JP2008527460A - 事前積層光学フィルムを備える光学サブアセンブリ、およびそれを備える光学ディスプレイ - Google Patents

事前積層光学フィルムを備える光学サブアセンブリ、およびそれを備える光学ディスプレイ Download PDF

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Abstract

事前位置合わせ光学層(22〜30)は、光学層上に積層された接着層(32)が少なくとも最上層(30)と最下層(22)とに接するように積層されるとともに配置されている。その結果得られるサブアセンブリ(36、38)を、層を個々に取り扱うことなく光学ディスプレイ(10a)に組み立てることが可能であり、組み込み時間と製造コストを削減する。

Description

本発明は光学ディスプレイに関する。特に本発明は光学ディスプレイに組み立てるための事前積層光学フィルムに関する。
バックライト付き液晶ディスプレイ(LCD)などの光学ディスプレイは、携帯電話、携帯端末(PDA)、コンピュータゲーム、ラップトップコンピュータ、モニタ、およびテレビ画面を始めとする多種多様な用途に用いられる。バッテリ寿命を犠牲にすることなく輝度を強化するとともに表示性能を改善するために、光学フィルムが光学ディスプレイ内に積層されている。
現在、ディスプレイに用いられるフィルムは製造業者に個々のフィルムとして提供される。フィルムはフィルムを配向および位置決めする際に有用であるとともに、シートをカバーしてフィルムの表面を保護するタブを含む。ディスプレイの組み立て中、フィルムのカバーシートが除去されてフィルムが一枚ずつ、バックライトアセンブリとLCDパネルとの間に嵌合するフレーム内に積層される。両面塗布リムテープは積層フィルムを覆って配置され、フィルムの縁部を封止する。そしてカバーシートはリムテープを覆って配置される。このディスプレイを完成するために、カバーシートを除去するとともにLCDパネルをリムテープに接着させる。
このプロセスは難しく且つ時間および材料の点でコストがかかる。フィルム上にタブを作製することは、作製される材料の廃棄量を増加させるとともに、タブを被覆するためにディスプレイの周囲に延在しなければならないベゼルまたは縁部の幅を増大させる。タブがリムテープの縁部に延在しているため、フィルム間にごみを進入させて沈着させる経路が作成される。カバーシートを個々のフィルムから除去することは、組み立て時間およびフィルムにダメージを与える可能性を増加させる。加えて光学フィルムが薄くなればなるほど、個々の光学フィルムを扱うことがますます困難になる。このためこれらの問題を解決することは、組み立て効率を増すとともに損傷フィルム数を低減することにより製品出力を増大させることになる。
本発明は複数の積層光学フィルムと接着層とを含む光学ディスプレイで用いる光学サブアセンブリである。接着層は積層の最上部および最下部フィルムと接して、積層をユニットとして一緒に保持するため、積層の光学フィルムを個々に扱うことなく積層は光学ディスプレイに組み立てられる。
図1aは光学ディスプレイ10aの概略図を示すが一律の縮尺ではない。光学ディスプレイ10aはシャーシ12と、反射板16と、導光板18と、光源20とを有するバックライト14と、拡散板22と、プリズムフィルム24および26と、拡散板28と、反射型偏光板30と、接着層32と、ディスプレイパネル34と、光学フィルムユニット36(要素22〜32により形成される)と、光学フィルムパッケージ38(光学フィルムユニット36と導光板18)とを含む。
シャーシ12は通例、光学ディスプレイ10の構成要素を支持するプラスチックフレームである。この実施形態においてバックライトユニット14は、導光板18と一緒に反射板16の1つまたは複数の層と、光源20とを含む。導光板18は光を指向する特別な特徴を有し得るとともに、図示のようなスラブの形態またはウェッジなどの他の形態を取ることができる。
光源20は蛍光灯、発光ダイオード、または直下型などの任意の適当なタイプの光源であり得る。光源20からの光は導光板18を介してディスプレイパネル34に向けられる。
次に拡散板22は導光板18上に積層される。拡散板22は導光板18からの光の強度を均質化する。
