JP2003504682A - 一体型表面ディフューザを有する光導波路付きバックライトアセンブリ - Google Patents

一体型表面ディフューザを有する光導波路付きバックライトアセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 バックライトアセンブリ（１００）は、光導波路（１０４）と、光導波路（１０４）の一端に位置する少なくとも１個の光源（１０２）とを有すると開示される。光導波路（１０４）は、後面（１０６）と、後面の反対側に前面（１１０）とを有する。光導波路（１０４）は、前面（１１０）に隣接して、光線方向決定、拡散、方向変換、輝度向上のための１ないしそれ以上のフィルム層も有する。光導波路（１０４）は、光導波路の前面に形成、エンボス加工またはその他の方法で複写される一体型表面ディフューザ微細構造も有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （１．発明の背景） 本発明は、一般に液晶ディスプレイなどのためのバックライトアセンブリに関
し、詳細には、光導波路の上面または出射面上に一体型ディフューザ表面構造が
に形成された光導波路を有するバックライトアセンブリに関する。
【０００２】 （２．関連技術の説明） ラップトップコンピュータ用の液晶ディスプレイパネルなどの発光ディスプレ
イ用の多数のバックライトアセンブリは、全反射すなわちＴＩＲとして知られる
ものを介して、光線を内方に反射する光導波路を含む。光導波路内の光線が、正
しい角度で前面または出射面に入射すると、光線はその前面または出射面から出
射する。次に光線は、ディスプレイに入射し、照明を与える前に、光線拡散、方
向決定及び／または方向変換のための追加フィルムの１ないしそれ以上の層内を
典型的に通過する。光導波路は、光線が前面から最終的に光導波路を出るまで、
光線を上方に反射する後面または反射面を通常有する。反射層は、後面から出た
光線を光導波路の反射し返すため、時として光導波路の後面に隣接して配される
。光導波路の後面は、前面に向かって光線を上方に反射し、それによって反射さ
れる光線の角度を変更する際に支援する、複数の構造体または要素をその上にし
ばしば含む。
【０００３】 図１は、先行技術のバックライトアセンブリとディスプレイ２０の１つのタイ
プを図示する。アセンブリ２０は、光導波路２２の対面端に沿って位置する１対
の光源２１を有し、複数個のシルクスクリーンドット２４が後面２６上に配され
る。該ドット２４は、光導波路２２の後面２６から前面２８に向かって上方に光
線を散乱及び反射させるため、通常白色または淡色である。反射面３０は、後面
から漏れた光線を光導波路２２に反射し返すため、後面２６に隣接して配される
。ドット２４の密度と寸法は、光導波路２２の後面の特定の範囲または領域から
反射される光線量を制御するために操作される。したがって、ドット密度と寸法
の制御が、光導波路２２の前面２８から出射する光線に所望照明または輝度特性
を提供するために利用される。
【０００４】 バックライトアセンブリ２０は、光導波路２２の前面２８に隣接して配される
別個のディフューザフィルム層３２も含む。ディフューザフィルムは様々なもの
があるが、既知の１実施形態で、ディフューザは６０°の円形ディフューザであ
る。１対の輝度向上フィルムすなわちＢＥＦTM（登録商標）層３４が、別個のデ
ィフューザフィルム層３２上に配され、互いに対して直交関係に配置される。該
フィルム層はミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手でき、用語ＢＥＦTMは３
Ｍの商標である。各ＢＥＦTM層は、光導波路と反対側に向いた前面または上面３
６上のプリズム３５などの複数個の光学要素を通常有する。各ＢＥＦTM層３４は
、光導波路２２と別個のディフューザフィルム層３２から出るすべての光線が、
ＢＥＦTM層の１つによって、視準され、バックライトアセンブリの法線方向付近
に再方向決定されるように、１個の方向または１つの軸に光線を視準する。
【０００５】 図１で仮想線で示されるＬＣＤパネル３８が、バックライトアセンブリの第２
輝度向上フィルム層３４上に典型的に追加される。ＬＣＤパネル３８は、バック
ライトによって発せられる光線がＬＣＤパネルを通過した後に、バックライトア
センブリ全体の輝度を約１０分の１に減少させる。
【０００６】 別個のディフューザフィルム３２は、光導波路２２に面する平滑な後面４０と
、光導波路に対向する前面４２上のディフューザ表面構造とを有する。光導波路
２２の平滑な前面２８に対面して配されると、光導波路前面２８とディフューザ
フィルム後面４０の間にはほとんどあるいはまったく空隙が存在しない。
【０００７】 図２は、図１のシルクスクリーンドット光導波路とバックライトアセンブリ用
