JP6263478B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関し、特に液晶ディスプレイなどの画素で構成されたディスプレイ用の光源に関する。

非常に薄いＬＣＤテレビは消費者の間で人気が高い。従って、可能な限り厚さの薄いテレビが必要とされる。一般的に、ＬＣＤテレビはバックライトにより照明されるＬＣディスプレイを備える。ゆえに、バックライトの厚みを減らせば、テレビの厚みを薄くし得る。しかしながら、ＬＣＤバックライトの厚みを減らすと、均一な光強度でＬＣディスプレイを照明するバックライトの性能に悪影響を及ぼしかねない。

表示された画像のコントラストを向上させ、セグメントが個別に制御可能なディスプレイバックライトの電力消費量を減少させることが好ましい。バックライトの、あるセグメントの輝度を抑えることにより、表示された画像のこの部分の黒レベルを向上させることが可能で、電力消費量が減少するであろう。セグメントを個別に制御できるバックライトは、制御できないバックライトよりも、一般的に厚みがある。

厚みの増加を抑えるべく、一般的に、このようなバックライトには小型ＬＥＤを多数用い、結果的にコストが高くなる。厚みを薄くするために、高価な材料を用い、製造が困難な、さらなる導光体の概念が適用され得る。

したがって、ＬＣＤテレビおよび他の画素ベースのディスプレイ用のバックライトの改良が求められる。

米国特許第２０１０／２６５６９４号は、発光装置を開示している。この発光装置は、反射層と、反射層の上に配置された複数の発光部品と、反射層および複数の発光部品の上に形成された樹脂層と、を含む。

本発明の発明者は、表示装置用の改良されたバックライトは有用であると認識し、ゆえに、本発明を考案した。

ディスプレイ用バックライトの改良を達成することは有利である。一般的に、本発明は、好ましくは、例えば、単独で、または任意の組み合わせの中で、厚みに関係する上記不利益のうちの１または複数を軽減、低減、または除去することを、追及するものである。特に、従来技術における上記課題、または他の課題を解決する照明装置を提供することが、本発明の目的とみなされてもよい。

これらの懸案の１または複数に善処すべく、本発明の第１の態様において、提案される照明装置は、光を受光する背面および光を放出する前面を有する平面状の導光体と、この導光体の背面へ光を伝えるべく配置された光源と、光を部分的に拡散して導光体へ返し、かつ部分的にマスキング素子を透過させて光源をマスクすべく配置された、光拡散面を有する半透過マスキング素子と、光源に隣接して配置され、マスキング素子の拡散面からの拡散された光の少なくとも一部分を吸収する光吸収体、または、光源に隣接して配置され、マスキング素子の拡散面からの拡散された光の少なくとも一部分を反射して隣接するマスキング素子へ返す再帰反射板と、を備える。

半透過マスキング素子の拡散面により、部分的に拡散され導光体へ返された光の一部は、光源を取り囲む領域に当たり、この領域を伝搬する。反射面または拡散面（例えば、関連付けられるプリント回路板または光を再利用するための拡散反射板）が背面の後方に配置される場合、この領域を透過する光は反射面または拡散面を照明するであろう。この照明は、光源を取り囲むブライトリングなどの明るく照らされた領域として、前側から見える。定義されるように光吸収体あるいは再帰反射板を配置することにより、好ましくないブライトリングの輝度を制御または除去できる。このように、光源、半透過マスキング素子、および光吸収体を組み合わせることにより、光源の周囲のブライトリングの発生を防ぐよう、光を放出可能な照明装置を有利に提供し得る。

照明装置はディスプレイ用のバックライトとして用いられ得るが、たった一つの光源、またはおそらくは数個の光源、例えば２〜２０個の光源、による構成においては、照明装置は一般的な光源として特に有利であり得る。

第２の態様において、本発明は照明装置に関し、この照明装置は、光を受光する背面および光を放出する前面を有する平面状の導光体と、導光体の背面へ光を伝えるべく配置された第１の光源および第２の光源と、光拡散面を有する第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子と、を備える。第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子は、光を部分的に拡散して導光体へ返し、かつ部分的にマスキング素子を透過させて、それぞれ対応する第１の光源および第２の光源をマスクすべく配置される。またこの照明装置は、第１の光源および第２の光源のそれぞれに隣接して配置される第１の吸収体および第２の吸収体、または、第１の光源および第２の光源のそれぞれに隣接して配置される第１の再帰反射板および第２の再帰反射板を備える。第１の吸収体および第２の吸収体は、それぞれ対応する第１のマスキング素子および第２のマスキング素子の拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収し、第１の再帰反射板および第２の再帰反射板は、それぞれ対応する第１のマスキング素子および第２のマスキング素子の拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を反射してそれぞれ対応する第１のマスキング素子および第２のマスキング素子に戻す。

