は、反射性金属を含む反射体、若しくは干渉反射体、部分的な反射体、半鏡面反射体、非対称反射体、又はこれらの組み合わせを含むことができる。一部の実施形態では、バッフルの材質及び光学特性が全体にわたって同一であるように、バッフルは均一のものでもよい。他の実施形態では、バッフルが、穿孔、スリット、鋸歯、溝などを有して不均一であることにより、バッフルを物理的に変化させてもよく、又はバッフルの材料が、両方とも波長に依存し得る鏡面反射率及び拡散反射率の両方における変更などの不均一な光学特性を有してもよい。更に他の実施形態では、バッフルの少なくとも一部分が、光を低変換する蛍光体など、光源から放射された光のスペクトル特性を変更できる材料を含むことができる。
【００１９】
一部の実施形態では、バッフルの材料は、ＥＳＲフィルムを含むことができる。他の実施形態では、ＥＳＲフィルムを厚い表面薄層と組み合わせたり、又は別のフィルムに積層して、バッフルの曲げ剛性を増すことができる。一部の実施形態では、バッフルの厚さは約０．１３〜約０．２６ｍｍ（５〜約１０ミル）である。
【００２０】
バッフルは、適切な形状を選択することで、任意の所望の光コリメーション度を提供できる。一実施形態では、バッフルは、ＬＥＤ配列の上縁と接触することによりＬＥＤ配列の上に楔形を形成する平面的なフィルムを含む。他の実施形態では、他の箇所で説明するように、バッフルを放物線状、複合放物線状、階段状の楔形、ひし形などに形成し、曲げ、折ることで、非平面的な形状に形成することができる。
【００２１】
一態様では、光エンジンを連続して製造することができる。一実施形態では、工程は、ＥＳＲフィルムなどのフレキシブル底面反射体を提供することと、フレキシブル回路に実装されたＬＥＤ配列モジュールを提供することと、フレキシブル回路をフレキシブル底面反射体に取り付けることと、ＬＥＤから放射される光が底面反射体にほぼ平行な方向に伝搬するよう、第２のＥＳＲフィルムをＬＥＤ配列モジュールの上に取り付けることと、を含む。別の実施形態では、工程は、ＥＳＲフィルムなどのフレキシブル底面反射体を提供することと、底面反射体を折り畳むことによりバッフルを形成することと、フレキシブル回路に実装されたＬＥＤ配列モジュールを提供することと、バッフルと底面反射体との間にＬＥＤ配列モジュールを取り付けることと、を含む。
【００２２】
一態様では、コリメート光エンジンはＬＣＤ用の薄いバックライトなどの照明組立品に使用できる。一実施形態では、コリメート光エンジンは、バックライトへの光の「累進的入射装置（progressive injector）」と考えることができる。光はバックライトの全長を進むにつれて強度が低下するため、コリメート光エンジンを追加してバックライトの出力を増加させることで、より大きなバックライトを簡単に作ることができる。一実施形態では、コリメート光エンジンはバックライト内で、少なくとも３つの機能を実行するのに使用することができる。第１機能は、光がバックライトの全長を伝搬できるように、背面反射体にほぼ平行な比較的狭い範囲の角度以内で光をバックライトに入射させることである。第２機能は、ディスプレイを前から（出力面に対して垂直に）見たときに、ＬＥＤ配列の明るい面を見えなくし、パンチスルーを減少させることである。第３機能は、例えば他の光源からバックライトの全長を伝搬してくる光に対して反射面を提供することで、光の伝搬方向を変えて、光がバックライトの前方から出るようにすることである。
【００２３】
一態様では、第１機能は、ＬＥＤ配列からの光を部分的にコリメートするバッフルの下面により成し遂げられる。バッフルは、下面（ＬＥＤに最も近い側）において、バックライトの空洞部に最も近い側とは異なる特性を有することができる。ＬＥＤは通常、発光面から半球状に光を放射し、ＬＥＤの光軸は発光面に対して垂直である。ＬＥＤは、光が概してＬＥＤの光軸に沿ってバックライト全長を伝搬するように配置される。光軸から外れた角度で伝搬する放射された光の一部は、バッフルで反射され光軸に向って方向転換されて、光を部分的にコリメートする。
【００２４】
一態様では、第２機能も、バッフルがＬＥＤ配列の上に張り出す長さにより成し遂げられる。バッフルを長くすることで光のコリメート度を改善でき、これは背面反射体とバッフル間の角度に影響を及ぼす。長いバッフルの利点は、正面から見た場合にＬＥＤの表面が見えないことである。多くの場合、正面から見た場合にＬＥＤが極端に大きな角度、例えば背面反射体に対する垂直位置から約５０度、６０度、７０度、７５度、又は更には８０度を超える角度以外からは見ることができないように十分にバッフルをＬＥＤの上に張り出させることは有益であり得る。
【００２５】
一態様では、第３機能はバッフルの設計により達成できる。例えば、バッフル上部の斜面は、光の方向を変えるために使用する。ＬＥＤの上に配置されたバッフルでは、バッフルの裏面が入射装置の後ろからの光を反射することで、バックライトの上部に光の方向を変更することができる。また、バッフルを楔形又はひし形にすることで、光エンジンの出射孔に向って伝搬している光をバックライトの上部に向って方向付けることができる。バッフルの構成について、図を参照しながら更に説明する。
【００２６】
図１ａは、本開示の一態様に従い、第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けられたコリメート光エンジン１００の一実施形態の側面図を描く。図１ａのコリメート光エンジン１００は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。コリメート光エンジン１００は、反射体１００の第１表面に隣接して取り付けられた光源１３０及び回路１４５を含む。一実施形態では、反射体１１０はフィルムなどのフレキシブル反射体である。光源１３０及び回路１４５は、フレキシブル基板１４０に配置することができ、これは続いて第２接着層で反射体１１０に取り付けられる。
【００２７】
光源１３０は、放射光軸１３６が放射面１３５から垂直に延び、反射体１１０にほぼ平行になるように配置される。別の実施形態では、放射光軸１３６はバッフル１２０及び反射体１１０により形成される楔形を２等分する横断面にほぼ平行である。光源１３０は、例えばＬＥＤなど、表面から光を放射する任意の光源であり得る。表面１３５からの光は、表面１３５から概して半球状に放射される。
【００２８】
コリメート光エンジンは、白色光を表面から半球状に放射できるように光を低変換する蛍光体を備えた青色又は紫外線放射ＬＥＤなどの表面放射ＬＥＤ、赤／緑／青（ＲＧＢ）ＬＥＤの配列などの個々の有色ＬＥＤ、「Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」なる名称のＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１３３号（代理人整理番号６３２７４ＷＯ００４）に記載されたその他のものなど、任意の好適な光源を含むことができる。開示する照明装置の光源として、別個のＬＥＤ光源の代わりに、又はＬＥＤ光源に追加して、線形の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）などの別の可視光発光体を使用してもよい。更に、例えば冷白色及び温白色を含む（ＣＣＦＬ／ＬＥＤ）、ＣＣＦＬ／ＨＣＦＬ、例えば異なるスペクトルを放射するもの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。
【００２９】
バッフル１２０は光源１３０の上に配置される。バッフル１２０は反射体１１０の一部の上に張り出し、図にある通り、上部からφ未満の角度で見た場合、光源１３０はバッフル１２０により見えない。一態様によれば、光源１３０は、５０度未満、６０度未満、７０度未満、７５度未満、あるいは８５度未満の角度φからは見えない。バッフル１２０は、第３接着層１２５によりフレキシブル基板１４０に取り付けられる。バッフル１２０は、図に示されるように、第２接着層１１５により反射体１１０に取り付けることもできる。第１、第２、第３接着層１０５、１１５、１２５は、同じ接着剤であってもよいし、又は異なっていてもよい。任意の既知の接着剤を使用することができ、例えばＰＳＡ、熱溶解型、溶媒系、又は硬化性の接着剤を使用することができる。コリメート光エンジン１００全体の厚さを小さく維持するために、接着剤の厚さは、バッフル１２０の厚さより小さくするなど、薄く維持することが好ましい場合がある。バッフル１２０は、通常、第２及び第３接着層１１５、１２５によって接着する部分において、反射体１１０及びフレキシブル基板１４０にぴったり一致する。ただし、光源１３０はフレキシブル基板１４０から突出し、縁部１３２がバッフル１２０に接触することで、バッフルは反射体１１０から離れ、出射孔１２８を形成する。図に示されるように、出射孔１２８は、バッフルの端部１２６を反射体１１０に投影することで画定されることができる。一実施形態では、出射孔１２８は、バッフルの端部１２６を支えるために、リブ又は支柱などの支持構造物（図に示されていない）を含むことができる。
【００３０】
他の箇所で述べたように、複数のコリメート光エンジン１００が配列をなす場合、反射体１１０の一部の上に張り出している移送領域１５５により、出射孔１２８を通過した放射光の更なる混合が可能となる。移送領域１５５は、図に示した通り、バッフルの端部１２６が出射孔１２８に沿って反射体１１０に投影された部分を超える反射体１１０の部分である。図において移送領域１５５はバッフルの端部１２６の投影部を超えて張り出しているように示されているが、他の箇所で図４、図５を参照して説明されているように、移送領域は、隣接したコリメート光エンジンのバッフル間の分離を示すこともできると理解されるべきである。一部の実施形態では、移送領域は、角度を付けられたバッフル間で光エンジンからの光を混合する役割を果たす、光エンジンの任意の部分を含むことができる。
【００３１】
反射体１１０及びバッフル１２０を含む材料は、同じであることも異なることも可能である。一実施形態では、反射体１１０及びバッフル１２０のうちの少なくとも１つが、金属フィルム又は金属化高分子フィルムなどの表面反射体を含む。別の実施形態では、反射体１１０及びバッフル１２０のうちの少なくとも１つは、米国特許第５，８８２，７７４号の実施例に説明されているような有機又は無機多層光学フィルムなどの干渉反射体を含む。更に別の実施形態では、反射体１１０及びバッフル１２０のうちの少なくとも１つは、例えば本願と同日付けに出願された同時係属中のＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１１５号（代理人整理番号６３０３２ＷＯ００３）及びやはり同時係属中の「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ」なる名称の代理人整理番号６３９５７ＵＳ００２などで説明されているような半鏡面反射体を含む。
【００３２】
バッフル１２０は、第１面１２２が光源１３０に面し、第２面１２４が第１面１２２の反対側にある反射性バッフルであり得る。第１面及び第２面１２２、１２４の反射特性は、同じあっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面１２２及び第２面１２４のうちの少なくとも一方を、鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面１２２及び第２面１２４は共に同様の反射特性を有する。
【００３３】
コリメート光エンジンは、好適な任意の反射体及びバッフルを含むことができる。場合によっては、反射体及びバッフル（第１面及び第２面を含む）を高反射性コーティングを有する硬い金属基板又は支持基板に積層することのできる高反射性フィルムで作ることができる。好適な高反射性材料としては、３Ｍ社から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）強化鏡面反射体（Enhanced Specular Reflector）（ＥＳＲ）多層高分子フィルム、硫酸バリウムを含有するポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０．８マイクロメートル（２ミル））をＶｉｋｕｉｔｉｉ（商標）ＥＳＲフィルムに対して厚さ１０．２マイクロメートル（０．４ミル）のイソオクチルアクリレートアクリル酸感圧接着剤を使用して積層したフィルムであって、この積層フィルムが本明細書では「ＥＤＲ ＩＩ」フィルムと呼ばれるもの、東レ株式会社から入手可能なＥ６０シリーズルミラー（Lumirror）（商標）ポリエステルフィルム、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から入手可能なものなどの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社から入手可能なＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）反射材、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）、古河電気工業株式会社のＭＣＰＥＴ高反射性発泡シート、三井化学株式会社のＷｈｉｔｅ Ｒｅｆｓｔａｒ（商標）フィルム及びＭＴフィルム、並びにＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４０９６号に説明したものを含むその他のものが挙げられる。
【００３４】
バッフル１２０は不均一な光学的又はその他の物理的な特性を有してもよい。一実施形態では、光源１３０の縁部１３２で支えられバッフルの端部１２６まで続く部分は、この部分の剛性を増すために高い曲げ弾性率を有するフィルムなどの材料を含むことができる。別の実施形態では、第１面１２２及び第２面１２４のうちの少なくとも一方の反射特性をバッフル全体にわたって変化させることができる。更に別の実施形態では、バッフル１２０においてバッフルの端部１２６に近い部分は、他の箇所で説明するように、鋸歯状、スリット、穿孔、エンボス加工、又は印刷されて、反射及び／又は透過特性を変更することができる。
【００３５】