の、積み重ねられた状態の種々の要素の光線出力または輝度をグラフで図示して
いる。グラフは、要素の表面範囲の事実上いかなる点の輝度も表している。任意
点での輝度値は、要素の表面範囲の他の点と比べて変動し得、最も明るい範囲ま
たは領域がバックライトアセンブリの中心付近にある。このグラフの輝度曲線は
、垂直または水平軸測定のみに限られない。
【０００８】 ＬＰ曲線は、法線から、法線に対して±９０°までの角度範囲中の、いかなる
任意点にも関する、光導波路からのみ出射する光線の相対輝度を示す。輝度は、
ドットの反射及び散乱特性により、全角度範囲中に幾分均一に分配されている。
ＤＦ１曲線は、光導波路と別個のディフューザフィルムの両方を通過する光線の
、任意点での、角度範囲中の輝度を示す。ディフューザフィルムは、光線分散を
一様にするが、同時に、より多くの光線を法線の方に導く。ＢＥＦTM１曲線は、
光導波路と、第１ディフューザ層と、第１ＢＥＦTM層を通過する光線の、任意点
での、同じ角度範囲中の輝度を示す。第１輝度向上フィルム層は、ディスプレイ
の垂直軸に沿ってなどの、１方向または１平面のみで光線を視準する。第２ＢＥ
ＦTM層は、第１ＢＥＦTM層の方向に直交する方向で光線をさらに視準することで
、バックライトアセンブリの輝度をさらに向上する。この最終輝度出力が、図２
でＢＥＦTM２曲線により示され、バックライトアセンブリによって発せられる光
線の実質的な部分が前面に対して垂直であることを示す。
【０００９】 シルクスクリーンドット光導波路とバックライトアセンブリの１つの問題は、
バックライトアセンブリから出射する光線の輝度またはルミナンスが特に高いわ
けではない点にある。光導波路の効率は、前面から出る光線を導く上で単に十分
である。これは、光線がランベルトの性質を有し、したがって、散乱しながら光
導波路から出射するように、多くの光線がドットによって散乱されるためである
。また、ディフューザフィルムが光導波路の平滑前面に向かって設置され、２つ
の表面間にほとんどあるいはまったく空隙が残されない。前面に入射する多くの
光線は比較的高角度で、前面とほとんど平行である。光導波路とディフューザフ
ィルムは非常によく似た屈折率を有するため、光線は同じ高角度で光導波路から
出射する。この光線はディスプレイにはまったく向かわないか、法線に向かって
十分には視準されない。したがって、この光線は、表面に垂直な所望観察範囲か
ら離れて向き、したがって、必要に応じてディスプレイ輝度を向上しない。
【００１０】 図３は、別の前述の先行技術のバックライトアセンブリ５０を図示する。バッ
クライトアセンブリ５０は、光線先細ウェッジＴＩＲ光導波路５２と、１端に沿
って配される少なくとも１個の光源５４とを有する。複数個の溝５６が互いに対
して平行に、また光導波路の後面５８に沿って光源に平行に形成される。バック
ライトアセンブリ５０は、前述の表面３０と同様の反射面６０を、光導波路の後
面５８付近に含む。光導波路は、後面と反対側に前面６２も有する。方向変換フ
ィルムまたはＤＴＦTM６４が光導波路前面６２に隣接して配される。用語ＤＴＦ TM は、本発明の出願人の商標であり、ＤＴＦTM製品は、本発明の出願人であるカ
リフォルニア州トランスのフィジカル・オプティック社（Physical Optics Corp
. ）によって販売される。ＤＴＦTM６４は、光導波路に面する後面６８上のプリ
ズム構造などの複数光学要素６６を有する。ＤＴＦTMは、ＤＴＦTMの前面または
出射面上に表面ディフューザ構造を形成する。
【００１１】 図３は、バックライトアセンブリ内を通り、そこから出る光線Ｌの例を示す。
図３で概略で示されるように、溝と、したがって光導波路とが、たとえば、光導
波路の前面または出射面の法線に対して約４２°で光線を発するよう設計される
。ＤＦＴTM層６４は、４２°で入射する光線を受け取り、ディフューザとバック
ライトアセンブリの法線に向かって光線をさらに方向変換するためのプリズム構
造を備えるよう設計されている。上部ディフューザ層は、光線分布をわずかに一
様にするよう典型的に設計される。１例において、上部ディフューザ層は、０．
５°〜約５°の範囲の非常に小さい円錐形を有する円形光線出力をいかなる任意
点でも提供するよう意図される。かくして、ディフューザは、より均一に光線を
分配し、しかも、光線をかなり視準した状態で、ディフューザ表面にほぼ垂直方
向に維持しやすくする。光学要素６６はさらに光線の方向を法線に向かって決定
する。
【００１２】 図４は、４２°の角度で光導波路５２から出射する光線を示す。図５は、図３
と４に図示した光導波路からの輝度または光線出力の図である。図５は、光導波
路上のいずれかの水平地点での垂直軸用と、光導波路のいずれかの垂直地点での
水平軸用の別々の輝度出力を示す。任意点での垂直輝度成分は、観察者に対する