多数の光源、例えば２０個を超える、または２００または２０００個を超える光源を有する照明装置は、ディスプレイ、例えば、テレビのディスプレイまたはコンピュータディスプレイ用のバックライトとして用いられ得る。この照明装置は、光源としても用いられ得る。特に、この照明装置は、個々に制御可能な光源で構成され得て、パターンを表示し得る発光モジュールを提供する。このように、個々の光源の強度を調節することにより、または、個々の光源をオンまたはオフに切り替えることにより、様々な光パターンが導光体の前面上に、または導光体の前面を通して形成され得る。

ある実施形態において、第２の態様による照明装置は、ディスプレイに用いられることが意図される。

この照明装置の構成は、導光体の領域全体にわたって均一な強度分布を生むことが変わらず可能な比較的薄い照明装置を使用可能なので、この照明装置は、ディスプレイ用のバックライトとして特に適している。この照明装置の光源は、個別に調光可能であり、ディスプレイのコントラストを向上させ、エネルギー消費量を減少させる。

第１の態様または第２の態様による一実施形態において、光源は、第１の光源または第２の光源のどちらでもよいが、背面に光学的に接続される。光学的接続は、光源と背面との間のインターフェース層、例えば透明な接着材のインターフェース層により成され得る。光学的接続は、光源が、柔らかいシリコン表面などの柔らかい表層面を有する場合は、背面に対して光源のその柔らかい表層面を押しつけることによっても成され得る。インターフェース層を使用すると、インタフェースの屈折率が特定の基準に従って選択される場合、光のインカップリングを有利に向上させ得る。

第１の態様または第２の態様による一実施形態において、照明装置はさらに、導光体の前面の表面または導光体の背面の表面に、または導光体の内部に、配置されるアウトカップリング機構を備え、マスキング素子が存在しない、マスクされない場所の前面を通し、光を取り出す。

アウトカップリング機構はさらに、導光体内の光の分布を改善し得て、平面状の導光体の領域全体にわたって均一な強度分布を有する光を放出可能な照明装置を提供する。

第１の態様による一実施形態において、光源は、光吸収体あるいは再帰反射板に機械的に接続され、吸収体あるいは再帰反射板、および／または光源は背面に固定される。

第２の態様による等価な実施形態において、第１の光源および第２の光源は、それぞれ対応する第１の光吸収体および第２の光吸収体あるいは第１の再帰反射板および第２の再帰反射板に機械的に接続され、吸収体あるいは再帰反射板、および／または光源は背面に固定される。

これらの実施形態によると、光吸収体は、導光体の背面へ光源を固定する便利な方法を提供する。また、光源が背面に透明な接着材で固定される実施形態においては、光源の固定はさらに改善され得る。

吸収体あるいは再帰反射板、および光源の各々が、背面に透明な接着材で固定される第１の態様による実施形態において、光源に用いる接着材の屈折率は、吸収体に用いる接着材の屈折率よりも大きい。

第２の態様による等価な実施形態において、吸収体あるいは再帰反射板、および光源は、背面に透明な接着材で固定され、光源に用いる接着材の屈折率は、吸収体に用いる接着材の屈折率よりも大きい。

これらの実施形態によると、透明な接着材は、接着材の屈折率が特定の基準に従って選択される場合、光源からの光のインカップリングをさらに向上させ得る。

第１の態様および第２の態様による一実施形態において、照明装置はさらに、導光体の背面に面し、光吸収体あるいは再帰反射板に隣接して配置される光拡散面または光反射面を備え、背面を透過する光を拡散または反射し、導光体へ返す。光の拡散面または反射面は、光が反射されて導光体へ返されるため、エネルギー効率を有利に向上させ得る。

第１の態様または第２の態様による実施形態において、アウトカップリング機構の光のアウトカップリング性能、およびマスキング素子の透過度は、アウトカップリング機構によって取り出される光および、マスキング素子によって透過される光の光強度を等しくすべく構成される。

本発明の第３の態様は、画像表示用ディスプレイに関する。このディスプレイは、画像形成透明画素のマトリクス、および第２の態様による照明装置を備え、照明装置の前面は、画像形成透明画素のマトリクスの表面と向かい合うように配置される。

本発明の第４の態様は、ディスプレイの画像形成透明画素のマトリクスを照明する方法に関する。この方法は、照明装置を設置する段階を備え、この照明装置は、光を受光する背面および光を放出する前面を有する平面状の導光体と、導光体の背面へ光を伝えるべく配置された第１の光源および第２の光源と、光拡散面を有する第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子と、を備える。第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子は、光を部分的に拡散して導光体へ返し、かつ部分的にマスキング素子を透過させて、それぞれ対応する第１の光源および第２の光源をマスクすべく配置される。またこの照明装置は、第１の光源および第２の光源のそれぞれに隣接して配置される第１の吸収体および第２の吸収体、または、第１の光源および第２の光源のそれぞれに隣接して配置される第１の再帰反射板および第２の再帰反射板も備える。第１の吸収体および第２の吸収体は、それぞれ対応する第１のマスキング素子および第２のマスキング素子の拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収する。第１の再帰反射板および第２の再帰反射板は、それぞれ対応する第１のマスキング素子および第２のマスキング素子の拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を反射してそれぞれ対応する第１のマスキング素子および第２のマスキング素子に返す。この方法はさらに、板状導光体の前に、画像形成透明画素のマトリクスを配置する段階を含む。