図１ｂは、本開示の別の態様に従い、第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けられたコリメート光エンジン１００の側面図を示している。図１ｂのコリメート光エンジン１００は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。図１ｂで類似の数字を付けた要素は、図１ａの類似の数字を付けた要素を指す。コリメート光エンジン１００は、回路基板１６０に取り付けられた光源１６４を含む。光源１６４は、通常はレンズであるコリメート光学素子１６６を含み、これは光軸１３６から狭い範囲の角度以内で光を部分的にコリメートする。コリメートレンズは、片方又は両方の方向、すなわち反射体１１０と平行な横断面に対してほぼ平行又はほぼ垂直に光をコリメートすることができる。回路基板１６０は、反射体１１０から突出し、縁部１６２でバッフル１２０を支える。
【００３６】
一実施形態では、光源１６４からの光は十分にコリメートされ、バッフル１２０の第１面１２２で光が反射せず、第１面１２２の反射率はコリメート光エンジン１００の性能にあまり影響しない。一実施形態では、光源１６４からの光は十分にコリメートされ、コリメート光学素子１６６と出射孔１２８との間の領域において反射体１１０から光が反射せず、この領域の反射体１１０の反射率はコリメート光エンジン１００の性能にあまり影響しない。
【００３７】
図１ｃは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられた第１コリメート光エンジン１００を含む隣接した光エンジン１０１の側面図を示している。図１ｃの隣接した光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。他の箇所で説明するように、第１コリメート光エンジン１００との位置関係を示すために、隣接した第２コリメート光エンジン１００’の一部を示す。図１ｃで類似の数字を付けた要素は、図１ａの類似の数字を付けた要素を指す。一実施形態では、成形加工されたバッフル１７０は、図に示すように放物線状の形を有し、反射体１１０に対して平行になるように光を部分的にコリメートするのに有用であり得る。成形加工されたバッフル１７０は、第１面１７２が光源１３０に向き、第２面１７４が第１面１７２の反対側にある反射性バッフルでもよい。第１面１７２及び第２面１７４の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面１７２及び第２面１７４のうちの少なくとも一方を、鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面１７２及び第２面１７４は共に同様の反射特性を有する。
【００３８】
成形加工されたバッフル１７０は、第３接着剤１２５でフレキシブル基板１４０に取り付けることができる。更に、成形加工されたバッフル１７０を取り付ける領域を広げるために、図１ａに示すように第２接着層１１５がフレキシブル基板１４０を超えて張り出してもよい。移送領域１５５は、第１コリメート光エンジン１００と第２コリメート光エンジン１００’とを分離する。移送領域１５５の長さは、光源１３０からの光を反射体１１０の平面に平行な方向に混合するように選択することができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００３９】
図１ｄは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられた第１コリメート光エンジン１００を含む隣接した光エンジン１０１の側面図を示している。図１ｄの隣接した光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。他の箇所で説明するように、第１コリメート光エンジン１００との位置関係を示すために、隣接した第２コリメート光エンジン１００’の一部を示す。図１ｄで類似の数字を付けた要素は、図１ａの類似の数字を付けた要素を指す。一実施形態では、成形加工されたバッフル１８０は図１ａのバッフル１２０に似ているが、端部１８６と１８８との間に更なる部材を有し、これにより光源１３０の縁部１３２で支えられている成形加工されたバッフル部材との間に角度θ１を形成する。成形加工されたバッフル１８０は、第１面１８２が光源１３０に面し、第２面１８４が第１面１８２の反対側にあり、第３面１８７が第１面１８２から切れ目なく連続し、第４面１８９が第２面１８４から切れ目なく連続する反射性バッフルであり得る。第１面から第４面１８２、１８４、１８７、１８９の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面から第４面１８２、１８４、１８７、１８９のうちの少なくとも１つを、鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面から第４面１８２、１８４、１８７、１８９は同様の反射特性を有する。
【００４０】
成形加工されたバッフル１８０は、第３接着剤１２５でフレキシブル基板１４０に取り付けることができる。更に、第２接着層１１５は、成形加工されたバッフル１８０を取り付ける領域を広げるために、図１ａに示すようにフレキシブル基板１４０を超えて張り出すことができる。移送領域１５５は、第１コリメート光エンジン１００及び第２コリメート光エンジン１００’を分離する。移送領域１５５の長さは、光源１３０からの光を反射体１１０の平面に平行な方向に混合するように選択することができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００４１】
図１ｅは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられた第１コリメート光エンジン１００を含む隣接した光エンジン１０１の側面図を示している。図１ｅの隣接した光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。他の箇所で説明するように、第１コリメート光エンジン１００との位置関係を示すために、隣接した第２コリメート光エンジン１００’の一部を示す。図１ｅで類似の数字を付けた要素は、図１ａ及び図１ｄの類似の数字を付けた要素を指す。一実施形態では、図１ｄのコリメート光エンジンの、成形加工されたバッフル１８０の角度θ１を角度θ２に拡大し、端部１８６と１８８との間の追加部材の長さを短くしたものを、図１ｅに示す。一態様では、他の箇所で説明するように、成形加工されたバッフル１８０の端部１８６と１８８との間の追加部材は、反射体１１０に沿ってほぼ発光面１３５に向って進む光の向きを切り替えることができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００４２】
図１ｆは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられたコリメート光エンジン１００を含む光エンジン１０１の側面図を示している。第２コリメート光エンジン１００’（図示せず）を、図１ｅと同様の方法でコリメート光エンジン１００に隣接して配置することができる。図１ｆの光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。図１ｆで類似の数字を付けた要素は、図１ａ及び図１ｅの類似の数字を付けた要素を示す。一実施形態では、フレキシブル基板１４０の両端に光源１３０と１３０’及び回路１４５と１４５’を隣り合わせに取り付けたものを図１ｆに示す。フレキシブル基板１４０は、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられている。光源１３０と１３０’の発光面１３５と１３５’は、反射体１１０に沿って逆方向に光を放射するように配置される。
【００４３】
一実施形態では、成形加工されたバッフル１９０は、例えばフィルムを折り畳む、又は硬い構造物を形成することにより作られた一体構造として形成できる。この実施形態では、第１面１９２は第３面１９７、第４面１９７’、第５面１９２’と切れ目なく連続し、第２面１９４は第６面１９９、第７面１９９’、第８面１９４’と切れ目なく連続する。成形加工されたバッフル１９０は、第１面１９２が光源１３０に面し、第２面１９４が第１面１９２の反対側にある反射性バッフルであり得る。第１面から第８面１９２、１９４、１９７、１９９、１９７’、１９９’、１９２’、１９４’の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面から第８面１９２、１９４、１９７、１９９、１９７’、１９９’、１９２’、１９４’のうちの少なくとも１つの面を鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面から第８面１９２、１９４、１９７、１９９、１９７’、１９９’、１９２’、１９４’は同様の反射特性を有する。一態様では、成形加工されたバッフル１９０の端部１９６、１９８、及び１９６’の間の追加部材は、所望の方向に光の向きを切り替えることができる。一実施形態では、反射体１１０に沿ってほぼ平行の方向に進んでいる第１光線１６１は、第２光線１６２によって示されるように、反射体１１０から概して離れる方向に向きを切り替えることができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００４４】
図２は、本開示の別の態様に従い、コリメート光エンジン２００の側面図を示す。図２のコリメート光エンジン２００は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に特に良好に適合させることができる。コリメート光エンジン２００は、反射体２１０の第１面に隣接して取り付けられた光源２３０及び回路２４５を含む。光源２３０は、図１ａの光源１３０を参照して説明されるように配置される。光源２３０はフレキシブル基板２４０から突出し、縁部２３２はバッフル２２０に接触し、このバッフルは反射体２１０から角度をなして離れて、出射孔２２８を形成する。
【００４５】
他の箇所で説明するように、複数のコリメート光エンジン２００が配列をなす場合、反射体２１０の一部の上に張り出している移送領域１５５により、出射孔２２８を通過した放射光の更なる混合が可能となる。移送領域１５５は、図に示した通り、バッフルの端部２２６が出射孔２２８に沿って反射体２１０に投影された部分を超える反射体２１０の領域である。
【００４６】
コリメート光エンジン２００は、例えばバックライト空洞内部などの他の表面にコリメート光エンジン２００を取り付けやすくするために、反射体２１０に配置される第１接着層２０５を任意に含む。任意の接着層２０５は、含まれた場合、必要になるまで接着剤を保護する剥離ライナ（図示せず）を含むことができる。
【００４７】
図２に示した一実施形態では、光源２３０及び回路２４５をフレキシブル基板２４０に配置することができ、続いてこの基板は第２接着層２１５で反射体２１０に取り付けられる。別の実施形態では、例えばめっき又は当該技術分野において既知の回路の被覆の方法で、回路２４５を直接反射体２１０に配置することができる。この実施形態では、フレキシブル基板２４０及び第２接着層２１５の代わりに、反射体に直接成形される回路の接着を改善することで知られる結合層を使用する。
【００４８】
バッフル２２０を光源２３０の上に配置する。バッフル２２０は、図１ａの視覚φを参照して説明されているように、反射体２１０の一部の上に張り出している。一実施形態では、例えば反射体２１０を折り目２１７で折り畳んで、光源２３０の縁部２３２で支えられるバッフル２２０を形成するなど、バッフル２２０は反射体２１０と切れ目なく連続しており、同じ材料で形成される。別の実施形態では、バッフル２２０は、例えば熱、超音波、溶媒又は機械的な手段で、反射体２１０に折り目２１７で接合される。好ましい実施形態には、折り目２１７で折り畳むことにより形成される連続したバッフル２２０及び反射体２１０が含まれる。一実施形態（図示せず）では、第２光源は、第１光源に面して、移送領域に隣接して配置することができる。この実施形態では、第２光源の上に第２バッフルを配置することで、同一の反射体及び同一の移送領域を含み互いに面する、一対のコリメート光エンジンを得ることができる。
【００４９】
バッフル２２０は、第１面２２２が光源２３０に面し、第２面２２４が第１面２２２の反対側にある反射性バッフルであってよい。第１面２２２及び第２面２２４の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面２２２及び第２面２２４のうちの少なくとも１つの面を鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面２２２及び第２面２２４は共に同様の反射特性を有する。
【００５０】
バッフル２２０は、不均一な光学的又はその他の物理的な特性を有してもよい。一実施形態では、縁部２３２で支えられバッフルの端部２２６まで続く部分は、この部分の剛性を増すために高い曲げ弾性率を有するフィルムなどの材料を含むことができる。別の実施形態では、第１面２２２及び第２面２２４のうちの少なくとも一方の反射特性をバッフル全体にわたって変化させることができる。更に別の実施形態では、バッフル２２０においてバッフルの端部２２６に近い部分は、他の箇所で説明するように、鋸歯状、スリット、穿孔、エンボス加工、又は印刷されて、反射及び／又は透過特性を変更することができる。
【００５１】
図３ａ〜３ｇは、本開示の一態様に従い、コリメート光エンジンの生産プロセスの工程の一部を示している。図３ａ〜３ｇを参照して説明される一般的なプロセス工程は、連続して、又は段階的な方法で実施することができる。
【００５２】
図３ａは、発光面３３５を有する複数の光源３３０が光源配列３３６に並べられフレキシブル基板３４０上に配置されている様子を示している。任意の数の光源配列３３６に並べられた任意の数の光源３３０を、回路３４５と関連付けることができる。一実施形態では、フレキシブル基板３４０は、図に示した要素がロールの長さ方向に繰り返されるような、ロール状の材料などの連続基板でもよい。別の実施形態では、フレキシブル基板３４０は、図に示した要素がロールの幅の方向に繰り返されるような、ロール状の材料などの連続基板でもよい。
【００５３】