輝度を最大限にする傾向にある約４２°を中心とする。水平輝度成分は、いずれ
の任意垂直点でも全角度範囲中にかなり均一に分布する。
【００１３】 光導波路の溝付き構造は、光線が所定角度で前面から出射するように、特定の
角度で光導波路の後面から光線を上方に反射させるために、従来のバックライト
アセンブリで用いられている。溝は、光導波路の上面を出射する光線が所望どお
りに制御されるように、さまざまなライン密度、ライン間隔及び／または表面角
度を有するように提供できる。溝付き光導波路後面を備えたバックライトアセン
ブリは、画面が、かなり限られた角度または方向の範囲から見えるように意図さ
れるディスプレイに使用される。たとえば、幾つかのラップトップコンピュータ
画面は非常に明るく、特定の観察角から見え、ほんの数度画面を回転させると見
えにくくなるか若しくは見えなくなる。
【００１４】 この種のバックライトアセンブリでよく知られている問題は、対角線または陰
影効果である。ディスプレイ画面の上隅から始まり、下に向かってそれぞれの隅
に対角に伸びる対角陰影または線がしばしば生じる。明らかに、鋭角の隅、光源
の端部及び光導波路の隅の付近の溝の端部が組み合わさった効果は、光導波路に
投射される光線でデッドスポットを生じる。対角線効果は、ＤＴＦTM層またはＬ
ＣＤパネルをバックライトアセンブリに追加することで減少され、これらの追加
層がディスプレイ出力の輝度も減少するが、対角線または陰影を排除はしない。
【００１５】 対角線効果を減少するために設計された多くの方法と光導波路構造がある。セ
イヴァント（Savant）らの米国特許出願番号第０９／１３７，５４９号に記述さ
れ、本発明の出願人に譲渡されたかかる方法の１つは、光導波路の縁部を越えて
光源を伸ばすことと開示している。該方法は、光導波路の鋭角隅と光源端によっ
て生じるデッドスポットを減少するため、光源長を一致させるように光源に隣接
して光導波路の縁部の長さを伸ばすことも開示している。該方法は、光線出力の
対角線または陰影を単に減少し、排除はしない。レイン（Laine ）の米国特許出
願番号第０９／２２３，９８７号に記述され、本発明の出願人に譲渡されたかか
る別の方法は、光導波路の後面上で溝面を１８０°方向変換することを開示して
いる。光導波路に入射した光線は、次に、光導波路の遠方端に完全に内部で反射
され、次に光源に反射し返される。この時点でのみ、溝は前面または出射端に向
かって光線を上方に反射する。該方法も、対角線問題を減少するが、排除はしな
い。
【００１６】 （本発明の概要） 本発明は前述のものの代わりとなる改良型光導波路構造と改良型バックライト
アセンブリを提供する。本発明の各バックライトアセンブリは、光導波路の前面
に一体形成されたディフューザ表面構造を備えた光導波路を有する。ディフュー
ザ表面構造の光線出力特性により、ディフューザは、各種のバックライトアセン
ブリの利点を排除することなく、バックライトアセンブリ出力の輝度を大幅に向
上させる。
【００１７】 本発明の１つの目的は、従来のバックライトアセンブリと本質的に同じ様態で
構築されるが、輝度特性を向上させたバックライトアセンブリを提供することに
ある。本発明のさらなる目的は、輝度を向上し、しかも他の性能特性をほとんど
またはまったく減少することがないバックライトアセンブリを提供することにあ
る。本発明の別の目的は、バックライトの輝度と光線方向決定特性を損なうこと
なく、アセンブリ出力での対角線または陰影を排除するバックライトアセンブリ
を提供することにある。本発明のさらなる目的は、従来のバックライトアセンブ
リ構造と比較して、いかなる追加の、異なる、または別個の要素をも必要としな
いバックライトアセンブリを提供することにある。したがって、本発明のバック
ライトアセンブリを組み込むために、バックライトとディスプレイの製造、組立
及び設置工程が変更される必要はない。
【００１８】 本発明の以上及びその他の目的、特徴および利点を達成するため、バックライ
トアセンブリの１実施形態は、少なくとも１つの縁部に隣接して光源を配したＴ
ＩＲ光導波路を有するよう提供される。光導波路は、光線を反射する後面と、光
線が光導波路から出射する、後面と対向する前面とを有する。光導波路は、水平
軸と垂直軸を定義し、この両方は、光導波路の前面におおむね平行で、互いに対
して直交している。光導波路の後面の上には、複数個の光学要素が備えられてい
る。本発明の光導波路は、前面に一体形成された表面ディフューザ微細構造を有
する。
【００１９】 １実施形態において、光導波路の後面の光学要素は、後面に適用される複数個
のシルクスクリーンドットである。別の実施形態で、光導波路の後面の光学要素
は、後面に形成される複数個の溝である。
【００２０】 １実施形態において、本発明の光導波路は、ＬＣＤ画面などのディスプレイを
