JP2008527672A - 液晶ディスプレイのバックライティングのための固体コロイド分散体 - Google Patents

Abstract

フラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルが、ＬＣＤデバイスのアレイと、ＬＣＤデバイスのアレイ上でバックライティングを実現するために、ＬＣＤデバイスのアレイに入射する光路に光を放射するように構成されているＬＥＤデバイスのアレイとを備える。固体フォーム構造体等の、第１の屈折率を有する第１の材料の粒子が第２の屈折率を有する第２の材料内に分散された固体コロイド分散体が、バックライティングの空間不均一性を減少させるために光路内に設けられている。

Description

本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関し、より詳細には、ＬＣＤデバイスのバックライティングに関する。

ＬＣＤデバイスは、モニタ、テレビ、および／または他のディスプレイ用のフラットパネルディスプレイにおいて広く使用されている。当業者に周知のように、ＬＣＤディスプレイは一般に、光シャッタのアレイとして働くＬＣＤデバイスの平面型アレイを備える。透過型ＬＣＤディスプレイは、ＬＣＤデバイスのアレイの上方、横、場合によっては後部に冷陰極蛍光管（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｔｕｂｅ）を使用するバックライティングを用いる。ＬＣＤデバイスの後部の拡散パネルを使用し、より均一な表示を実現するように光を均等にリダイレクトし散乱させることができる。

例えば、ＬＣＤデバイスの平面型アレイの１つまたは複数の縁部に隣接する１つまたは複数の冷陰極蛍光管と、それらの冷陰極蛍光管からの光を導くライトガイドまたはライトパイプとを使用し、ＬＣＤデバイスの平面型アレイの面を照明することが知られている。残念ながら、そのような縁部ライティングは、最大５０％またはそれ以上の光が失われて、非効率となる可能性がある。

また、冷陰極蛍光管のアレイを、ＬＣＤデバイスの平面型アレイの後部で、それに面して設けることが知られている。残念ながら、冷陰極蛍光管のアレイは、ＬＣＤディスプレイの厚さを増大し、かつ／またはその電力消費を増大させる可能性がある。また、ＬＣＤデバイスの平面型アレイを冷陰極蛍光管のアレイで均一に照明することが困難である可能性がある。

発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス等の半導体発光デバイスもまた、ＬＣＤデバイスの平面型アレイの縁部照明用に使用することができる。例えば、その開示が本明細書で完全に記載されているかのようにその全体が参照により本明細書に組み込まれる特許文献１には、大面積ＬＣＤおよび／またはテレビのバックライティング用に使用することができる側部発光ＬＥＤについて述べられている。

ＬＥＤデバイス等の半導体発光デバイスもまた、ＬＣＤデバイスの直接バックライティング用に使用することができる。例えば、その開示が本明細書で完全に記載されているかのようにその全体が参照により本明細書に組み込まれる特許文献２には、ＬＣＤデバイス用のバックライティングを実現するためにＬＣＤデバイスのアレイから近接して離隔されたＬＥＤデバイスのアレイについて述べられている。

米国特許出願第１０／８９８，６０８号明細書 米国特許出願第１１／０２２，３３２号明細書

一般に、ディスプレイのユーザにとって均一に見えるＬＣＤディスプレイ用のバックライティングを実現することが望ましい。均一なバックライティングは、ＬＥＤデバイスまたは冷陰極管と拡散パネルとの間の空間を増大し、ＬＥＤデバイスおよび／または蛍光管から出力される光が均一に混ざることができる比較的厚い「混合ゾーン（ｍｉｘｉｎｇ ｚｏｎｅ）」を可能にすることによって実現することができる。残念ながら、混合ゾーンの厚さが増大される場合、フラットパネルディスプレイの厚さ全体もまた増大する可能性があることが望ましくない。バックライティングの均一性はまた、隣接するＬＥＤデバイス間、および／または冷陰極蛍光管間のピッチを減少させることによって実現することができる。残念ながら、ピッチが減少される場合、より多くのＬＥＤデバイスおよび／または冷陰極蛍光管が使用される可能性があり、これは、フラットパネルディスプレイのコストおよび／または電力消費を増大する可能性があることが望ましくない。