このように、本発明は光源として用いられる照明装置、または、例えば、ＬＣＤテレビのＬＣディスプレイを照明するバックライトに用いられる照明装置に関する。バックライトの薄型化およびバックライトから放出される光の高い均一性を可能にすべく、本発明は、光を透過または拡散させるマスキング素子が個々の光源をマスクし、光を拡散して導光体へ返すデザインを提案する。吸収素子または再帰反射素子は、光源を取り囲んで、光源の周囲の輝点またはブライトリングの発生を回避すべく配置される。

一般的に、本発明の様々な態様は、本発明の範囲内で、任意の可能な方法で組み合わされ、結び付けられ得る。本発明のこれらのおよび他の態様、本発明の特徴、および／または本発明の利点は、以下に記載される実施形態を参照することにより、はっきりと、明らかになるであろう。

本発明の実施形態は、図面を参照することにより、例としてのみ説明される。図面には以下のものがある。

ディスプレイ１９９用バックライト１００を示す。 インターフェース層２１０を用い、光源を導光体１０１に結合することにより達成される、ＬＥＤ光源１１０のインカップリング性能の向上を図示する。

図１は、画像を表示するテレビまたはコンピュータモニタなどのディスプレイ１９９を示す。ディスプレイ１９９は、液晶ディスプレイ１９８などの画像形成透明画素のマトリクスを備える。画素マトリクス１９８は、照明装置１００の前面が、画素マトリクス１９８の表面と向かい合うように配置された照明装置１００によって照明されるべく構成される。光源１００は、バックライトととも称され得る。拡散板１９７は、画素マトリクス１９８と照明装置１００との間に挿入され得て、光源１００によって放出される光をさらに拡散させる。一般的に、拡散板は輝度向上ホイルのような他の光学ホイルと組み合わせてもよい。これらのホイル、および、拡散ホイルまたは拡散プレートは、照明装置１００の一部を成して光の均一性を向上させるオプティカルスタックを構成する。

本発明の実施形態は、照明装置１００に関する。照明装置１００は、平面状の導光体１０１、例えば、光を受光する背面１０２および光を放出する前面１０３を有する板状導光体１０１、を備える。板状導光体は、フラットで、すなわちプレート全体を通して同じ厚みであり得る。導光体１０１は、ガラスまたはＰＭＭＡなどのプラスティック材料で作られてもよい。

光は、導光体１０１の背面１０２へ光を伝えるべく配置される第１の光源１１１および第２の光源１１２などの光源１１０から発せられ、導光体１０１へ入射する。

光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよく、光が透過する平面状の光入射面を有してもよい。

光線１８２などの光線は、（法線に対する）角度が、全反射を起こす程に大きくなく、実質的には前面を透過する。

光線が導光体１０１で屈折され通り抜け出た前面１０３上のアウトカップリングエリアのサイズは、光が背面１０２に入射する領域、すなわちインカップリングエリア、の境界と、アウトカップリングエリアの境界との間のオフセットｄを決定することで決定できる（光源が背面１０２に近接して配置される場合、光が背面に入射する領域の境界は、光源１１０の縁に対応する）。
ｄ＝ｔ×ｔａｎ（ｃａ）
ここで、ｔは導光体１０１の厚さ、ｃａは、ｃａ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ０／ｎ１）で表される内部全反射を起こす臨界角であり、ｎ０は背面１０２に面している材料または空気の屈折率、ｎ１は導光体の材料の屈折率である。

例えば、１ｍｍ厚さのＰＭＭＡ（ｎ１＝１．５）の導光体１０１を空気中（ｎ０＝１）に配置すると、ｄは０．９ｍｍとなる。したがって、円形のインカップリングエリア（光源１１０の光入射面の領域）が直径１ｍｍならば、円形のアウトカップリングエリアの直径は、１＋２×０．９＝２．８ｍｍとなる。

オプティカルスタックまたは拡散板１９７への光線の透過を妨げる、または低減させるべく、例えば、オプティカルスタックまたは拡散板１９７へ透過される光の強度を低減させるべく、アウトカップリングエリア内で光線１８２をブロックまたは少なくとも部分的にブロックできることが好ましいと言える。これは、前面１０３に第１のマスキング素子１２１および第２のマスキング素子１２２などのマスキング素子１２０を配置することで達成され得る。このように、マスキング素子は、導光体と光学的接触を持ち、光または光線を部分的に透過すべく構成され得る。

