IPC分类号：
F21S2/00 | F21Y115/10
国民经济行业分类号：
C4350 | C3545 | C3871 | C3976
当前申请(专利权)人：
コーニング インコーポレイテッド
原始申请(专利权)人：
コーニング インコーポレイテッド
当前申请(专利权)人地址：
アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14831 コーニング リヴァーフロント プラザ 1
代理人：
柳田 征史 | 坂野 博行 | 高橋 秀明
摘要：
照明装置は、光源および導光板を含むことができ、導光板は、複数の溝を含む主面をさらに含むことができる。複数の溝の各溝は、第1の表面と、対向する第2の表面とを含みうる。各溝は、第2の主面と対応する溝の基部との間に規定されうる最大深さを有することができる。いくつかの実施形態では、各溝の1つ以上の表面は、第1の凸部を含みうる。別の実施形態では、複数の溝の各溝の最大深さは、約1μm〜約50μmとすることができる。さらに別の実施形態では、照明装置は、導光板から出る光を、導光板の第1の主面に対する法線の方向から約0°〜約30°に向いたピーク放射輝度で向けるために使用することができる。
权利要求：
【請求項1】
第1の主面、第2の主面、および前記第1の主面と前記第2の主面との間に延びる第1の端部を含む導光板であって、前記第2の主面が複数の溝を含み、前記複数の溝の各溝は第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを含み、各溝の前記第1の表面は第1の凸部を含み、各溝の最大深さが前記第2の主面と対応する前記溝の基部との間に規定される、導光板;ならびに
前記導光板の前記第1の端部内へ光を放出するように配置される光源
を含む、照明装置。
【請求項2】
各溝の前記第1の表面の前記第1の凸部の深さ角が約10°〜約55°である、請求項1記載の照明装置。
【請求項3】
各溝の前記第1の表面の前記第1の凸部が曲率半径を含む、請求項1および2のいずれか1項記載の照明装置。
【請求項4】
各溝の前記第1の表面の前記第1の凸部の前記曲率半径が、対応する前記溝の前記最大深さに等しい、請求項3記載の照明装置。
【請求項5】
各溝の前記第1の表面の前記第1の凸部が、対応する前記溝の前記第2の表面よりも前記光源に近い、請求項1から4までのいずれか1項記載の照明装置。
【請求項6】
各溝の前記第2の表面が第2の凸部を含む、請求項1から4までのいずれか1項記載の照明装置。
【請求項7】
各溝の前記第2の表面の前記第2の凸部の深さ角が約1°〜約55°である、請求項6記載の照明装置。
【請求項8】
前記複数の溝の各溝の前記第1の表面の前記第1の凸部の前記深さ角が、前記第1の端部から前記溝までの距離の関数として変化する、請求項2および7のいずれか1項記載の照明装置。
【請求項9】
請求項1から8までのいずれか1項記載の照明装置を用いて光を放出させる方法であって、
光源から放出された光を、導光板の第1の端部を通して前記導光板内へ注入するステップと;
内部全反射によって、前記導光板内へ注入された光を伝搬させ、前記導光板を出た、伝搬した光の少なくとも一部を複数の溝のうちの少なくとも1つの溝内へ入れるステップと
を含み、
前記導光板を出て前記少なくとも1つの溝内へ入る前記伝搬した光の少なくとも20%が前記導光板に戻るように配向される、方法。
【請求項10】
前記方法が、前記導光板内を伝搬する光を、前記導光板の第1の主面に対する法線の方向から約0°〜約30°に向いたピーク放射輝度で前記導光板の前記第1の主面を通して通過させるステップをさらに含む、請求項9記載の方法。
技术领域：
【0002】
本開示は、概して、溝を有する導光板を含む照明装置、および光を配向するためのその使用方法に関し、より具体的には、溝を含む導光板を含む照明装置であって各溝が2つの表面と基部とをさらに含む照明装置、および光を配向するためのその使用方法に関する。
背景技术：
【0003】
ディスプレイを照明するために、液晶ディスプレイ(LCD)などを含むディスプレイデバイスにおいて照明装置を使用することが知られている。小型化のために、このような照明装置は、多くの場合、導光板を通して光を伝搬させるために導光板の端部内への放出を行う光源を採用している。
发明内容：
【0004】
以降で、発明を実施するための形態に記載されているいくつかの実施形態の基本的な理解を提供するために、本開示の簡単な概要を提示する。
【0005】
いくつかの実施形態によれば、照明装置は、導光板および光源を含みうる。導光板は、第1の主面、第2の主面、および第1の主面と第2の主面との間に延びる第1の端部をさらに含みうる。導光板の第2の主面は、複数の溝をさらに含むことができ、複数の溝の各溝は、第1の表面と、第1の表面に対向する第2の表面とを含むことができる。各溝の第1の表面は、第1の凸部をさらに含むことができる。各溝の最大深さは、対応する溝の基部と導光板の第2の主面との間に規定することができる。さらに、光源は、導光板の第1の端部内へ光を放出するように配置することができる。
