JP7539172B2 - バックライト付きディスプレイのためのバックライトユニット - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、その全ての全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１９年９月１１日に出願された、米国仮特許出願第６２／８９８，６９３号、２０１９年１１月１日に出願された、米国仮特許出願第６２／９２９，３０９号、および２０２０年５月１２日に出願された、米国仮特許出願第６３／０２３，６１８号の優先権の利益を主張する。

本発明は、概して、バックライト付きディスプレイのバックライトユニットに関し、具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を伴うバックライト付きディスプレイのためのバックライトユニットに関する。

改良された画像品質を追求するために、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、個々の短波長（青色）ＬＥＤ１１２のアレイ１１０を含む、図１に図式的に図示されるバックライトユニットアーキテクチャ１００をますます使用している。図２Ａおよび２Ｂは、配光測定器によって測定されるような、単一のＬＥＤから放出される光の典型的な強度分布を角度の関数として図示する。図示されるように、ＬＥＤ源は、天底に対して略対称な光分布を放出するランバーシアン源に近似し、天底において最も高い光の強度を伴う。

図１に再び目を向けると、バックライトユニット１００が、バックライトユニット１００の上方に位置する液晶を含有するＬＣＤパネル（図示せず）により均一な光を送達し得るように、一連のフィルムが、青色ＬＥＤ１１２から放出される光を広げる、または拡散するために使用され得る。図示されるように、バックライトユニット１００は、典型的には、体積拡散器または円形拡散器であり得る、拡散器フィルム１２０と、例えば、ＬＥＤ１１０によって放出される青色光の一部を緑色および赤色光に変換するために、量子ドットまたは蛍光体材料のいずれかを使用する、色変換層１３０と、色変換層１３０から出射する光を広げる、または拡散するように構成される、ランダムテクスチャ加工面からもたらされる、体積拡散器または円形拡散器であり得る、拡散器フィルム１４０と、多くの場合、相互に対して約９０度回転される２つのプリズムフィルムである、２つの輝度増強フィルム（ＢＥＦ）１５０、１６０とを含む。ＬＣＤパネルに送達されている光の全体的均一性および輝度を改良するために使用される、バックライトユニット１００における付加的フィルムが、存在し得る。いくつかのバックライトユニットでは、白色ＬＥＤが、色変換層を伴わずに使用され得る。

ＬＥＤ１１２が、図３に図示されるアレイ１１０等のアレイにおいて配列されるとき、個々のＬＥＤ１１２を隠蔽し、明るい均一な光をＬＣＤパネルに提示することが、望ましい。上記のように、本目標を達成することに対する１つのアプローチは、ＬＥＤ１１２によって放出される光のビームを拡散する、広げる、または不明瞭にするために、バックライトユニット１００内に拡散器フィルム１２０等の１つまたはそれを上回る拡散器を含むことである。図４は、単一のＬＥＤ１１２によって放出される光のそのような拡散を図示的に図示し、灰色のより濃い色合いは、灰色のより薄い色合いよりも明るい光を表す。そのような拡散はまた、光の平均エネルギーを低減させ得る。

加えて、ＬＣＤを含む電子デバイスは、ますます薄くなっている。結果として、そのようなディスプレイのバックライトユニットもまた、ますます薄くなっており、これは、効果的な様式でＬＥＤ１１２によって放出されている光を管理する別の課題を提示する。例えば、図５Ａに図式的に図示されるように、拡散器フィルム１２０が、ＬＥＤ１１２のアレイ１１０にわたって設置されるとき、ＬＥＤによって放出される光の個々の点は、隣接するＬＥＤ１１２からのより低い強度を有する光が、重複し始め、より高い強度を伴う光の面積を作成するように、拡散される。拡散器フィルム１２０の厚さが、増加される場合、これは、より薄いバックライトユニット１００のために望ましくない場合があり、光の個々の点は、なおもさらに広げられ、光のより良好な均一性を提供し得るが、図５Ｂに図式的に図示されるように、依然として、より明るい領域およびより暗い領域が、存在する。

青色ＬＥＤ１１２のアレイ１１０および薄型を有する、ＬＣＤディスプレイのためのバックライトユニット１００を有するが、さらに個々のＬＥＤ１１２を効果的に隠蔽しながら、明るい均一な光をＬＣＤパネルに送達することが、望ましい。

本発明のある実施形態によると、発光ダイオードのアレイと、発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられる、少なくとも２つの光学フィルムと、少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられる、輝度増強フィルムの対とを含む、バックライトユニットが、提供される。少なくとも２つの光学フィルムの大部分は、その少なくとも１つの表面上に複数の光分割微細構造を有する、光分割光学フィルムである。

ある実施形態では、少なくとも２つの光学フィルムの全ては、その少なくとも１つの表面上に複数の光分割微細構造を有する。

ある実施形態では、バックライトユニットは、発光ダイオードのアレイの上方に、かつ輝度増強フィルムの対の下方に位置付けられる、色変換層を含む。ある実施形態では、色変換層は、少なくとも１つの光分割光学フィルムの上方に位置付けられる。ある実施形態では、色変換層は、複数の光分割微細構造を備える、少なくとも１つの表面を有する。

ある実施形態では、バックライトユニットは、色変換層の上方に、かつ輝度増強フィルムの対の下方に位置付けられる、少なくとも１つの付加的光分割光学フィルムを含む。

ある実施形態では、少なくとも２つの光学フィルムは、その第１の側上の第１の方向に延在する、複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の第２の方向に延在する、複数の第１の楕円形レンズ構造とを備える、第１の光分割光学フィルムを含む。第２の方向は、第１の方向に略直交する。第１の側は、発光ダイオードのアレイに面する。ある実施形態では、少なくとも２つの光学フィルムは、第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる、第２の光分割光学フィルムを含む。第２の光分割光学フィルムは、その第１の側上の実質的に第１の方向に延在する、複数の第２の平行線形プリズムと、その第２の側上の第２の方向に延在する、複数の第２の楕円形レンズ構造とを含む。第２の光分割光学フィルムの第１の側は、第１の光分割光学フィルムの第２の側に面する。

ある実施形態では、少なくとも２つの光学フィルムは、第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる、第３の光分割光学フィルムを含む。第３の光分割光学フィルムは、その第１の側上に実質的に第２の方向に延在する、複数の第３の平行線形プリズムを含む。ある実施形態では、第３の光分割光学フィルムはさらに、その第２の側上に複数の微細構造を含む。ある実施形態では、第３の光分割光学フィルムの第２の側は、第２の光分割光学フィルムの第２の側に面する。

ある実施形態では、光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の第１の方向に延在する、複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の第１の方向に延在する、複数の第２の平行線形プリズムとを含む、第１の光分割光学フィルムである。ある実施形態では、光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の第１の方向に延在する、複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の第１の方向に延在する、複数の第２の平行線形プリズムとを含む、第２の光分割光学フィルムである。ある実施形態では、光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の第１の方向に略直交する第２の方向に延在する、複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の第２の方向に延在する、複数の第２の平行線形プリズムとを含む、第２の光分割光学フィルムである。

ある実施形態では、光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の第１の方向に延在する、複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の第１の方向に略直交する第２の方向に延在する、複数の第２の平行線形プリズムとを含む、第１の光分割光学フィルムである。

ある実施形態では、光学フィルムのうちの２つは、光分割光学フィルムである。各光分割光学フィルムは、その第１の側上の複数の微細構造と、その第２の側上の第１の方向に延在する、複数の平行線形プリズムとを含む。各微細構造は、四角錐の形状を有する。

ある実施形態では、光学フィルムのうちの３つは、光分割光学フィルムである。各光分割光学フィルムは、その第１の側上の複数の微細構造と、その第２の側上の第１の方向に延在する、複数の平行線形プリズムとを含む。各微細構造は、四角錐の形状を有する。

本発明のある側面によると、発光ダイオードのアレイと、発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられ、発光ダイオードのアレイによって放出される光を受光するように構成される、光学フィルムの下側スタックとを含む、バックライトユニットが、提供される。光学フィルムの下側スタックは、発光ダイオードのアレイに面する、その第１の側上に複数の第１の光分割微細構造を含む、第１の光分割光学フィルムを含み、複数の第１の光分割微細構造は、発光ダイオードのアレイから受光された光を分割するように構築および配列される。光学フィルムの下側スタックは、第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる、第２の光分割光学フィルムを含む。第２の光分割光学フィルムは、第１の光分割光学フィルムに面する、その第１の側上に複数の第２の光分割微細構造を含み、複数の第２の光分割微細構造は、第１の光分割光学フィルムから受光された光を分割するように構築および配列される。バックライトユニットは、光学フィルムの下側スタックの上方に位置付けられ、光学フィルムの下側スタックから光を受光するように構成される、色変換層と、色変換層の上方に位置付けられ、色変換層から光を受光するように構成される、光学フィルムの上側スタックと、光学フィルムの上側スタックの上方に位置付けられ、光学フィルムの上側スタックから光を受光するように構成される、輝度増強フィルムの対とを含む。