回路３４５は、フレキシブル基板３４０に直接形成することができ、光源配列３３６に対処するように接続される。光源配列３３６は、同一の光源３３０を含むこともできるし、又は他の箇所で説明するように、異なる色のＬＥＤ光源など、個々の光源３３０は異なっていてもよい。一実施形態では、個々の光源３３０を回路３４５で独立して制御することができる。一実施形態では、各光源配列３３６を回路３４５で独立して制御することができる。
【００５４】
図３ｂは、図３ａの回路３４５、光源３３０及び縁部３３２、並びに発光面３３５を取り付けたフレキシブル基板３４０の側面図を示している。第３接着層３１５は、フレキシブル基板３４０の下面に適用される。図３ｂに示した物品は、続いて図３ｃに示したように、第３接着層３１５を反射体３１０の第１面と接触させることで反射体３１０に接着させることができる。第１接着層３０５は、反射体３１０の第２面に適用される。一実施形態では、第１接着層３０５は第３接着層３１５に接触する前に適用される。剥離ライナ（図示せず）は、第１接着層３０５の何も付いていない面を保護するのに使用できる。図３ｄは、反射体３１０及びフレキシブル基板３４０の一部の上を第２接着層３２５でコーティングした図３ｃの物品を示している。図３ｅでは、図３ｄの物品の上にバッフル３２０が配置され、図３ｆに示したように、ゴムローラー又はゴムシートなど適合する材料３０１を使用して、バッフル３２０を接着層３２５に押圧する。バッフル３２０は図３ｄの物品に接着し、バッフル３２０を光源３３０の縁部３３２と接触させて、端部３２６を上昇させることで出射孔３２８を形成する。
【００５５】
図３ｇは、図１ａに示したコリメート光エンジン１００に類似したコリメート光エンジン３００の完成品を示しており、類似の数字を付けた要素は対応している。一実施形態では、図３ａ〜３ｆに概略を示した手順をわずかに変えることで、図１ａ〜１ｆを参照して上述した任意のコリメート光エンジンを生産することができる。個々のコリメート光エンジンは、例えば移送領域１５５に隣接して切断することにより、連続したロールから分離させることができる。
【００５６】
図２を参照して上述した実施形態に従ったコリメート光エンジンは、図３ａ〜ｆに類似した方法で、ただしより少ない工程で生産することができる。一実施形態では、図３ａ〜３ｂに示した工程に従い、図３ｂの物品が反射体３１０に接着される。反射体３１０は、続いて折り畳まれ、第１接着層３０５が図２に示すように適用される。別の実施形態では、図３ａに示される工程を他の箇所で説明するように直接反射体３１０に施し、続いて反射体３１０を折り畳み第１接着層３０５を図２に示すように適用する。
【００５７】
個々のコリメート光エンジンは、後方基板１５０に配列して接着することで、図４に示すと共に本願と同日付けに出願された同時係属中の「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ」なる名称の代理人整理番号６３９５７ＵＳ００２で更に説明するように、任意の大きさ又は形状の照明素子を生産することができる。図４は、後方基板４５０に配置されたコリメート光エンジン４００及び４００’を含む照明素子４０１の斜視図を示している。コリメート光エンジン４００は、後方基板４５０に取り付けられた反射体４１０、バッフル４２０、及び個々の光源４３０を含む光源配列４３６ａ〜ｄを含む。バッフルの端部４２６の反射体４１０に対する投影部が、隣接するコリメート光エンジン４００と４００’との間の移送領域４５５を画定する。移送領域４５５の大きさは、光エンジン間の光を所望の均一性にするために調整できる。コリメート光エンジン４００’は、類似の構成要素（数字の隣にダッシュを入れている）を含み、図に示すように、照明素子の大きさを所望のように拡大するために更なる光エンジンを追加することができる。
【００５８】
図５は、中空の空洞５０２内の後方基板５５０に配置された一対のコリメート光エンジン５００及び５００’を有する中空のバックライト５０１内でのいくつかの代表的な光線の経路を示している。コリメート光エンジン５００及び５００’は、他の箇所で説明するように、それぞれバッフル５２０及び５２０’、バッフルの縁部５２６及び５２６’、出射孔５２８及び５２８’、第１面５２４及び５２４’、並びに第２面５２２及び５２２’を含む。光線ＡＢ、ＡＣ、ＡＤ、ＡＥ及びＡＦは、第１コリメート光エンジン５００内に配置された光源５３０により、中空の空洞５０２に入射する。図５は、光源５３０がバッフル５２０と反射性基板５１０との間に配置され、中空の空洞５０２の長さにほぼ沿った方向に光を入射する様子を示している。一実施形態では、光源５３０は、反射性基板５１０により画定される平面の下に位置することができ、光を中空の空洞の長さに対してほぼ垂直に入射させて、バッフル５２０で反射させ、中空の空洞（図示せず）の長さに沿って方向転換させるように配置させることができる。
【００５９】
光源５３０は、白色光を表面から半球状に放射できるように光を低変換する蛍光体を備えた青色又は紫外線放射ＬＥＤなどの表面放射ＬＥＤ、又は他の箇所で説明するように他のものにすることができる。表面放射ＬＥＤの場合、第１光線ＡＢはバッフル５２０の第２面５２２で反射し、出射孔５２８を通過して透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第２光線ＡＣは、出射孔５２８を通過し、反射することなく透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第３光線ＡＤは、出射孔５２８を通過し、（第２コリメート光エンジン５００’の）バッフル５２０’の第１面５２４’で反射し、透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第４光線ＡＥは、第１コリメート光エンジン５００内の反射性基板５１０で反射し、出射孔５２８を通過し、透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第５光線ＡＦは、出射孔５２８を通過し、移送領域５５５内の背面反射体で反射し、（第２コリメート光エンジン５００’の）バッフル５２０’の第１面５２４’で反射し、透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。図５に示るように、ＡＢ、ＡＣ、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦの各光線は、出力面５４６を通して中空のバックライト５０１から出る前に、付加的な光学フィルム５４４を通過してもよい。バッフル５２０及び５２０’は、第１光源５３０からの光線が中空の空洞５０２内を横断面５６０に近い角度θの範囲内にとどまって進むように配置されている。横断面５６０は、中空のバックライト５０１の出力面５４６にほぼ平行であり、θは横断面５６０から平均偏差角度以内で０〜４０度、又は０〜３０度、又は０〜１５度の範囲である。コリメート光エンジン５００’の第２光源５３０’から放射される光線（図示せず）は、上述した経路と同様の経路を進むことができる。
【００６０】
図５は、光入射装置から入射された光が、透過性前方フィルム５４０に方向付けられる前に様々な反射を遂げる様子を示している。透過性前方フィルム５４０は、バックライトの出力面に適したフィルムであればどのようなものでもよく、これには部分的に透過性の前方反射体、拡散フィルム、半鏡面反射体、これらの組み合わせ、又は、本願と同日付けで出願された同時係属中の「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ」なる名称の代理人整理番号６３９５７ＵＳ００２などで説明されているようなその他の好適なフィルムが挙げられる。中空の空洞５０２内での異なる表面との相互作用の組み合わせにより、光の均質化が行われ、その結果、不均一性が最小限に抑えられる。更に、移送領域５５５は、更なる混合を可能にし光源間の物理的な分離距離を広げるのを可能にする機能を果たす。中空の空洞内に設置されたバッフルは、ＬＥＤ光源を出力面５４６から「隠す」役目を果たし、他の箇所で説明するように光源の直視を妨げる。移送領域の長さが増すに従い、中空の空洞内の放射束が低下し、結果的に照明装置の輝度が低下する。少なくともこの理由により、追加の入射孔から累進的により多くの光を入射して放射束を増大させ、バックライトの使用可能な長さを伸ばすことが可能である。
【００６１】
中空の空洞内の１カ所以上に光センサ５９９を配置して光の強度を監視することができ、光源の１つ又はいくつかを、例えば帰還回路で調整することができる。光の強度制御は、手動でも自動でもよく、照明装置の様々な領域の光出力を独立して制御するのに使用できる。
【実施例】
【００６２】
フィルム系コリメート光エンジン
各々高さ０．６ｍｍ、長さ１．３ｍｍの一連の側面放射型の白色ＬＥＤ（日亜化学株式会社から入手可能なＮｉｃｈｉａ ＮＳＳＷ００６Ｔ型ＬＥＤ）を、発光面が幅１１．７ｍｍのフレックス回路の縁部と揃うように実装した。実装された一連のＬＥＤは、図３ａに示される構成に対応する（７つの直列のＬＥＤの３つの並列バンク）。フレックス回路は、幅２８．６ｍｍのＥＳＲフィルムストリップ（３Ｍ社）に接着され、その結果、発光面はＥＳＲフィルムの前縁から１０ｍｍ、フレックス回路の反対側の縁部はＥＳＲフィルムの後縁から約６．８ｍｍであった。ＥＳＲフィルムの後縁から約１３．７ｍｍに接着剤を塗布し、フレックス回路の約６．８ｍｍを覆い、ＥＳＲフィルムの第２のストリップを接着剤に押圧し、図３ｇに示されるものと同様のコリメート光エンジンを作製した。この図において、ＥＳＲフィルムの第１のストリップは反射体３１０に、ＥＳＲフィルムの第２のストリップはバッフル３２に対応する。この結果生じたフィルム系コリメート光エンジンの出射孔は２．２ｍｍ、全長は約２９ｍｍであった。この結果生じた楔のアスペクト比（反射体３１０上での出射孔３２８の高さの、ＬＥＤ縁部３３２の高さに対する比率）は約２：１であった。
【００６３】
ＬＥＤの発光面（図３ｇの面３３５）とＥＳＲ（反射体１１０）の前縁との間の距離は、ＬＥＤのピッチ間隔に左右される。すべて白色ＬＥＤの場合、この距離はＬＥＤのピッチより大きいか、又はこれに等しいべきである。ＬＥＤの等間隔ピッチのＲＧＢＧのカラークラスタの場合、この距離はＬＥＤのピッチの４倍より大きいか、又はこれに等しいべきである。コリメート光エンジンは、前もって厚さ１０１．６マイクロメートル（０．００４インチ）のステンレス鋼のシムストックに積層されたＥＳＲフィルムのバックプレーンに接着された。
【００６４】
実施例１：フィルム系入射装置の全光束
フィルム系光入射装置の全光束（ＴＬＦ）は、Ｏｐｔｒｏｎｉｃ積分球を用いて、楔を形成する上部ＥＳＲフィルムを剥がしてＬＥＤを完全に露出させ、ＬＥＤが障害物なしに積分球に放射できるようにした上で測定された。７つのＮｉｃｈｉａ ＮＳＳＷ００６Ｔ型ＬＥＤ（直列）から成る３つの並列バンクは、全電流３０ｍＡ及び定常状態電圧１９．８Ｖで駆動された。電力消費量は全体で０．５９ワットであった。ＴＬＦの測定値は４９．９４ルーメンであり、このＴＬＦ値は、光エンジンからの１００％の理想的な発光を示すものであった。上部のＥＳＲフィルムは次に、元の位置に戻され、ＥＳＲのバックプレーン上の最大高さは約２．２ｍｍであり、ＬＥＤの位置から２：１で広がる楔を形成した。この構成で測定されたＴＬＦは４７．９５ルーメンであり、エンジンの効率が９６％であることが示された。
【００６５】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特徴である大きさ、量、及び物理特性を示すすべての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【００６６】
本願で引用したすべ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、そのすべてが引用によって本開示に明白に組み込まれる。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び／又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本開示が特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されることを、意図するものである。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディスプレイ又はその他の図形を裏側から照らす、バックライトなどへの使用に適する、部分的に光をコリメートする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライトは、バックライトの出力エリアに対して内部光源が位置付けられる場所、及びバックライトの「出力エリア」が表示装置の可視エリア又は領域のどこに対応しているかによって、２つのカテゴリうちの１つに該当すると考えることができる。本明細書で、このバックライトの「出力エリア」は時に、「出力領域」又は「出力表面」とも呼ばれ、その領域又は表面そのものと、その領域又は表面の面積（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）と、を区別する。
【０００３】
第１のカテゴリは「エッジライト」方式である。エッジライト方式のバックライトでは、平面図の視点で見て、１つ以上の光源がバックライト構造の外側の境界又は外周に沿って、通常は出力領域に相当する領域又は範囲の外側に配置される。光源はしばしば、バックライトの出力面積の外縁となるフレーム又はベゼルによって隠される。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望まれる場合には、「ライトガイド」と呼ばれる構成要素内に光を放射する。このライトガイドは透明、中実であり、長さ及び幅の寸法がバックライト出力面積の大きさとほぼ同じ、比較的薄いプレートである。ライトガイドは、ライトガイドの全長又は幅をはさんだ縁部に取り付けられたランプからの光をバックライトの反対側の縁部へと移動させる又はガイドするために全内部反射（ＴＩＲ）を用い、局所的抽出構造体の非均一パターンがライトガイドの表面に提供されて、ライトガイドから出たこの導かれた光の一部を、バックライトの出力エリアに向け直す。こうしたバックライトは、ライトガイドの後ろ又は下に配置される反射材料などの光制御フィルム、並びに、ライトガイドの前方又は上に配置される反射偏光フィルム及びプリズム状ＢＥＦフィルムを通常、更に有することによって、法線方向の輝度が高くなっている。