【0006】
いくつかの実施形態では、照明装置の導光板の各溝の最大深さは、約1μm(マイクロメートル)〜約50μmとすることができる。
【0007】
さらなる実施形態では、照明装置の導光板における各溝の第1の表面の第1の凸部の深さ角は、約10°〜約55°とすることができる。
【0008】
さらなる実施形態では、照明装置の導光板における各溝の第1の表面の第1の凸部は、曲率半径を含みうる。
【0009】
さらに別の実施形態では、照明装置の導光板における各溝の第1の表面の第1の凸部の曲率半径は、対応する溝の最大深さと等しくすることができる。
【0010】
別の実施形態では、照明装置の導光板における各溝の第1の表面の第1の凸部は、対応する溝の第2の表面よりも光源に近くすることができる。
【0011】
別の実施形態では、照明装置の導光板における各溝の第2の表面は、第2の凸部を含むことができる。
【0012】
さらなる実施形態では、照明装置の導光板における各溝の第2の表面の第2の凸部の深さ角は、約1°〜約55°とすることができる。
【0013】
いくつかのさらなる実施形態では、複数の溝の各溝の第1の表面の第1の凸部の深さ角は、第1の端部から溝までの距離の関数として変化することができる。
【0014】
また別のさらなる実施形態では、第1の表面の第1の凸部の深さ角および第2の表面の第2の凸部の深さ角は、照明装置の導光板における各溝について同じであってよい。
【0015】
さらに別のさらなる実施形態では、各溝の第1の表面の第1の凸部および第2の表面の第2の凸部は、照明装置の導光板における対応する溝の基部で交わることができる。
【0016】
別の実施形態では、複数の溝の各溝の一対の表面は、照明装置の導光板内の対応する溝の基部で交わることができる。
【0017】
さらに別の実施形態では、照明装置の導光板における各溝の基部は、尖点を含むことができる。
【0018】
別の実施形態では、照明装置は、導光板および光源を含みうる。導光板は、第1の主面、第2の主面、および第1の主面と第2の主面との間に延びる第1の端部をさらに含むことができる。第2の主面は、複数の溝をさらに含みうる。複数の溝の各溝は、約1μm〜約50μmの最大深さをさらに含むことができる。光源は、導光板の第1の端部内へ光を放出するように配置することができる。
【0019】
さらなる実施形態では、照明装置は、導光板の第2の主面に面することができる反射板をさらに含みうる。
【0020】
別の実施形態では、照明装置の導光板内の複数の溝の溝は、互いに離間されており、かつ第1の端部に対して実質的に平行に延びることができる。
【0021】
さらに別の実施形態では、照明装置内の導光板の第1の端部は、実質的に真っ直ぐであってよい。
【0022】
別の実施形態では、導光板の第1の主面および第2の主面は、それぞれ四辺形を含むことができる。導光板は、第1の主面と第2の主面との間に延びる第2の端部をさらに含みうる。第1の端部の反対側に、導光板は、第1の端部から第2の端部まで延びる第3の端部と、第3の端部の反対側の第4の端部とを有することができる。導光板の長さは、第1の端部と第2の端部との間に規定することができる。導光板の幅は、第3の端部と第4の端部との間に規定することができる。
【0023】
さらなる実施形態では、照明装置の導光板の長さに沿った複数の溝の隣接する溝の対の間の間隔は、第1の端部から隣接する溝の対までの距離が増大するにつれて減少する。
【0024】
別のさらなる実施形態では、導光板の長さに沿った隣接する溝の対の間の間隔は、約10μm〜約5mmである。
【0025】
さらなる実施形態では、複数の溝の各溝は、照明装置の導光板の第3の端部から第4の端部までの対応する溝経路に沿った長さにわたって連続的に延びている。
【0026】
さらなる実施形態では、複数の溝の各溝の長さは照明装置の導光板の幅に等しい。
【0027】
別のさらなる実施形態では、複数の溝の各溝は、照明装置の導光板内の同じ溝経路内の複数の溝の別の溝から約50μm〜約100mm隔てられている。
【0028】
さらに別のさらなる実施形態では、第1の溝経路の溝は、照明装置の導光板の第1の溝経路に隣接する第2の溝経路の溝から、導光板の幅方向で互い違いに配置されている。
【0029】
また別のさらなる実施形態では、複数の溝の各溝の最大深さは、約1μm〜約30μmとすることができる。
【0030】
別の実施形態では、複数の溝の各溝の最大深さは、第1の端部から溝までの距離が増大するにつれて増大することができる。
【0031】