プリズムフィルム24および26は拡散板22上に積層される。フィルム24および26は光をディスプレイパネル34に向けるプリズムアレイを含む。フィルム24および26は、それらのプリズムアレイが互いに平行に延在する、またはより一般的にはプリズムアレイが互いに非平行に延在するように配置し得る。図示のようにこの実施形態において、プリズムアレイは互いに対して垂直に延在している。
拡散板28はプリズムフィルム26上に積層される。拡散板28は通例比較的脆弱な拡散板であるとともに、拡散板22に関して説明したように、光強度をより均一になるように均質化する。
積層された最後のフィルムは反射型偏光板30である。反射型偏光板30は、多重ポリマフィルム、コレステリック偏光板、またはワイヤグリッド偏光板を始めとする、多数のタイプの反射型偏光板のうちのいずれかであり得る。反射型偏光板30は、不適切な偏光状態であるとともに画像光として透過しない光を再循環する。
通例反射型偏光板30はパネル34の背面にラミネートされている。しかし本明細書に図示した場合および以下の実施形態のように、反射型偏光板30は他の層と一緒に積層され得る。
次の層は接着層32(太線)である。接着層32は通例両面塗布リムテープまたは遮光フレームであるが、接着コーティングでもあってもよい。接着層32の一面は黒色であるとともにディスプレイパネル34に接している。反対面は白色または銀色に着色されるとともに、その下層の各々の一部分と接している。光はフィルム層の周囲で漏れやすいとともに、接着層32の反射面はそのもれた光を再循環して再指向させる。黒色表面は時にはその周辺に沿って形成される輝線である、光学ディスプレイの周囲の「後光効果」を低減する。用い得る適当なリムテープには、スリーエム・カンパニー(3M Company)の、ブラック・アンド・ホワイト・ダブル・コーテッド・ポリエステル・テープ(Black and White Double Coated Polyester Tape)4003S、4003T、4007、4037、および4040、ならびにブラック・アンド・シルバー・ダブル・コーテッド・ポリエステル・テープ(Black and Silver Double Coated Polyester Tape)5173がある。必要に応じてスリーエム・カンパニー(3M Company)の、ブラック・アンド・ホワイト・シングル・コーテッド・ポリエステル・テープ(Black and White Single Coated Polyester Tape)4038および4039も用い得る。
なお層22〜30は一実施形態を表わしている。ニーズおよび要求に応じて、層22〜30のいくつかは省略、追加、または交換し得る。例えばプリズムが上向きまたは下向きである回転フィルムがプリズムフィルム24および26と置換し得るか、またはプリズムを有するビキュイティ(Vikuiti)BEF−RP90/24反射型偏光板が追加され得る。加えて各層は徐々に小さくなるとともに、それらの縁部または周囲は層の一部分が接着層32に接するように連続して引っ込んでおり、以下により詳細に説明する。
接着層32は層22〜30に接して、光学フィルムユニット36を形成し得る。代替的には接着層32は導光板18にさらに接して、光学フィルムパッケージ38を形成し得る。光学フィルムユニット36および光学フィルムパッケージ38を光学サブアセンブリと称し得る。ユニット36およびパッケージ38は、光学ディスプレイ10の組み立てのために製造業者に配送される前に組み立てられる。それらの層は事前位置合わせされるためタブは必要ない。接着層32は層の縁部を封止し、ごみの進入点を排除する。しかし以下に示すように接着層32が含まれる層の周囲を完全に囲むことは必要ない。
図1bは光学ディスプレイ10bの概略図である。ディスプレイ10bはディスプレイ10aと同じ層を含むが、接着層25をさらに含む。
導光板18、拡散板22、およびプリズムフィルム24は前に示したように連続して小さくなる。接着層25はプリズムフィルム24上に積層されるとともに接着層32と同様な大きさに形成されており、接着層25の一面が層18〜24または22〜24の各々と接するとともに固定するようになっている。次にプリズムフィルム26、拡散板28、および反射型偏光板30が積層されている。しかし図1aのようにサイズが小さくなり続ける代わりに、各層は連続して大きくなる。そしてディスプレイ10aに対して示したものと同一の大きさに形成された接着層32が反射型偏光板30上に積層される。接着層25の残りの表面は層26〜32に接する。
