一体型光学スペーサーを備えた拡散クリップ
【課題】点光源と導光膜との間のずれの結果としての光挿入漏れに起因するホットスポットを低減させるように使用される光拡散クリップを含む、ＬＣＤディスプレイのための一体型バックライト照明アセンブリを提供する。
【解決手段】点光源を光の均一な面に方向変換し広げるための、複数の固体光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃ間に提供される光方向変換領域を有する複数の導光膜２０、並びに、一体化光学スペーサー、光拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャを含む少なくとも１つのポリマー拡散クリップ３０を含む、ＬＣＤディスプレイ１０のための一体型バックライト照明アセンブリにおいて、出射面からの光出射と拡散クリップ３０からの光出射とのバランスをとる。
【解決手段】点光源を光の均一な面に方向変換し広げるための、複数の固体光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃ間に提供される光方向変換領域を有する複数の導光膜２０、並びに、一体化光学スペーサー、光拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャを含む少なくとも１つのポリマー拡散クリップ３０を含む、ＬＣＤディスプレイ１０のための一体型バックライト照明アセンブリにおいて、出射面からの光出射と拡散クリップ３０からの光出射とのバランスをとる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイ照明に関し、より具体的には、光拡散クリップであって、点光源からポリマー導光薄膜へ結合していない光エネルギーを拡散させ、同時に導光膜の光挿入効率を向上させるために点光源の発光領域と導光膜の発光領域との間のレジストレーションを向上させ、並びに点光源と導光膜との間のずれの結果としての光挿入漏れに起因するホットスポットを低減させるように使用される光拡散クリップに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは他の種類のディスプレイに代わる、コンパクトで軽量の代替物を提供するが、変調のための光を提供するある種のバックライト照明を必要とする。ＬＣＤおよび類似のディスプレイのためのバックライト照明は典型的には光供給面によって提供され、この光供給面は見る者に対してＬＣＤパネルの背面に位置し、１以上の光源からの光をＬＣＤパネルを通る様に方向変換する。光供給面の典型的な種類の１つは導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｉｎｇ Ｐｌａｔｅ；ＬＧＰ）である。ＬＧＰは、入射光を方向変換するために全内部反射（ＴＩＲ）を使用する導波路として機能し、導波路はその側端に沿って位置する１以上の光源から入射光を受ける。内部反射された光を取り出し、ディスプレイパネルの方にこの光を方向変換するために、ある種の表面フィーチャリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｆｅａｔｕｒｉｎｇ）がＬＧＰ上に提供される。ＬＧＰを使用する照明装置の一例はゴトウ（Ｇｏｔｏ）らへの米国特許第５，９９９，６８５号、タイトル「導光板および導光板を使用する表面光源（ＬＩＧＨＴ ＧＵＩＤＥ ＰＬＡＴＥ ＡＮＤ ＳＵＲＦＡＣＥ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＬＩＧＨＴ ＧＵＩＤＥ ＰＬＡＴＥ）」に示されている。
【０００３】
ゴトウ（Ｇｏｔｏ）らの開示に提案された様な解決策が有する欠点の中には、従来の導光板の相対的な厚さおよび全体的な体積がある。従来のＬＧＰは、多くの場合ＬＣＤパネル自体の厚みを越える。ＬＣＤ ＴＶの様な大きなディスプレイの出現に伴って、およびよりコンパクトな固体光源、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の開発に伴って、既存の設計よりも、より薄い形状を提供し、より軽量であり、かつより可とう性であるＬＧＰ解決策についての必要性が存在している。ディスプレイがより大きな規模になり続けるにつれて、そしてより可とう性の基体の使用が増大するにつれて、厚みが１ｍｍ近づき、より可とう性のＬＧＰについての要求が増大している。
【０００４】
より小さくてより可とう性のディスプレイにさらによく適したＬＧＰ装置のために、多数の解決策が提案されてきた。しかし、今まで提案された解決策は、それらの利便性を限定する、あるいはそれらを製造困難にする本来的な欠点を有する。例えば、ＬＧＰ面に形成される種々のタイプの光取り出しフィーチャ（ｌｉｇｈｔ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）が提案されてきた。しかし、提案された多くの光取り出しフィーチャの幾何学的形状は、射出成形または高温圧縮成形といった製造方法を必要とする。これらの製造方法は、より厚い材料に対してはうまく行く場合があるが、ＬＧＰの厚さが薄くなるにつれてますます困難で非実用的になることが分かっている。例えば、多数の提案された解決策は、９０度の垂直壁を有する表面光取り出しフィーチャを必要とする。このスケールにおける鋭角は、必要なサイズで既知のプラスチック材料では如何なる方法を使用しても製造が極めて困難である可能性がある。さらに他のものは比較的高い、高さ：幅アスペクト比を有するフィーチャであって、同様の理由から製造が困難なフィーチャを必要とする。このような構造体は理論的にはうまく行く可能性があり、またこれらの製造も可能であり得るが、これらが示す製造上の問題は提案された設計の多くを量産に関して非現実的にしている。鋭角の側壁を有する光取り出しフィーチャを有するＬＧＰが、どのように経済的に量産され得るかについてほとんど注意が払われてこなかったように思われる。
【０００５】
さらに、ＬＥＤを光源として使用するＬＣＤ ＴＶは一般的に、ＬＧＰの周囲を囲むように配置された上面発光（ｔｏｐ ｅｍｉｔｔｉｎｇ）ＬＥＤを伴う厚いＬＧＰを使用する。ＬＧＰの周囲を囲むように配置される上面発光ＬＥＤは典型的にはベゼルの下に位置する。ベゼルは、ＬＥＤから発生したがＬＧＰ／ＬＥＤ界面に結合していない望まれない光を覆い、吸収する役目を果たす。よって、ＬＥＤから発生した結合していない光はＬＣＤを照明するのに使用されず、無駄である。
【０００６】
ＬＣパネルのための光源としてのＬＥＤの使用は、ＬＣＤ ＴＶの全電力消費を低減させるために、イメージ内容を伴ったレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）において、ＬＥＤが全体的に減光される（ｄｉｍｍｅｄ）のを可能にする一方で、これらエッジライトＬＥＤ ＴＶは、典型的には、そのＬＥＤの外周配置のせいで局所的に動的に減光されることができない。ＬＥＤの小さなグループがイメージ内容を伴うレジストレーションにおいて減光されうるので、ＬＥＤの局所的減光は、全体的な減光と比較して、ＬＥＤで照明されるＬＣＤ ＴＶの全体的な電力消費をさらに低減させることが示されてきた。さらに局所的減光が、全体的減光と比較して表示されたイメージのコントラスト比を有意に向上させることも示されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，９９９，６８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、可とう性材料の使用を可能にし、比較的薄い寸法形状で製造されることができ、高体積製造のために設計され、および局所的に減光されうる導光面（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）解決策についての必要性が存在することが認識される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、点光源を提供するための複数の固体光源；点光源を光の均一な面に方向変換し広げるための、複数の固体光源間に提供される、光方向変換領域を有する複数の導光膜；並びに、一体化光学スペーサー、光拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャを含む少なくとも１つのポリマー拡散クリップ；を含む、ＬＣＤディスプレイのための一体型バックライト照明アセンブリを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の導光膜および拡散クリップを使用するディスプレイ装置を示す。