いくつかの実施形態によれば、光を放出させる方法は、上で説明した照明装置のうちの1つを使用するステップを含みうる。方法は、光源から放出された光を、導光板の第1の端部を通して導光板内へ注入するステップを含みうる。また、方法は、内部全反射によって、光を導光板内へ伝搬させるステップも含みうる。導光板内の光の少なくとも一部は、導光板を出て、導光板内の複数の溝のうちの少なくとも1つの溝内へ入ることができる。こうした方法は、導光板を出て少なくとも1つの溝内へ入る伝搬した光の少なくとも20%を、導光板に戻るように配向することができる。
【0032】
さらなる実施形態では、方法は、導光板内の光を、導光板の第1の主面に対する法線の方向から約0°〜約30°に向いたピーク放射輝度で導光板の第1の主面を通して通過させるステップをさらに含むことができる。
【0033】
別のさらなる実施形態では、方法は、導光板を出て少なくとも1つの溝に入る伝搬した光の少なくとも50%を導光板内へ戻るように配向することができる。
【0034】
別の実施形態によれば、光を放出させる方法は、上で説明した照明装置のうちの1つを使用するステップを含みうる。方法は、光源から放出された光を、導光板の第1の端部を通して導光板内へ注入するステップを含みうる。また、方法は、内部全反射によって、導光板内で光を伝搬させるステップも含みうる。さらに、方法は、導光板内の光を、導光板の第1の主面に対する法線の方向から約0°〜約30°に向いたピーク放射輝度で導光板の第1の主面を通して通過させるステップを含みうる。
【0035】
さらなる実施形態では、ピーク放射輝度は、導光板の第1の主面に対する法線の方向から約0°〜約10°に向けることができる。
具体实施方式：
【0037】
例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照しつつ、以降で実施形態をより詳しく説明する。可能な限り、同じまたは似たような部分について言及するために、図面全体で同じ参照番号が使用されている。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではない。
【0038】
例として、図1は、照明装置101の例示的な実施形態の側断面図を概略的に示している。照明装置101は、第1の主面109と、第1の主面109に対向する第2の主面111とを含む導光板105を含むことができる。示されているように、第1の主面109は第1の平面に沿って延びることができ、第2の主面111は第2の平面に沿って延びることができる。図示されていないものの、いくつかの実施形態では、第1の主面109および第2の主面111は、曲面に沿って延びていてもよい。さらに、示されているように、第1の主面109は、第2の主面111に対して平行に延びることができ、厚さ108は、以降で規定する隣接する一対の溝の間の第1の主面109と第2の主面111との間に規定することができる。こうした例では、厚さ108は、100μm(マイクロメートル)〜約10mmの範囲内とすることができるものの、さらなる実施形態では別の厚さが提供されうる。いくつかの実施形態では、厚さ108は、約200μm〜約6μm、約200μm〜約3mm、約200μm〜約800μm、または約200μm〜約500μmとすることができる。別の実施形態では、厚さ108は、約10mm以下、約6mm以下、約3mm以下、約2mm以下、約1mm以下、約500μm以下、または約200μm以下とすることができる。薄い厚さが望まれる実施形態では、厚さ108は、好ましくは、約1mm以下、約500μm以下、さらには約200μm以下であってよい。さらに別の実施形態では、厚さ108は、約100μm以上、約200μm以上、約500μm以上、約1mm以上、約2mm以上、約3mm以上、または約6mm以上とすることができる。さらに、厚さ108は、示されているように、第1の主面109および第2の主面111の実質的に平行な配置に起因して、かなりの量の導光板105に沿って実質的に一定にすることができる。示されていないものの、溝の各隣接する対の間の第1の主面109と第2の主面111とは、互いに平行に延びずに互いに対して鋭角で延びることができ、その場合の厚さ108は、導光板105の長さおよび/または幅に沿って変化することができる。さらなる実施形態では、第2の主面111上の1つの隣接する対の溝の間の鋭角は、第2の主面111上の第2の隣接する対の溝の間の別の鋭角とは異なっていてよい。別の実施形態では、第1の主面109は、第2の主面111について図示されており以下に説明されるものを含む、凸状の、凹状の、および傾斜している部分の組み合わせを有する表面を含む溝を含みうる。
【0039】