接着層25は接着層32とは異なりリムテープではないが、任意のタイプの適当な両面塗布テープである。この実施形態によればこれらの層はより安定しているとともに、ディスプレイ10bの最も小さい層はディスプレイ10aの最も小さい層より大きい。このため層の全体サイズを増すことなくより大きい視認領域が提供される。
図1cは光学ディスプレイ10cの概略図である。またディスプレイ10cはディスプレイ10aと同じ層を含む。
ここで導光板18は層22〜30より大きい。層22〜30は同じサイズであるとともに、接着層32は導光板18の一部分と反射型偏光板30とのみ接している。残りの層は導光板10と反射型偏光板30との間で先細になっているとともに、各層の縁部はごみが進入しないように封止されている。
なおユニット36を形成するために、拡散板22は接着層32に接着するために残りの層より大きいサイズに形成されることもある。ディスプレイ10bと同様に、最も小さい層はディスプレイ10aの最も小さい層より大きく、フィルムの全体サイズを増すことなくより大きい視認領域を提供する。
図2aおよび2bは、光学フィルムユニット36のそれぞれ上面および側面図である。ユニット36は外周32p’と内周32p”とを有する接着層32と、外周28pを有する拡散板28と、外周30pを有する反射型偏光板30とを含む。リセス距離d1、d2、およびd3も図2aに示されている。簡略化のため2つの層28および30が示されている。しかし図1a〜1cに対して説明したように、光学ディスプレイのための光を管理する際に用いられた任意の数および任意のタイプのフィルムを用い得る。
拡散板28は上部に積層された反射型偏光板30を有する下層である。図2aおよび2b内で明らかであるように、拡散板28は反射型偏光板30より大きいとともに、フィルムは外周30pが外周28pから距離d1だけ引っ込むように配置されている。
この実施形態において接着層32はフレームタイプ形状を有するとともに拡散板28および反射型偏光板30を覆って積層される。内周32p”は外周30pから距離d2だけ引っ込んでいる一方で、外周32p’は距離d3だけ外周28pを越えて延在している。このように拡散板28および反射型偏光板30の各々の一部分が接着層32に接するとともに接着している。保護カバーシート(図示せず)が接着層32を覆っておよび最下層の下に積層されていることが理想的である。カバーシートはパネル34をユニット36に接着してディスプレイモジュールを作製する前に除去される。適当な保護カバーシートおよびそれらの取り付け方法は、2003年12月31日に出願された米国特許出願第10/750,553号明細書に記載されている。
距離d1、d2、およびd3は約2.0mm以下、またはより一般的には約1.0mm以下である。距離d1〜d3は互いに同一のものでなくてもよいとともに、層の全体周囲のいずれかに沿って均一でなくてもよい。
図2bで明らかなように各層の一部分と接するために、接着層32は層のずれた(staggered)縁部の外形に適合しなければならない。それは図示の目的のため誇張して示されている。フィルムは薄く、接着層32は通常このような構造を必要としない。
ユニット36は各フィルムを個々に扱うより扱いが大幅に容易であるとともに封止されているため、ごみがフィルム間に蓄積しない。フィルムにはタブがないが、それはそれらが事前位置合わせされており、製造業者は光学フィルムユニット36を正しく位置決めするためにシャーシ内で外周32p’しか位置合わせする必要がないからである。加えてタブなしフィルムは視認領域の周囲のより狭い境界をもたらす。これにより製造業者は、デバイスの全体サイズを増大することなく視認領域のサイズを増加させることができる。これは携帯電話およびPDAなどの小型デバイスに特に重要である。
図2cはユニット36と同様であるが反射型偏光板30内に穴40およびスロット42を含む光学ユニット36aの上面図である。穴40は円形または正方形などの多数のタイプの形状のうちのいずれかを有し得る。ここに2つが示されているが、外周30pの任意の部分または全部に沿って1つまたは複数あってもよい。穴40は直径約2mmより小さくなければならないが、通例約0.5mm〜約1.0mmになる。
スロット42も示されている。スロット42は長方形または楕円形などの多数の細長い形状のいずれかを有し得る。外周30pに沿って1つまたは複数のスロット42があってもよく、穴40との任意の組み合わせであってもよい。スロット42は任意の長さを有し得るが、その幅は2mm未満、通例約0.5mm〜1.0mmでなければならない。