光線１８２の光強度の少なくとも一部を導光体１０１へ返す方向へ向け直すべく、マスキング素子１２２は、入射光線を異なる方向へ拡散させるべく、反射面および拡散面で構成され得る。従って、光線１８２の光強度、すなわち光パワー、の少なくとも一部は、マスキング素子１２２の拡散特性により拡散され、導光体１０１へ返される。導光体１０１内では、拡散された光線の少なくとも一部は、光線１８４のように内部で全反射されている。拡散面は、前面１０３に面し、前面１０３と光学的接触を設けてよく、拡散面は、マスキング素子の対向可能な表面に配置されてもよいし、または拡散面は、マスキング素子に埋め込まれた拡散機構により実現されてもよい。

このように、光線１８２をブロックまたは部分的に透過させることによる、および透過しなかった光線を拡散させることによる、光源１１０をマスクする性能は、第１のマスキング素子１２１の拡散面および第２のマスキング素子１２２の拡散面を、導光体１０１の前面１０３と向かい合わせるように、および、それぞれ対応する第１の光源１１１および第２の光源１１２をマスクするように配置することにより得ることができる。そうすることにより、光線１８２は、部分的に拡散され導光体へ返り、部分的にマスキング素子を透過され得る。

拡散素子の領域は、オフセットｄに従い、光源の光入射面の領域よりも大きくなり得る。

第１の光源１１１および第２の光源１１２、および第１のマスキング素子１２１および第２のマスキング素子１２２の参照は、一般的に光源１１０は、関連付けられるマスキング素子１２０を有し得て、この関連付けられる光源の光をマスクするということを明らかにするために用いられるだけであることが理解されよう。このように、複数のマスキング素子のうちの少なくとも１つの選択である個々のマスキング素子１２０は、複数の光源１１０の少なくとも１つの選択である、それぞれ対応する個々の光源１１０に対向して配置される。すなわち、マスキング素子１２０は、背面１０２に配置された光源１１０に対向する形で、前面１０３に配置される。

光線１８３などの、マスキング素子１２０の拡散面から拡散された光線の一部は、光源１１０の位置する場所周辺の領域から導光体を離れる。光線１８４などの、マスキング素子１２０の拡散面から拡散された他の光線は、光線が内部に全反射するのに十分大きな角度で背面１０２に当たる。背面１０２を透過した光線１８３は、背面１０２に対向して配置された表面を照明し得る。この照明された表面は、ブライトリングとして、前面１０３から見える。背面１０２の表面は、光源１１０が結合されるプリント回路板の表面でもよいし、他の表面でもよい。特に、白色の拡散反射板の表面は、そうしなければ背面を透過して導光体１０１を離れてしまうであろう光を再利用すべく、背面１０２に対向して配置されているが、光源１１０の周囲に、好ましくない、目に見えるブライトリングや、明るい領域を生じ得る。

光源の周囲の、このような好ましくない明るい領域は、背面１０２に面した光吸収面を有する光吸収体１３０を裏側に配置することで、除去または減少させ得る。光吸収面は、マスキング素子１２０からの拡散された光を、完全に、または実質的に完全に吸収し得て、光源１１０の周囲にブライトリングまたは明るい領域を生じさせない。光吸収面は、入射する拡散光の９０％以上、９５％以上、または、さらに９９％以上も吸収し得る。別の実施形態において、光吸収面は、入射光の一部分を反射または拡散すべく構成され得て、例えば、入射光の１０％以上は拡散されて導光体１０１へ返り、入射光の９０％未満は吸収される。

吸収体１３０のサイズは、マスキング素子１２０に関連しており、吸収体は、光線１８３のように、光線が背面を透過するポイントまで広がるのみであって、光線１８４のように、光線が内側に反射するポイントまでは広がらない。どれ程広がるかは、上述したように、および図１に示すように、ｄ＝ｔ×ｔａｎ（ｃａ）によってオフセットｄを決定することにより、決定され得る。このように、吸収素子１３０の領域は、オフセットｄに従い、マスキング素子１２０の領域よりも大きくなり得る。

このように、複数のマスキング素子１２０からの拡散光を吸収すべく、第１の吸収体１３１および第２の吸収体１３２を含む複数の光吸収体１３０は、それぞれ対応する第１の光源１１１および第２の光源１１２に隣接して配置され、それぞれ隣接する第１のマスキング素子１２１および第２のマスキング素子１２２の拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収する。例えば、第１の光吸収体１３１および第２の光吸収体１３２は、それぞれ対応する第１の光源１１１および第２の光源１１２を少なくとも部分的に取り囲むべく配置され得て、例えば、吸収体は、光源を取り囲む平面状のリングであり得る。このように、第１の光吸収体１３１および第２の光吸収体１３２は、導光体の前側に配置された、それぞれ対応する第１のマスキング素子１２１および第２のマスキング素子１２２に対向して、導光体の裏側に配置される。例えば、光吸収体は、黒色で艶消しのプラスティックホイルなど、よく光を吸収する特性を持つ材料から成るリングとして形成されてよく、またはこの領域に存在する一部分上に設けられた、黒色の艶消し印刷であってもよい。