導光板の主面は、3つ以上の辺を有する多角形(例えば三角形、四辺形)、曲線状(例えば円形、楕円形)、または多角形と曲線状の特徴の組み合わせを有する形状などの広範囲の形状を含むことができる。図1および図8〜図9に示されているように、導光板105の第1の主面109および第2の主面111は、それぞれ長方形の形状を含みうる。このような実施形態では、導光板105の第1の端部107および第2の端部110は、それぞれ、第1の主面109と第2の主面111との間に延びることができる。第1の端部107と第2の端部110とは、互いに対して平行な真っ直ぐな端部を含むことができる。さらに、第2の端部110は、第1の端部107の反対側に配置されて、導光板105の長さ112を規定することができる。図8〜図9に示されているように、導光板105は、第1の主面109と第2の主面111との間にそれぞれ延びることができる第3の端部807と第4の端部809をさらに含みうる。第3の端部807と第4の端部809は、互いに対して平行な真っ直ぐな端部を含むことができる。さらに、第4の端部809は、第3の端部807の反対側に配置されて、導光板105の幅813を規定することができる。そのため、端部107,110,807,809は、同様に、第1の端部107および第2の端部110に対して垂直でありながら第1の端部107から第2の端部110まで延びる第3の端部807および第4の端部809のそれぞれと共に、長方形の形状を形成することができる。いくつかの実施形態では、導光板105の長さ112は、導光板105の幅813とほぼ同じに、またはそれよりも大きく、またはそれよりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、導光板105の長さ112および幅813は、関連するディスプレイ115の対応する測定値に等しくてよいが、さらなる実施形態では別の長さが提供されうる。導光板105の長さ112は、約100μm〜約3m、約1mm〜約2.05m、約10mm〜約1.22m、または約25mm〜約300mmとすることができる。いくつかの実施形態では、導光板105の幅813は、約100μm〜約3m、約1mm〜約2.05m、約10mm〜約1.22m、または約25mm〜約300mmとすることができる。
【0040】
導光板105は、望みの光学特性を与える広範囲の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、導光板105は、アモルファス無機材料(例えばガラス)、結晶性材料(例えばサファイア、単結晶、または多結晶アルミナ、スピネル(MgAl2O4)、石英)、またはポリマーを含むことができる。適切なポリマーの実施形態としては、限定するものではないが、以下のものならびにそれらのコポリマーおよびブレンドが挙げられる:ポリスチレン(PS)またはポリカーボネート(PC)などの熱可塑性プラスチック、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリエチレン(PE)または塩化ポリビニル(PVC)などのポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリルポリマー、熱可塑性ウレタン(TPU)、ポリエーテルイミド(PEI)、エポキシ、およびポリジメチルシロキサン(PDMS)などのシリコーン。ガラスの実施形態は、強化されていてもされていなくてもよく、リチアが含まれていなくても含まれていてもよく、これらとしては、ソーダライムガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸塩ガラス、およびアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスが挙げられる。本明細書において、基材、例えばガラスまたは別の透明層に適用される場合の「強化」という用語は、例えば基材の表面においてより大きなイオンで小さなイオンをイオン交換することにより化学的に強化された基材を意味しうる。しかしながら、強化された基材を形成するために、当該技術分野で公知の他の強化方法、例えば熱強化、または圧縮応力および中心引張領域の形成のための基材の部分間の熱膨張係数の不一致の利用を使用することができる。
【0041】
最初に図1を参照すると、導光板105の第2の主面111は複数の溝117を含む。複数の溝117の各溝は、第1の表面119、第1の表面の反対側の第2の表面121、および基部123を含みうる。図1の領域2について概略的に言及すると、照明装置の様々な実施形態による複数の溝117の溝の表面形状の様々な例示的な実施形態が図2〜図7に示されている。いくつかの実施形態では、複数の溝117の全ての溝は、同じ表面形状を有しうる。代替的に、複数の溝のうちの1つの溝の表面形状は、複数の溝のうちの別の溝の表面形状と異なっていてもよい。例えば、複数の実施形態は、図2〜図7のうちの1つに関して説明された1つ以上の表面形状を、図2〜図7のうちの別の1つに関して説明された1つ以上の他の表面形状と組み合わせることができる。
【0042】