ある実施形態では、複数の第１の光分割微細構造は、複数の第１の平行線形プリズムを含み、複数の第２の光分割微細構造は、複数の第１の平行線形プリズムに直交して配向される、複数の第２の平行線形プリズムを含む。

ある実施形態では、第１の光分割光学フィルムはまた、その第２の側上に複数の第１のランダム粗面微細構造を含み、第２の光分割光学フィルムはまた、その第２の側上に複数の第２のランダム粗面微細構造を含む。

ある実施形態では、光学フィルムの下側スタックはまた、第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる、第３の光学フィルムを含む。ある実施形態では、第３の光学フィルムは、第２の光分割光学フィルムに面する、複数の微細構造を含む。ある実施形態では、第３の光学フィルムの複数の微細構造はそれぞれ、概して、四辺角錐の形状を有する。

ある実施形態では、光学フィルムの上側スタックは、色変換層の上方に位置付けられる、第３の光分割光学フィルムを含む。ある実施形態では、光学フィルムの上側スタックはまた、第３の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる、第４の光分割光学フィルムを含む。

ある実施形態では、色変換層は、複数の光分割微細構造を含む、少なくとも１つの表面を有する。

本発明のこれらならびに他の側面、特徴、および特性、ならびに動作の方法および構造の関連する要素の機能および部品の組み合わせならびに製造の経済性は、その全てが本明細書の一部を形成する、付随の図面を参照して、以下の説明および添付される請求項の考慮に応じて、より明白となるであろう。しかしながら、図面が、図示および説明のみを目的とし、本発明の限定の定義として意図されないことを明確に理解されたい。本明細書および請求項に使用されるように、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」の単数形は、文脈が明確に別様に指示しない限り、複数指示物を含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
バックライトユニットであって、
発光ダイオードのアレイと、
前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられる少なくとも２つの光学フィルムと、
前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられる輝度増強フィルムの対と
を備え、
前記少なくとも２つの光学フィルムの大部分は、その少なくとも１つの表面上に複数の光分割微細構造を有する光分割光学フィルムである、バックライトユニット。
（項目２）
前記少なくとも２つの光学フィルムの全ては、その少なくとも１つの表面上に前記複数の光分割微細構造を有する、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目３）
前記発光ダイオードのアレイの上方に、かつ前記輝度増強フィルムの対の下方に位置付けられる色変換層をさらに備える、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目４）
前記色変換層は、少なくとも１つの光分割光学フィルムの上方に位置付けられる、項目３に記載のバックライトユニット。
（項目５）
前記色変換層は、複数の光分割微細構造を備える少なくとも１つの表面を有する、項目４に記載のバックライトユニット。
（項目６）
前記色変換層の上方に、かつ前記輝度増強フィルムの対の下方に位置付けられる少なくとも１つの付加的光分割光学フィルムをさらに備える、項目４に記載のバックライトユニット。
（項目７）
前記少なくとも２つの光学フィルムは、その第１の側上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の第２の方向に延在する複数の第１の楕円形レンズ構造とを備える第１の光分割光学フィルムを備え、前記第２の方向は、前記第１の方向に略直交し、前記第１の側は、前記発光ダイオードのアレイに面する、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目８）
前記少なくとも２つの光学フィルムは、前記第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる第２の光分割光学フィルムを含み、前記第２の光分割光学フィルムは、その第１の側上の実質的に前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムと、その第２の側上の前記第２の方向に延在する複数の第２の楕円形レンズ構造とを備え、前記第２の光分割光学フィルムの第１の側は、前記第１の光分割光学フィルムの第２の側に面する、項目７に記載のバックライトユニット。
（項目９）
前記少なくとも２つの光学フィルムは、前記第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる第３の光分割光学フィルムを含み、前記第３の光分割光学フィルムは、その第１の側上に実質的に前記第２の方向に延在する複数の第３の平行線形プリズムを備える、項目８に記載のバックライトユニット。
（項目１０）
前記第３の光分割はさらに、その第２の側上に複数の微細構造を備える、項目９に記載のバックライトユニット。
（項目１１）
前記第３の光分割光学フィルムの第２の側は、前記第２の光分割光学フィルムの第２の側に面する、項目１０に記載のバックライトユニット。
（項目１２）
前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える第１の光分割光学フィルムである、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目１３）
前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の前記第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える第２の光分割光学フィルムである、項目１２に記載のバックライトユニット。
（項目１４）
前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の前記第１の方向に略直交する第２の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の前記第２の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える第２の光分割光学フィルムである、項目１２に記載のバックライトユニット。
（項目１５）
前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の側上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の側上の前記第１の方向に略直交する第２の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える第１の光分割光学フィルムである、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目１６）
前記光学フィルムのうちの２つは、光分割光学フィルムであり、各光分割光学フィルムは、その第１の側上の複数の微細構造と、その第２の側上の第１の方向に延在する複数の平行線形プリズムとを備え、各微細構造は、四角錐の形状を有する、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目１７）
前記光学フィルムのうちの３つは、光分割光学フィルムであり、各光分割光学フィルムは、その第１の側上の複数の微細構造と、その第２の側上の第１の方向に延在する複数の平行線形プリズムとを備え、各微細構造は、四角錐の形状を有する、項目１に記載のバックライトユニット。
（項目１８）
バックライトユニットであって、
発光ダイオードのアレイと、
前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられ、前記発光ダイオードのアレイによって放出される光を受光するように構成される光学フィルムの下側スタックであって、光学フィルムの前記下側スタックは、
前記発光ダイオードのアレイに面するその第１の側上に複数の第１の光分割微細構造を備える第１の光分割光学フィルムであって、前記複数の第１の光分割微細構造は、前記発光ダイオードのアレイから受光された光を分割するように構築および配列される、第１の光分割光学フィルムと、
前記第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられ、前記第１の光分割光学フィルムに面するその第１の側上に複数の第２の光分割微細構造を備える第２の光分割光学フィルムであって、前記複数の第２の光分割微細構造は、前記第１の光分割光学フィルムから受光された光を分割するように構築および配列される、第２の光分割光学フィルムと
を備える、光学フィルムの下側スタックと、
前記光学フィルムの下側スタックの上方に位置付けられ、前記光学フィルムの下側スタックから光を受光するように構成される色変換層と、
前記色変換層の上方に位置付けられ、前記色変換層から光を受光するように構成される光学フィルムの上側スタックと、
前記光学フィルムの上側スタックの上方に位置付けられ、前記光学フィルムの上側スタックから光を受光するように構成される輝度増強フィルムの対と
を備える、バックライトユニット。
（項目１９）
前記複数の第１の光分割微細構造は、複数の第１の平行線形プリズムを備え、前記複数の第２の光分割微細構造は、前記複数の第１の平行線形プリズムに直交して配向される複数の第２の平行線形プリズムを備える、項目１８に記載のバックライトユニット。
（項目２０）
前記第１の光分割光学フィルムはさらに、その第２の側上に複数の第１のランダム粗面微細構造を備え、前記第２の光分割光学フィルムはさらに、その第２の側上に複数の第２のランダム粗面微細構造を備える、項目１９に記載のバックライトユニット。
（項目２１）
前記光学フィルムの下側スタックはさらに、前記第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる第３の光学フィルムを備える、項目１８に記載のバックライトユニット。
（項目２２）
前記第３の光学フィルムは、前記第２の光分割光学フィルムに面する複数の微細構造を備える、項目２１に記載のバックライトユニット。
（項目２３）
前記第３の光学フィルムの複数の微細構造はそれぞれ、概して、四辺角錐の形状を有する、項目２２に記載のバックライトユニット。
（項目２４）
前記光学フィルムの上側スタックは、前記色変換層の上方に位置付けられる第３の光分割光学フィルムを備える、項目１８に記載のバックライトユニット。
（項目２５）
前記光学フィルムの上側スタックはさらに、前記第３の光分割光学フィルムの上方に位置付けられる第４の光分割光学フィルムを備える、項目２４に記載のバックライトユニット。
（項目２６）
前記色変換層は、複数の光分割微細構造を備える少なくとも１つの表面を有する、項目１８に記載のバックライトユニット。