光エネルギーの損失を低減させるべく、吸収体１３０の代わりに再帰反射板が用いられ得る。再帰反射板は、受光した同じ経路（実質的に同じ経路）に沿って光を反射し返す。このように、光は、光線１８５で図示するように、光が他の方角に拡散され、おそらくは背面１０２において内部に全反射するまで、または他の手段で吸収されるまで、前後に伝搬し得る。マスキング素子１２０から受光され、再帰反射板から反射された光線は、一般に直接前面１０３を透過しないので、明るい領域またはブライトリングは前面１０３を通して見えない。従って、再帰反射板は吸収体１３０と同様に課題に対処し、しかも吸収体１３０に比べてより高い照明装置１００のエネルギー効率を可能にする。再帰反射板は図１に図示されていないが、オフセットｄに従い、吸収体１３０と同じサイズであるべきである。ゆえに、吸収体１３０を用いる代わりとして、または追加として、第１の再帰反射板および第２の再帰吸収板を含む複数の再帰反射板が用いられ得て、第１の再帰反射板および第２の再帰反射板はそれぞれ対応する第１の光源１１１および第２の光源１１２を少なくとも部分的に取り囲み、それぞれが対向する第１のマスキング素子１２１および第２のマスキング素子１２２の拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を反射して、それぞれが対向する第１のマスキング素子１２１および第２のマスキング素子１２２へ返す。

照明装置１００のエネルギー効率をさらに向上させるべく、背面１０２と向かい合う光拡散または反射面１４０は、光再帰反射板または吸収体１３０に隣接して配置され得て、背面を透過した光を拡散または反射し、導光体へ返す。従って、背面１０２を透過した光線１８６などの光線は、反射または拡散されて、導光体１０１へ返る。

適用された吸収体１３０、再帰反射板、および、拡散または反射面１４０は（反射面１４０が完全鏡面反射である場合を除き）、臨界角ｃａよりも大きい角度で内部の表面に光線が当たって全反射を起こすべく、導光体１０１の性能に影響を及ぼさないように、背面１０２に光学的に接続されるべきではない。従って、任意の適用された吸収体１３０、任意の再帰反射板、および、任意の拡散または非鏡面反射面１４０は、空気、または他の、屈折率が１．３５より小さい、好ましくは、１．１より小さい材料などの、低屈折率の透明な材料によって、背面１０２と隔てられるべきである。

導光体から光を取り出すべく、アウトカップリング機構１５０は、前面１０３の表面に、および／または背面１０２の表面に、または導光体１０１の内部に配置され、マスキング素子１２０が存在しない、マスクされない場所の前面１０３を通して光を取り出す。アウトカップリング機構は、前面および／または背面上に成したくぼみまたは印刷されたドット、および／または導光体の材料とは異なる屈折率を有する透明な材料からなる導光体の材料に埋め込まれた粒子などの、別個の機構から作られてもよい。アウトカップリング機構は、大して光を吸収することなく、光を散乱または拡散すべきである。

光源の、光が放出される面は、光源と背面との間に光学インタフェース材料のインターフェース層２１０を配置することにより（図２を参照）、背面と光学的に接続され得る。インターフェース層は空気ではないが、屈折率が空気の屈折率よりも大きい、すなわち、１よりも大きく、好ましくは、１．３５よりも大きい、接着材であり得る。例えば、光源と背面１０２との間のインタフェースの屈折率は、約１．５、または導光体の材料の屈折率に近い、または光源１１０の封入材料の屈折率に近くてもよい。あるいは、光学的接続は、導光体１０１に対して、光源１１０の柔らかいシリコンの封入材を押し付けることにより実現し得る。光学的接続によって、マスキング素子によって反射されることなく、内部で全反射を起こすのに十分大きい角度（法線に対し）で、光の一部が導光体に入射することが可能で、導光体へ取り込まれる光源からの光の量の割合を向上させる。図２は、光学的接続が光のインカップリングを向上させる理由を図示している。図２の上の例において、光線２０１および光線２０２は、全反射を起こすことなく導光体を透過し、マスキング素子の拡散面を介してのみ導光体に再び入射し得る。光線２０３は光源の封入材内部で全反射し、ゆえに、導光体１０１を透過し得ない。下の例において、透明な接着材などの固形材料のインターフェース層２１０は、光源１１０の光入射面と、導光体の背面との間に配置される。光線２０１ａ−２０３ａは、光源の封入材内部における初期の伝搬方向に関して言えば、光線２０１−２０３と同等である。インターフェース層２１０の屈折率は、光源の封入材の屈折率および導光体と同程度なので、光線２０３は光源内部では内側に反射し得ないが、導光体１０１に入射し得て、導光体内部で内側に反射し、または導光体を透過し得る。従って、インターフェース層２１０は光源１１０からの光のインカップリングを向上させ得る。