【図２】図２は一実施形態における導光膜の透視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図４】図４は一体化光学スペーサー、一体化アンカーフィーチャを備えたポリマー拡散クリップ、並びに点光源を示すバックライトアセンブリの断面である。
【図５】図５は傾斜面形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図６】図６は傾斜面形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図７】図７は丸められた形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図８】図８は対向する曲面を含む形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図９】図９はｖ字溝型光方向変換フィーチャを有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図１０】図１０は曲がった形状およびｖ字溝型光方向変換フィーチャの双方を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図１１】図１１は一体化光学スペーサー、一体化アンカーフィーチャを備えたポリマー拡散クリップ、点光源、並びに点光源に合わせて配置された光方向変換フィーチャを示すバックライトアセンブリの断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本発明に従って、少なくとも２つの導光物品である導光膜（ＬＧＦ）２０を使用するバックライト照明アセンブリ１８を有するディスプレイ装置１０の実施形態が断面で示される。ＬＦＧ２０間に位置する光源１２が照明をＬＧＦ２０の入射端２２を通る様に向かわせる。ディスプレイ装置に沿った均一な光出射を助けるために、少なくとも２つの光源１２ｂおよび１２ｃがベゼル上に配置されることができる。ＬＧＦ２０はこの照明を外側に、１以上の上部拡散膜１４を通り、この照明を変調する空間光変調器ここではＬＣＤディスプレイ１６の方に方向変換する。
【００１２】
図１を参照すると、好ましくは拡散クリップ３０と出射面２４との間の輝度差は±１０％、より好ましくは±５％である。結合クリップと隣の導光膜との間の輝度差を低減することは、バックライトアセンブリユニットからの望ましい均一な光出射を生じさせる。１５％より大きな輝度差は目視で観察されることができ、劣ったイメージ品質をもたらす。輝度差を低減することは出射面２４からの光出射と拡散クリップ３０からの光出射とのバランスをとることにより達成される。出射面２４からの輝度は、入射端２２でのまたは入射端２２の付近での、光取り出しフィーチャ２６のサイズ、形状およびピッチによって制御される。拡散クリップの輝度は拡散クリップ材料の拡散特性、拡散クリップの形状、拡散クリップの厚み、および光源１２から入射端２２に結合されていない光の量によって制御される。
【００１３】
光源１２は多くの種類の発光素子を使用することができる。ラップトップコンピュータおよびより大きなディスプレイに使用される従来のＬＧＰはＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）を使用してきた。本発明のＬＧＦ２０は、この厚い種類の光源を使用することができるが、薄い形状の光源、例えば、ＬＥＤの線状配列、ＯＬＥＤの線状配列、または他の線状固体光源と共に使用するのに有利である。拡散クリップ３０は、拡散クリップ３０からの光出射が好ましくは導光膜の光出射の±６％以内になるように、光源１２から導光膜２０に結合していない光エネルギーを拡散させる。
【００１４】
図２の透視図は照明装置１８におけるＬＧＦ２０およびその光出射面２４の形態を示す。図２に示されるように、光源１２は照明を入射端２２に向け、この入射端は出射面２４に対して実質的に垂直である。離散した光取り出しフィーチャ２６は出射面２４上、あるいは底面２８上に形成されており、その結果、出射面２４および底面２８のいずれかもしくは双方がパターン形成された面である。後の図面においてより詳細に認められるように、光取り出しフィーチャ２６はＬＧＦ２０の長さ方向Ｌに沿って寸法的に伸ばされていることができ、長さ方向Ｌに対して垂直の幅方向Ｗで、より狭い場合がある。光源１２は一般的に長さ方向Ｌに沿って配置される。光取り出しフィーチャ２６は表面２４または２８にわたって等しい間隔で空間的に分布しうるが；光取り出しフィーチャ２６の空間分布、またはサイズまたはピッチは、図２に示されそして後に記載されるように、幅方向Ｗでの入射端２２からの距離に応じて変化する実施形態で有利である場合がある。
【００１５】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、出射面２４または底面２８のいずれかであるパターン形成された面上の光取り出しフィーチャ２６の様々な配置を断面図において示す。これらの図中の点線は、光取り出しフィーチャ２６の挙動を示す様々な典型的な光路を示す。光は、導光技術分野の当業者にはよく知られている原理である全内部反射（ＴＩＲ）によってＬＧＦ２０内に向けられる。光取り出しフィーチャ２６の一般的な機能は、それらが面２４または２８から突出しているかまたは面の方に窪んで形成されるかに係わらず、ＴＩＲを妨げ、この光をＬＧＦ２０から外に出すことである。図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ表面から突出しているかまたは表面に陥没している、出射面２４上に形成される２種類の光取り出しフィーチャ２６についての光の挙動を示す。いずれのケースにおいても、内部反射光は、それが光取り出しフィーチャ２６の面に衝突すると出射面２４から外に向けられる。
【００１６】
図３Ｃおよび３Ｄは、光取り出しフィーチャ２６が底面２８上に形成される別の実施形態を示す。光取り出しフィーチャ２６を使用して取り出された光を方向変換するために、これらの実施形態については、反射面６６が照明装置１８（図１および２）の部品として提供される。反射面６６は、この光を戻してＬＧＦ２０を通し、そして出射面２４から出すように方向変換する。
【００１７】
図４は点光源１２に関連している導光膜２０の透視図を示す。光源１２は導光膜２０の入射端に沿って配置される。導光膜の下は反射体２８であり、反射体２８に入射した光を膜１４の方に反射する。導光膜２０は逐次的にもしくはパターンで配置されて、均一で明るいバックライト照明アセンブリを作り出す。点光源１２はバックライト照明アセンブリの照明領域内にある。ＬＣＤ ＴＶ用途のためには、導光膜２０の長さＬは好ましくは幅Ｗより大きい。より好ましくは、長さＬは導光膜の幅Ｗよりも１０倍以上大きい。
【００１８】
拡散クリップ３０は光源１２の隣に配置される。拡散クリップ３０は、導光膜２２に光結合していない光エネルギーを拡散する。拡散クリップ３０は好ましくは一体化光学スペーサー３２を含み、導光膜２０と拡散体１４との間の距離を制御する。光学スペーサー３２は他の光学部品、例えば、拡散体、集光膜（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｆｉｌｍ）、反射型偏光子、および体積拡散体（ｖｏｌｕｍｅ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）が導光膜上に正確に配置されるのを可能にする。光学スタンドオフ（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）は実質的に平坦な部分を有することができ、この光学スタンドオフと接触する可能性がある光学部品にひっかき傷を付けるのを回避できる。