穴40およびスロット42は、外周30pおよび内周32p”から約0.50mm以下でなければならない。通例反射型偏光板30と同じ大きさに形成されるとともに穴40および/またはスロット42も有する追加層が含まれることもある。最下層のみがより大きいサイズに形成されるとともに穴40またはスロット42を含まない。このように層の各々は固定されているとともに、いかなるごみの進入からも封止されている。
スロット42の使用は層をユニットとして固定するが、スロット42の幅方向の層のいくらかの移動も可能にする。このように本実施形態は必要であれば層間の調整をより良好に容認する。
図2dはユニット36と同様であるが反射型偏光板30上にノッチ30nを含む光学ユニット36bの上面図である。ここで外周30pは外側へ、ノッチ30nが距離d1だけ引っ込んでいるところを除いて外周28pまで延在している。外周30pに沿って任意のサイズを有する任意の数のノッチ30nがあり得る。ノッチ30nは例えば三角形形状などの任意のタイプの形状を有し得るが、外周30pが外周28pまで外側に延在している必要はない。
図3aおよび3bは光学フィルムユニット36cのそれぞれ上面および側面図である。ユニット36cは縁部28aおよび28bを有する拡散板28と、縁部30aおよび30bを有する反射型偏光板30と、外縁32’oと内縁32’iとを有する接着層32’と、外縁32”oと内縁32”iとを有する接着層32”とを含む。リセス距離d1、d2、およびd3も含まれる。縁部28aは縁部28bと対向しているとともに、同様に縁部30aは縁部30bと対向している。
ユニット36の実施形態とは異なり、フィルムおよび接着層の全周は互いにずれていない。加えて接着層はフレームタイプの形状の一部分のみの形状である。縁部30aおよび30bは距離d1だけ、それぞれ縁部28aおよび28bから引っ込んでいる。縁部32’iおよび32”iは距離d2だけ、それぞれ縁部30aおよび30bから引っ込んでいる。縁部32’oおよび32”oは距離d3だけ、それぞれ縁部28aおよび28bを越えて延在している。また距離d1〜d3は互いに同一または各縁部に沿って均一である必要はない。
ユニット36cは、ずれていないとともに接着層を有さない各層の2つの残りの縁部を有するが、ユニット36cはなおユニットとして組み立てられているとともに組み込まれている。利点はユニットと36cが組み込まれたデバイスが、2つの残りの縁部を被覆するために最小ベゼルしか必要としないことである。このようにユニット36cは一次元において最大視認領域を提供する。
拡散板28および反射型偏光板30の周囲に沿った任意の2つの縁部は、ずれているとともに接着層32’および32”で固定される。加えてユニット36cの第3の縁部をずらして固定することが望ましい場合がある。
図3cはユニット36cと同様であるが接着層32を含むとともに外周30pを示す光学ユニット36dの上面図である。ここで接着層32は層の全周の周囲に延在するフレームタイプ形状を有する。ユニット36cに示すように縁部28aおよび30aは互いに対してずれているとともに、縁部28bおよび30bも互いに対してずれている。フィルム28および30の残りの2つの縁部はずれておらず、内周32p”は外周30pから距離d2だけ引っ込んでいる。拡散板28の残りの縁部は接着層32と接していない。
またユニット36dは一次元で視認領域を最大にする。加えて追加層がフィルム28と30との間に追加され得るが、層は反射型偏光板30と同じ大きさに形成されて図1c内に示したものと同様な構成を与える。
図4aおよび4bは光学フィルムユニット36eのそれぞれ上面および側面図である。ユニット36eは縁部28aを有する拡散板28と、縁部30bを有する反射型偏光板30と、外縁32’oと内縁32’iとを有する接着層32’とを含む。またリセス距離d1、d2、およびd3が示されている。
本実施形態において1つの縁部のみが固定されている。拡散板28は積層の底部にあり、反射型偏光板30および接着層32’が続いている。縁部30aは距離d1だけ縁部28aから引っ込んでいる。縁部32’iは距離d2だけ縁部30aから引っ込んでいる。縁部32’oは距離d3だけ縁部28aを越えて延在している。ユニット36eの利点は、ユニット36eが単一フィルムではなくなおユニットとして扱われるが、必要に応じてフィルムを扇状に広げて、フィルム間に沈着し得るいかなるごみも除去し得ることである。