【０００４】
出願人の見地では、既存のエッジライト式バックライトの欠点又は制限として、特にバックライトのサイズが大きい場合にライトガイドと関連した質量又は重量が比較的大きいこと、特定のバックライトサイズ及び特定の光源構造のためにライトガイドを射出成形や他の方法で製造しなければならないので、バックライト間で互換性のない構成要素を使用しなければならないこと、既存の抽出構造パターンと同様にバックライト内の位置に応じてかなりの空間不均一性を必要とする構成要素を使用しなければならないこと、並びにバックライトのサイズが大きくなるほど、長方形の面積に対する周囲の長さの比率が、特徴的な面内寸法Ｌ（例えば、所定の縦横比の長方形では、バックライトの出力領域の長さ、幅、又は対角線寸法）とともに線形（１／Ｌ）に低下するので、ディスプレイの縁部に沿った空間又は「不動産」が制限されるため十分な照明を提供するのが困難になることなどが挙げられる。加工及び研磨作業に費用がかさむことから、中実のライトガイドの外周以外の点から光を入射させることは困難である。
【０００５】
第２のカテゴリは「直下型」方式である。直下型バックライトでは、平面図の視点で見て、１つ以上の光源は、実質的に出力エリアに対応したエリア又はゾーン内に、通常はゾーン内の規則的な配列又はパターンで配置される。あるいは、直下型バックライトの光源は、バックライトの出力領域のすぐ裏側に配置されているとも言える。強く拡散するプレートは、通常、光源の上側に取り付けられて、光を出力領域一面に広げる。この場合も、反射偏光フィルム及びプリズムＢＥＦフィルムなどの光管理フィルムをディフューザープレートの上に設置することによって法線方向の輝度及び効率を改善することができる。直下型バックライトの均一性を保つ上で、ランプ間の間隔を広げるに従いバックライトの厚みを増大させなければならないところが不便な点である。ランプの数はシステムのコストに直接影響するため、この兼ね合いが直下型システムの欠点である。
【０００６】
出願者の所見によると、既存の直下型バックライトの欠点又は制限には、強く拡散するプレートに付随する非効率性、ＬＥＤ光源の場合、適切な均一性及び輝度を得るために多数のＬＥＤ光源が必要であり、それに伴い構成要素のコストが高くなり発熱が増大する、達成可能なバックライトの薄さが制限され、この厚さを超えると光源は不均一で望ましくない「パンチスルー」を生成し、各光源の上側の出力エリア内に輝点が出現する点などが挙げられる。赤、緑、及び青色ＬＥＤなどのマルチカラーＬＥＤクラスタを使用する場合は、色や輝度が不均一となることもある。
【０００７】
場合によっては、直下型バックライトではバックライトの周囲に１つ又は複数の光源を含むことができるか、又はエッジライト型バックライトでは出力領域の裏側に直接１つ又は複数の光源を含むことができる。そのような場合、光の大半がバックライトの出力領域の裏側から直接発せられる場合は、このバックライトは「直下型」と見なされ、光の大半がバックライトの出力領域の周囲から発せられる場合は、このバックライトは「エッジライト型」と見なされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バックライトとして容易に、また費用効果の高い方法で組み立てられることができる光源を有することが望ましい。また、エッジライト型構成又は直下型構成のいずれかで使用できる光源を有することが望ましい。また、標準化部品を使用することで、更なる部品を追加することにより大きいサイズを達成することができ、さまざまな大きさのバックライトを組み立てる方法を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、第１面を有する反射体と、第１面に隣接して取り付けられた光源及び回路と、を含むコリメート光エンジンを開示する。コリメート光エンジンは、光源が、反射体に対する法線から５０度未満の角度からは見えないように、光源の上に配置され反射体の一部の上に張り出しているバッフルを更に含む。一態様では、反射体を提供する工程と、平面回路化基板に実装された光源を提供する工程と、反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程と、バッフルと背面反射体との間に平面回路化基板を取り付ける工程と、を含む、コリメート光エンジンを作製する方法を開示する。光源は、平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有し、バッフルは、背面反射体の一部の上に張り出しており、背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは光源を見えなくする。
【００１０】
一態様では、反射体を提供する工程と、平面回路化基板に実装された光源を提供する工程と、平面回路化基板を反射体に取り付ける工程と、バッフルを提供する工程と、バッフルを光源の上に取り付ける工程と、を含む、コリメート光エンジンを作製する方法を開示する。光源は、平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有し、バッフルは、背面反射体の一部の上に張り出しており、背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは光源を見えなくする。
【００１１】
一態様では、反射体を提供する工程と、反射体上で回路の形成する工程と、光源を回路に取り付ける工程と、反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程と、を含む、コリメート光エンジンを作製する方法を開示する。光源は、反射体にほぼ平行な放射光軸を有し、バッフルは、回路及び光源を含む背面反射体の一部の上に張り出しており、背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは光源を見えなくする。
【００１２】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、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、手続処理の間補正することができ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】
【００１３】
本明細書を通して、添付の図面を参照し、ここで、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【図１ａ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｂ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｃ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｄ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｅ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図１ｆ】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図２】コリメート光エンジンの概略側面図。
【図３ａ】フレキシブル回路の光源の概略平面図。
【図３ｂ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｃ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｄ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｅ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｆ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図３ｇ】コリメート光エンジンの製造プロセスの概略側面図。
【図４】照明用バックプレーンの斜視図。
【図５】コリメート光エンジンを含む中空のバックライトの概略側面図。
【００１４】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベル付けされた別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、ディスプレイのバックライトなど薄い照明素子に使用可能な効率性の高いコリメート光エンジンに関するものである。最も一般的な形態において、エンジンの光源はＬＥＤの配列でフレキシブル回路に取り付けられ、楔形に成形された２つの高反射性要素の間に挟まれて、ＬＥＤ配列から放射された光が各要素の間で部分的にコリメートされる。一実施形態では、高反射性要素の少なくとも１つは高反射性フィルムである。光が部分的にコリメートされることで、光は、反射面により画定される狭い範囲の角度以内で進む。コリメートされた光は、バックライトなどの薄い中空の空洞での使用に好適であり得る。
【００１６】
一態様では、光エンジンはフレックス回路に実装した厚さ０．６ｍｍの一連の側面発光白色ＬＥＤ配列（通常、複数のＬＥＤチップを一列に並べたもの）を積層した３Ｍ社から入手可能な強化鏡面反射体（Enhanced Specular Reflector）（Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲ）フィルムを２ストリップ含み、ＬＥＤがＥＳＲストリップの間に入るように配置される。ＬＥＤは、ＬＥＤ配列の厚みによりＬＥＤ配列の発光面に隣接したＥＳＲフィルムが持ち上げられて、光をコリメートする楔形を形成するように、ＥＳＲフィルムの間に配置される。組み立てられた光エンジンは、照明及び均一性の必要条件により、反射性バックプレーン上で様々な配置構成で配置されることができる。ＬＥＤに重なって楔形の上面を形成するＥＳＲのストリップは、上から見た場合にＬＥＤを覆い隠す役割も果たすのでバッフルと呼ぶことができる。他の箇所で言及したように、直下型バックライトでは、ＬＥＤの表面に近接した部分での強烈な光がこの光の上に配置された拡散シートを通って漏れてしまう「パンチスルー」が頻繁に生じる。バッフルを提供することにより、ＬＥＤの発光面は、垂直位置から５０度、６０度、７０度、７５度を超える角度で、又は更には８０度を超える非常に大きな角度からでなければ見ることができない（すなわち視界から隠れる）。
【００１７】
一態様では、光エンジンは反射性剛性回路基板に実装した複数のＬＥＤを使用することが可能であり、ＥＳＲフィルムなどの２つの反射性フィルムの間に配置することができる。一実施形態では、光が回路基板に対してほぼ垂直に放射されるようにＬＥＤを回路基板に取り付け、バッフルが基板の縁部で支えられるように基板を配置し、楔内で光が部分的にコリメートされるようにＬＥＤからの光を放射させることができる。一実施形態では、ＬＥＤは、反射性を有するバックプレーンに垂直の軸の周囲を３６０未満の角度広がり内で光を放射する。
【００１８】
一態様では、バッフルはＬＥＤの上に配置され、ＬＥＤの発光面を超えて張り出している。一実施形態では、バッフルは背面反射体と交差する別のフィルムでもよい。別の実施形態では、背面反射体を楔形に折り畳むなどして、バッフルを含むように背面反射体を形成することにより、バッフルを背面反射体と一体化させることができる。バッフルに使用する材料は、反射性金属を含む反射体、若しくは干渉反射体、部分的な反射体、半鏡面反射体、非対称反射体、又はこれらの組み合わせを含むことができる。一部の実施形態では、バッフルの材質及び光学特性が全体にわたって同一であるように、バッフルは均一のものでもよい。他の実施形態では、バッフルが、穿孔、スリット、鋸歯、溝などを有して不均一であることにより、バッフルを物理的に変化させてもよく、又はバッフルの材料が、両方とも波長に依存し得る鏡面反射率及び拡散反射率の両方における変更などの不均一な光学特性を有してもよい。更に他の実施形態では、バッフルの少なくとも一部分が、光を低変換する蛍光体など、光源から放射された光のスペクトル特性を変更できる材料を含むことができる。
【００１９】
一部の実施形態では、バッフルの材料は、ＥＳＲフィルムを含むことができる。他の実施形態では、ＥＳＲフィルムを厚い表面薄層と組み合わせたり、又は別のフィルムに積層して、バッフルの曲げ剛性を増すことができる。一部の実施形態では、バッフルの厚さは約０．１３〜約０．２６ｍｍ（５〜約１０ミル）である。
【００２０】
バッフルは、適切な形状を選択することで、任意の所望の光コリメーション度を提供できる。一実施形態では、バッフルは、ＬＥＤ配列の上縁と接触することによりＬＥＤ配列の上に楔形を形成する平面的なフィルムを含む。他の実施形態では、他の箇所で説明するように、バッフルを放物線状、複合放物線状、階段状の楔形、ひし形などに形成し、曲げ、折ることで、非平面的な形状に形成することができる。
【００２１】
一態様では、光エンジンを連続して製造することができる。一実施形態では、工程は、ＥＳＲフィルムなどのフレキシブル底面反射体を提供することと、フレキシブル回路に実装されたＬＥＤ配列モジュールを提供することと、フレキシブル回路をフレキシブル底面反射体に取り付けることと、ＬＥＤから放射される光が底面反射体にほぼ平行な方向に伝搬するよう、第２のＥＳＲフィルムをＬＥＤ配列モジュールの上に取り付けることと、を含む。別の実施形態では、工程は、ＥＳＲフィルムなどのフレキシブル底面反射体を提供することと、底面反射体を折り畳むことによりバッフルを形成することと、フレキシブル回路に実装されたＬＥＤ配列モジュールを提供することと、バッフルと底面反射体との間にＬＥＤ配列モジュールを取り付けることと、を含む。
【００２２】