【００１９】
図４に示されるように、一体化光学スペーサーは、拡散体１４を光学的に妨げないように、点または小さな平に行き着く。光学スペーサーの根もとは先端部分よりも幅広であり、その結果、拡散体１４から光学スペーサーにかけられる荷重は拡散クリップ３０に沿って広がる。導光膜２０と拡散体１４との間の距離はバックライトアセンブリの均一性を決定するのに重要な因子である。この距離を増大させることによって拡散の量は増大するが、アセンブリの厚みおよび全体の輝度は低減される。背面板のような固定面に拡散クリップ３０を固定もしくは取り付けるために、拡散クリップ３０は好ましくは一体化アンカーフィーチャ３６を含む。アンカーフィーチャ３６は拡散体６６を貫通して伸びる。
【００２０】
図４における光源１２は好ましくは、バックライト照明アセンブリがディスプレイ装置のイメージ内容を伴うレジストレーションにおいて局所的に減光されうるように配置される。点光源の局所的減光はＬＣＤの電力消費を低減させると共にＬＣＤのコントラスト比を有意に向上させることを示した。光源１２のサブグループを減光することによって、導光膜２０の小さな画定された領域が、光源１２に供給される電流を変化させることにより劇的に減光されうる。減光される領域のサイズは、減光される点光源の数と導光膜２０の幅Ｗとの関数である。光源１２は光を単一の導光膜２０に入射させるように配置されうるか、または２つの隣り合う導光膜に光を入射させるように配置されうる。光源は好ましくは、均一な光が導光膜２０に入射するのを可能にするようなサイドバイサイドの形態で配置される。
【００２１】
さらに図４を参照すると、光源１２は導光膜２０の間に分布され配置される。導光膜２０の間の光源１２の分布は、集中した熱発生点を有するエッジライト型バックライトユニットよりも低い温度勾配をバックライト照明アセンブリにわたって有するバックライトアセンブリを生じさせる。先行技術のエッジ照明型バックライトアセンブリで見いだされるもののような高い温度勾配は、温度勾配からもたらされる熱膨張の違いのせいで光学部品の望ましくない波打ちまたはしわを生じさせる。さらに、エッジ照明型バックライトアセンブリに存在する高い温度勾配は、多くの場合、熱による波打ちおよび座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）に耐えるように使用される高価で重い金属フレームを必要とする。
【００２２】
入射端２２の反対側での導光膜２０と拡散クリップ３０との間の充分に小さな隙間は熱による望ましくない座屈および波打ちを低減させることが示された。導光膜の座屈および波打ちは導光膜からの光出射の均一性を低減させる。導光膜２０と拡散クリップ３０との間の充分に小さな隙間は熱膨張した導光膜のための物理的空間を作り出すことが認められた。この導光膜の隙間は、概念的に、道路と橋において一般的に利用される熱膨張用の隙間に類似する。熱膨張用隙間のサイズはバックライトアセンブリの操作条件および導光膜の熱膨張係数に関連する。
【００２３】
Ｌ方向に沿った光源１２のピッチは導光膜２０の望まれる光出射特性の関数である。光取り出しフィーチャ２６の密度、ピッチおよびサイズも、導光膜２０の望まれる光出射特性の関数である。光取り出しフィーチャのサイズ、位置およびピッチも光源１２の光出射特性に関連する。光源１２の重要な光学的特徴には、色度、光分布、および照度が挙げられる。一般的に、光取り出しフィーチャ２６の密度は、光エネルギーの均一な取り出しを可能にするように、光入射面の反対側よりも光入射面２２において低い。
【００２４】
基体２８は好ましくは可視光エネルギーに対して反射性である。導光膜２０に入る光エネルギーの一部分は基体２０に向けられるので、反射面は基体２０の方に向けられた光が上部拡散体１４の方に向けられるのを可能にし、それによりバックライトアセンブリユニットの効率を増大させる。
【００２５】
有利なことには、導光膜２０はＬ−Ｗ面において、光取り出しフィーチャを含まない比較的小さな領域を伴って提供される。Ｌ−Ｗ面における導光膜２０の全領域の約１〜１０％であるこの比較的小さな領域は光源１２についてのミキシング領域として機能する。このミキシング領域は特に多モード光源、例えば、ＲＧＢまたはＲＧＢＷまたはＲＧＧＢについて重要である。このミキシング領域は、青色染料および黄色蛍光体を含む先行技術の白色ＬＥＤよりも高い色域の白色光を作成するための多モード光源のミキシングのための効果的な方法であることが示された。
【００２６】
拡散クリップは好ましくは結合されなかった光および点光源１２から漏れた光の拡散を助ける材料を含む。好ましい材料は、前方散乱コアシェル粒子、ガラスビーズ、非混和性ポリマー、無機散乱材料、例えば、ＴｉＯ２およびＢａＳＯ４、シリコーン材料およびゴムコンパウンドを含むリストから選択される。最も好ましくは、結合クリップ３０は前方散乱コアシェル粒子を含むＰＭＭＡまたはＰＣポリマーを含む。コアシェル粒子は、光エネルギーの大部分を拡散セクション３４の方に向けつつ、優れた光拡散特性を提供することが示されている。さらに、拡散クリップ３０は好ましくは、拡散クリップ３０を出る光の色が導光膜２０の表面を出るのとほぼ同じ色および光エネルギーを有するように、そのクリップを出る拡散された光の色を変調するために、有機もしくは無機の染料、顔料、または着色剤を含む。拡散クリップ３０からの光出射と導光膜２０からの光出射との間の大きな色差は人の目によって検出される望ましくない視認パターンを生じさせるであろう。色差はＣＩＥ色座標で測定されうる。色差は拡散体またはプリズム膜のような後の段階の光学部品でも変調されうる。
【００２７】
図５は好ましい拡散クリップ３０の断面図である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散クリップ３０は一体化光学スペーサー３２、一体化拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャ３６を有し、すなわち、拡散クリップ３０、光学スペーサー３２およびアンカーフィーチャは均一な１つの統一体であり、光学スペーサー３２と拡散セクション３４とアンカーフィーチャ３６との間には継ぎ目および断絶がない。図５を参照すると、拡散セクション３４は好ましくは、平坦な部分で終了する対向する傾斜面を有する。導光膜への光源の結合効率に応じて、拡散セクションは結合していない光エネルギーを適切に拡散できない場合がある。好ましくは、拡散クリップ３０は拡散セクションおよび拡散クリップと一体化した光方向変換フィーチャの双方を有する。光方向変換フィーチャは拡散クリップ上の、入射光エネルギーの大部分の方向を変える幾何学的フィーチャである。光方向変換の大きさおよび方向は、入射光エネルギーの分布、クリップ材料の屈折率、および拡散クリップの幾何学的形状に主として関連する。光拡散機能と光方向変換機能の双方を一緒にすることにより、点光源からの結合されていない光エネルギーが均一なバックライトアセンブリを生じさせるように効果的に取り扱われうる。例えば、図５における拡散セクション３４上の傾斜面は入射透過光エネルギーを効率的に方向変換し、拡散させ、そして拡散クリップ３０から光出射を導光膜の光出射に対して「滑らか」にする。完成したバックライトアセンブリユニットにおいては、「滑らか」または比較的小さな光出射差（強度および方向の双方）は人の目では容易に検出されない。
【００２８】
図６は好ましい拡散クリップ３０の断面図である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。本発明の別の実施形態においては、拡散セクション３４は光学スペーサーのところで終了する２つの対向する傾斜面を有する。拡散セクション３４上のこの傾斜面は光源からの入射光エネルギーを方向変換して、拡散セクション３４が入射光エネルギーを拡散しかつ方向変換するのを可能にする。
【００２９】