図4cはユニット36eと同様であるが接着層32と外周30pとを含む光学ユニット36fの上面図である。縁部28aおよび30aは互いに対してずれている。残りの縁部はずれておらず、内周32p”は外周30pから距離d2だけ引っ込んでいる。拡散板28の残りの縁部は接着層32と接していない。
また追加層を前述の実施形態のいずれにも追加し得る。例えば図1bに示したような追加フィルム層および追加接着層をユニット36fの実施形態と組み合わせてもよい。この例において、各層の1つの縁部のみが連続してずれることになる。すべての実施形態においてリセス距離d1〜d3は通例2.0mmであるが、1.0mm以下であることが好ましい。
これらの実施形態に示したフィルムおよび接着層は、円形および楕円形を始めとするいかなる外形形状も有することができる。加えてこれらの実施形態は、単に導光板を複数の積層フィルムの底部に追加することにより、光学フィルムパッケージ38(図1a〜1c)に適用される。
図5はシャーシ12内に組み立てられた光学フィルムユニット36eを示すが一律の縮尺ではない。図5はシャーシ12と、反射板16と、導光板18と、接着層32’および複数の積層光学フィルム44を有するユニット36cとを含む。フィルム44は3つのフィルムを有して示されているが、図1a〜1cに図示するとともに参照して説明したような任意の数のフィルムを含み得る。
導光板18はシャーシ12に取り付けられていえる。ユニット36eは、接着層32’の縁部をシャーシ12内に位置決めすることにより組み込まれる。接着層32’はシャーシ12に付着してユニット36eを固定する。図5に示したように接着層32’は、ずれた層の外形とシャーシ12への取り付けに適合しなければならない。
図6はシャーシ12a内に組み立てられた光学フィルムパッケージ38aを示すが一律の縮尺ではない。図6はシャーシ12aと、反射板16と、導光板18a、接着層32’および複数の積層光学フィルム44を有するパッケージ38aとを含む。
本実施形態においてパッケージ38aは接着層32’をシャーシ12a内に位置決めすることにより組み込まれる。シャーシ12およびシャーシ12aならびに導光板18および18aは、それぞれ光学フィルムユニットまたは光学フィルムパッケージの組み込みに対応するように若干異なっている。また接着層32’は導光板18a、光学フィルム44、およびシャーシ12aの一部分を接触させるのに必要な外形に適合する。
本発明は光学ディスプレイへの組み込みにより効果的でコストがかからない製品を提供する。光学層は連続ウェブにより事前位置合わせされるとともに一括積層されていてもよく、それは現在行われているような各層を個々に積層することより効率的であるとともに効果的である。層が個々に積層されないため、層は位置決め且つ配向させるための周辺タブも保護カバーシートも必要としない。加えてフィルムを封止してごみが層間に進入しないようにし得る。
好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者には本発明の要旨と範囲とから逸脱することなく形状および詳細に変更をなし得ることは理解できよう。
光学ディスプレイの代表的実施形態の分解図である。 光学ディスプレイの代表的実施形態の分解図である。 光学ディスプレイの代表的実施形態の分解図である。 光学フィルムユニットの第1の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第1の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第2および第3の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第2および第3の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第4の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第4の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第5の代表的実施形態の上面図である。 光学フィルムユニットの第6の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第6の代表的実施形態の上面および側面図である。 光学フィルムユニットの第7の代表的実施形態の上面図である。 シャーシ内に組み込まれた光学フィルムユニットの断面図である。 シャーシ内に組み込まれた光学フィルムパッケージの断面図である。