照明するため、バックライトアセンブリに組み込まれる。 １実施形態において、バックライトアセンブリは、前述のような光導波路を利
用し、光導波路の後面上に複数個のシルクスクリーンドットと、光導波路の前面
付近に設置される光線拡散フィルム層とを有し、該前面は前面に対して一体形成
されたディフューザ微細構造を有する。光導波路から出射する光線が、水平軸と
垂直軸の両方で、光導波路の前面に対して法線方向に視準されるように、１対の
ＢＥＦTM層が互いに対して９０°の向きで、光導波路の前面に隣接して積み重ね
られる。
【００２１】 １実施形態において、一体型表面ディフューザ微細構造は、前面上にエンボス
加工される。別の実施形態では、ディフューザ微細構造は、光導波路が射出形成
される際に、光導波路の前面上に形成される。さらに別の実施形態では、ディフ
ューザ微細構造は、光導波路に永久的に付着されるように、光導波路の前面上で
エポキシ層内に複写される。
【００２２】 １実施形態において、ディフューザ微細構造は、円形の光線おおむね円形の光
線出力パターンを生成するよう設計され、各表面構造が円錐形の光線出力を発す
る。１実施形態において、円錐形の光線は光導波路の前面に垂直で、約０．１°
〜約２０°の間の角度を有する。好ましい１実施形態で、角度範囲は約０．５〜
１０°の間である。
【００２３】 １実施形態において、ディフューザ微細構造は、おおむね楕円形の光線出力パ
ターンを生成するよう設計され、各表面構造が光線ビームから楕円形の光線出力
を発する。１実施形態では、楕円の長成分が光源に平行に配されるように、楕円
が向く。好ましい１実施形態で、楕円形パターンは、長成分で約９０°で、短成
分で１°である。
【００２４】 １実施形態において、バックライトアセンブリは、光導波路の後面に形成され
た溝を有する前述のような光導波路を利用し、複数個の光学要素を備えたＤＴＦ TM 層を有し、ＤＴＦTM層が光導波路の前面付近に配される。ＤＴＦTM層は、光導
波路から出射する視準光を受け取り、視準光を所望方向に再方向決定する。本発
明によると、光導波路の前面は、該前面に一体的に形成された、楕円形で光線出
力パターンを発する表面ディフューザ微細構造を有する。楕円の長成分は、光源
と、ＤＴＦTM光学要素に対しておおむね平行に配される。
【００２５】 １実施形態において、長成分は約３０°〜約１００°の間の範囲の角度を有す
る。１実施形態において、短成分は約０．２°〜約１０°の間の範囲の角度を有
する。
【００２６】 上記各実施形態において、光導波路上の一体型表面ディフューザはバックライ
トアセンブリの輝度を向上する。溝付き後面の実施形態では、一体型表面ディフ
ューザは、対角線問題も完全に排除する。
【００２７】 本発明の以上及びその他の目的、特徴および利点は以下の詳細な説明と添付図
面と組合して考慮するとより明らかとなると共により深く理解される。ただし、
以下の説明は、本発明の望ましい実施形態を示すものであるが、例示を目的とし
、限定は意図していない。本発明の範囲内で、その精神から逸脱することなく多
数の変更や改変を行え、本発明はかかる改変のすべてを包含する。
【００２８】 本発明の利点と特徴の明確な概念は、図面を参照して明白となる。 （好ましい実施形態の詳細な説明） 本発明は、図１〜５に図示した前述の先行技術のバックライトアセンブリを上
回る大幅な改良であるバックライトアセンブリ用の光導波路を提供する。本発明
の光導波路は、前面または出射面上に一体型の表面ディフューザ微細構造を有す
る。先行技術構造の該前面は平滑で平坦なままである。一体型表面ディフューザ
微細構造の追加は、アセンブリの輝度または光線出力の増加するのみならず、バ
ックライトアセンブリの表面範囲全体上の光線分布の均一性を案に相違して大幅
に向上する。本発明は、いくつかの先行技術のバックライトアセンブリに付随す
る対角線の問題も排除する。
【００２９】 図６を参照すると、図１のバックライトアセンブリ２０のものと類似する構造
を有するバックライトアセンブリ１００が図示される。バックライトアセンブリ
１００は、光導波路１０４の対面縁部付近に１対の光源１０２を配する。本実施
形態に１個の光源のみを使用することは本発明の範囲に確実に入るが、ディスプ
レイの表面範囲中によりよく照明を提供するために、２個の光源が一般的に使用
される。光導波路１０４は、後面１０６と、隣接反射面１０８と、反対側の前面
１１０を有する。後面１０６は、その上に複数個のシルクスクリーンドット１１
２を有する。バックライトアセンブリ１００の残りの要素は、バックライトアセ
ンブリ２０と同一で、ディフューザフィルム層１１４と、１対のＢＥＦTM層１１
６と、仮想線で示されるＬＣＤパネル１１８とを含む。
【００３０】 本発明の新しい特徴は、光導波路１０４の前面１１０に関する。光導波路材料
に一体型表面ディフューザ微細構造１２０が形成される。ディフューザ構造は、