図７は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散クリップ３０は、２つの曲面および２つの丸められた角を有する。この曲面および丸められた角は拡散セクションが入射光エネルギーを方向変換しかつ拡散するのを可能にする。さらに、拡散セクションにおける丸められた角はこの角の領域における光の透過を「和らげ」て、拡散クリップ３０の光出射と導光膜の光出射との間の照度変化を低減させる。
【００３０】
図８は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散セクションは、光学スペーサー３２の付近の平坦なセクションで終了する２つの曲面を有する。この曲面は入射光エネルギーを方向変換して、拡散セクション３４が入射光エネルギーを方向変換しかつ拡散するのを可能にする。
【００３１】
図９は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散セクション３４は入射光エネルギーを効率的に方向変換するｖ字溝型レンズを拡散セクション３４の一方の面上に伴って提供される。ｖ字溝は好ましくは１〜８ｍｍの高さおよび８０〜１００度の夾角を有する。別の好ましいレンズ形状には、これに限定されないが、個々の要素、半球、および複合拡散レンズ、例えば、米国特許第６，７２１，１０２号（ボーデライス（Ｂｏｕｒｄｅｌａｉｓ）ら）に記載されるものが挙げられる。このレンズは、入射光線の方向を変えることによって光を広げ、または拡散させる。好ましいレンズ形状のさらなる例には、これに限定されないが、プリズム、フレネル、平凹、平凸、凹凸、および両凹が挙げられる。所望のレベルの光拡散をもたらすように、サイズ、ピッチおよび材料組成は変更されうる。
【００３２】
図１０は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散セクション３４は入射光エネルギーを効率的に方向変換するｖ字溝型レンズを拡散セクション３４の一方の面上に伴って提供される。図１０におけるｖ字溝は拡散セクションの端から光学スペーサーセクションまでの高さで段差が付けられている。
【００３３】
図１１はバックライトアセンブリの一部分の断面である。拡散クリップ３０が光源１２の隣に配置されている。一体化光学スペーサー３２、拡散セクション３４およびアンカーフィーチャ３６を有する拡散クリップ３０は、好ましくは、光学スペーサー３２の間に位置する追加の光方向変換フィーチャ３８を含む。本発明の好ましい実施形態においては光方向変換フィーチャ３８は光源１２に隣接して配置される。
【００３４】
使用される材料
ＬＧＦ２０は、ポリカルボナート、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）、またはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）をはじめとするが、これに限定されない様々な種類の透明材料から形成されうる。
【００３５】
導光膜のパターン形成される面上に形成されるフィーチャはＬＣＤおよび他の種類のバックライトディスプレイのために、特に小さなディスプレイおよび持ち運び可能な装置のために照明を提供するのを助ける。本発明の実施形態は１ｍｍ以下の厚みで製造されうる導光膜を提供する。これは特にＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはレーザーアレイおよび他の線状固体光アレイと共に使用するのに特に有利である本発明のＬＧＦを製造する。
【００３６】
拡散クリップは、ポリカルボナート、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカルボナート、ポリスルホンまたはポリプロピレンをはじめとするが、これに限定されない様々なポリマー材料から形成されうる。
【００３７】
有利なことには、本発明の拡散クリップは前方散乱追加物を含む。前方散乱は、偏向されたエネルギーが入射波の伝播の方向の９０°以内の方向に伝播するように、入射電磁波の一部の問題となっている波長に関して大きいがビーム直径に関して小さい寸法の粒子状物質による非鏡面反射、不均一屈折、または回折による偏向である。散乱プロセスは偏光感受性である場合があり、すなわち、その偏光以外はあらゆる点で同じである入射波は異なるように散乱されうる。好ましい前方散乱追加物の例は、少なくとも０．０２の屈折率差を有するコアシェル粒子である。前方散乱は反射散乱と比較して吸着損失を低減させ、より均一なバックライトアセンブリを生じさせるので、前方散乱は散乱の好ましい形態である。
【００３８】
有利なことには、拡散クリップは射出成形を用いて製造される。射出成形は光学スペーサーおよびアンカーフィーチャを正確に製造することが示されている。さらに、射出成形は光学スペーサーおよびアンカーフィーチャが拡散セクションに一体化されるのを可能にする。射出成形プロセスにおいては、プラスチック顆粒もしくはペレットが溶融する（典型的には、プラスチックの種類に応じて華氏３５０〜５５０度）まで加熱される。溶融したプラスチックは、次いで、高圧（通常、１０，０００ｐｓｉ以上）で剛性の型（通常、金属、例えば、アルミニウムもしくはスチール）に入れられ、そこでプラスチックは冷えて、再固化して、所望の形状および寸法の部品を生じさせる。射出成形された拡散クリップはインサート成形を使用してポリマーまたは強化用材料を拡散クリップの光学スペーサー／アンカーフィーチャ領域に追加することができる。インサート成形技術は補強用材料を光学スペーサーおよびアンカーフィーチャに組み込むために使用されうる。例えば、金属ピン、ガラス繊維構造体および高強度ポリマーロッド、例えばポリスルホンロッドが挙げられる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ ディスプレイ装置
１２ 光源
１４ 上部拡散膜
１６ 空間光変調器
１８ バックライト照明アセンブリ
２０ 導光膜（ＬＧＦ）
２２ 入射端
２４ 出射面
２６ 光取り出しフィーチャ
２８ 底面
３０ 拡散クリップ
３２ 一体化光学スペーサー
３４ 光拡散セクション
３６ 一体化アンカーフィーチャ
３８ 光方向変換フィーチャ
６６ 反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイ照明に関し、より具体的には、光拡散クリップであって、点光源からポリマー導光薄膜へ結合していない光エネルギーを拡散させ、同時に導光膜の光挿入効率を向上させるために点光源の発光領域と導光膜の発光領域との間のレジストレーションを向上させ、並びに点光源と導光膜との間のずれの結果としての光挿入漏れに起因するホットスポットを低減させるように使用される光拡散クリップに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは他の種類のディスプレイに代わる、コンパクトで軽量の代替物を提供するが、変調のための光を提供するある種のバックライト照明を必要とする。ＬＣＤおよび類似のディスプレイのためのバックライト照明は典型的には光供給面によって提供され、この光供給面は見る者に対してＬＣＤパネルの背面に位置し、１以上の光源からの光をＬＣＤパネルを通る様に方向変換する。光供給面の典型的な種類の１つは導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｉｎｇ Ｐｌａｔｅ；ＬＧＰ）である。ＬＧＰは、入射光を方向変換するために全内部反射（ＴＩＲ）を使用する導波路として機能し、導波路はその側端に沿って位置する１以上の光源から入射光を受ける。内部反射された光を取り出し、ディスプレイパネルの方にこの光を方向変換するために、ある種の表面フィーチャリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｆｅａｔｕｒｉｎｇ）がＬＧＰ上に提供される。ＬＧＰを使用する照明装置の一例はゴトウ（Ｇｏｔｏ）らへの米国特許第５，９９９，６８５号、タイトル「導光板および導光板を使用する表面光源（ＬＩＧＨＴ ＧＵＩＤＥ ＰＬＡＴＥ ＡＮＤ ＳＵＲＦＡＣＥ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＬＩＧＨＴ ＧＵＩＤＥ ＰＬＡＴＥ）」に示されている。
【０００３】