Claims (19)

  1. 最上部フィルムと最下部フィルムとを有する複数の積層光学フィルムと、
    前記積層の前記最上部および最下部フィルムと接して、前記積層をユニットとして一緒に保持する第1の接着層とを備え、
    前記積層の前記光学フィルムを個々に扱うことなく、前記積層が光学ディスプレイに組み立てられる、光学ディスプレイで用いる光学サブアセンブリ。
  2. 前記積層の前記最上部フィルムと最下部フィルムとの間に少なくとも1つの中間フィルムをさらに備える、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  3. 前記光学フィルムの縁部がずれているとともに、
    前記積層の2つの隣接フィルム間に第2の接着層をさらに備える、請求項2に記載の光学サブアセンブリ。
  4. 前記光学フィルムが、各光学フィルムが前記第1の接着層と接するように構成される、請求項2に記載の光学サブアセンブリ。
  5. 前記光学フィルムおよび前記第1の接着層の縁部がずれている、請求項4に記載の光学サブアセンブリ。
  6. 少なくとも1つの光学フィルムの周囲の少なくとも一部分が、前記第1の接着層を前記最下部フィルムと接触可能にするような形状にされる、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  7. 少なくとも1つの光学フィルムが空隙を含み、前記第1の接着層を前記最下部フィルムと接触可能にする、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  8. 前記最下部フィルムの下に積層された導光板をさらに備え、前記導光板が前記第1の接着層を前記導光板に接触可能にするように構成される、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  9. 第1の周囲を有する導光板と、
    光学フィルムユニットとを備え、前記光学フィルムユニットが、
    複数の積層光学フィルムと、
    前記導光板の前記第1の周囲を越えて延在する第2の周囲を有し、前記光学フィルムおよび導光板の露出部分と接する接着層とを備え、
    各光学フィルムが周囲を有し、前記複数の積層光学フィルムが第1および第2の外部光学フィルムを含み、前記第1の外部光学フィルムが前記導光板に隣接しており、前記第1の外部光学フィルムの周囲の少なくとも一部分が前記導光板の一部分が露出するように前記導光板の前記第1の周囲から引っ込んでおり、各残りの光学フィルムの周囲の少なくとも一部分が少なくとも前記第2の外部光学フィルムの一部分が露出されるように引っ込んでいる、光学フィルムパッケージ。
  10. 前記接着層がフレームタイプの形状を有する、請求項9に記載の光学フィルムパッケージ。
  11. 前記接着層がフレームタイプの形状の一部分を有する、請求項9に記載の光学フィルムパッケージ。
  12. 前記複数の積層光学フィルムが事前位置合わせされる、請求項9に記載の光学フィルムパッケージ。
  13. バックライトユニットと、
    ディスプレイパネルユニットと、
    前記バックライトユニットと前記ディスプレイパネルユニットとの間に位置決めされた光学フィルムユニットとを備え、
    前記光学フィルムユニットが、複数の事前位置合わせされた積層光学フィルムを備え、少なくとも前記積層の最上部光学フィルムと前記積層の最下部光学フィルムとが接着層に接している光学ディスプレイ。
  14. 前記バックライトユニットが、
    導光板と、
    少なくとも1つの光源とをさらに備える、請求項13に記載の光学ディスプレイ。
  15. 前記接着層が、前記光学フィルムユニットを前記ディスプレイパネルユニットに固定する、請求項13に記載の光学ディスプレイ。
  16. 前記接着層が、ごみの進入点がないように前記光学フィルムユニットの縁部を封止する、請求項13に記載の光学ディスプレイ。
  17. 前記光学フィルムが各々少なくとも1つの縁部を含み、ある距離だけ連続して引っ込んでいる、請求項13に記載の光学ディスプレイ。
  18. 前記距離が約2.0mm以下である、請求項13に記載の光学ディスプレイ。
  19. 前記距離が約1.0mm以下である、請求項13に記載の光学ディスプレイ。
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