光導波路材料にいかなる数の方法でも形成または複写できる。たとえば、表面微
細構造は、光導波路の前面に硬質エンボス加工できる。母型ディフューザ表面が
、まず金属シムに記録され、複写される。シムは、光導波路の表面に微細構造を
エンボス加工するために使用できる。表面微細構造は、光導波路を射出形成し、
モールドの別個の部品としてシムを使用することで、光導波路表面に直接形成す
ることもできる。あるいは、モールドの空間の１表面に表面構造を形成して、モ
ールド自体を製造できる。最後に、表面微細構造は、光導波路上にエポキシの１
層を伸ばし、次にそれに微細構造の母型を有するシートを該層に対して押し付け
ることで、光導波路上に軟質エンボス加工できる。これらの方法は、本願の出願
人に譲渡された米国特許第５，５８４，３８６号および第５，６０９，９３９号
と、いずれも本発明の出願人に譲渡されたセイヴァントらの係属中の米国特許出
願第０８／８００，８７２号およびセイヴァントらの米国特許出願第０９／０５
２，５８６号に十分に記述される。
【００３１】 バックライト１２０の表面ディフューザ構造は、バックライトアセンブリ構造
の全体の輝度を向上し、向上するための２つの目標を達成する。第１に、ディフ
ューザは、選択され、指定された拡散能力に応じて、シルクスクリーンドットに
よって生じる光導波路出射時のランベルト光線散開を減少する支援を行う。一体
型ディフューザはより多くの光線を法線方向に導く。
【００３２】 第２に、表面に多少凹凸があり、不規則であるため、ディフューザフィルム層
１１４と、光導波路の前面１１０との間に空隙を生じる。空気は、ポリカーボネ
ートなどの典型的な光導波路とは大きく異なる屈折率を有する（１．５に対し約
１．０）。ライト光導波路内から法線に対して鋭角の角度で前面に入射する光線
は、かかる鋭利な角度で光導波路から出射する代わりに、光導波路内に反射し返
される。光線がより法線に向かうまで、光線は光導波路からは出射しない。かく
して、ディフューザフィルム層に入射時に、より多くの光線が法線方向に向かっ
て反射される。以上の２つの効果が、バックライトアセンブリの輝度を大幅に増
加する。
【００３３】 本発明の効果を証明するため、多くの例が作成された。ディフューザ表面は、
事実上いかなる光線出力形状または輪郭を生成するためにも形成できる。ただし
、ランベルト光分散がディスプレイの全体の輝度を減少するシルクスクリーンド
ット付きバックライトアセンブリでは、光線が水平と垂直の両方の方向で法線に
向かってより多く導かれるため、円形ディフューザ出力パターンが望ましい。１
実施形態では、約０．１°〜約２０°の間の円形ディフューザ角が、図１のバッ
クライトアセンブリに比べて、輝度を増加する上で有効である。より好ましい円
形ディフューザ範囲は、約０．５°〜約１０°の間である。
【００３４】 楕円ディフューザも輝度向上の目標を達成する。１実施形態では、９０°×１
°の楕円ディフューザが好ましく、所望結果を産する。楕円の長成分は約８０°
〜１２０°の間で変動でき、短成分は約０．２°〜４５°の間で変動できる。楕
円ディフューザを使用する場合、バックライトアセンブリの前方に座る観察者か
ら多くの光線が逃れすぎないよう、長成分は光源に平行に向くことが望ましい。
【００３５】 図７は、光導波路上の任意点での角度範囲に比較し、水平、垂直方向にかかわ
らない輝度を図で示している。ＬＰ曲線は、一体型ディフューザ１２０またはデ
ィフューザフィルム１１４のいずれもない光導波路１０４からのみの光線出力輝
度を示す。ＬＰ１曲線は、ディフューザフィルム１１４のみを備えた光導波路１
０４の輝度を示す。ＬＰ２曲線は、光導波路１０４と、ディフューザフィルム１
１４と、一体型ディフューザ１２０の輝度を示す。この図で表わされる一体型デ
ィフューザは円形パターンディフューザである。驚くべきことに、新規の一体型
表面ディフューザ１２０を利用すると、約５％の輝度の最少増加が達成される。
これは、ディフューザフィルム１１４が以前に別個の要素として使用されたにも
かかわらず輝度が増加する点で予期していなかったことである。
【００３６】 本実施形態で、ディフューザ角は垂直方向に大きすぎてはならない。さもなけ
れば、光線は法線方向に集中して発光されず、それにより、輝度向上利点が減少
する。水平方向に角度はそれほど小さくしなくてもよい。これは、バックライト
アセンブリ中での幅広い水平の光分散が観察領域中の光の均一性を増加するため
である。ただし、バックライトアセンブリの出射面に正接する方向に多くの光線
を導くため、角度は大きすぎてはならない。
【００３７】 図８は、図３に図示するバックライトアセンブリ５０に似た本発明の別のバッ
クライトアセンブリ１３０を示す。バックライトアセンブリ１３０は、先細ウェ
ッジ光導波路１３４の１端に沿って配された光源１３２を有する。光導波路は、