ゴトウ（Ｇｏｔｏ）らの開示に提案された様な解決策が有する欠点の中には、従来の導光板の相対的な厚さおよび全体的な体積がある。従来のＬＧＰは、多くの場合ＬＣＤパネル自体の厚みを越える。ＬＣＤ ＴＶの様な大きなディスプレイの出現に伴って、およびよりコンパクトな固体光源、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の開発に伴って、既存の設計よりも、より薄い形状を提供し、より軽量であり、かつより可とう性であるＬＧＰ解決策についての必要性が存在している。ディスプレイがより大きな規模になり続けるにつれて、そしてより可とう性の基体の使用が増大するにつれて、厚みが１ｍｍ近づき、より可とう性のＬＧＰについての要求が増大している。
【０００４】
より小さくてより可とう性のディスプレイにさらによく適したＬＧＰ装置のために、多数の解決策が提案されてきた。しかし、今まで提案された解決策は、それらの利便性を限定する、あるいはそれらを製造困難にする本来的な欠点を有する。例えば、ＬＧＰ面に形成される種々のタイプの光取り出しフィーチャ（ｌｉｇｈｔ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）が提案されてきた。しかし、提案された多くの光取り出しフィーチャの幾何学的形状は、射出成形または高温圧縮成形といった製造方法を必要とする。これらの製造方法は、より厚い材料に対してはうまく行く場合があるが、ＬＧＰの厚さが薄くなるにつれてますます困難で非実用的になることが分かっている。例えば、多数の提案された解決策は、９０度の垂直壁を有する表面光取り出しフィーチャを必要とする。このスケールにおける鋭角は、必要なサイズで既知のプラスチック材料では如何なる方法を使用しても製造が極めて困難である可能性がある。さらに他のものは比較的高い、高さ：幅アスペクト比を有するフィーチャであって、同様の理由から製造が困難なフィーチャを必要とする。このような構造体は理論的にはうまく行く可能性があり、またこれらの製造も可能であり得るが、これらが示す製造上の問題は提案された設計の多くを量産に関して非現実的にしている。鋭角の側壁を有する光取り出しフィーチャを有するＬＧＰが、どのように経済的に量産され得るかについてほとんど注意が払われてこなかったように思われる。
【０００５】
さらに、ＬＥＤを光源として使用するＬＣＤ ＴＶは一般的に、ＬＧＰの周囲を囲むように配置された上面発光（ｔｏｐ ｅｍｉｔｔｉｎｇ）ＬＥＤを伴う厚いＬＧＰを使用する。ＬＧＰの周囲を囲むように配置される上面発光ＬＥＤは典型的にはベゼルの下に位置する。ベゼルは、ＬＥＤから発生したがＬＧＰ／ＬＥＤ界面に結合していない望まれない光を覆い、吸収する役目を果たす。よって、ＬＥＤから発生した結合していない光はＬＣＤを照明するのに使用されず、無駄である。
【０００６】
ＬＣパネルのための光源としてのＬＥＤの使用は、ＬＣＤ ＴＶの全電力消費を低減させるために、イメージ内容を伴ったレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）において、ＬＥＤが全体的に減光される（ｄｉｍｍｅｄ）のを可能にする一方で、これらエッジライトＬＥＤ ＴＶは、典型的には、そのＬＥＤの外周配置のせいで局所的に動的に減光されることができない。ＬＥＤの小さなグループがイメージ内容を伴うレジストレーションにおいて減光されうるので、ＬＥＤの局所的減光は、全体的な減光と比較して、ＬＥＤで照明されるＬＣＤ ＴＶの全体的な電力消費をさらに低減させることが示されてきた。さらに局所的減光が、全体的減光と比較して表示されたイメージのコントラスト比を有意に向上させることも示されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，９９９，６８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、可とう性材料の使用を可能にし、比較的薄い寸法形状で製造されることができ、高体積製造のために設計され、および局所的に減光されうる導光面（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）解決策についての必要性が存在することが認識される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、点光源を提供するための複数の固体光源；点光源を光の均一な面に方向変換し広げるための、複数の固体光源間に提供される、光方向変換領域を有する複数の導光膜；並びに、一体化光学スペーサー、光拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャを含む少なくとも１つのポリマー拡散クリップ；を含む、ＬＣＤディスプレイのための一体型バックライト照明アセンブリを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の導光膜および拡散クリップを使用するディスプレイ装置を示す。
【図２】図２は一実施形態における導光膜の透視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは導光膜表面におけるフィーチャでの入射光についての光の挙動を示す。
【図４】図４は一体化光学スペーサー、一体化アンカーフィーチャを備えたポリマー拡散クリップ、並びに点光源を示すバックライトアセンブリの断面である。
【図５】図５は傾斜面形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図６】図６は傾斜面形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図７】図７は丸められた形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図８】図８は対向する曲面を含む形状を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図９】図９はｖ字溝型光方向変換フィーチャを有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図１０】図１０は曲がった形状およびｖ字溝型光方向変換フィーチャの双方を有するポリマー拡散クリップの断面である。
【図１１】図１１は一体化光学スペーサー、一体化アンカーフィーチャを備えたポリマー拡散クリップ、点光源、並びに点光源に合わせて配置された光方向変換フィーチャを示すバックライトアセンブリの断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本発明に従って、少なくとも２つの導光物品である導光膜（ＬＧＦ）２０を使用するバックライト照明アセンブリ１８を有するディスプレイ装置１０の実施形態が断面で示される。ＬＦＧ２０間に位置する光源１２が照明をＬＧＦ２０の入射端２２を通る様に向かわせる。ディスプレイ装置に沿った均一な光出射を助けるために、少なくとも２つの光源１２ｂおよび１２ｃがベゼル上に配置されることができる。ＬＧＦ２０はこの照明を外側に、１以上の上部拡散膜１４を通り、この照明を変調する空間光変調器ここではＬＣＤディスプレイ１６の方に方向変換する。
【００１２】
図１を参照すると、好ましくは拡散クリップ３０と出射面２４との間の輝度差は±１０％、より好ましくは±５％である。結合クリップと隣の導光膜との間の輝度差を低減することは、バックライトアセンブリユニットからの望ましい均一な光出射を生じさせる。１５％より大きな輝度差は目視で観察されることができ、劣ったイメージ品質をもたらす。輝度差を低減することは出射面２４からの光出射と拡散クリップ３０からの光出射とのバランスをとることにより達成される。出射面２４からの輝度は、入射端２２でのまたは入射端２２の付近での、光取り出しフィーチャ２６のサイズ、形状およびピッチによって制御される。拡散クリップの輝度は拡散クリップ材料の拡散特性、拡散クリップの形状、拡散クリップの厚み、および光源１２から入射端２２に結合されていない光の量によって制御される。
【００１３】