以下の図の構成要素は、本開示の一般的原理を強調するために図示され、必ずしも縮尺通りに描かれていないが、図のうちの少なくとも１つは、縮尺通りに描かれ得る。対応する構成要素を指定する参照文字は、一貫性および明確性のために、図全体を通して、必要に応じて繰り返される。

図１は、ＬＣＤディスプレイのためのＬＥＤのアレイを含む、典型的なバックライトユニットの概略図である。

図２Ａは、配光測定器によって測定されるような、角度の関数としてのＬＥＤからの光出力の分布の３次元プロットである。

図２Ｂは、２次元において表される、図２Ａの測定された光分布である。

図３は、図１のバックライトユニットのＬＥＤのアレイの一部の上面図の概略図である。

図４は、光が拡散器フィルムを通して通過した後の単一のＬＥＤからの光出力の分布の上面図の概略図である。

図５Ａは、ＬＥＤによって放出された光が拡散器フィルムを通して通過した後の図３のＬＥＤのアレイの上面図の概略図である。

図５Ｂは、ＬＥＤによって放出された光が、図５Ａに関して使用される拡散器フィルムを上回る厚さを有する拡散器フィルムを通して通過した後の図３のＬＥＤのアレイの概略図である。

図６は、本発明の実施形態による、ＬＣＤディスプレイのためのバックライトユニットの概略図である。

図７は、本発明の実施形態による、図６のバックライトユニットの光学フィルムの下側スタックの概略図である。

図８は、本発明の実施形態による、図７の光学フィルムの下側スタックの２つの光分割光学フィルムの概略図である。

図９は、配光測定器によって測定されるような、光が図８の２つの光分割光学フィルムを通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の３次元プロットである。

図１０は、配光測定器によって測定されるような、光が、図９の光分布を有する２つの光分割光学フィルムよりも高い屈折率を有する図８の２つの光分割光学フィルムを通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の３次元プロットである。

図１１は、図１０の測定された光分布および光が円形拡散器を通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の測定された分布の２次元プロットである。

図１２Ａは、光が図８の２つの光分割光学フィルムを通して通過した後の単一のＬＥＤからの光出力の分布の上面図の概略図である。

図１２Ｂは、ＬＥＤによって放出された光が、図８の光分割光学フィルムを通して通過した後の図６のＬＥＤのアレイの一部の上面図の概略図である。

図１３は、配光測定器によって測定されるような、光が図１０の光分布を有する２つの光分割光学フィルムおよび中程度の拡散を提供する円形拡散器を通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の３次元プロットである。

図１４は、配光測定器によって測定されるような、光が図１０の光分布を有する２つの光分割光学フィルムおよび非常に高い拡散性を提供する体積拡散器を通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の３次元プロットである。

図１５は、図１０、１３、および１４の測定された光分布の２次元プロットである。

図１６は、本発明の実施形態による、図７の光学フィルムの下側スタックの第３の光学フィルムの概略図である。

図１７は、配光測定器によって測定されるような、光が図１０の光分布を有する２つの光分割光学フィルムおよび図１６の第３の光学フィルムを通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の３次元プロットである。

図１８は、光が高屈折率を有する２つの光分割光学フィルムおよび体積拡散器を通して通過した後の２次元における位置の関数としてのＬＥＤ光源からの光の強度を示す、モデル化プログラムからの出力プロットである。

図１９は、光が高屈折率を有する２つの光分割光学フィルムおよび図１６の第３の光学フィルムを通して通過した後の２次元における位置の関数としてのＬＥＤ光源からの光の強度を示す、モデル化プログラムからの出力プロットである。

図２０は、光が高屈折率を有する２つの光分割光学フィルムの別の実施形態および図１６の第３の光学フィルムを通して通過した後の２次元における位置の関数としてのＬＥＤ光源からの光の強度を示す、モデル化プログラムからの出力プロットである。

図２１Ａは、本発明のある実施形態による、光分割光学フィルムの第１の側の概略図である。

図２１Ｂは、図２１Ａの光分割光学フィルムの第２の側の一部の拡大された顕微鏡写真である。

図２２Ａは、配光測定器によって測定されるような、光が図２１Ａおよび２１Ｂに図示される単一の光分割光学フィルムを通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の２次元プロットである。

図２２Ｂは、配光測定器によって測定されるような、本発明のある実施形態による、光が単一の光分割光学フィルムを通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の２次元プロットである。

図２２Ｃは、配光測定器によって測定されるような、本発明のある実施形態による、光が単一の光分割光学フィルムを通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の分布の２次元プロットである。

図２３は、本発明のある実施形態による、光分割光学フィルムの概略図である。

図２４は、本発明のある実施形態による、光分割光学フィルムの概略図である。

図２５は、本発明のある実施形態による、光分割光学フィルムの概略図である。

詳細な説明
図６は、本発明の実施形態による、バックライトユニット６００の一部を図式的に図示する。図示されるように、バックライトユニット６００は、上記に説明されるものと同一の青色発光ＬＥＤ１１２であり得る、ＬＥＤ６１２のアレイ６１０と、光学フィルムの下側スタック６２０と、光学フィルムの下側スタック６２０の上方の色変換層６３０と、色変換層６３０の上方の１つまたはそれを上回る拡散器フィルムを含み得る、光学フィルムの上側スタック６４０と、光学フィルムの上側スタック６４０の上方の第１の輝度増強フィルム（「ＢＥＦ」）６５０と、第１のＢＥＦ６５０の上方の第２の輝度増強フィルム（「ＢＥＦ」）６６０とを含む。第１のＢＥＦ６５０および第２のＢＥＦ６６０は、当技術分野で公知であるように、実質的に同一の構造を有するが、相互に対して９０°旋回され得る。色変換層６３０は、当技術分野で公知であるように、例えば、蛍光体または量子ドットを含み、青色波長から赤色および緑色波長等、ＬＥＤ６１２から放出されている光の一部の波長を変化させるように構成されてもよい。

図７は、図６の光学フィルムの下側スタック６２０のより詳細な概略図である。図示されるように、ＬＥＤ６１２と色変換層６３０との間に位置付けられる光学フィルムである、光学フィルムの下側スタック６２０は、第１の光分割光学フィルム６２２と、第２の光分割光学フィルム６２４と、随意の第３の光学フィルム６２６とを含む。第３の光学フィルム６２６は、例えば、下記にさらに詳細に説明されるように、体積拡散器フィルムまたは別の光分割光学フィルムであってもよい。付加的光学フィルムが、光学フィルムの下側スタック６２０において使用されてもよい。図示される実施形態は、いかようにも限定であることを意図していない。

本明細書に定義されるように、「光学フィルム」は、高分子フィルムである。本明細書に定義されるように、「光分割光学フィルム」は、少なくとも１つの表面上に複数の光分割マイクロレンズまたは微細構造を含む、高分子フィルムである。本明細書に定義されるように、「光分割微細構造」は、コリメートビームが、微細構造に対して軸上に指向されるとき、コリメートビームが、軸上により低い相対的強度の領域を伴う２つまたはそれを上回るビームに分割される、微細構造である。

例えば、光分割微細構造は、プリズムの形態であり、入射ビームを２つのビームに分割してもよく、２つのビームの間の角度は、プリズム角度およびプリズム材料の屈折率に依存する。ある実施形態では、９０度の角度および１．５の屈折率を伴うプリズムが、入射する軸上ビームを約±２５度において２つのビームに分割してもよい。ある実施形態では、光分割微細構造は、三辺角錐の形態であり、入射する軸上ビームを３つのビームに分割してもよい。ある実施形態では、光分割微細構造は、四辺角錐の形態であり、入射する軸上ビームを４つのビームに分割してもよい。ある実施形態では、光分割微細構造は、円錐の形態であり、入射する軸上ビームを円錐リングに分割してもよい。