その上に複数個の溝１３８を備えた後面１３６を有する。反射面が後面１３６付
近に位置する。該反射面は、後面の溝に直接適用される金属面の形態でもよい。
光導波路は、後面の反対側に前面１４２も有する。ＤＴＦTM層１１４が前面付近
に配され、バックライトアセンブリ５０のＤＴＦTMと同一である。
【００３８】 光導波路１３４は、光導波路１０４に関して前述した表面１２０のものと同様
の様態で、表面ディフューザ微細構造１４６を形成する。ただし本実施形態では
、楕円ディフューザ構造が好ましい。楕円ディフューザ構造は、光線ビームから
楕円形の光線出力を発する。図１０は、１個の光点からの楕円出力１５０を誇張
した概略図を示す。図１０は、楕円出力の垂直成分すなわち角度βと、水平成分
すなわち出力の角度φを示す。
【００３９】 たとえば、ディフューザ微細構造が９０°×１°の楕円を生成し、４０°×０
．２°の楕円を生成する２個の見本を製造した。図９に略図示されるように、楕
円の長成分が水平で、溝１３８に平行に向くように、光導波路表面上にディフュ
ーザ表面が配されなければならないことが確認された。楕円の短成分は垂直に向
いている。かくして、光導波路を出射する光線は、実質的に水平方向に広がり、
光分散を一様にする。
【００４０】 ９０°×１°の例で、光線は、楕円出力の１°の角度分だけ、垂直方向に最小
限にのみ広がる。したがって、垂直成分は、光導波路の溝と、ＤＴＦTMのプリズ
ムの光線方向決定特性にはほとんど影響力を持たない。したがって、光線は、前
述のように４２°などの所望垂直方向に向かって実質的に導かれる。しかし、光
線は、楕円の９０°成分によって、バックライトアセンブリ中に水平方向に非常
に均一に分配される。
【００４１】 この種の拡散は、光導波路の全体の輝度と方向制御に影響を及ぼすことなく、
出力から対角線または陰影を完全に排除する。これに関して予期しなかったこと
は、光導波路と一体であるディフューザと、別個のディフューザフィルム１１４
の組み合わせにより対角線が排除されるが、別個ディフューザフィルム１１４の
みでは完全に排除されなかった点である。加えて、第２の別個のディフューザフ
ィルムを追加しても、対角線の問題は排除されないが、光線出力の輝度は大幅に
減少する。一体型ディフューザが対角線を排除し、出力の全体輝度を向上する。
【００４２】 楕円角の範囲は、本発明の範囲から逸脱することなくかなり変更できる。ただ
し、楕円の短成分は、約０．２°〜約１０°の範囲内になくてはならず、約０．
５°〜約５°の間であることが好ましい。楕円の長成分は、約４０°〜約１２０
°の範囲内になくてはならず、約８０°〜約１００°の間であることが好ましい
。
【００４３】 円形ディフューザを使用できるが、テストにより、約１５°を超えるディフュ
ーザ角がバックライトアセンブリの輝度を減少することが示された。これは、視
準効果が、ディフューザによって生じる広角分散によって大幅に減少するためで
ある。約７°のような小さい角度の円形ディフューザは輝度への効果が限定的で
、対角線または陰影の外見を大幅に減少するが、対角線の問題を完全には排除し
ない。したがって、楕円ディフューザの使用が好ましいが、絶対的に必要なわけ
ではない。
【００４４】 本発明は特定の実施形態を参照して説明してあるが、本発明の精神と範囲から
逸脱することなく、前述のように本発明には多数の変更と改変が行える。かかる
変更と改変の範囲と精神は、特許請求の範囲から明白となる。したがって、本発
明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光導波路が後面に複数個のシルクスクリーンドットを有する先行
技術のバックライトアセンブリの略断面図。
【図２】 図１のバックライトアセンブリの種々の要素の組み合わせに対す
る光線出力または輝度を示すグラフ。
【図３】 光導波路が後面に複数個の溝を有する別の先行技術のバックライ
トアセンブリの略断面図。
【図４】 視準された光線出力を示す、図３のバックライトアセンブリ用の
光導波路の略断面図。
【図５】 図２のバックライトアセンブリの種々の要素の組み合わせに対す
る光線出力または輝度を示すグラフ。
【図６】 本発明にしたがって構築されるバックライトアセンブリの１実施
形態の略断面図。
【図７】 図６のバックライトアセンブリの種々の要素の組み合わせに対す
る光線出力または輝度を示すグラフ。
【図８】 本発明にしたがって構築されるバックライトアセンブリの別の実
施形態の略断面図。
【図９】 図８のバックライトアセンブリの光導波路の制御された光線出力
形状と向きの１実施形態の概略前面図。
【図１０】図１０に示される光線出力の垂直軸と水平軸での光線出力形状分