光源１２は多くの種類の発光素子を使用することができる。ラップトップコンピュータおよびより大きなディスプレイに使用される従来のＬＧＰはＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）を使用してきた。本発明のＬＧＦ２０は、この厚い種類の光源を使用することができるが、薄い形状の光源、例えば、ＬＥＤの線状配列、ＯＬＥＤの線状配列、または他の線状固体光源と共に使用するのに有利である。拡散クリップ３０は、拡散クリップ３０からの光出射が好ましくは導光膜の光出射の±６％以内になるように、光源１２から導光膜２０に結合していない光エネルギーを拡散させる。
【００１４】
図２の透視図は照明装置１８におけるＬＧＦ２０およびその光出射面２４の形態を示す。図２に示されるように、光源１２は照明を入射端２２に向け、この入射端は出射面２４に対して実質的に垂直である。離散した光取り出しフィーチャ２６は出射面２４上、あるいは底面２８上に形成されており、その結果、出射面２４および底面２８のいずれかもしくは双方がパターン形成された面である。後の図面においてより詳細に認められるように、光取り出しフィーチャ２６はＬＧＦ２０の長さ方向Ｌに沿って寸法的に伸ばされていることができ、長さ方向Ｌに対して垂直の幅方向Ｗで、より狭い場合がある。光源１２は一般的に長さ方向Ｌに沿って配置される。光取り出しフィーチャ２６は表面２４または２８にわたって等しい間隔で空間的に分布しうるが；光取り出しフィーチャ２６の空間分布、またはサイズまたはピッチは、図２に示されそして後に記載されるように、幅方向Ｗでの入射端２２からの距離に応じて変化する実施形態で有利である場合がある。
【００１５】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、出射面２４または底面２８のいずれかであるパターン形成された面上の光取り出しフィーチャ２６の様々な配置を断面図において示す。これらの図中の点線は、光取り出しフィーチャ２６の挙動を示す様々な典型的な光路を示す。光は、導光技術分野の当業者にはよく知られている原理である全内部反射（ＴＩＲ）によってＬＧＦ２０内に向けられる。光取り出しフィーチャ２６の一般的な機能は、それらが面２４または２８から突出しているかまたは面の方に窪んで形成されるかに係わらず、ＴＩＲを妨げ、この光をＬＧＦ２０から外に出すことである。図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ表面から突出しているかまたは表面に陥没している、出射面２４上に形成される２種類の光取り出しフィーチャ２６についての光の挙動を示す。いずれのケースにおいても、内部反射光は、それが光取り出しフィーチャ２６の面に衝突すると出射面２４から外に向けられる。
【００１６】
図３Ｃおよび３Ｄは、光取り出しフィーチャ２６が底面２８上に形成される別の実施形態を示す。光取り出しフィーチャ２６を使用して取り出された光を方向変換するために、これらの実施形態については、反射面６６が照明装置１８（図１および２）の部品として提供される。反射面６６は、この光を戻してＬＧＦ２０を通し、そして出射面２４から出すように方向変換する。
【００１７】
図４は点光源１２に関連している導光膜２０の透視図を示す。光源１２は導光膜２０の入射端に沿って配置される。導光膜の下は反射体２８であり、反射体２８に入射した光を膜１４の方に反射する。導光膜２０は逐次的にもしくはパターンで配置されて、均一で明るいバックライト照明アセンブリを作り出す。点光源１２はバックライト照明アセンブリの照明領域内にある。ＬＣＤ ＴＶ用途のためには、導光膜２０の長さＬは好ましくは幅Ｗより大きい。より好ましくは、長さＬは導光膜の幅Ｗよりも１０倍以上大きい。
【００１８】
拡散クリップ３０は光源１２の隣に配置される。拡散クリップ３０は、導光膜２２に光結合していない光エネルギーを拡散する。拡散クリップ３０は好ましくは一体化光学スペーサー３２を含み、導光膜２０と拡散体１４との間の距離を制御する。光学スペーサー３２は他の光学部品、例えば、拡散体、集光膜（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｆｉｌｍ）、反射型偏光子、および体積拡散体（ｖｏｌｕｍｅ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）が導光膜上に正確に配置されるのを可能にする。光学スタンドオフ（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）は実質的に平坦な部分を有することができ、この光学スタンドオフと接触する可能性がある光学部品にひっかき傷を付けるのを回避できる。
【００１９】
図４に示されるように、一体化光学スペーサーは、拡散体１４を光学的に妨げないように、点または小さな平に行き着く。光学スペーサーの根もとは先端部分よりも幅広であり、その結果、拡散体１４から光学スペーサーにかけられる荷重は拡散クリップ３０に沿って広がる。導光膜２０と拡散体１４との間の距離はバックライトアセンブリの均一性を決定するのに重要な因子である。この距離を増大させることによって拡散の量は増大するが、アセンブリの厚みおよび全体の輝度は低減される。背面板のような固定面に拡散クリップ３０を固定もしくは取り付けるために、拡散クリップ３０は好ましくは一体化アンカーフィーチャ３６を含む。アンカーフィーチャ３６は拡散体６６を貫通して伸びる。
【００２０】
図４における光源１２は好ましくは、バックライト照明アセンブリがディスプレイ装置のイメージ内容を伴うレジストレーションにおいて局所的に減光されうるように配置される。点光源の局所的減光はＬＣＤの電力消費を低減させると共にＬＣＤのコントラスト比を有意に向上させることを示した。光源１２のサブグループを減光することによって、導光膜２０の小さな画定された領域が、光源１２に供給される電流を変化させることにより劇的に減光されうる。減光される領域のサイズは、減光される点光源の数と導光膜２０の幅Ｗとの関数である。光源１２は光を単一の導光膜２０に入射させるように配置されうるか、または２つの隣り合う導光膜に光を入射させるように配置されうる。光源は好ましくは、均一な光が導光膜２０に入射するのを可能にするようなサイドバイサイドの形態で配置される。
【００２１】
さらに図４を参照すると、光源１２は導光膜２０の間に分布され配置される。導光膜２０の間の光源１２の分布は、集中した熱発生点を有するエッジライト型バックライトユニットよりも低い温度勾配をバックライト照明アセンブリにわたって有するバックライトアセンブリを生じさせる。先行技術のエッジ照明型バックライトアセンブリで見いだされるもののような高い温度勾配は、温度勾配からもたらされる熱膨張の違いのせいで光学部品の望ましくない波打ちまたはしわを生じさせる。さらに、エッジ照明型バックライトアセンブリに存在する高い温度勾配は、多くの場合、熱による波打ちおよび座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）に耐えるように使用される高価で重い金属フレームを必要とする。
【００２２】
入射端２２の反対側での導光膜２０と拡散クリップ３０との間の充分に小さな隙間は熱による望ましくない座屈および波打ちを低減させることが示された。導光膜の座屈および波打ちは導光膜からの光出射の均一性を低減させる。導光膜２０と拡散クリップ３０との間の充分に小さな隙間は熱膨張した導光膜のための物理的空間を作り出すことが認められた。この導光膜の隙間は、概念的に、道路と橋において一般的に利用される熱膨張用の隙間に類似する。熱膨張用隙間のサイズはバックライトアセンブリの操作条件および導光膜の熱膨張係数に関連する。
【００２３】
Ｌ方向に沿った光源１２のピッチは導光膜２０の望まれる光出射特性の関数である。光取り出しフィーチャ２６の密度、ピッチおよびサイズも、導光膜２０の望まれる光出射特性の関数である。光取り出しフィーチャのサイズ、位置およびピッチも光源１２の光出射特性に関連する。光源１２の重要な光学的特徴には、色度、光分布、および照度が挙げられる。一般的に、光取り出しフィーチャ２６の密度は、光エネルギーの均一な取り出しを可能にするように、光入射面の反対側よりも光入射面２２において低い。
【００２４】