マスキング素子は、さまざまな方法で製造され得る。例えば、マスキング素子は、透明なホイルの表面および／または裏面に、または導光体の前面１０３に直接、インクのドットを印刷し（ホイルは前面１０２に付着できる）、ホールパターンを形成して金属膜の一定の透過性を与えた金属板で印刷されたドットを覆うことにより作成され得る。このマスクは、光を反射する白色のプラスチックホイルで作られ、前面１０３に結合され、表面には金属層を有してもよい。金属層に作成したホールは、好ましくは、光を反射する白色のプラスチックホイルを貫通すべきでない。

マスキング素子１２０は、単一層に拡散性能および透過性能を与えるべく拡散反射および透明な材料を用い、１枚の層に、ドット／ホールパターンが印刷され得る。マスキング素子１２０はまた、必要とされる透光性に見合う形で厚さ勾配が形成されるよう、印刷された１枚の層または複数の層により実現され得る。

マスクの反射は、吸収体へは光がほとんど反射されず、より多くの光が導光体へ取り込まれ、内側に反射が起こるように適合され得る。これは、鏡による白色の拡散層を、フレネル構造、ナノ構造、および／またはホログラフィック構造で置き換えることにより達成され得る。

画像形成透明画素のマトリクス１９８へ向かう、照明装置１０１から放出された光の均一な強度を得るために、アウトカップリング機構１５０の光のアウトカップリング性能およびマスキング素子１２０の透明度は、アウトカップリング機構によって取り出される光の光強度、およびマスキング素子によって透過される光の光強度を等しくすべく調節されるべきである。この調節は、アウトカップリング機構１５０の個数、サイズ、または密度、およびマスキング素子１２０の透明度を決定することで達成され得る。この調節とともに、オプティカルスタックの効果が考慮に入れられるべきである。

第１の光源１１１および第２の光源１１２は、それぞれ第１の光吸収体１３１および第２の光吸収体１３２と機械的に接続され得て（接着によって）、吸収体の表面は、透明な接着材によって背面１０２に固定され得る。光源の吸収体への固定は、導光体に吸収体を接着することにより、光源を導光体へ固定する有利な方法を提供する。導光体１０１の全反射性能に深刻な影響を与えないために、吸収体は、低屈折率、好ましくは、１．３５より小さい屈折率を有する接着材を用いて背面１０２へ接着されるべきである。

光源および吸収体のアセンブリをより強く固定すべく、光源はまた、透明な接着材によって背面へ固定され得る。インターフェース層２１０の機能を有し、光を透過すべき光源の固定部分は、光源１１０からの光のインカップリングを向上させるべく、比較的大きい屈折率、好ましくは１．３５より大きい屈折率を有するべきである。従って、インターフェース層２１０の機能を有する接着材の屈折率は、好ましくは、吸収体の固定に用いる接着材の屈折率よりも大きくあるべきである。

本明細書で説明された照明装置のデザインに従い、導光体１０１は厚さが均一で、表面がなめらかなプレートとして形成され得る。光源１１０には、ホールの挿入は必要でない。おそらくは、小さなくぼみなどの小さなむらが、アウトカップリング性能を提供するために、１または複数の表面に作られ得る。

本発明は、ディスプレイ１９９で使用する照明装置１００として説明されてきたが、照明装置１００はまた、一般の照明用途を含む他の用途にも用いられ得る。従って、複数の光源１１０、および、対応する複数のマスキング素子１２０および複数の吸収体１３０を含む照明装置１００は、照明用途に用いられ得る。しかしながら、照明用途として、照明装置１００は、ただ１つの光源１１０、光源に対向して配置されるただ１つのマスキング素子１２０、および、光源１１０を少なくとも部分的に取り囲むべく配置される、ただ１つの吸収体１３０または再帰反射板で構成され得る。照明装置が、複数の光源１１０で構成されようが、単一の光源１１０で構成されようが、照明装置の機能は同じである。