布の概略立体図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年６月１９日（２００１．６．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チュン、ヒュン−スン アメリカ合衆国 92831 カリフォルニア 州 フラートン ウィッカーシャム プレ イス 2724 (72)発明者 ワシリエフ、アナトリ アメリカ合衆国 90505 カリフォルニア 州 トーランス オーシャン アベニュー 23939 ナンバー203 (72)発明者 サヴァント、ガジェンドラ ディ． アメリカ合衆国 90275 カリフォルニア 州 ランチョ パロス ヴェルデス バス ウッド ストリート 26640 Ｆターム(参考） 2H091 FA23Z FA32Z FA41Z LA17

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バックライトアセンブリ用の光導波路であって、 前面と； 前面に対向する後面と； 後面上に備えられた複数個の光学要素と； 前面に形成された一体型表面ディフューザと； から成る光導波路。
  2. 【請求項２】後面上に備えられた該複数個の光学要素が、後面に適用される
    複数個のシルクスクリーンドットをさらに備えた請求項１に記載の光導波路。
  3. 【請求項３】該複数個のシルクスクリーンドットが、光導波路の後面の少な
    くとも一部上で変動するドット密度を有する請求項８に記載の光導波路。
  4. 【請求項４】後面上に備えられた該複数個の光学要素が、後面に形成される
    複数個の溝をさらに備えた請求項７に記載の光導波路。
  5. 【請求項５】該複数個の溝が、光導波路の後面の少なくとも一部上で変動す
    る、溝間の間隔を有する請求項１０に記載の光導波路。
  6. 【請求項６】一体型表面ディフューザが、それぞれ光線出力円錐の形態で、
    おおむね円形の光線出力パターンを発する請求項７に記載の光導波路。
  7. 【請求項７】光線出力円錐が、光導波路の前面にそれぞれ相対的に垂直で、
    約０．１°〜約２０°の間の円錐角を有する請求項１２に記載の光導波路。
  8. 【請求項８】光線出力円錐の円錐角が約０．５°〜約１０°の間の範囲であ
    る請求項１３に記載の光導波路。
  9. 【請求項９】、一体型表面ディフューザが、それぞれおおむね楕円形の光線
    パターンを有する、おおむね楕円の光線出力パターンを発する請求項７に記載の
    光導波路。
  10. 【請求項１０】ディスプレイ用バックライトアセンブリであって、 前面と、前面に対向する後面と、少なくとも１端を有する完全一体型反射光
    導波路と； 該少なくとも１端付近に位置する少なくとも１個の光源と； 光導波路の後面上に備えられた複数個の光学要素と； 光導波路の前面に形成される一体型表面ディフューザと； から成るバックライトアセンブリ。
  11. 【請求項１１】後面上に備えられた該複数個の光学要素が、後面に適用され
    る複数個のシルクスクリーンドットをさらに備える請求項１６に記載のバックラ
    イトアセンブリ。
  12. 【請求項１２】後面上に備えられた該複数個の光学要素が、後面に形成され
    る複数個の溝をさらに備える請求項１６に記載のバックライトアセンブリ。
  13. 【請求項１３】光導波路の前面付近に配される光線拡散フィルム層をさらに
    備えた請求項１６に記載のバックライトアセンブリ。
  14. 【請求項１４】光導波路の前面に隣接して互いに積み重ねられた１対の輝度
    向上フィルム層をさらに備え、各輝度向上フィルム層が、互いに平行の向きであ
    るが光導波路から出射する光線が光導波路の前面に対して法線に向かうすべての
    方向に視準されるように、互いに対して９０°回転される請求項１６に記載のバ
    ックライトアセンブリ。
  15. 【請求項１５】方向変換フィルムをさらに備え、該方向変換フィルムが、光
    導波路を出射する視準された光線を受け取り、所望方向に視準された光線を再方
    向決定するよう、光導波路の前面に隣接して配置された複数個の光学要素を有す
    る請求項１８に記載のバックライトアセンブリ。
  16. 【請求項１６】一体型表面ディフューザが、楕円形光線パターンの形態にそ
    れぞれある、おおむね楕円形の光線出力パターンを発する請求項１６に記載のバ
    ックライトアセンブリ。
  17. 【請求項１７】楕円形パターンの長成分が光源におおむね平行に配されるよ
    うに、楕円形パターンが向いている請求項２２に記載のバックライトアセンブリ
    。
  18. 【請求項１８】パターンが、約９０°の角度を有する長成分と、約１°の角
    度を有する短成分とをそれぞれ有する請求項２２に記載のバックライトアセンブ
    リ。
  19. 【請求項１９】一体型表面ディフューザがおおむね円形の光線出力パターン