本発明のいくつかの実施形態は、ＬＣＤデバイスの平面型（すなわち２次元）アレイと、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上でバックライティングを実現するために、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイに入射する光路内で光を放射するように構成されている複数のＬＥＤデバイスとを備えるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルを提供する。固体フォーム（ｆｏａｍ）構造体が、前記光路内に設けられている。当業者には周知のように、固体フォームはコロイド分散体（すなわち、第１の材料の粒子が第２の材料全体にわたって分散されている混合物）であり、空気等の気体粒子が固体材料内に分散されている。

いくつかの実施形態では、固体フォーム構造体は、解放気泡（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ）ポリエチレンフォームブロック等の解放気泡フォームブロックを備える。他の実施形態では、固体フォーム構造体は、空気泡が空気と異なる屈折率を有する光透過性材料内に存在する固体コロイド分散体を備える。他の実施形態では、固体フォーム構造体は、圧縮可能な、かつ／または非圧縮性のフォームを備える。他の実施形態では、固体フォーム構造体は、エアロゲルを備える。当業者には周知のように、エアロゲルは、一般的には体積で約５０％から約９９．５％の空気を含有することができる非常に低密度の固体フォームである。エアロゲルは、燐光体材料をその中に含むことができる。他の実施形態では、固体フォーム構造体は、ＬＣＤデバイスに対してＬＥＤデバイスにより生成される熱の影響を低減するように断熱性である。

他の実施形態では、フラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルが、ＬＣＤデバイスの平面型アレイと、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上でバックライティングを実現するために、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイに入射する光路内で光を放射するように構成されている光源とを備える。第１の屈折率を有する第１の材料の粒子が第２の屈折率を有する第２の材料内に存在する固体コロイド分散体が提供される。固体コロイド分散体は前記光路内に位置し、前記光路内に固体コロイド分散体がないときに実現されるバックライティングに比べて、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上でのバックライティングの空間不均一性を減少させるように構成されている。

いくつかの実施形態では、光源は、少なくとも１つのＬＥＤデバイス、および／または少なくとも１つの冷陰極蛍光管を備えることができる。他の実施形態では、ＬＥＤデバイスは、光路を画定するようにＬＣＤデバイスの平面型アレイから近接して離隔されているＬＥＤデバイスの平面型アレイを備え、ＬＥＤデバイスの少なくともいくつかが、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイの周辺部に配置されている。いくつかの実施形態では、第１の材料は、固体および／または気体を含む。いくつかの実施形態では、固体コロイド分散体は、光路内の光を反射、屈折、および／または散乱するように構成されている。いくつかの実施形態では、第１および第２の材料が光透過性である。すなわち、少なくともいくらかの入射光を通過させる。さらに、いくつかの実施形態では、第１の材料の屈折率が第２の材料の屈折率より高く、他の実施形態では、第２の材料の屈折率が第１の材料の屈折率より高い。

本発明の他の実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルは、ＬＣＤデバイス画面と、前記ＬＣＤデバイス画面上の拡散パネルと、光源から前記拡散パネルにかけての光路を画定するように前記拡散パネルから離隔され、前記ＬＣＤデバイス画面上での所定の空間不均一性を有するバックライティングを実現する光源とを備える。ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上でのバックライティングの空間不均一性を減少させるために、光学的手段が、光源から拡散パネルにかけての光路内に設けられている。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の輝度上昇フィルムも、ＬＣＤデバイス画面と拡散パネルとの間に設けることができる。いくつかの実施形態では、拡散パネルはアクリル散乱フィルムを備える。いくつかの実施形態では、光源が、少なくとも１つのＬＥＤデバイスを備える。空間不均一性を減少させるための光学的手段は、光路内の光を反射、屈折、および／または散乱するように構成される材料を、光路内に備えることができる。いくつかの実施形態では、前記材料には、上述のように、固体フォーム構造体、エアロゲル、および／または固体コロイド分散体を含めることができる。