一態様では、コリメート光エンジンはＬＣＤ用の薄いバックライトなどの照明組立品に使用できる。一実施形態では、コリメート光エンジンは、バックライトへの光の「累進的入射装置（progressive injector）」と考えることができる。光はバックライトの全長を進むにつれて強度が低下するため、コリメート光エンジンを追加してバックライトの出力を増加させることで、より大きなバックライトを簡単に作ることができる。一実施形態では、コリメート光エンジンはバックライト内で、少なくとも３つの機能を実行するのに使用することができる。第１機能は、光がバックライトの全長を伝搬できるように、背面反射体にほぼ平行な比較的狭い範囲の角度以内で光をバックライトに入射させることである。第２機能は、ディスプレイを前から（出力面に対して垂直に）見たときに、ＬＥＤ配列の明るい面を見えなくし、パンチスルーを減少させることである。第３機能は、例えば他の光源からバックライトの全長を伝搬してくる光に対して反射面を提供することで、光の伝搬方向を変えて、光がバックライトの前方から出るようにすることである。
【００２３】
一態様では、第１機能は、ＬＥＤ配列からの光を部分的にコリメートするバッフルの下面により成し遂げられる。バッフルは、下面（ＬＥＤに最も近い側）において、バックライトの空洞部に最も近い側とは異なる特性を有することができる。ＬＥＤは通常、発光面から半球状に光を放射し、ＬＥＤの光軸は発光面に対して垂直である。ＬＥＤは、光が概してＬＥＤの光軸に沿ってバックライト全長を伝搬するように配置される。光軸から外れた角度で伝搬する放射された光の一部は、バッフルで反射され光軸に向って方向転換されて、光を部分的にコリメートする。
【００２４】
一態様では、第２機能も、バッフルがＬＥＤ配列の上に張り出す長さにより成し遂げられる。バッフルを長くすることで光のコリメート度を改善でき、これは背面反射体とバッフル間の角度に影響を及ぼす。長いバッフルの利点は、正面から見た場合にＬＥＤの表面が見えないことである。多くの場合、正面から見た場合にＬＥＤが極端に大きな角度、例えば背面反射体に対する垂直位置から約５０度、６０度、７０度、７５度、又は更には８０度を超える角度以外からは見ることができないように十分にバッフルをＬＥＤの上に張り出させることは有益であり得る。
【００２５】
一態様では、第３機能はバッフルの設計により達成できる。例えば、バッフル上部の斜面は、光の方向を変えるために使用する。ＬＥＤの上に配置されたバッフルでは、バッフルの裏面が入射装置の後ろからの光を反射することで、バックライトの上部に光の方向を変更することができる。また、バッフルを楔形又はひし形にすることで、光エンジンの出射孔に向って伝搬している光をバックライトの上部に向って方向付けることができる。バッフルの構成について、図を参照しながら更に説明する。
【００２６】
図１ａは、本開示の一態様に従い、第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けられたコリメート光エンジン１００の一実施形態の側面図を描く。図１ａのコリメート光エンジン１００は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。コリメート光エンジン１００は、反射体１００の第１表面に隣接して取り付けられた光源１３０及び回路１４５を含む。一実施形態では、反射体１１０はフィルムなどのフレキシブル反射体である。光源１３０及び回路１４５は、フレキシブル基板１４０に配置することができ、これは続いて第２接着層で反射体１１０に取り付けられる。
【００２７】
光源１３０は、放射光軸１３６が放射面１３５から垂直に延び、反射体１１０にほぼ平行になるように配置される。別の実施形態では、放射光軸１３６はバッフル１２０及び反射体１１０により形成される楔形を２等分する横断面にほぼ平行である。光源１３０は、例えばＬＥＤなど、表面から光を放射する任意の光源であり得る。表面１３５からの光は、表面１３５から概して半球状に放射される。
【００２８】
コリメート光エンジンは、白色光を表面から半球状に放射できるように光を低変換する蛍光体を備えた青色又は紫外線放射ＬＥＤなどの表面放射ＬＥＤ、赤／緑／青（ＲＧＢ）ＬＥＤの配列などの個々の有色ＬＥＤ、「Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」なる名称のＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１３３号（代理人整理番号６３２７４ＷＯ００４）に記載されたその他のものなど、任意の好適な光源を含むことができる。開示する照明装置の光源として、別個のＬＥＤ光源の代わりに、又はＬＥＤ光源に追加して、線形の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）などの別の可視光発光体を使用してもよい。更に、例えば冷白色及び温白色を含む（ＣＣＦＬ／ＬＥＤ）、ＣＣＦＬ／ＨＣＦＬ、例えば異なるスペクトルを放射するもの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。
【００２９】
バッフル１２０は光源１３０の上に配置される。バッフル１２０は反射体１１０の一部の上に張り出し、図にある通り、上部からφ未満の角度で見た場合、光源１３０はバッフル１２０により見えない。一態様によれば、光源１３０は、５０度未満、６０度未満、７０度未満、７５度未満、あるいは８５度未満の角度φからは見えない。バッフル１２０は、第３接着層１２５によりフレキシブル基板１４０に取り付けられる。バッフル１２０は、図に示されるように、第２接着層１１５により反射体１１０に取り付けることもできる。第１、第２、第３接着層１０５、１１５、１２５は、同じ接着剤であってもよいし、又は異なっていてもよい。任意の既知の接着剤を使用することができ、例えばＰＳＡ、熱溶解型、溶媒系、又は硬化性の接着剤を使用することができる。コリメート光エンジン１００全体の厚さを小さく維持するために、接着剤の厚さは、バッフル１２０の厚さより小さくするなど、薄く維持することが好ましい場合がある。バッフル１２０は、通常、第２及び第３接着層１１５、１２５によって接着する部分において、反射体１１０及びフレキシブル基板１４０にぴったり一致する。ただし、光源１３０はフレキシブル基板１４０から突出し、縁部１３２がバッフル１２０に接触することで、バッフルは反射体１１０から離れ、出射孔１２８を形成する。図に示されるように、出射孔１２８は、バッフルの端部１２６を反射体１１０に投影することで画定されることができる。一実施形態では、出射孔１２８は、バッフルの端部１２６を支えるために、リブ又は支柱などの支持構造物（図に示されていない）を含むことができる。
【００３０】
他の箇所で述べたように、複数のコリメート光エンジン１００が配列をなす場合、反射体１１０の一部の上に張り出している移送領域１５５により、出射孔１２８を通過した放射光の更なる混合が可能となる。移送領域１５５は、図に示した通り、バッフルの端部１２６が出射孔１２８に沿って反射体１１０に投影された部分を超える反射体１１０の部分である。図において移送領域１５５はバッフルの端部１２６の投影部を超えて張り出しているように示されているが、他の箇所で図４、図５を参照して説明されているように、移送領域は、隣接したコリメート光エンジンのバッフル間の分離を示すこともできると理解されるべきである。一部の実施形態では、移送領域は、角度を付けられたバッフル間で光エンジンからの光を混合する役割を果たす、光エンジンの任意の部分を含むことができる。
【００３１】
反射体１１０及びバッフル１２０を含む材料は、同じであることも異なることも可能である。一実施形態では、反射体１１０及びバッフル１２０のうちの少なくとも１つが、金属フィルム又は金属化高分子フィルムなどの表面反射体を含む。別の実施形態では、反射体１１０及びバッフル１２０のうちの少なくとも１つは、米国特許第５，８８２，７７４号の実施例に説明されているような有機又は無機多層光学フィルムなどの干渉反射体を含む。更に別の実施形態では、反射体１１０及びバッフル１２０のうちの少なくとも１つは、例えば本願と同日付けに出願された同時係属中のＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１１５号（代理人整理番号６３０３２ＷＯ００３）及びやはり同時係属中の「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ」なる名称の代理人整理番号６３９５７ＵＳ００２などで説明されているような半鏡面反射体を含む。
【００３２】
バッフル１２０は、第１面１２２が光源１３０に面し、第２面１２４が第１面１２２の反対側にある反射性バッフルであり得る。第１面及び第２面１２２、１２４の反射特性は、同じあっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面１２２及び第２面１２４のうちの少なくとも一方を、鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面１２２及び第２面１２４は共に同様の反射特性を有する。
【００３３】
コリメート光エンジンは、好適な任意の反射体及びバッフルを含むことができる。場合によっては、反射体及びバッフル（第１面及び第２面を含む）を高反射性コーティングを有する硬い金属基板又は支持基板に積層することのできる高反射性フィルムで作ることができる。好適な高反射性材料としては、３Ｍ社から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）強化鏡面反射体（Enhanced Specular Reflector）（ＥＳＲ）多層高分子フィルム、硫酸バリウムを含有するポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０．８マイクロメートル（２ミル））をＶｉｋｕｉｔｉｉ（商標）ＥＳＲフィルムに対して厚さ１０．２マイクロメートル（０．４ミル）のイソオクチルアクリレートアクリル酸感圧接着剤を使用して積層したフィルムであって、この積層フィルムが本明細書では「ＥＤＲ ＩＩ」フィルムと呼ばれるもの、東レ株式会社から入手可能なＥ６０シリーズルミラー（Lumirror）（商標）ポリエステルフィルム、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から入手可能なものなどの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社から入手可能なＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）反射材、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）、古河電気工業株式会社のＭＣＰＥＴ高反射性発泡シート、三井化学株式会社のＷｈｉｔｅ Ｒｅｆｓｔａｒ（商標）フィルム及びＭＴフィルム、並びにＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４０９６号に説明したものを含むその他のものが挙げられる。
【００３４】
バッフル１２０は不均一な光学的又はその他の物理的な特性を有してもよい。一実施形態では、光源１３０の縁部１３２で支えられバッフルの端部１２６まで続く部分は、この部分の剛性を増すために高い曲げ弾性率を有するフィルムなどの材料を含むことができる。別の実施形態では、第１面１２２及び第２面１２４のうちの少なくとも一方の反射特性をバッフル全体にわたって変化させることができる。更に別の実施形態では、バッフル１２０においてバッフルの端部１２６に近い部分は、他の箇所で説明するように、鋸歯状、スリット、穿孔、エンボス加工、又は印刷されて、反射及び／又は透過特性を変更することができる。
【００３５】
図１ｂは、本開示の別の態様に従い、第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けられたコリメート光エンジン１００の側面図を示している。図１ｂのコリメート光エンジン１００は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。図１ｂで類似の数字を付けた要素は、図１ａの類似の数字を付けた要素を指す。コリメート光エンジン１００は、回路基板１６０に取り付けられた光源１６４を含む。光源１６４は、通常はレンズであるコリメート光学素子１６６を含み、これは光軸１３６から狭い範囲の角度以内で光を部分的にコリメートする。コリメートレンズは、片方又は両方の方向、すなわち反射体１１０と平行な横断面に対してほぼ平行又はほぼ垂直に光をコリメートすることができる。回路基板１６０は、反射体１１０から突出し、縁部１６２でバッフル１２０を支える。
【００３６】
一実施形態では、光源１６４からの光は十分にコリメートされ、バッフル１２０の第１面１２２で光が反射せず、第１面１２２の反射率はコリメート光エンジン１００の性能にあまり影響しない。一実施形態では、光源１６４からの光は十分にコリメートされ、コリメート光学素子１６６と出射孔１２８との間の領域において反射体１１０から光が反射せず、この領域の反射体１１０の反射率はコリメート光エンジン１００の性能にあまり影響しない。
【００３７】
図１ｃは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられた第１コリメート光エンジン１００を含む隣接した光エンジン１０１の側面図を示している。図１ｃの隣接した光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。他の箇所で説明するように、第１コリメート光エンジン１００との位置関係を示すために、隣接した第２コリメート光エンジン１００’の一部を示す。図１ｃで類似の数字を付けた要素は、図１ａの類似の数字を付けた要素を指す。一実施形態では、成形加工されたバッフル１７０は、図に示すように放物線状の形を有し、反射体１１０に対して平行になるように光を部分的にコリメートするのに有用であり得る。成形加工されたバッフル１７０は、第１面１７２が光源１３０に向き、第２面１７４が第１面１７２の反対側にある反射性バッフルでもよい。第１面１７２及び第２面１７４の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面１７２及び第２面１７４のうちの少なくとも一方を、鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面１７２及び第２面１７４は共に同様の反射特性を有する。