本発明が、図面およびこれまでの記述の中で、詳細に図示され説明されてきたが、このような図および記述は、例証または具体例であって、限定的なものとしては考えられるべきでない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、図面、開示、および添付の特許請求の研究から、特許請求された本発明を実施するに当たり、当業者によって理解され、もたらされるであろう。本特許請求において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は、他の要素およびステップを除外せず、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は複数を除外しない。１つの装置が、本特許請求において列挙される幾つかのアイテムの機能を果たし得る。単に、特定の複数の方法が互いに異なる従属項において列挙されているということだけで、これらの方法の組み合わせが利益を得るためには用いられ得ないということは示さない。本特許請求におけるいずれの参照記号も、範囲を制限していると解釈されるべきではない。
（項目１）
光を受光する背面および光を放出する前面を有する平面状の導光体と、
上記導光体の上記背面に光を伝えるべく配置された光源と、
光拡散面を有する半透過マスキング素子と、
上記光源に隣接して配置された光吸収体または上記光源に隣接して配置された再帰反射板と、を備え、
上記半透過マスキング素子は、部分的に光を拡散して上記導光体へ返し、部分的に光を上記マスキング素子を通して透過させて、上記光源をマスクすべく配置され、
上記光吸収体は、上記マスキング素子の上記拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収し、
上記再帰反射板は、上記マスキング素子の上記拡散面からの拡散された光の少なくとも一部分を反射して上記隣接するマスキング素子へ返す
照明装置。
（項目２）
光を受光する背面および光を放出する前面を有する平面状の導光体と、
上記導光体の上記背面へ光を伝えるべく配置された第１の光源および第２の光源と、
複数の光拡散面を有する第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子と、
上記第１の光源および上記第２の光源のそれぞれに隣接して配置された第１の吸収体および第２の吸収体または、上記第１の光源および上記第２の光源のそれぞれに隣接して配置された第１の再帰反射板および第２の再帰反射板と、を備え、
上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子は、部分的に光を拡散して上記導光体へ返し、部分的に光を上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子を通して透過させて、それぞれ対応する上記第１の光源および上記第２の光源をマスクすべく配置され、
上記第１の吸収体および第２の吸収体は、それぞれ対応する上記第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子の上記複数の光拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収し、
上記第１の再帰反射板および上記第２の再帰反射板は、それぞれ対応する上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子の上記複数の光拡散面からの拡散された光の少なくとも一部分を反射し、それぞれが対応する上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子へ返す
照明装置。
（項目３）
複数のディスプレイに用いられる請求項２に記載の照明装置。
（項目４）
上記光源は、上記背面に光学的に接続される
請求項１に記載の照明装置。
（項目５）
上記第１の光源および上記第２の光源は、上記背面に光学的に接続される
請求項２に記載の照明装置。
（項目６）
上記導光体の上記前面の表面、または上記導光体の上記背面の表面、または上記導光体の内部に配置され、上記マスキング素子が存在しない、マスクされない場所の上記前面を通して光を取り出すアウトカップリング機構をさらに備える
請求項１または２に記載の照明装置。
（項目７）
上記光源は、上記光吸収体あるいは上記再帰反射板、と機械的に接続され、上記吸収体あるいは上記再帰反射板、および上記光源のうちの少なくとも１つは、上記背面に固定される
請求項１に記載の照明装置。
（項目８）
上記第１の光源および上記第２の光源はそれぞれ、上記第１の吸収体および上記第２の吸収体あるいは上記第１の再帰反射板および上記第２の再帰反射板、に機械的に接続され、上記第１の吸収体および上記第２の吸収体あるいは上記第１の再帰反射板および上記第２の再帰反射板、および／または上記第１の光源および上記第２の光源は、上記背面に固定される
請求項２に記載の照明装置。
（項目９）
上記吸収体あるいは上記再帰反射板、および上記光源の各々は、上記背面に透明な接着材で固定され、上記光源に用いる接着材の屈折率は、上記吸収体に用いる接着材の屈折率よりも大きい
請求項７に記載の照明装置。
（項目１０）
上記第１の吸収体および第２の吸収体あるいは上記第１の再帰反射板および第２の再帰反射板、および上記第１の光源および第２光源は、透明な接着材で上記背面に固定され、上記第１の光源および第２光源に用いる接着材の屈折率は、上記第１の吸収体および第２の吸収体に用いる接着材の屈折率よりも大きい
請求項８に記載の照明装置。
（項目１１）
上記導光体の上記背面に面し、上記吸収体あるいは上記再帰反射板に隣接して配置され、上記背面を透過した光を拡散または反射し上記導光体へ返す光拡散または反射面をさらに備える
請求項１に記載の照明装置。
（項目１２）
上記アウトカップリング機構の光のアウトカップリング性能および上記マスキング素子の透明度は、上記アウトカップリング機構によって取り出される光、および上記マスキング素子によって透過される光の光強度を等しくすべく構成される
請求項６に記載の照明装置。
（項目１３）
画像形成透明画素のマトリクス（１９８）と、
上記照明装置の上記前面が、上記画像形成透明画素のマトリクスの表面に向かい合う形で配置される請求項２に記載の照明装置と、を備える
画像表示用ディスプレイ。
（項目１４）
ディスプレイ（１９９）の画像形成透明画素のマトリクス（１９８）を照明する方法であって、上記方法は
照明装置（１００）を設置する段階を備え、上記照明装置は、
光を受光する背面（１０２）および光を放出する前面（１０３）を有する平面状の導光体（１０１）と、
上記導光体の上記背面に光を伝えるべく配置された第１の光源および第２の光源（１１１，１１２）と、
複数の光拡散面を有する第１の半透過マスキング素子および第２の半透過マスキング素子（１２１，１２２）と、
上記第１の光源および上記第２の光源にそれぞれ隣接して配置された第１の吸収体および第２の吸収体（１３１，１３２）、または、上記第１の光源および上記第２の光源にそれぞれ隣接して配置された第１再帰反射板および第２の再帰反射板とを備え、
上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子は、部分的に光を拡散して上記導光体へ返し、部分的に光を上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子を通して透過させ、それぞれ対応する上記第１の光源および上記第２の光源をマスクすべく配置され、
上記第１の吸収体および上記第２の吸収体は、それぞれ対応する上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子の上記複数の光拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収し、
上記第１再帰反射板および上記第２の再帰反射板は、それぞれ対応する上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子の上記複数の光拡散面から拡散される光の少なくとも一部分を反射し、それぞれ対応する上記第１の半透過マスキング素子および上記第２の半透過マスキング素子へ返し、
さらに上記方法は、上記画像形成透明画素のマトリクス（１９８）を、上記平面状の導光体（１０１）の前に配置する段階を備える
方法。