基体２８は好ましくは可視光エネルギーに対して反射性である。導光膜２０に入る光エネルギーの一部分は基体２０に向けられるので、反射面は基体２０の方に向けられた光が上部拡散体１４の方に向けられるのを可能にし、それによりバックライトアセンブリユニットの効率を増大させる。
【００２５】
有利なことには、導光膜２０はＬ−Ｗ面において、光取り出しフィーチャを含まない比較的小さな領域を伴って提供される。Ｌ−Ｗ面における導光膜２０の全領域の約１〜１０％であるこの比較的小さな領域は光源１２についてのミキシング領域として機能する。このミキシング領域は特に多モード光源、例えば、ＲＧＢまたはＲＧＢＷまたはＲＧＧＢについて重要である。このミキシング領域は、青色染料および黄色蛍光体を含む先行技術の白色ＬＥＤよりも高い色域の白色光を作成するための多モード光源のミキシングのための効果的な方法であることが示された。
【００２６】
拡散クリップは好ましくは結合されなかった光および点光源１２から漏れた光の拡散を助ける材料を含む。好ましい材料は、前方散乱コアシェル粒子、ガラスビーズ、非混和性ポリマー、無機散乱材料、例えば、ＴｉＯ２およびＢａＳＯ４、シリコーン材料およびゴムコンパウンドを含むリストから選択される。最も好ましくは、結合クリップ３０は前方散乱コアシェル粒子を含むＰＭＭＡまたはＰＣポリマーを含む。コアシェル粒子は、光エネルギーの大部分を拡散セクション３４の方に向けつつ、優れた光拡散特性を提供することが示されている。さらに、拡散クリップ３０は好ましくは、拡散クリップ３０を出る光の色が導光膜２０の表面を出るのとほぼ同じ色および光エネルギーを有するように、そのクリップを出る拡散された光の色を変調するために、有機もしくは無機の染料、顔料、または着色剤を含む。拡散クリップ３０からの光出射と導光膜２０からの光出射との間の大きな色差は人の目によって検出される望ましくない視認パターンを生じさせるであろう。色差はＣＩＥ色座標で測定されうる。色差は拡散体またはプリズム膜のような後の段階の光学部品でも変調されうる。
【００２７】
図５は好ましい拡散クリップ３０の断面図である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散クリップ３０は一体化光学スペーサー３２、一体化拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャ３６を有し、すなわち、拡散クリップ３０、光学スペーサー３２およびアンカーフィーチャは均一な１つの統一体であり、光学スペーサー３２と拡散セクション３４とアンカーフィーチャ３６との間には継ぎ目および断絶がない。図５を参照すると、拡散セクション３４は好ましくは、平坦な部分で終了する対向する傾斜面を有する。導光膜への光源の結合効率に応じて、拡散セクションは結合していない光エネルギーを適切に拡散できない場合がある。好ましくは、拡散クリップ３０は拡散セクションおよび拡散クリップと一体化した光方向変換フィーチャの双方を有する。光方向変換フィーチャは拡散クリップ上の、入射光エネルギーの大部分の方向を変える幾何学的フィーチャである。光方向変換の大きさおよび方向は、入射光エネルギーの分布、クリップ材料の屈折率、および拡散クリップの幾何学的形状に主として関連する。光拡散機能と光方向変換機能の双方を一緒にすることにより、点光源からの結合されていない光エネルギーが均一なバックライトアセンブリを生じさせるように効果的に取り扱われうる。例えば、図５における拡散セクション３４上の傾斜面は入射透過光エネルギーを効率的に方向変換し、拡散させ、そして拡散クリップ３０から光出射を導光膜の光出射に対して「滑らか」にする。完成したバックライトアセンブリユニットにおいては、「滑らか」または比較的小さな光出射差（強度および方向の双方）は人の目では容易に検出されない。
【００２８】
図６は好ましい拡散クリップ３０の断面図である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。本発明の別の実施形態においては、拡散セクション３４は光学スペーサーのところで終了する２つの対向する傾斜面を有する。拡散セクション３４上のこの傾斜面は光源からの入射光エネルギーを方向変換して、拡散セクション３４が入射光エネルギーを拡散しかつ方向変換するのを可能にする。
【００２９】
図７は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散クリップ３０は、２つの曲面および２つの丸められた角を有する。この曲面および丸められた角は拡散セクションが入射光エネルギーを方向変換しかつ拡散するのを可能にする。さらに、拡散セクションにおける丸められた角はこの角の領域における光の透過を「和らげ」て、拡散クリップ３０の光出射と導光膜の光出射との間の照度変化を低減させる。
【００３０】
図８は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散セクションは、光学スペーサー３２の付近の平坦なセクションで終了する２つの曲面を有する。この曲面は入射光エネルギーを方向変換して、拡散セクション３４が入射光エネルギーを方向変換しかつ拡散するのを可能にする。
【００３１】
図９は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散セクション３４は入射光エネルギーを効率的に方向変換するｖ字溝型レンズを拡散セクション３４の一方の面上に伴って提供される。ｖ字溝は好ましくは１〜８ｍｍの高さおよび８０〜１００度の夾角を有する。別の好ましいレンズ形状には、これに限定されないが、個々の要素、半球、および複合拡散レンズ、例えば、米国特許第６，７２１，１０２号（ボーデライス（Ｂｏｕｒｄｅｌａｉｓ）ら）に記載されるものが挙げられる。このレンズは、入射光線の方向を変えることによって光を広げ、または拡散させる。好ましいレンズ形状のさらなる例には、これに限定されないが、プリズム、フレネル、平凹、平凸、凹凸、および両凹が挙げられる。所望のレベルの光拡散をもたらすように、サイズ、ピッチおよび材料組成は変更されうる。
【００３２】
図１０は別の好ましい拡散クリップの断面である。拡散クリップ３０は円錐形の一体化光学スペーサー３２、光拡散セクション３４および一体化アンカーフィーチャ３６を有する。拡散セクション３４は入射光エネルギーを効率的に方向変換するｖ字溝型レンズを拡散セクション３４の一方の面上に伴って提供される。図１０におけるｖ字溝は拡散セクションの端から光学スペーサーセクションまでの高さで段差が付けられている。
【００３３】
図１１はバックライトアセンブリの一部分の断面である。拡散クリップ３０が光源１２の隣に配置されている。一体化光学スペーサー３２、拡散セクション３４およびアンカーフィーチャ３６を有する拡散クリップ３０は、好ましくは、光学スペーサー３２の間に位置する追加の光方向変換フィーチャ３８を含む。本発明の好ましい実施形態においては光方向変換フィーチャ３８は光源１２に隣接して配置される。
【００３４】
使用される材料
ＬＧＦ２０は、ポリカルボナート、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）、またはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）をはじめとするが、これに限定されない様々な種類の透明材料から形成されうる。
【００３５】
導光膜のパターン形成される面上に形成されるフィーチャはＬＣＤおよび他の種類のバックライトディスプレイのために、特に小さなディスプレイおよび持ち運び可能な装置のために照明を提供するのを助ける。本発明の実施形態は１ｍｍ以下の厚みで製造されうる導光膜を提供する。これは特にＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはレーザーアレイおよび他の線状固体光アレイと共に使用するのに特に有利である本発明のＬＧＦを製造する。
【００３６】
拡散クリップは、ポリカルボナート、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカルボナート、ポリスルホンまたはポリプロピレンをはじめとするが、これに限定されない様々なポリマー材料から形成されうる。