【００３８】
成形加工されたバッフル１７０は、第３接着剤１２５でフレキシブル基板１４０に取り付けることができる。更に、成形加工されたバッフル１７０を取り付ける領域を広げるために、図１ａに示すように第２接着層１１５がフレキシブル基板１４０を超えて張り出してもよい。移送領域１５５は、第１コリメート光エンジン１００と第２コリメート光エンジン１００’とを分離する。移送領域１５５の長さは、光源１３０からの光を反射体１１０の平面に平行な方向に混合するように選択することができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００３９】
図１ｄは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられた第１コリメート光エンジン１００を含む隣接した光エンジン１０１の側面図を示している。図１ｄの隣接した光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。他の箇所で説明するように、第１コリメート光エンジン１００との位置関係を示すために、隣接した第２コリメート光エンジン１００’の一部を示す。図１ｄで類似の数字を付けた要素は、図１ａの類似の数字を付けた要素を指す。一実施形態では、成形加工されたバッフル１８０は図１ａのバッフル１２０に似ているが、端部１８６と１８８との間に更なる部材を有し、これにより光源１３０の縁部１３２で支えられている成形加工されたバッフル部材との間に角度θ１を形成する。成形加工されたバッフル１８０は、第１面１８２が光源１３０に面し、第２面１８４が第１面１８２の反対側にあり、第３面１８７が第１面１８２から切れ目なく連続し、第４面１８９が第２面１８４から切れ目なく連続する反射性バッフルであり得る。第１面から第４面１８２、１８４、１８７、１８９の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面から第４面１８２、１８４、１８７、１８９のうちの少なくとも１つを、鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面から第４面１８２、１８４、１８７、１８９は同様の反射特性を有する。
【００４０】
成形加工されたバッフル１８０は、第３接着剤１２５でフレキシブル基板１４０に取り付けることができる。更に、第２接着層１１５は、成形加工されたバッフル１８０を取り付ける領域を広げるために、図１ａに示すようにフレキシブル基板１４０を超えて張り出すことができる。移送領域１５５は、第１コリメート光エンジン１００及び第２コリメート光エンジン１００’を分離する。移送領域１５５の長さは、光源１３０からの光を反射体１１０の平面に平行な方向に混合するように選択することができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００４１】
図１ｅは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられた第１コリメート光エンジン１００を含む隣接した光エンジン１０１の側面図を示している。図１ｅの隣接した光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。他の箇所で説明するように、第１コリメート光エンジン１００との位置関係を示すために、隣接した第２コリメート光エンジン１００’の一部を示す。図１ｅで類似の数字を付けた要素は、図１ａ及び図１ｄの類似の数字を付けた要素を指す。一実施形態では、図１ｄのコリメート光エンジンの、成形加工されたバッフル１８０の角度θ１を角度θ２に拡大し、端部１８６と１８８との間の追加部材の長さを短くしたものを、図１ｅに示す。一態様では、他の箇所で説明するように、成形加工されたバッフル１８０の端部１８６と１８８との間の追加部材は、反射体１１０に沿ってほぼ発光面１３５に向って進む光の向きを切り替えることができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００４２】
図１ｆは、本開示の別の態様に従い、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられたコリメート光エンジン１００を含む光エンジン１０１の側面図を示している。第２コリメート光エンジン１００’（図示せず）を、図１ｅと同様の方法でコリメート光エンジン１００に隣接して配置することができる。図１ｆの光エンジン１０１は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に適合させることができる。図１ｆで類似の数字を付けた要素は、図１ａ及び図１ｅの類似の数字を付けた要素を示す。一実施形態では、フレキシブル基板１４０の両端に光源１３０と１３０’及び回路１４５と１４５’を隣り合わせに取り付けたものを図１ｆに示す。フレキシブル基板１４０は、第２接着層１１５で反射体１１０に取り付けられている。光源１３０と１３０’の発光面１３５と１３５’は、反射体１１０に沿って逆方向に光を放射するように配置される。
【００４３】
一実施形態では、成形加工されたバッフル１９０は、例えばフィルムを折り畳む、又は硬い構造物を形成することにより作られた一体構造として形成できる。この実施形態では、第１面１９２は第３面１９７、第４面１９７’、第５面１９２’と切れ目なく連続し、第２面１９４は第６面１９９、第７面１９９’、第８面１９４’と切れ目なく連続する。成形加工されたバッフル１９０は、第１面１９２が光源１３０に面し、第２面１９４が第１面１９２の反対側にある反射性バッフルであり得る。第１面から第８面１９２、１９４、１９７、１９９、１９７’、１９９’、１９２’、１９４’の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面から第８面１９２、１９４、１９７、１９９、１９７’、１９９’、１９２’、１９４’のうちの少なくとも１つの面を鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面から第８面１９２、１９４、１９７、１９９、１９７’、１９９’、１９２’、１９４’は同様の反射特性を有する。一態様では、成形加工されたバッフル１９０の端部１９６、１９８、及び１９６’の間の追加部材は、所望の方向に光の向きを切り替えることができる。一実施形態では、反射体１１０に沿ってほぼ平行の方向に進んでいる第１光線１６１は、第２光線１６２によって示されるように、反射体１１０から概して離れる方向に向きを切り替えることができる。一実施形態では、他の箇所で説明するように、コリメート光エンジン１００及び１００’を連続して反射体１１０上で作り、移送領域１５５で分離させることができる。コリメート光エンジンは、図１ａに示すように、続いて第１接着層１０５で後方基板１５０に取り付けることができる。
【００４４】
図２は、本開示の別の態様に従い、コリメート光エンジン２００の側面図を示す。図２のコリメート光エンジン２００は、他の箇所で説明するように、光エンジンの連続生産に特に良好に適合させることができる。コリメート光エンジン２００は、反射体２１０の第１面に隣接して取り付けられた光源２３０及び回路２４５を含む。光源２３０は、図１ａの光源１３０を参照して説明されるように配置される。光源２３０はフレキシブル基板２４０から突出し、縁部２３２はバッフル２２０に接触し、このバッフルは反射体２１０から角度をなして離れて、出射孔２２８を形成する。
【００４５】
他の箇所で説明するように、複数のコリメート光エンジン２００が配列をなす場合、反射体２１０の一部の上に張り出している移送領域１５５により、出射孔２２８を通過した放射光の更なる混合が可能となる。移送領域１５５は、図に示した通り、バッフルの端部２２６が出射孔２２８に沿って反射体２１０に投影された部分を超える反射体２１０の領域である。
【００４６】
コリメート光エンジン２００は、例えばバックライト空洞内部などの他の表面にコリメート光エンジン２００を取り付けやすくするために、反射体２１０に配置される第１接着層２０５を任意に含む。任意の接着層２０５は、含まれた場合、必要になるまで接着剤を保護する剥離ライナ（図示せず）を含むことができる。
【００４７】
図２に示した一実施形態では、光源２３０及び回路２４５をフレキシブル基板２４０に配置することができ、続いてこの基板は第２接着層２１５で反射体２１０に取り付けられる。別の実施形態では、例えばめっき又は当該技術分野において既知の回路の被覆の方法で、回路２４５を直接反射体２１０に配置することができる。この実施形態では、フレキシブル基板２４０及び第２接着層２１５の代わりに、反射体に直接成形される回路の接着を改善することで知られる結合層を使用する。
【００４８】
バッフル２２０を光源２３０の上に配置する。バッフル２２０は、図１ａの視覚φを参照して説明されているように、反射体２１０の一部の上に張り出している。一実施形態では、例えば反射体２１０を折り目２１７で折り畳んで、光源２３０の縁部２３２で支えられるバッフル２２０を形成するなど、バッフル２２０は反射体２１０と切れ目なく連続しており、同じ材料で形成される。別の実施形態では、バッフル２２０は、例えば熱、超音波、溶媒又は機械的な手段で、反射体２１０に折り目２１７で接合される。好ましい実施形態には、折り目２１７で折り畳むことにより形成される連続したバッフル２２０及び反射体２１０が含まれる。一実施形態（図示せず）では、第２光源は、第１光源に面して、移送領域に隣接して配置することができる。この実施形態では、第２光源の上に第２バッフルを配置することで、同一の反射体及び同一の移送領域を含み互いに面する、一対のコリメート光エンジンを得ることができる。
【００４９】
バッフル２２０は、第１面２２２が光源２３０に面し、第２面２２４が第１面２２２の反対側にある反射性バッフルであってよい。第１面２２２及び第２面２２４の反射特性は、同じであっても異なっていてもよい。一実施形態では、第１面２２２及び第２面２２４のうちの少なくとも１つの面を鏡面反射体、半鏡面反射体、及び拡散反射体から選択することができる。一実施形態では、バッフルはＥＳＲフィルムを含み、第１面２２２及び第２面２２４は共に同様の反射特性を有する。
【００５０】
バッフル２２０は、不均一な光学的又はその他の物理的な特性を有してもよい。一実施形態では、縁部２３２で支えられバッフルの端部２２６まで続く部分は、この部分の剛性を増すために高い曲げ弾性率を有するフィルムなどの材料を含むことができる。別の実施形態では、第１面２２２及び第２面２２４のうちの少なくとも一方の反射特性をバッフル全体にわたって変化させることができる。更に別の実施形態では、バッフル２２０においてバッフルの端部２２６に近い部分は、他の箇所で説明するように、鋸歯状、スリット、穿孔、エンボス加工、又は印刷されて、反射及び／又は透過特性を変更することができる。
【００５１】
図３ａ〜３ｇは、本開示の一態様に従い、コリメート光エンジンの生産プロセスの工程の一部を示している。図３ａ〜３ｇを参照して説明される一般的なプロセス工程は、連続して、又は段階的な方法で実施することができる。
【００５２】
図３ａは、発光面３３５を有する複数の光源３３０が光源配列３３６に並べられフレキシブル基板３４０上に配置されている様子を示している。任意の数の光源配列３３６に並べられた任意の数の光源３３０を、回路３４５と関連付けることができる。一実施形態では、フレキシブル基板３４０は、図に示した要素がロールの長さ方向に繰り返されるような、ロール状の材料などの連続基板でもよい。別の実施形態では、フレキシブル基板３４０は、図に示した要素がロールの幅の方向に繰り返されるような、ロール状の材料などの連続基板でもよい。
【００５３】
回路３４５は、フレキシブル基板３４０に直接形成することができ、光源配列３３６に対処するように接続される。光源配列３３６は、同一の光源３３０を含むこともできるし、又は他の箇所で説明するように、異なる色のＬＥＤ光源など、個々の光源３３０は異なっていてもよい。一実施形態では、個々の光源３３０を回路３４５で独立して制御することができる。一実施形態では、各光源配列３３６を回路３４５で独立して制御することができる。
【００５４】
図３ｂは、図３ａの回路３４５、光源３３０及び縁部３３２、並びに発光面３３５を取り付けたフレキシブル基板３４０の側面図を示している。第３接着層３１５は、フレキシブル基板３４０の下面に適用される。図３ｂに示した物品は、続いて図３ｃに示したように、第３接着層３１５を反射体３１０の第１面と接触させることで反射体３１０に接着させることができる。第１接着層３０５は、反射体３１０の第２面に適用される。一実施形態では、第１接着層３０５は第３接着層３１５に接触する前に適用される。剥離ライナ（図示せず）は、第１接着層３０５の何も付いていない面を保護するのに使用できる。図３ｄは、反射体３１０及びフレキシブル基板３４０の一部の上を第２接着層３２５でコーティングした図３ｃの物品を示している。図３ｅでは、図３ｄの物品の上にバッフル３２０が配置され、図３ｆに示したように、ゴムローラー又はゴムシートなど適合する材料３０１を使用して、バッフル３２０を接着層３２５に押圧する。バッフル３２０は図３ｄの物品に接着し、バッフル３２０を光源３３０の縁部３３２と接触させて、端部３２６を上昇させることで出射孔３２８を形成する。
【００５５】
図３ｇは、図１ａに示したコリメート光エンジン１００に類似したコリメート光エンジン３００の完成品を示しており、類似の数字を付けた要素は対応している。一実施形態では、図３ａ〜３ｆに概略を示した手順をわずかに変えることで、図１ａ〜１ｆを参照して上述した任意のコリメート光エンジンを生産することができる。個々のコリメート光エンジンは、例えば移送領域１５５に隣接して切断することにより、連続したロールから分離させることができる。
【００５６】
図２を参照して上述した実施形態に従ったコリメート光エンジンは、図３ａ〜ｆに類似した方法で、ただしより少ない工程で生産することができる。一実施形態では、図３ａ〜３ｂに示した工程に従い、図３ｂの物品が反射体３１０に接着される。反射体３１０は、続いて折り畳まれ、第１接着層３０５が図２に示すように適用される。別の実施形態では、図３ａに示される工程を他の箇所で説明するように直接反射体３１０に施し、続いて反射体３１０を折り畳み第１接着層３０５を図２に示すように適用する。