    を発し、各光線出力パターンが、おおむね円錐形状の光線出力を有する請求項１
    ６に記載のバックライトアセンブリ。
  20. 【請求項２０】それぞれがおおむね楕円形の光線パターンを有する一体型表
    面ディフューザがおおむね楕円形の光線出力パターンを発する請求項２１に記載
    のバックライトアセンブリ。
  21. 【請求項２１】楕円形パターンが、約３０〜約１００°の範囲の角度を有す
    る長成分と、約０．２〜約１０°の角度を有する短成分とをそれぞれ有する請求
    項２６に記載のバックライトアセンブリ。
  22. 【請求項２２】バックライトアセンブリの輝度を増加する方法であって、 前面と、後面と、少なくとも１個の端部とを備えた光導波路を提供する工程
    と； 光導波路の前面に一体型表面ディフューザを直接形成する工程と； 光導波路の後面上に複数個のシルクスクリーンドットを適用する工程と； 光導波路の該少なくとも１個の端部に隣接して光源を設置する工程と； バックライトアセンブリのディスプレイに隣接して光導波路を設置し、光源
    を点灯する工程と； から成る方法。
  23. 【請求項２３】光線拡散フィルム層を光導波路の前面に隣接して設置し、一
    体型表面ディフューザと、光線拡散フィルム層の平滑な後面との間に空隙を生じ
    る工程をさらに含む請求項２８に記載の方法。
  24. 【請求項２４】光導波路の前面に隣接して、光線拡散フィルム層上で互いに
    積み重ねられた１対の輝度向上フィルム層を設置する工程をさらに含み、輝度向
    上フィルム層が、互いに実質的に平行の向きであるが、光導波路から出射する光
    線が、光導波路の前面に対して法線に向かうすべての方向に視準されるように、
    互いに対して９０°回転される請求項２９に記載の方法。
  25. 【請求項２５】一体型表面ディフューザを形成する工程が、 光導波路が形成された後に、光導波路の前面に微細構造をエンボス加工し、
    それによって一体型表面ディフューザを定義する工程からさらに成る請求項２８
    に記載の方法。
  26. 【請求項２６】一体型表面ディフューザを形成する工程が、 光導波路が形成される際に、光導波路の前面に微細構造を形成し、それによ
    って一体型表面ディフューザを光導波路内に形成する工程からさらに成る請求項
    ２８に記載の方法。
  27. 【請求項２７】一体型表面ディフューザを形成する工程が、 光導波路の前面上にエポキシ層を広げ、エポキシ層に微細構造を複写し、光導
    波路の前面上にエポキシ層を硬化させ、それによって一体型表面ディフューザを
    形成する工程からさらに成る請求項２８に記載の方法。
  28. 【請求項２８】バックライトアセンブリから対角線を排除する方法であって
    、 前面と、後面と、少なくとも１個の端部とを備えた光導波路を提供する工程
    と； 光導波路の後面に複数個の溝を形成する工程と； 光導波路の前面に一体型表面ディフューザを直接形成する工程と； 光導波路の該少なくとも１個の端部に隣接して少なくとも１個の光源を設置
    する工程と； バックライトアセンブリのディスプレイに隣接して光導波路の前面を設置し
    、光源を点灯する工程と； から成る方法。
  29. 【請求項２９】層の片側に形成された複数個の光学要素と、層の反対側に平
    滑な表面とを有する方向変換フィルム層を提供する工程と； 層の平滑な面が光導波路の一体型表面ディフューザに面するように、光導波
    路の前面に隣接して方向変換フィルム層を設置し、それによって、方向変換フィ
    ルム層と光導波路との間に空隙を生成する工程と； からさらに成る請求項３４に記載の方法。
  30. 【請求項３０】光導波路と、バックライトアセンブリのディスプレイとの間
    に空隙を生成する方法であって、 光導波路の前面上に一体型表面ディフューザ微細構造を形成する工程と； 少なくとも１個の平滑な面を有する別個の光線拡散フィルム層を提供する工
    程と； 光線拡散フィルム層の平滑な面を光導波路の前面に隣接して設置し、それに
    よって、一体型表面ディフューザの微細構造と、光線拡散フィルム層の平滑な面
    との間に空隙を生成する工程と； から成る方法。
  31. 【請求項３１】光導波路と、バックライトアセンブリのディスプレイとの間
    に空隙を生成する方法であって、 光導波路の前面に一体型表面ディフューザ微細構造を形成する工程と； フィルム層の片側に複数個の光学要素と、フィルム層の反対側に平滑な面と
    を有する方向変換フィルムを提供する工程と； 方向変換フィルム層の平滑な面を光導波路の一体型表面ディフューザの微細
    構造に隣接して設置する工程と； から成る方法。
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