そのような光分割微細構造は、当技術分野で公知の多くの技法を使用して作成されてもよい。例えば、ある実施形態では、光分割微細構造の形状は、好適なマスタ金型および熱硬化性ポリマーまたは紫外線（ＵＶ）光硬化性ポリマーを使用して基板上に鋳造されてもよい、もしくは形状は、圧縮成型または他の成型を通して熱可塑性基板の中に刻印されてもよい、もしくは押出－エンボス加工または射出成型を使用して基板と同時に作成されてもよい。微細構造は、マスタを複写することによって生成されてもよい。例えば、光学フィルムは、本発明の譲受人に譲渡された、「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ａ Ｒａｓｔｅｒｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ」と題された、Ｒｉｎｅｈａｒｔ ｅｔ ａｌ．の米国特許第７，１９０，３８７ Ｂ２号、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｓｔｅｒｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ」と題された、Ｆｒｅｅｓｅ ｅｔ ａｌ．の米国特許第７，８６７，６９５ Ｂ２号、および／または「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｂｙ Ｉｍａｇｉｎｇ ａ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒ Ｓａｎｄｗｉｃｈｅｄ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｏｕｔｅｒ Ｌａｙｅｒｓ」と題された、Ｗｏｏｄ ｅｔ ａｌ．の米国特許第７，１９２，６９２ Ｂ２号（その全ての開示は、本明細書に完全に記載される場合と同様に参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、所望の形状を含有するマスタの複写によって作製されてもよい。マスタ自体が、これらの特許に説明されるレーザ走査技法を使用して加工されてもよく、また、これらの特許に説明される複写技法を使用して微細構造を提供するために複写されてもよい。

ある実施形態では、当技術分野で公知のレーザホログラフィが、感光性材料において所望の微細構造を作成する、ホログラフィックパターンを作成するために使用されてもよい。ある実施形態では、半導体、ディスプレイ、回路基板、および当技術分野で公知の他の一般的な技術において使用されるような投射または接触フォトリソグラフィが、微細構造を感光性材料に露光させるために使用されてもよい。ある実施形態では、マスクを使用するか、または集束および変調されたレーザビームを使用するかのいずれかのレーザアブレーションが、材料において印を含む微細構造を作成するために使用されてもよい。ある実施形態では、当技術分野で公知の微細加工（ダイヤモンド機械加工としても公知である）が、固体材料から所望の微細構造を作成するために使用されてもよい。ある実施形態では、当技術分野で公知の付加製造（３Ｄ印刷としても公知である）が、固定材料において所望の微細構造を作成するために使用されてもよい。

図８は、図７の第１の光分割光学フィルム６２２および第２の光分割光学フィルム６２４として使用され得る、第１の光分割光学フィルム８１０ならびに第２の光分割光学フィルム８２０のある実施形態を図式的に図示する。第１の光分割光学フィルム８１０は、ＬＥＤのアレイ６１０によって放出される個々の光のビームを受光し、各光のビームを２つの光のビームに分割するように構成される。第２の光分割光学フィルム８２０は、第１の光分割光学フィルム８１０から光のビームを受光し、各光のビームを２つの光のビームに分割するように構成され、それによって、第１の光分割光学フィルム８１０によって受光された個々の光のビームが、第２の光分割光学フィルム８２０から出射することに応じて、４つの光のビームに分割されることをもたらす。図８に図示されるように、第１の光分割光学フィルム８１０は、下向きに（かつＬＥＤのアレイに向かって、図示せず）面する第１の光分割光学フィルム８１０の片側を横断して延在する、平行線形プリズムの形態における複数の光分割微細構造８１２を含む。第１の光分割光学フィルム８１０はまた、平行線形プリズム８１２の反対の側上に複数のランダム粗面微細構造８１４を含む。同様に、第２の光分割光学フィルム８２０は、下向きに、かつ第１の光分割光学フィルム８１０に向かって面する第２の光分割光学フィルム８２０の片側を横断して延在する、平行線形プリズムの形態における複数の光分割微細構造８２２と、平行線形プリズム８２２の反対の側上の複数のランダム粗面微細構造８２４とを含む。

第１の光分割光学フィルム８１０および第２の光分割光学フィルム８２０は、第１の光分割光学フィルム８１０の複数の光分割微細構造８１２が、第２の光分割光学フィルム８２０の複数の光分割微細構造８２２に対して９０°に配向されるように、相互に対して配向され、これは、配光測定器によって測定され、図９に図示されるように、個々のＬＥＤ（図２Ａ参照）からの元の光のビームが、４つの光のビームに分割されることを可能にする。複数の光分割微細構造８１２、８２２の屈折率を増加させることによって、個々のＬＥＤからの元の光のビームは、配光測定器によって測定され、図１０に図示されるように、４つの光のビームに分割され、なおもさらに広げられ得る。

図１１は、図１０の測定された光分布（１１００によって表される）および光が円形拡散器を通して通過した後の図２Ａの光分布を有するＬＥＤ源からの光出力の測定された分布（１１１０によって表される）の２次元プロットである。図示されるように、光分割光学フィルム８１０、８２０の対は、ＬＥＤから受光された光を分割し、円形拡散器よりも広く（すなわち、０°にある天底から離れるように）光を広げ、また、円形拡散器と比較して、軸上（すなわち、天底）光を抑制する。軸上光は、ＬＥＤに向かって戻るように軸上光を反射させることによって抑制され、これは、光分割光学フィルム８１０、８２０の対の上方に見られないようにＬＥＤを隠蔽することに役立つ。

図１２Ａは、図４に図式的に図示される単一のＬＥＤ１１２によって放出される光に対する円形拡散器の効果と対照的に、単一のＬＥＤ６１２によって放出される光に対する２つの光分割光学フィルム８１０、８２０の効果を図式的に図示する。図１２Ｂは、図５Ａおよび５Ｂに図式的に図示されるＬＥＤ１１２のアレイ１１０に対する円形拡散器の効果と対照的に、ＬＥＤ６１２のアレイ６１０によって放出される光に対する２つの光分割光学フィルム８１０、８２０の効果を図式的に図示する。描写されるように、２つの光分割光学フィルム８１０、８２０による光出力は、概して、円形拡散器による光出力よりも明るく、均一である。

光分割光学フィルム８１０、８２０の対による光出力の均一性のさらなる向上を調査するために、中程度の拡散を提供する円形拡散器が、より高い屈折率（図１０に図示される出力）を有する光分割光学フィルム８１０、８２０の対にわたって設置され、３つのフィルムのスタックを通して通過する光が、配光測定器を用いて測定された。結果は、図１３に図示され、光が光分割光学フィルム８１０、８２０の対によって４つに分割された後のガウス拡散が、光分割光学フィルム８１０、８２０の対によって作成される光の望ましい広がりの多くを抑制するように見えることを示す。

非常に高い拡散性を提供する体積拡散器が、より高い屈折率を有する光分割光学フィルム８１０、８２０の対にわたって設置され、３つのフィルムのスタックを通して通過する光が、配光測定器を用いて測定された。結果は、図１４に図示され、光が光分割光学フィルム８１０、８２０の対によって４つに分割された後の増加された拡散が、光分割光学フィルム８１０、８２０の対によって作成される光の望ましい広がりをさらに阻止するように見えることを示す。

図１５は、図１０、１３、および１４の測定された光分布の２次元プロットである。より具体的には、図１５は、より高い屈折率を有する光分割光学フィルム８１０、８２０の対から出射することに応じた（１１００によって表される）、中程度の拡散を提供する円形拡散器フィルムから出射することに応じた（１５００によって表される）、および非常に高い拡散性を提供する体積拡散器から出射することに応じた（１５１０によって表される）光に関する２次元光強度分布の比較を図示し、増加する拡散が、光分割光学フィルム８１０、８２０の対によって提供される望ましい広がりを減少させることを示す。

円形拡散器および体積拡散器を用いて見られた類似する効果が、色変換層６３０を用いても同様に見出された。具体的には、蛍光体フィルムもまた、２つまたはそれを上回る光分割光学フィルム８１０、８２０によって作成される光の望ましい広がりの一部を抑制し得る。したがって、また、フィルムの下側スタック６２０に加えて、光学フィルムの上側スタック６４０において色変換層６３０の上方に光分割光学フィルム８１０、８２０の対（およびいくつかの実施形態では、単一の光分割光学フィルム）を使用する、ならびに／もしくは色変換層６３０の一方または両方の表面に光分割微細構造を追加することが、望ましくあり得る。