【００５７】
個々のコリメート光エンジンは、後方基板１５０に配列して接着することで、図４に示すと共に本願と同日付けに出願された同時係属中の「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ」なる名称の代理人整理番号６３９５７ＵＳ００２で更に説明するように、任意の大きさ又は形状の照明素子を生産することができる。図４は、後方基板４５０に配置されたコリメート光エンジン４００及び４００’を含む照明素子４０１の斜視図を示している。コリメート光エンジン４００は、後方基板４５０に取り付けられた反射体４１０、バッフル４２０、及び個々の光源４３０を含む光源配列４３６ａ〜ｄを含む。バッフルの端部４２６の反射体４１０に対する投影部が、隣接するコリメート光エンジン４００と４００’との間の移送領域４５５を画定する。移送領域４５５の大きさは、光エンジン間の光を所望の均一性にするために調整できる。コリメート光エンジン４００’は、類似の構成要素（数字の隣にダッシュを入れている）を含み、図に示すように、照明素子の大きさを所望のように拡大するために更なる光エンジンを追加することができる。
【００５８】
図５は、中空の空洞５０２内の後方基板５５０に配置された一対のコリメート光エンジン５００及び５００’を有する中空のバックライト５０１内でのいくつかの代表的な光線の経路を示している。コリメート光エンジン５００及び５００’は、他の箇所で説明するように、それぞれバッフル５２０及び５２０’、バッフルの縁部５２６及び５２６’、出射孔５２８及び５２８’、第１面５２４及び５２４’、並びに第２面５２２及び５２２’を含む。光線ＡＢ、ＡＣ、ＡＤ、ＡＥ及びＡＦは、第１コリメート光エンジン５００内に配置された光源５３０により、中空の空洞５０２に入射する。図５は、光源５３０がバッフル５２０と反射性基板５１０との間に配置され、中空の空洞５０２の長さにほぼ沿った方向に光を入射する様子を示している。一実施形態では、光源５３０は、反射性基板５１０により画定される平面の下に位置することができ、光を中空の空洞の長さに対してほぼ垂直に入射させて、バッフル５２０で反射させ、中空の空洞（図示せず）の長さに沿って方向転換させるように配置させることができる。
【００５９】
光源５３０は、白色光を表面から半球状に放射できるように光を低変換する蛍光体を備えた青色又は紫外線放射ＬＥＤなどの表面放射ＬＥＤ、又は他の箇所で説明するように他のものにすることができる。表面放射ＬＥＤの場合、第１光線ＡＢはバッフル５２０の第２面５２２で反射し、出射孔５２８を通過して透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第２光線ＡＣは、出射孔５２８を通過し、反射することなく透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第３光線ＡＤは、出射孔５２８を通過し、（第２コリメート光エンジン５００’の）バッフル５２０’の第１面５２４’で反射し、透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第４光線ＡＥは、第１コリメート光エンジン５００内の反射性基板５１０で反射し、出射孔５２８を通過し、透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。第５光線ＡＦは、出射孔５２８を通過し、移送領域５５５内の背面反射体で反射し、（第２コリメート光エンジン５００’の）バッフル５２０’の第１面５２４’で反射し、透過性前方フィルム５４０に向って方向付けられる。図５に示るように、ＡＢ、ＡＣ、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦの各光線は、出力面５４６を通して中空のバックライト５０１から出る前に、付加的な光学フィルム５４４を通過してもよい。バッフル５２０及び５２０’は、第１光源５３０からの光線が中空の空洞５０２内を横断面５６０に近い角度θの範囲内にとどまって進むように配置されている。横断面５６０は、中空のバックライト５０１の出力面５４６にほぼ平行であり、θは横断面５６０から平均偏差角度以内で０〜４０度、又は０〜３０度、又は０〜１５度の範囲である。コリメート光エンジン５００’の第２光源５３０’から放射される光線（図示せず）は、上述した経路と同様の経路を進むことができる。
【００６０】
図５は、光入射装置から入射された光が、透過性前方フィルム５４０に方向付けられる前に様々な反射を遂げる様子を示している。透過性前方フィルム５４０は、バックライトの出力面に適したフィルムであればどのようなものでもよく、これには部分的に透過性の前方反射体、拡散フィルム、半鏡面反射体、これらの組み合わせ、又は、本願と同日付けで出願された同時係属中の「ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ」なる名称の代理人整理番号６３９５７ＵＳ００２などで説明されているようなその他の好適なフィルムが挙げられる。中空の空洞５０２内での異なる表面との相互作用の組み合わせにより、光の均質化が行われ、その結果、不均一性が最小限に抑えられる。更に、移送領域５５５は、更なる混合を可能にし光源間の物理的な分離距離を広げるのを可能にする機能を果たす。中空の空洞内に設置されたバッフルは、ＬＥＤ光源を出力面５４６から「隠す」役目を果たし、他の箇所で説明するように光源の直視を妨げる。移送領域の長さが増すに従い、中空の空洞内の放射束が低下し、結果的に照明装置の輝度が低下する。少なくともこの理由により、追加の入射孔から累進的により多くの光を入射して放射束を増大させ、バックライトの使用可能な長さを伸ばすことが可能である。
【００６１】
中空の空洞内の１カ所以上に光センサ５９９を配置して光の強度を監視することができ、光源の１つ又はいくつかを、例えば帰還回路で調整することができる。光の強度制御は、手動でも自動でもよく、照明装置の様々な領域の光出力を独立して制御するのに使用できる。
【実施例】
【００６２】
フィルム系コリメート光エンジン
各々高さ０．６ｍｍ、長さ１．３ｍｍの一連の側面放射型の白色ＬＥＤ（日亜化学株式会社から入手可能なＮｉｃｈｉａ ＮＳＳＷ００６Ｔ型ＬＥＤ）を、発光面が幅１１．７ｍｍのフレックス回路の縁部と揃うように実装した。実装された一連のＬＥＤは、図３ａに示される構成に対応する（７つの直列のＬＥＤの３つの並列バンク）。フレックス回路は、幅２８．６ｍｍのＥＳＲフィルムストリップ（３Ｍ社）に接着され、その結果、発光面はＥＳＲフィルムの前縁から１０ｍｍ、フレックス回路の反対側の縁部はＥＳＲフィルムの後縁から約６．８ｍｍであった。ＥＳＲフィルムの後縁から約１３．７ｍｍに接着剤を塗布し、フレックス回路の約６．８ｍｍを覆い、ＥＳＲフィルムの第２のストリップを接着剤に押圧し、図３ｇに示されるものと同様のコリメート光エンジンを作製した。この図において、ＥＳＲフィルムの第１のストリップは反射体３１０に、ＥＳＲフィルムの第２のストリップはバッフル３２に対応する。この結果生じたフィルム系コリメート光エンジンの出射孔は２．２ｍｍ、全長は約２９ｍｍであった。この結果生じた楔のアスペクト比（反射体３１０上での出射孔３２８の高さの、ＬＥＤ縁部３３２の高さに対する比率）は約２：１であった。
【００６３】
ＬＥＤの発光面（図３ｇの面３３５）とＥＳＲ（反射体１１０）の前縁との間の距離は、ＬＥＤのピッチ間隔に左右される。すべて白色ＬＥＤの場合、この距離はＬＥＤのピッチより大きいか、又はこれに等しいべきである。ＬＥＤの等間隔ピッチのＲＧＢＧのカラークラスタの場合、この距離はＬＥＤのピッチの４倍より大きいか、又はこれに等しいべきである。コリメート光エンジンは、前もって厚さ１０１．６マイクロメートル（０．００４インチ）のステンレス鋼のシムストックに積層されたＥＳＲフィルムのバックプレーンに接着された。
【００６４】
実施例１：フィルム系入射装置の全光束
フィルム系光入射装置の全光束（ＴＬＦ）は、Ｏｐｔｒｏｎｉｃ積分球を用いて、楔を形成する上部ＥＳＲフィルムを剥がしてＬＥＤを完全に露出させ、ＬＥＤが障害物なしに積分球に放射できるようにした上で測定された。７つのＮｉｃｈｉａ ＮＳＳＷ００６Ｔ型ＬＥＤ（直列）から成る３つの並列バンクは、全電流３０ｍＡ及び定常状態電圧１９．８Ｖで駆動された。電力消費量は全体で０．５９ワットであった。ＴＬＦの測定値は４９．９４ルーメンであり、このＴＬＦ値は、光エンジンからの１００％の理想的な発光を示すものであった。上部のＥＳＲフィルムは次に、元の位置に戻され、ＥＳＲのバックプレーン上の最大高さは約２．２ｍｍであり、ＬＥＤの位置から２：１で広がる楔を形成した。この構成で測定されたＴＬＦは４７．９５ルーメンであり、エンジンの効率が９６％であることが示された。
【００６５】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特徴である大きさ、量、及び物理特性を示すすべての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【００６６】
本願で引用したすべ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、そのすべてが引用によって本開示に明白に組み込まれる。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び／又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本開示が特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されることを、意図するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面を有する反射体と、
前記第１面に隣接して取り付けられた光源及び回路と、
前記光源が、前記反射体に対する法線から５０度未満の角度からは見えないように、前記光源の上に配置され前記反射体の一部の上に張り出しているバッフルと、
を備える、コリメート光エンジン。
【請求項２】
前記光源が、前記反射体の前記第１面にほぼ平行な放射光軸を有する、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項３】
前記光源が、前記反射体に対する法線から６０度未満の角度からは見えない、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項４】
前記反射体が、鏡面反射体又は半鏡面反射体である、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項５】
前記反射体が多層干渉反射体である、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項６】
前記反射体及び前記バッフルのうちの少なくとも一方が光学干渉層を含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項７】
前記反射体及び前記バッフルのうちの少なくとも一方が銀を含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項８】
前記光源及び回路が回路化基板に配置され、前記回路化基板が前記反射体に取り付けられた、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項９】
前記回路化基板が可撓性である、請求項８に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１０】
前記バッフルの第１面が前記光源に向き、第２面が前記第１面と反対側を向き、前記第１面及び第２面のうちの少なくとも一方が光を反射する、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１１】
前記光源から放射された光が、前記反射体に平行な横断面の３０度以内に部分的にコリメートされる、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１２】
前記光源がＬＥＤを含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１３】
前記ＬＥＤがコリメートレンズを更に含む、請求項１２に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１４】
前記ＬＥＤが、有色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１２に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１５】
前記ＬＥＤが、前記反射体に対する法線を中心に３６０度未満の角度広がりで光を放射することができる、請求項１２に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１６】
前記バッフル及び前記反射体が、一体型の折り畳まれたフィルムを含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１７】
前記バッフルが、接着剤により前記光源の上に取り付けられている、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１８】
前記反射体の前記第１面にほぼ平行な放射光軸を有するように、前記第１面に隣接して取り付けられており、第１光源の方向に向いている、第２光源及び回路と、
前記反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記第２光源が見えないように、前記第２光源の上に配置され前記反射体の一部の上に張り出しているバッフルと、
を更に備える、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１９】
前記第２光源が、前記反射体に対する法線から６０度未満の角度からは見えない、請求項１８に記載のコリメート光エンジン。
【請求項２０】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、バックライト。
【請求項２１】