【００３７】
有利なことには、本発明の拡散クリップは前方散乱追加物を含む。前方散乱は、偏向されたエネルギーが入射波の伝播の方向の９０°以内の方向に伝播するように、入射電磁波の一部の問題となっている波長に関して大きいがビーム直径に関して小さい寸法の粒子状物質による非鏡面反射、不均一屈折、または回折による偏向である。散乱プロセスは偏光感受性である場合があり、すなわち、その偏光以外はあらゆる点で同じである入射波は異なるように散乱されうる。好ましい前方散乱追加物の例は、少なくとも０．０２の屈折率差を有するコアシェル粒子である。前方散乱は反射散乱と比較して吸着損失を低減させ、より均一なバックライトアセンブリを生じさせるので、前方散乱は散乱の好ましい形態である。
【００３８】
有利なことには、拡散クリップは射出成形を用いて製造される。射出成形は光学スペーサーおよびアンカーフィーチャを正確に製造することが示されている。さらに、射出成形は光学スペーサーおよびアンカーフィーチャが拡散セクションに一体化されるのを可能にする。射出成形プロセスにおいては、プラスチック顆粒もしくはペレットが溶融する（典型的には、プラスチックの種類に応じて華氏３５０〜５５０度）まで加熱される。溶融したプラスチックは、次いで、高圧（通常、１０，０００ｐｓｉ以上）で剛性の型（通常、金属、例えば、アルミニウムもしくはスチール）に入れられ、そこでプラスチックは冷えて、再固化して、所望の形状および寸法の部品を生じさせる。射出成形された拡散クリップはインサート成形を使用してポリマーまたは強化用材料を拡散クリップの光学スペーサー／アンカーフィーチャ領域に追加することができる。インサート成形技術は補強用材料を光学スペーサーおよびアンカーフィーチャに組み込むために使用されうる。例えば、金属ピン、ガラス繊維構造体および高強度ポリマーロッド、例えばポリスルホンロッドが挙げられる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ ディスプレイ装置
１２ 光源
１４ 上部拡散膜
１６ 空間光変調器
１８ バックライト照明アセンブリ
２０ 導光膜（ＬＧＦ）
２２ 入射端
２４ 出射面
２６ 光取り出しフィーチャ
２８ 底面
３０ 拡散クリップ
３２ 一体化光学スペーサー
３４ 光拡散セクション
３６ 一体化アンカーフィーチャ
３８ 光方向変換フィーチャ
６６ 反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源を提供するための複数の固体光源；
点光源を光の均一な面に方向変換し広げるための、複数の固体光源間に提供される、光方向変換領域を有する複数の導光膜；並びに、
一体化光学スペーサー、光拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャを含む少なくとも１つのポリマー拡散クリップ；
を含む、ＬＣＤディスプレイのための一体型バックライト照明アセンブリ。
【請求項２】
拡散クリップがポリカルボナート、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ウレタン、ポリプロピレン、ポリスルホンおよびナイロンから選択される材料を含む、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項３】
拡散クリップが固体光源に対して垂直に並べられている、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項４】
拡散クリップが点光源からの入射可視光エネルギーを方向変換する幾何学的形状を有する、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項５】
拡散バーがｘとｙとの間の拡散効率を有する、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項６】
複数の固体光源がサイドバイサイドの形態で配置されている、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項７】
光学スペーサーが１から１ｍｍの間の高さを有する、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項８】
光学スペーサー間の距離が１〜１００ｃｍである、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項９】
ポリマー拡散クリップがポリマーコアシェル粒子をさらに含む、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項１０】
ポリマー拡散クリップが青色染料または顔料をさらに含む請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項１】
点光源を提供するための複数の固体光源；
点光源を光の均一な面に方向変換し広げるための、複数の固体光源間に提供される、光方向変換領域を有する複数の導光膜；並びに、
一体化光学スペーサー、光拡散セクションおよび一体化アンカーフィーチャを含む少なくとも１つのポリマー拡散クリップ；
を含む、ＬＣＤディスプレイのための一体型バックライト照明アセンブリ。
【請求項２】
拡散クリップがポリカルボナート、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ウレタン、ポリプロピレン、ポリスルホンおよびナイロンから選択される材料を含む、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項３】
拡散クリップが固体光源に対して垂直に並べられている、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項４】
拡散クリップが点光源からの入射可視光エネルギーを方向変換する幾何学的形状を有する、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項５】
拡散バーがｘとｙとの間の拡散効率を有する、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項６】
複数の固体光源がサイドバイサイドの形態で配置されている、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項７】
光学スペーサーが１から１ｍｍの間の高さを有する、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項８】
光学スペーサー間の距離が１〜１００ｃｍである、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項９】
ポリマー拡散クリップがポリマーコアシェル粒子をさらに含む、請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【請求項１０】
ポリマー拡散クリップが青色染料または顔料をさらに含む請求項１に記載のバックライト照明アセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２１０７２７（Ｐ２０１１−２１０７２７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−７３６５３（Ｐ２０１１−７３６５３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５０８３３０８７０）エスケーシー・ハース・ディスプレイ・フィルムズ・カンパニー，リミテッド (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３６５３（Ｐ２０１１−７３６５３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５０８３３０８７０）エスケーシー・ハース・ディスプレイ・フィルムズ・カンパニー，リミテッド (31)
【Ｆターム（参考）】
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