図１６は、本発明のある実施形態による、光学フィルムの下側スタック６２０において第３の光学フィルム６２６として使用され得る、光学フィルム１６００を図式的に図示する。図示されるように、光学フィルム１６００は、その片側上に四（四辺）角錐の形態における複数の微細構造１６１０を含む。光学フィルム１６００は、より高い屈折率を有する光分割光学フィルム８１０、８２０の対の上に設置され、複数の微細構造１６１０は、光分割光学フィルム８１０、８２０の対に面し、３つのフィルム８１０、８２０、１６００のスタックを通して通過する光が、配光測定器を用いて測定された。結果は、図１７に図示され、光が、光分割光学フィルム８１０、８２０の対によって４つに分割された後、四角錐の形態における複数の微細構造１６１０を有する光学フィルム１６００が、両方向において光分割光学フィルム８１０、８２０によって提供される光の広がりの均一性を増加させることを示し、これは、望ましい。ある実施形態では、四角錐の形態における複数の微細構造１６１０を有する光学フィルム１６００が、光分割光学フィルム８１０、８２０の対の代わりに使用されてもよい。

本発明の実施形態による、光学フィルムのスタックの効果をさらに調査するために、Ｓｙｎｏｐｓｉｓ， Ｉｎｃ．によるＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ照明設計ソフトウェアが、第３の光学フィルム６２６の上の位置の関数（ｘ－ｙ座標における）としての光の強度である、点広がり関数（「ＰＳＦ」）に対する光学フィルムの下側スタック６２０内の３つの光学フィルム６２２、６２４、６２６の種々のスタックの効果をモデル化するために使用された。図１８は、光分割光学フィルム８１０、８２０の対および非常に高い拡散性を提供する体積拡散器の形態における第３のフィルムを使用したモデル化結果を図示する。図１４の配光測定器を用いて測定されたものと同様に、図１８は、比較的に狭い点広がり関数（ＰＳＦ）を図示する。

図１９は、光分割光学フィルム８１０、８２０の対および複数の微細構造１６１０を有する第３の光学フィルム１６００を使用した結果を図示する。図１７の配光測定器を用いて測定されたものと同様に、図１９は、図１８の体積拡散器の結果と比較して、複数の微細構造１６１０（四角錐）による高い角度の広がりの維持を図示する。

図２０は、上記に説明される光分割光学フィルム８１０、８２０の対に類似する高屈折率を有するが、複数のランダム粗面構造８１４、８２４を伴わない２つの交差プリズムフィルムと、複数の微細構造１６１０を有する第３の光学フィルム１６００を使用したときのモデル化結果を図示する。本明細書に定義されるように、「高屈折率」は、例えば、１．７等の１．６５を上回る屈折率を意味する。図示されるように、その片側上にランダム粗面微細構造を伴わないプリズムを伴う交差フィルムは、ランダム粗面微細構造８１４、８２４を有する光分割光学フィルム８１０、８２０の対よりも低い均一性を提供し、これは、より大きい単一のスポット（図１９）と比較して、４つの明確に異なるスポット（図２０）をもたらす。

バックライトユニット６００におけるフィルムの異なる組み合わせの効果を試験するために、光学フィルムの一連の組み合わせが、光学フィルムの下側スタック６２０および光学フィルムの上側スタック６４０のために使用され、同一の色変換層６３０（蛍光体フィルム）を光学フィルムの下側スタック６２０と光学フィルムの上側スタック６４０との間に伴った。光学フィルムの下側スタック６２０および光学フィルムの上側スタック６４０のために使用されたフィルムは、それぞれ、複数の微細構造を有する、光分割光学フィルムの対と、体積拡散器の形態における拡散器フィルムの対とであった。下記の表１に要約されるように、４つの異なる組み合わせが、使用された。

各実施例１－４は、１．６ｍｍの間隔を有するミニＬＥＤのアレイを含む、ライトボード上に設置された。交差（すなわち、相互に対して９０°に配向された）光分割光学フィルムの対が、光学フィルムの上側スタックにおいて使用されたとき、ユニットとしての交差光分割光学フィルムの対は、ミニＬＥＤのアレイに対して時計回りに約２０°旋回された。各スタックの総厚、スタックから出現する相対的平均エネルギー、および各スタックの範囲／平均エネルギーが、測定された。結果は、下記の表ＩＩに要約される。

より高い相対的平均エネルギーは、バックライトユニット６００から出射するより明るい光を示し、これは、望ましく、より低い範囲／平均エネルギーは、バックライトユニット６００から出射するより均一な光を示し、これもまた、望ましい。試験結果は、光学フィルムの上側スタック６４０において２つの交差光分割光学フィルムを含むバックライトユニット６００（実施例３および４）が、上側スタックにおいて２つの体積拡散器を含むバックライトユニット６００（実施例１および２）と比較して、スタックから出射する有意により大きい平均エネルギーならびに有意により低い範囲／平均エネルギーを有していたことを示す。光学フィルムの下側スタック６２０および光学フィルムの上側スタック６４０の両方において２つの交差光分割光学フィルムを有する実施例４は、最も薄い厚さ、最も高い平均エネルギー、ならびに最も低い範囲／平均エネルギーを有し、これは、望ましい。

付加的サンプルが、バックライトユニット６００におけるフィルムの下側スタック６２０に関するフィルムの他の組み合わせ、ならびに発光ダイオード６１２のアレイ６１０に関する異なる間隔を調査するために作製された。実施例５に関して、３つの光分割光学フィルムのスタックが、光学フィルムの下側スタック６２０のために使用された。図２１Ａおよび２１Ｂに図示される構造ならびに約０．１１ｍｍの全厚を有する、光分割光学フィルム２１００が、第１の光分割光学フィルム６２２として使用された。図示されるように、光分割光学フィルム２１００は、光分割光学フィルム２１００の第１の側２１１０上の第１の方向ＦＤに延在する、複数の平行線形プリズム２１１２（図２１Ａ参照）と、１°×６０°の広がりを有し、光分割光学フィルム２１００の第２の側２１２０上に提供された第１の方向ＦＤに略直交する第２の方向ＳＤに延在する、複数の楕円形レンズ微細構造２１２２とを含む。プリズム２１１２は、約１．７の屈折率を有する材料から作製された。実施例５に関する第２の光分割光学フィルム６２４に関して、同一の光分割光学フィルム２１００が、使用されたが、約０．２ｍｍの全厚を伴った。フィルム毎の複数の平行線形プリズム２１１２は、図８に図示される配向と比較して、第１の方向ＦＤにおいて相互に略平行に整合され、ＬＥＤ６１２のアレイ６１０に面するように配向された。図２２Ａは、光が、ＬＥＤ６１２に面する複数の平行線形プリズムを伴う図２１Ａおよび２１Ｂの光分割光学フィルム２１００を通して通過した後のランバーシアン分布を有するＬＥＤ６１２からの光出力の分布の２次元プロットを図示する。より薄い色は、より高い光強度を示す。

実施例５はまた、第２の光分割光学フィルム６２４に面する第１の側上の複数のランダム化円錐微細構造と、第１の側の反対の第３の光分割光学フィルム６２６の第２の側上の複数の平行線形プリズムとを含む、第３の光分割光学フィルムを第３の光学フィルム６２６として含んでいた。プリズムは、１．７の屈折率を有する材料から作製され、第３の光分割光学フィルム６２６は、０．２ｍｍの厚さを有していた。

実施例６に関して、４つの光分割光学フィルムが、光学フィルムの下側スタック６２０のために使用された。本実施形態に関する第１の光分割光学フィルム６２２は、ＬＥＤ６１２のアレイ６１０に面する底部側上の複数の線形プリズムと、第１の光分割光学フィルム６２２の上部側上の複数の円形光分割微細構造とを有していた。本実施形態に関する第１の光分割光学フィルム６２２は、０．１７ｍｍの厚さを有し、プリズムは、約１．７の屈折率を有する材料から作製された。図２２Ｂは、光が、ＬＥＤ６１２に面する複数の平行線形プリズムを伴う、本実施形態の第１の光分割光学フィルムを通して通過した後のランバーシアン分布を有するＬＥＤ６１２からの光出力の分布の２次元プロットを図示する。より薄い色は、より高い光強度を示す。

本実施形態に関する第２の光分割光学フィルム６２４は、ＬＥＤ６１２のアレイ６１０に面する底部側上の複数の平行線形プリズムと、第２の光分割光学フィルム６２４の上部側上の複数のランダム化円錐微細構造とを有していた。本実施形態に関する第２の光分割光学フィルム６２４は、０．１２ｍｍの厚さを有し、プリズムは、約１．７の屈折率を有する材料から作製された。図２２Ｃは、光が、ＬＥＤ６１２に面する複数の平行線形プリズムを伴う、本実施形態の第２の光分割光学フィルムを通して通過した後のランバーシアン分布を有するＬＥＤ６１２からの光出力の分布の２次元プロットを図示する。より薄い色は、より高い光強度を示す。