図2は、示されている第1の表面119、第2の表面121、および基部123のうちの1つ以上の形状を含むことができる溝117の表面形状の一実施形態を示している。本開示全体を通して、溝の最大深さは、導光板105の第2の主面111と、第2の主面111に対して垂直な方向に沿った基部との間の距離として定義される。例えば、図2に関し、溝117の最大深さ205は、導光板105の第2の主面111と、導光板105の第2の主面111に対して垂直な方向の対応する溝117の基部123との間の距離として定義される。本開示全体を通して、別段の記載がない限り、本開示の各実施形態の溝の最大深さは、約50μm以下、約40μm以下、または約30μm以下、約1μm〜約50μm、約5μm〜約40μm、または約10μm〜約30μmとすることができる。
【0043】
また、本開示全体を通して、溝幅は、溝の長手方向に対して垂直でありかつ導光板105の第2の主面に対して平行な方向に沿って、可能な限り離間された溝の第1の表面上の第1の点と、溝の第1の表面上の第2の点との間の最大距離として定義される。例えば、図2に関し、溝幅211は、溝117の長手方向802(図8を参照)に対して垂直な方向212に沿って、可能な限り離間された、第1の表面119上の第1の点と、対応する溝117の第2の表面121上の第2の点との間の距離とすることができる。同様に、第1の幅213は第1の表面119と関連付けることができ、第2の幅215は第2の表面121と関連付けることができる。第1の幅213は、長手方向802(図8を参照)に対して垂直な方向212に沿って、可能な限り離間された、第1の表面119上の第1の点と、第1の表面119上の第2の点との間の距離とすることができる。同様に、第2の幅215は、長手方向802(図8を参照)に対して垂直な方向212に沿って、可能な限り離間された、第2の表面121上の第1の点と、第2の表面121上の第2の点との間の距離とすることができる。いくつかの実施形態では、図2に示されているように、第1の表面119に関連する第1の幅213と第2の表面121に関連する第2の幅215との合計は、対応する溝117の溝幅211にほぼ等しくなることができる。
【0044】
いくつかの実施形態では、溝117の第1の表面119は、第1の凸部201を含みうる。本開示全体を通して、接線角度(すなわち一部分に接する角度)は、導光板105の第2の主面111に対して垂直な方向に対して測定される。第1の凸部201は、これが導光板105の第2の主面111により近い第1の点から対応する溝117の基部123により近い第2の点に進むのにつれて単調に増大する接線角度を有することができ、第2の点における接線角度は、第1の点における接線角度よりも0°に近い。さらなる実施形態では、導光板105の第2の主面111により近い第1の点に接する角度は約90°とすることができ、対応する溝117の基部123により近い第2の点に接する角度は約0°とすることができる。別の実施形態では、第1の凸部201上の点に接する角度は、選択された点が導光板105の第2の主面111に近づくにつれて連続的に増大することができる。本開示全体を通して、単調に増大する量は決して減少しない一方で、単調に減少する量は決して増大しない。
【0045】
また、溝117の第1の表面119の第1の凸部201で囲まれた導光板105内の部分は、完全に第1の凸部201内にあり、かつ対応する溝117の第1の表面119と交わらない線によって第1の凸部201内の任意の2点を連結することができる特性も有することができる。いくつかの実施形態では、第1の凸部201は最大深さ207を有しうる。本開示全体を通して、凸部の最大深さは、導光板105の第2の主面111に対して垂直な方向における、可能な限り離間された、凸部の第1の点と凸部の第2の点との間の最大距離である。図2を参照すると、第1の凸部の最大深さ207は、第2の主面111に対して垂直な方向における、可能な限り離間された、第1の表面119の第1の凸部201内の2点間の最大距離に対応しうる。図2に示されているように、いくつかの実施形態では、第1の凸部201は、溝117の第1の表面119全体を含むことができるが、第1の凸部201は、さらなる実施形態では第1の表面全体よりも少なく含まれていてよい。第1の凸部201の最大深さ207は、図2に示されている表面形状に対して垂直な溝117の長さに沿って同じであってよい。さらに図示されているように、いくつかの実施形態では、第1の凸部201の最大深さ207は、溝117の最大深さ205と実質的に同じであってよいが、第1の凸部201の最大深さ207は、さらなる実施形態では溝117の最大深さ205よりも小さくてよい。別のさらなる実施形態では、第2の表面121は、上で説明した第1の凸部201と同様であるか同じ特徴を有することができる第2の凸部203を含むことができる。例えば、図2に示されているように、いくつかの実施形態では、第2の凸部203は、第1の凸部201の鏡像を含むことができる。図2に示されているように、いくつかの実施形態では、第2の凸部203は、溝117の第2の表面121全体を含むことができるが、第2の凸部は