Claims (10)

1. 光を受光する背面および光を放出する前面を有する平面状の導光体と、
   前記導光体の前記背面に光を伝えるべく配置された１または複数の光源と、
   光拡散面を有する１または複数の半透過マスキング素子と、
   前記複数の光源に隣接して配置された１または複数の光吸収体、または前記複数の光源に隣接して配置された１または複数の再帰反射板と、を備え、
   前記複数の半透過マスキング素子は、部分的に光を拡散して前記導光体へ返し、部分的に光を前記複数の半透過マスキング素子を通して透過させ、前記複数の光源をマスクすべく配置され、
   前記複数の光吸収体は、前記複数の半透過マスキング素子の前記光拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を吸収し、
   前記複数の再帰反射板は、前記複数の半透過マスキング素子の前記光拡散面から拡散された光の少なくとも一部分を反射して前記隣接する複数の半透過マスキング素子へ返し、
   前記複数の光吸収体または前記複数の再帰反射板は、前記導光体と光学的に接続されず、
   前記複数の光吸収体または前記複数の再帰反射板のサイズは、光が前記導光体の前記背面に入射するインカップリングエリアの境界と、光が前記導光体の前記前面上のアウトカップリングエリアの境界との間のオフセットｄにより決定され、
   前記オフセットｄは、ｄ＝ｔ×ｔａｎ（ｃａ）により計算され、
   ｔは、前記導光体の厚さであり、
   ｃａは、ｃａ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ０／ｎ１）により計算され、
   ｎ０は、前記導光体の前記背面に面する材料または空気の屈折率であり、ｎ１は、前記導光体の材料の屈折率である、照明装置。
2. 前記複数の光吸収体または前記複数の再帰反射板は、空気または低屈折率を有する透明な材料によって、前記導光体と隔てられる、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の光源は、前記複数の光吸収体または前記複数の再帰反射板を前記導光体に連結する透明な接着材の屈折率よりも大きい屈折率を有する透明接着材によって、前記導光体に結合される、請求項２に記載の照明装置。
4. 前記導光体の前記前面の表面、または前記導光体の前記背面の表面、または前記導光体の内部に配置され、前記複数の半透過マスキング素子が存在しないマスクされない場所の前記前面を通して光を取り出す複数のアウトカップリング機構をさらに備える、請求項１から３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 前記複数の光源は、前記複数の光吸収体あるいは前記複数の再帰反射板と機械的に連結され、前記複数の光吸収体あるいは前記複数の再帰反射板、および前記複数の光源のうちの少なくとも１つは、前記背面に固定される、請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記導光体の前記背面に面し、かつ前記複数の光吸収体あるいは前記複数の再帰反射板に隣接して配置され、前記背面を透過した光を拡散または反射して前記導光体に返す光拡散または反射面をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記複数のアウトカップリング機構の光のアウトカップリング性能および前記複数の半透過マスキング素子の透明度は、前記複数のアウトカップリング機構によって取り出される光、および前記複数の半透過マスキング素子によって透過される光の光強度を等しくすべく構成される、請求項４に記載の照明装置。
8. 複数のディスプレイに用いられる、請求項１から７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 画像形成透明画素のマトリクスと、
   前記照明装置の前面が、前記画像形成透明画素のマトリクスの表面に向かい合う形で配置される請求項８に記載の照明装置と、を備える、画像表示用ディスプレイ。
10. ディスプレイの画像形成透明画素のマトリクスを照明する方法であって、
    請求項８に記載の照明装置を設置する段階と、
    前記画像形成透明画素のマトリクスを、前記照明装置の前記平面状の導光体の前へ配置する段階と、備える、方法。

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