第２の光分割光学フィルム６２４は、図８に図示されるものと同様に、第２の光分割光学フィルム６２４の複数の平行線形プリズムが、第１の光分割光学フィルム６２２の複数の平行線形プリズムに略直交するように、第１の光分割光学フィルム６２２に対して配向された。

本実施例６の実施形態に関する第３の光分割光学フィルム６２６は、第２の光分割光学フィルム６２４に面する底部側上の複数の円形光分割微細構造と、第３の光分割光学フィルム６２６の上部側上の複数の平行線形プリズムとを有していた。フィルムは、０．１１ｍｍの厚さを有し、プリズムは、約１．７の屈折率を有する材料から作製された。第３の光分割光学フィルムの複数の平行線形プリズムは、第２の光分割光学フィルム６２４の複数の平行線形プリズムに平行であるように配向された。第４の光分割光学フィルムは、第３の光分割光学フィルム６２６と同一であったが、複数の平行線形プリズムは、第３の光分割光学フィルム６２６の複数の平行線形プリズムに略直交して配向された。

また、実施例５および６に含まれるものは、色変換層６３０のために使用され、第３の光分割光学フィルム６２６の上方に位置する、０．１２ｍｍの厚さを有する、蛍光体フィルムと、色変換層６３０の上方に位置し、それぞれ、０．１ｍｍの厚さを有する、交差輝度増強フィルム６５０、６６０の対とであった。いかなる光学フィルムの上側スタック６４０も、色変換層６３０と輝度増強フィルム６５０、６６０の対との間に使用されなかった。実施例５および６のために使用された光分割光学フィルムの概要が、下記の表ＩＩＩに要約される。

実施例５および６はそれぞれ、２．４ｍｍの間隔を有するミニＬＥＤのアレイを含む、ライトボード上に設置された。各スタック（色変換層および輝度増強フィルムを含む）の総厚、スタックから出現する相対的平均エネルギー、ならびに各スタックの範囲／平均エネルギーが、測定された。結果は、下記の表ＩＶに要約される。

実施例５および６に関する試験結果は、光学フィルムの２つの下側スタックが、同一の厚さを有するにもかかわらず、光学フィルムの下側スタック６２０において３つの光分割光学フィルムを含むバックライトユニット６００（実施例５）が、光学フィルムの下側スタック６２０において４つの光分割光学フィルムを含むバックライトユニット６００（実施例６）と比較して、スタックから出射するより大きい平均エネルギー（より高い輝度）およびより低い範囲／平均エネルギー（より高い均一性）を有していたことを示す。

試験結果は、その上面上の楕円形レンズ構造と、その底面上の平行線形プリズムとを有し、２つのフィルムのための平行線形プリズムが、実質的に同一の方向に、すなわち、３０度以内、または望ましくは、１５度以内に配向される、光学フィルムの下側スタック６２０における２つまたはそれを上回る光分割光学フィルムを使用することが有利であり得ることを示す。上記に説明される楕円形レンズ構造は、１°×６０°の広がりを有していたが、他の形状も、使用されてもよい。例えば、本発明の実施形態によると、１°×４０°または１°×９０°の広がりを有する楕円形レンズ構造が、使用されてもよい。

図２３は、図６および７に図示される光学フィルムの下側スタック６２０における光分割光学フィルム６２２、６２４のうちの１つまたはそれを上回るものとして使用され得る、光分割光学フィルム２３００のある実施形態を図式的に図示する。図示されるように、光分割光学フィルム２３００は、光分割光学フィルム２３００の第１の側２３１０上の第１の方向ＦＤに延在する、複数の平行線形プリズム２３１２と、光分割光学フィルム２３００の第２の側２３２０上の第１の方向ＦＤに同様に延在する、複数の平行線形プリズム２３２２とを含む。ある実施形態では、光分割光学フィルム２３００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、両方のフィルム２３００の平行線形プリズム２３１２、２３２２の全ては、実質的に同一の方向、例えば、第１の方向ＦＤに整合されてもよい。

ある実施形態では、光分割光学フィルム２３００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、２つの光分割光学フィルム２３００のうちの一方は、一方のフィルムの複数の線形プリズム２３１２、２３２２が、他方のフィルムの複数の線形プリズム２３１２、２３２２に略直交して整合されるように配向されてもよい。例えば、一方のフィルム２３００は、その複数の線形プリズム２３１２、２３２２を第１の方向ＦＤに整合されてもよい一方、他方のフィルムは、その複数の線形プリズム２３１２、２３２２を第１の方向ＦＤに略直交する第２の方向ＳＤに整合されてもよい。

ある実施形態では、光分割光学フィルム２３００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、２つの光分割光学フィルム２３００のうちの一方は、その複数の線形プリズム２３１２、２３２２が、第１の方向ＦＤに整合されるように配向されてもよい一方、他方のフィルムは、その複数の線形プリズム２３１２、２３２２を第１の方向ＦＤに対する任意の方向に、例えば、第１の方向ＦＤと第２の方向ＳＤとの間の方向に整合される。

図２４は、図６および７に図示される光学フィルムの下側スタック６２０における光分割光学フィルム６２２、６２４のうちの１つまたはそれを上回るものとして使用され得る、光分割光学フィルム２４００のある実施形態を図式的に図示する。図示されるように、光分割光学フィルム２４００は、光分割光学フィルム２４００の第１の側２４１０上の第１の方向ＦＤに延在する、複数の平行線形プリズム２４１２と、光分割光学フィルム２４００の第２の側２４２０上の第１の方向ＦＤに略直交する第２の方向ＳＤに延在する、複数の平行線形プリズム２４２２とを含む。ある実施形態では、光分割光学フィルム２４００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、フィルム２４００の第１の側２４１０の平行線形プリズム２４１２の全ては、実質的に同一の方向、例えば、第１の方向ＦＤに整合されてもよい。

ある実施形態では、光分割光学フィルム２４００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、２つの光分割光学フィルム２４００のうちの一方は、その第１の側２４１０の複数の線形プリズム２４１２が、他方のフィルム２４００の第１の側２４１０の複数の線形プリズム２４１２に略直交して整合されるように配向されてもよく、したがって、一方のフィルムは、その複数の線形プリズム２４１２を第１の方向ＦＤに整合される一方、他方のフィルムは、その複数の線形プリズム２４１２を第１の方向ＦＤに略直交する第２の方向ＳＤに整合される。

ある実施形態では、光分割光学フィルム２４００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、２つの光分割光学フィルム２４００のうちの一方は、第１の側２４１０のその複数の線形プリズム２４１２が、第１の方向ＦＤに整合されるように配向されてもよい一方、他方のフィルムは、第１の側２４１０のその複数の線形プリズム２４１２を第１の方向ＦＤに対する任意の方向に、例えば、第１の方向ＦＤと第２の方向ＳＤとの間の方向に整合される。

図２５は、図６および７に図示される光学フィルムの下側スタック６２０における光分割光学フィルム６２２、６２４のうちの１つまたはそれを上回るものとして使用され得る、光分割光学フィルム２５００のある実施形態を図式的に図示する。図示されるように、光分割光学フィルム２５００は、光分割光学フィルム２５００の第１の側２５１０上の図１６に関して上記に説明される複数の四（四辺）角錐１６１０と、光分割光学フィルム２５００の第２の側２５２０上の第１の方向ＦＤに延在する、複数の平行線形プリズム２５２２とを含む。ある実施形態では、光分割光学フィルム２５００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、フィルム２５００の第２の側２５２０の平行線形プリズム２５２２の全ては、実質的に同一の方向、例えば、第１の方向ＦＤに整合されてもよい。

ある実施形態では、光分割光学フィルム２５００のうちの２つが、光学フィルムの下側スタック６２０の第１および第２の光分割光学フィルム６２２、６２４として使用されるとき、２つの光分割光学フィルム２５００のうちの一方は、その第２の側２５２０の複数の線形プリズム２５２０が、他方のフィルム２５００の第２の側２５２０の複数の線形プリズム２５２２に略直交して整合されるように配向されてもよく、したがって、一方のフィルムは、その複数の線形プリズム２５２２を第１の方向ＦＤに整合される一方、他方のフィルムは、その複数の線形プリズム２５２２を第１の方向ＦＤに略直交する第２の方向ＳＤに整合される。