複数のコリメート光エンジンが、硬い基板の上で前記放射光軸に平行な方向に沿って配置されている、請求項２０に記載のバックライト。
【請求項２２】
前記複数のコリメート光エンジンの各々が独立して制御可能な、請求項２１に記載のバックライト。
【請求項２３】
前記コリメート光エンジンと光通信する光センサを更に備える、請求項２０に記載のバックライト。
【請求項２４】
請求項２０に記載のバックライトを備える、照明装置。
【請求項２５】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、照明器具。
【請求項２６】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、タスクライト。
【請求項２７】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、光源。
【請求項２８】
反射体を提供する工程と、
平面回路化基板に実装され、前記平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有する光源を提供する工程と、
前記反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程であって、前記バッフルが、前記背面反射体の一部の上に張り出している、工程と、
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記光源を見えなくするように、前記バッフルと前記背面反射体との間に前記平面回路化基板を取り付ける工程と、
を含む、コリメート光エンジンを作製する方法。
【請求項２９】
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から６０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
反射体を提供する工程と、
平面回路基板に実装され、前記平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有する光源を提供する工程と、
前記反射体に前記平面回路基板を取り付ける工程と、
バッフルを提供する工程と、
前記光源の上に前記バッフルを取り付けて、前記反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、工程と、
を含み、前記バッフルが、前記反射体の一部の上に張り出している、コリメート光エンジンを作製する方法。
【請求項３１】
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から６０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
反射体を提供する工程と、
前記反射体上に回路を形成する工程と、
前記反射体に対してほぼ平行な放射光軸を有する光源を前記回路に取り付ける工程と、
前記反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程であって、前記バッフルが、前記回路及び光源を含む前記背面反射体の一部の上に張り出している、工程と、
を含み、
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記光源を見えなくすることができる、
コリメート光エンジンを作製する方法。
【請求項３３】
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から６０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記平面回路化基板が可撓性である、請求項２８又は請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記反射体がロールで提供される、請求項２８、請求項３０又は請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記形成工程及び取り付け工程が連続して実施される、請求項２８、請求項３０又は請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２８、請求項３０又は請求項３２に記載の方法で生産されたコリメート光エンジンのロール。
【請求項１】
第１面を有する反射体と、
前記第１面に隣接して取り付けられた光源及び回路と、
前記光源が、前記反射体に対する法線から５０度未満の角度からは見えないように、前記光源の上に配置され前記反射体の一部の上に張り出しているバッフルと、
を備える、コリメート光エンジン。
【請求項２】
前記光源が、前記反射体の前記第１面にほぼ平行な放射光軸を有する、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項３】
前記光源が、前記反射体に対する法線から６０度未満の角度からは見えない、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項４】
前記反射体が、鏡面反射体又は半鏡面反射体である、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項５】
前記反射体が多層干渉反射体である、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項６】
前記反射体及び前記バッフルのうちの少なくとも一方が光学干渉層を含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項７】
前記反射体及び前記バッフルのうちの少なくとも一方が銀を含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項８】
前記光源及び回路が回路化基板に配置され、前記回路化基板が前記反射体に取り付けられた、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項９】
前記回路化基板が可撓性である、請求項８に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１０】
前記バッフルの第１面が前記光源に向き、第２面が前記第１面と反対側を向き、前記第１面及び第２面のうちの少なくとも一方が光を反射する、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１１】
前記光源から放射された光が、前記反射体に平行な横断面の３０度以内に部分的にコリメートされる、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１２】
前記光源がＬＥＤを含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１３】
前記ＬＥＤがコリメートレンズを更に含む、請求項１２に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１４】
前記ＬＥＤが、有色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１２に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１５】
前記ＬＥＤが、前記反射体に対する法線を中心に３６０度未満の角度広がりで光を放射することができる、請求項１２に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１６】
前記バッフル及び前記反射体が、一体型の折り畳まれたフィルムを含む、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１７】
前記バッフルが、接着剤により前記光源の上に取り付けられている、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１８】
前記反射体の前記第１面にほぼ平行な放射光軸を有するように、前記第１面に隣接して取り付けられており、第１光源の方向に向いている、第２光源及び回路と、
前記反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記第２光源が見えないように、前記第２光源の上に配置され前記反射体の一部の上に張り出しているバッフルと、
を更に備える、請求項１に記載のコリメート光エンジン。
【請求項１９】
前記第２光源が、前記反射体に対する法線から６０度未満の角度からは見えない、請求項１８に記載のコリメート光エンジン。
【請求項２０】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、バックライト。
【請求項２１】
複数のコリメート光エンジンが、硬い基板の上で前記放射光軸に平行な方向に沿って配置されている、請求項２０に記載のバックライト。
【請求項２２】
前記複数のコリメート光エンジンの各々が独立して制御可能な、請求項２１に記載のバックライト。
【請求項２３】
前記コリメート光エンジンと光通信する光センサを更に備える、請求項２０に記載のバックライト。
【請求項２４】
請求項２０に記載のバックライトを備える、照明装置。
【請求項２５】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、照明器具。
【請求項２６】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、タスクライト。
【請求項２７】
請求項１に記載のコリメート光エンジンを備える、光源。
【請求項２８】
反射体を提供する工程と、
平面回路化基板に実装され、前記平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有する光源を提供する工程と、
前記反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程であって、前記バッフルが、前記背面反射体の一部の上に張り出している、工程と、
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記光源を見えなくするように、前記バッフルと前記背面反射体との間に前記平面回路化基板を取り付ける工程と、
を含む、コリメート光エンジンを作製する方法。
【請求項２９】
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から６０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
反射体を提供する工程と、
平面回路基板に実装され、前記平面回路化基板にほぼ平行な放射光軸を有する光源を提供する工程と、
前記反射体に前記平面回路基板を取り付ける工程と、
バッフルを提供する工程と、
前記光源の上に前記バッフルを取り付けて、前記反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、工程と、
を含み、前記バッフルが、前記反射体の一部の上に張り出している、コリメート光エンジンを作製する方法。
【請求項３１】
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から６０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
反射体を提供する工程と、
前記反射体上に回路を形成する工程と、
前記反射体に対してほぼ平行な放射光軸を有する光源を前記回路に取り付ける工程と、
前記反射体を形成してバッフル及び背面反射体を提供する工程であって、前記バッフルが、前記回路及び光源を含む前記背面反射体の一部の上に張り出している、工程と、
を含み、
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から５０度未満の角度からは前記光源を見えなくすることができる、
コリメート光エンジンを作製する方法。
【請求項３３】
前記バッフルが、前記背面反射体に対する法線から６０度未満の角度からは前記光源を見えなくする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記平面回路化基板が可撓性である、請求項２８又は請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記反射体がロールで提供される、請求項２８、請求項３０又は請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記形成工程及び取り付け工程が連続して実施される、請求項２８、請求項３０又は請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２８、請求項３０又は請求項３２に記載の方法で生産されたコリメート光エンジンのロール。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図３ｇ】
【図４】
【図５】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図３ｇ】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１１−５２３１９５（Ｐ２０１１−５２３１９５Ａ）
【公表日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１３５３１（Ｐ２０１１−５１３５３１）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４１０２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５１８６９
【国際公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４１０２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５１８６９
【国際公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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