ある実施形態では、図６および７の光学フィルムの下側スタック６２０の第３の光学フィルム６２６はまた、図２５の光分割光学フィルム２５００であり、複数の線形プリズム２５２２は、第１の方向ＦＤまたは第２の方向ＳＤに整合されてもよい。

本明細書に説明される実施形態は、いくつかの可能性として考えられる実装および実施例を表し、必ずしも本開示を任意の具体的実施形態に限定することを意図していない。代わりに、当業者によって理解されるであろうように、明確に説明されない場合であっても、種々の修正が、これらの実施形態に行われることができ、本明細書に説明される種々の実施形態の異なる組み合わせが、本発明の一部として使用され得る。例えば、光分割光学フィルムおよび拡散器光学フィルムは、例えば、国際特許出願公開第ＷＯ ２０１９／１５２３８２号（その全内容は、本明細書に組み込まれる）に開示される微細構造等の図面に描写される微細構造と異なる微細構造および異なる微細構造の組み合わせを含んでもよい。

加えて、光学フィルムの上側スタック６４０は、光学フィルムの下側スタック６２０と同一のフィルムの組み合わせを含んでもよい、または異なるフィルムの組み合わせを含んでもよい。ある実施形態では、輝度増強フィルム６５０、６６０の下方に位置するバックライトユニット６００のフィルムの大部分は、入射する光のビームを２つまたはそれを上回る光のビームに分割するように構成される、微細構造を有してもよい。ある実施形態では、バックライトユニット６００における光学フィルムの全てまたはほぼ全ては、その少なくとも１つの表面上に、入射する光のビームを２つまたはそれを上回る光のビームに分割するように構成される、微細構造を有してもよい。光学フィルムの下側スタック６２０から出射する光の結果として生じる輝度および均一性は、光学フィルムの下側スタック６２０における種々の光学フィルム上のプリズムおよび微細構造の異なる組み合わせを使用することによって調節されてもよい。

例証および上記に説明される実施形態は、いかようにも限定であることを意図しておらず、本明細書に説明される実施形態のいずれのそのような修正も、本開示の精神および範囲内に含まれ、続く請求項によって保護されることを意図している。

Claims (51)

1. バックライトユニットであって、前記バックライトユニットは、
   発光ダイオードのアレイと、
   前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられている少なくとも２つの光学フィルムと、
   前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている少なくとも１つの輝度増強フィルムと、
   前記発光ダイオードのアレイの上方に、かつ、前記少なくとも１つの輝度増強フィルムの下方に位置付けられている色変換層と
   を備え、
   前記少なくとも２つの光学フィルムの大部分は、その少なくとも１つの表面上に複数の光分割微細構造を有する光分割光学フィルムであり、
   前記複数の光分割微細構造は、コリメートビームが軸上で前記複数の光分割微細構造に方向付けられている場合に、前記コリメートビームがより低い相対的強度の軸上の領域を伴う２つ以上のビームに分割されるように構成されている、バックライトユニット。
2. 前記光分割光学フィルムは、前記光分割光学フィルムの第１の表面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、前記光分割光学フィルムの第２の表面上の複数の第２の平行線形プリズムとを含み、前記複数の第２の平行な線形プリズムは、前記第１の方向に延在するか、または、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する、請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記少なくとも２つの光学フィルムの全ては、その少なくとも１つの表面上に前記複数の光分割微細構造を有する、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 前記色変換層は、少なくとも１つの光分割光学フィルムの上方に位置付けられている、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
5. 前記色変換層は、複数の光分割微細構造を備える少なくとも１つの表面を有する、請求項４に記載のバックライトユニット。
6. 前記バックライトユニットは、少なくとも１つの付加的光分割光学フィルムをさらに備え、前記少なくとも１つの付加的光分割光学フィルムは、前記色変換層の上方に、かつ、前記輝度増強フィルムの対の下方に位置付けられている、請求項４に記載のバックライトユニット。
7. 前記少なくとも２つの光学フィルムは、第１の光分割光学フィルムを備え、前記第１の光分割光学フィルムは、その第１の面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の第２の方向に延在する複数の第１の楕円形レンズ構造とを備え、前記第２の方向は、前記第１の方向に実質的に直交し、前記第１の面は、前記発光ダイオードのアレイに面する、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
8. 前記少なくとも２つの光学フィルムは、前記第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第２の光分割光学フィルムを含み、前記第２の光分割光学フィルムは、その第１の面上の実質的に前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第２の方向に延在する複数の第２の楕円形レンズ構造とを備え、前記第２の光分割光学フィルムの前記第１の面は、前記第１の光分割光学フィルムの前記第２の面に面する、請求項７に記載のバックライトユニット。
9. 前記少なくとも２つの光学フィルムは、前記第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第３の光分割光学フィルムを含み、前記第３の光分割光学フィルムは、その第１の面上に実質的に前記第２の方向に延在する複数の第３の平行線形プリズムを備える、請求項８に記載のバックライトユニット。
10. 前記第３の光分割光学フィルムは、その第２の面上に複数の微細構造をさらに備える、請求項９に記載のバックライトユニット。
11. 前記第３の光分割光学フィルムの前記第２の面は、前記第２の光分割光学フィルムの前記第２の面に面する、請求項１０に記載のバックライトユニット。
12. 前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、第１の光分割光学フィルムであり、前記第１の光分割光学フィルムは、その第１の面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
13. 前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、第２の光分割光学フィルムであり、前記第２の光分割光学フィルムは、その第１の面上の前記第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える、請求項１２に記載のバックライトユニット。
14. 前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、第２の光分割光学フィルムであり、前記第２の光分割光学フィルムは、その第１の面上の前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第２の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える、請求項１２に記載のバックライトユニット。
15. 前記光学フィルムのうちの少なくとも１つは、第１の光分割光学フィルムであり、前記第１の光分割光学フィルムは、その第１の面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
16. 前記光学フィルムのうちの２つは、光分割光学フィルムであり、各光分割光学フィルムは、その第１の面上の複数の微細構造と、その第２の面上の第１の方向に延在する複数の平行線形プリズムとを備え、各微細構造は、四角錐の形状を有する、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
17. 前記光学フィルムのうちの３つは、光分割光学フィルムであり、各光分割光学フィルムは、その第１の面上の複数の微細構造と、その第２の面上の第１の方向に延在する複数の平行線形プリズムとを備え、各微細構造は、四角錐の形状を有する、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
18. バックライトユニットであって、前記バックライトユニットは、
    発光ダイオードのアレイと、
    前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられている光学フィルムの下側スタックであって、前記光学フィルムの下側スタックは、前記発光ダイオードのアレイによって放出される光を受光するように構成されており、前記光学フィルムの下側スタックは、
    前記発光ダイオードのアレイに面するその第１の面上に複数の第１の光分割微細構造を備える第１の光分割光学フィルムであって、前記複数の第１の光分割微細構造は、前記発光ダイオードのアレイから受光された光を分割するように構築および配列されている、第１の光分割光学フィルムと、
    前記第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第２の光分割光学フィルムであって、前記第２の光分割光学フィルムは、前記第１の光分割光学フィルムに面するその第１の面上に複数の第２の光分割微細構造を備え、前記複数の第２の光分割微細構造は、前記第１の光分割光学フィルムから受光された光を分割するように構築および配列されている、第２の光分割光学フィルムと
    を備える、光学フィルムの下側スタックと、
    前記光学フィルムの下側スタックの上方に位置付けられている色変換層であって、前記光学フィルムの下側スタックから光を受光するように構成されている色変換層と、
    前記色変換層の上方に位置付けられている光学フィルムの上側スタックであって、前記色変換層から光を受光するように構成されている光学フィルムの上側スタックと、
    前記光学フィルムの上側スタックの上方に位置付けられている輝度増強フィルムの対であって、前記光学フィルムの上側スタックから光を受光するように構成されている輝度増強フィルムの対と
    を備え、
    前記複数の第１の光分割微細構造および前記複数の第２の光分割微細構造は、コリメートビームが軸上で前記複数の第１の光分割微細構造および前記複数の第２の光分割微細構造に方向付けられている場合に、前記コリメートビームがより低い相対的強度の軸上の領域を伴う２つ以上のビームに分割されるように構成されている、バックライトユニット。
19. 前記複数の第１の光分割微細構造は、複数の第１の平行線形プリズムを含み、前記複数の第２の光分割微細構造は、前記複数の第１の平行線形プリズムに平行にまたは直交するように配向されている複数の第２の平行線形プリズムを含む、請求項１８に記載のバックライトユニット。
20. 前記複数の第１の光分割微細構造は、複数の第１の平行線形プリズムを備え、前記複数の第２の光分割微細構造は、前記複数の第１の平行線形プリズムに直交するように配向されている複数の第２の平行線形プリズムを備える、請求項１８または請求項１９に記載のバックライトユニット。
21. 前記第１の光分割光学フィルムは、その第２の面上に複数の第１のランダム粗面微細構造をさらに備え、前記第２の光分割光学フィルムは、その第２の面上に複数の第２のランダム粗面微細構造をさらに備える、請求項２０に記載のバックライトユニット。
22. 前記光学フィルムの下側スタックは、前記第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第３の光学フィルムをさらに備える、請求項１８または請求項１９に記載のバックライトユニット。
23. 前記第３の光学フィルムは、前記第２の光分割光学フィルムに面する複数の微細構造を備える、請求項２２に記載のバックライトユニット。
24. 前記第３の光学フィルムの複数の微細構造のそれぞれは、概して、四辺角錐の形状を有する、請求項２３に記載のバックライトユニット。
25. 前記光学フィルムの上側スタックは、前記色変換層の上方に位置付けられている第３の光分割光学フィルムを備える、請求項１８または請求項１９に記載のバックライトユニット。
26. 前記光学フィルムの上側スタックは、前記第３の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第４の光分割光学フィルムをさらに備える、請求項２５に記載のバックライトユニット。
27. 前記色変換層は、複数の光分割微細構造を備える少なくとも１つの表面を有する、請求項１８または請求項１９に記載のバックライトユニット。
28. 前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている少なくとも１つの輝度増強フィルムは、輝度増強フィルムの対を含む、請求項１または請求項２に記載のバックライトユニット。
29. バックライトユニットであって、前記バックライトユニットは、
    発光ダイオードのアレイと、
    前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられている少なくとも２つの光学フィルムと、
    前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている少なくとも１つの輝度増強フィルムと
    を備え、
    前記少なくとも２つの光学フィルムの大部分は、その少なくとも１つの表面上に複数の光分割微細構造を有する光分割光学フィルムであり、前記複数の光分割微細構造のうちの少なくとも１つは、角錐の形状に形成されており、
    前記複数の光分割微細構造は、コリメートビームが軸上で前記複数の光分割微細構造に方向付けられている場合に、前記コリメートビームがより低い相対的強度の軸上の領域を伴う２つ以上のビームに分割されるように構成されている、バックライトユニット。
30. 前記光分割光学フィルムは、前記光分割光学フィルムの第１の表面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、前記光分割光学フィルムの第２の表面上の複数の第２の平行線形プリズムとを含み、前記複数の第２の平行な線形プリズムは、前記第１の方向に延在するか、または、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する、請求項２９に記載のバックライトユニット。
31. 前記複数の光分割微細構造のうちの少なくとも１つは、四辺角錐の形状に形成されている、請求項２９または請求項３０に記載のバックライトユニット。
32. 前記複数の光分割微細構造のうちの少なくとも１つは、三辺角錐の形状に形成されている、請求項３１に記載のバックライトユニット。
33. 前記複数の光分割微細構造のうちの少なくとも１つは、前記光分割光学フィルムの表面上に形成されており、前記光分割光学フィルムの前記表面は、下向きに面する、請求項３１に記載のバックライトユニット。
34. 前記少なくとも２つの光学フィルムの全ては、その少なくとも１つの表面上に前記複数の光分割微細構造を有する、請求項３１に記載のバックライトユニット。
35. 前記バックライトユニットは、色変換層をさらに備え、前記色変換層は、前記発光ダイオードのアレイの上方に、かつ、前記少なくとも１つの輝度増強フィルムの下方に位置付けられている、請求項３１に記載のバックライトユニット。
36. 前記色変換層は、少なくとも１つの光分割光学フィルムの上方に位置付けられている、請求項３５に記載のバックライトユニット。
37. 前記色変換層は、複数の光分割微細構造を備える少なくとも１つの表面を有する、請求項３６に記載のバックライトユニット。
38. 前記バックライトユニットは、少なくとも１つの付加的光分割光学フィルムをさらに備え、前記少なくとも１つの付加的光分割光学フィルムは、前記色変換層の上方に、かつ、少なくとも輝度増強フィルムの下方に位置付けられている、請求項３６に記載のバックライトユニット。
39. 前記少なくとも２つの光学フィルムは、第１の光分割光学フィルムと、前記第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第２の光分割光学フィルムと、前記第２の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第３の光分割光学フィルムとを含み、前記第３の光分割光学フィルムは、その第１の面上に複数の平行線形プリズムを備える、請求項３１に記載のバックライトユニット。
40. 前記第３の光分割光学フィルムは、その第２の面上に複数の微細構造をさらに備える、請求項３９に記載のバックライトユニット。
41. 前記第３の光分割光学フィルムの前記第２の面は、前記第２の光分割光学フィルムに面する、請求項４０に記載のバックライトユニット。
42. 前記第３の光分割光学フィルムは、前記第２の光分割光学フィルムに面する第１の面上の複数の微細構造と、前記第１の面の反対側にある前記第３の光分割光学フィルムの第２の面上の複数の線形プリズムとを備える、請求項３９に記載のバックライトユニット。
43. 前記少なくとも２つの光学フィルムのうちの少なくとも１つは、前記発光ダイオードに背いているフィルム微細構造を備える、請求項３１に記載のバックライトユニット。
44. 前記少なくとも２つの光学フィルムのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも２つの光学フィルムのうちの他のもの上の複数の微細構造に面する第１の面上に複数の微細構造を備える、請求項３１に記載のバックライトユニット。
45. 前記少なくとも２つの光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第１の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える、請求項３１に記載のバックライトユニット。
46. 前記少なくとも２つの光学フィルムのうちの少なくとも１つは、その第１の面上の前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の複数の第２の平行線形プリズムとを備える、請求項４５に記載のバックライトユニット。
47. 前記少なくとも２つの光学フィルムは、３つの光分割光学フィルムを備え、各光分割光学フィルムは、その第１の面上の複数の微細構造と、その第２の面上の第１の方向に延在する複数の平行線形プリズムとを備え、各微細構造は、四角錐の形状を有する、請求項３１に記載のバックライトユニット。
48. 前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている前記少なくとも１つの輝度増強フィルムは、輝度増強フィルムの対を含む、請求項３１に記載のバックライトユニット。
49. バックライトユニットであって、前記バックライトユニットは、
    発光ダイオードのアレイと、
    前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられている少なくとも２つの光学フィルムと、
    前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている少なくとも１つの輝度増強フィルムと
    を備え、
    前記少なくとも２つの光学フィルムは、その第１の面上の第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の第２の方向に延在する複数の第１の楕円形レンズ構造とを備える第１の光分割光学フィルムを備え、前記第２の方向は、前記第１の方向に実質的に直交し、前記第１の面は、前記発光ダイオードのアレイに面する、バックライトユニット。
50. バックライトユニットであって、前記バックライトユニットは、
    発光ダイオードのアレイと、
    前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられている少なくとも２つの光学フィルムと、
    前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている少なくとも１つの輝度増強フィルムと
    を備え、
    前記少なくとも２つの光学フィルムは、第１の光分割光学フィルムと、前記第１の光分割光学フィルムの上方に位置付けられている第２の光分割光学フィルムとを含み、前記第２の光分割光学フィルムは、その第１の面上の実質的に第１の方向に延在する複数の平行線形プリズムと、その第２の面上の第２の方向に延在する複数の楕円形レンズ構造とを備える、バックライトユニット。
51. バックライトユニットであって、前記バックライトユニットは、
    発光ダイオードのアレイと、
    前記発光ダイオードのアレイの上方に位置付けられている少なくとも２つの光学フィルムと、
    前記少なくとも２つの光学フィルムの上方に位置付けられている少なくとも１つの輝度増強フィルムと
    を備え、
    前記少なくとも２つの光学フィルムのうちの少なくとも１つは、第１の光分割光学フィルムであり、前記第１の光分割光学フィルムは、その第１の面上に第１の方向に延在する複数の第１の平行線形プリズムと、その第２の面上の前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延在する複数の第２の平行線形プリズムとを備える、バックライトユニット。

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