次に、本発明の諸実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明について以下でより完全に説明する。しかし、本発明を本明細書に記載されている諸実施形態に限定されるものと解釈すべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全なものとなり、また、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために提供されている。図面では、層および領域の厚さが明瞭性のために誇張されている。同様な番号は、全体を通して同様な要素を指す。本明細書で用いられるとき、「および／または」という用語は、関連付けて列挙された項目の１つまたは複数の任意の及びすべての組合せを含み、「／」として短縮される可能性がある。

本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態について説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することは意図されていない。本明細書で用いられるとき、単数形は、文脈により明らかにそうではない示されない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「備える」、「含む」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられている特徴、領域、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、領域、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが理解されるであろう。

層または領域等のある要素が別の要素の「上に」存在する、または別の要素の「上に」延びていると言及されるとき、その要素は、他方の要素の上に直接に存在する、または他方の要素の上に直接に延びていることができ、または介在要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素の「上に直接に」存在する、または別の要素の「上に直接に」延びていると言及されるとき、介在要素は存在しない。また、ある要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」と言及されるとき、その要素は、他方の要素に直接に接続されている又は結合されている可能性があり、または介在要素が存在してもよいことが理解されるであろう。一方、ある要素が別の要素に「直接に接続されている」または「直接に結合されている」と言及されるとき、介在要素は存在しない。

様々な要素、構成要素、領域、層、および／または区域について述べるために、第１、第２等の用語が本明細書において使用される可能性があるが、これらの要素、材料、領域、層、および／または区域は、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、ある要素、材料、領域、層、または区域を、別の要素、材料、領域、層、または区域から区別するために使用されるにすぎない。したがって、以下で検討される第１の要素、材料、領域、層、または区域は、本発明の教示から逸脱することなく第２の要素、材料、領域、層、または区域と言及することができる。

さらに、「下の」「底部」または「水平な」、および「上の」「上端」または「垂直な」等の相対的な用語が、本明細書において、ある要素の別の要素に対する図示されているような関係を説明するために使用される可能性がある。相対的な用語は、図示されている向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含することが意図されていることが理解されるであろう。例えば、図中のデバイスが裏返された場合、他の要素の「下」側にあると説明された要素は、そのとき他の要素の「上」側に配向されることになる。したがって、「下の」という例示的な用語は、図の特定の向きに応じて、「下」と「上」の向きを共に包含することができる。同様に、ある図中のデバイスが裏返された場合、他の要素の「下方（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」にあると説明された要素は、そのとき他の要素の「上方（ａｂｏｖｅ）」に配向されることになる。したがって、「下方」または「下」という例示的な用語は、上方と下方の向きを共に包含することができる。さらに、「前方」および「後方」という用語が、本明細書においてフラットパネルディスプレイの対向する外向きの面（ｏｕｔｗａｒｄ ｆａｃｅ）を説明するために使用される。従来、鑑賞面（ｖｉｅｗｉｎｇ ｆａｃｅ）が前方と見なされるが、鑑賞面は、向きに応じて後方と見なしてもよい。

本発明の実施形態が、本明細書において、本発明の理想化された実施形態の概略図である断面図を参照して説明される。したがって、例えば製造技法および／または公差の結果として図示の形状から変動することが予期されるべきである。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で図示されている領域の特定の形状に限定されると解釈すべきでなく、例えば製造に起因する形状の逸脱が含まれるべきである。例えば、平坦として図示または説明されている領域は、典型的には、粗い、かつ／または非線形の形態を有することができる。さらに、図示されている鋭い角度は、典型的には、丸くてよい。したがって、図示されている領域は、本質的に概略的なものであり、それらの形状は、領域の正確な形状を説明することが意図されておらず、また本発明の範囲を限定することが意図されていない。

別段の規定がない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）用語すべては、本発明が属する分野の技術者によって共通に理解されるものと同じ意味を有する。さらに、一般に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術および本開示の文脈におけるそれらの意味と適合する意味を有すると解釈すべきであり、本明細書において別段そのように明示的に規定されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。

図１は、バックライティングの不均一性を示す可能性があるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。図１に示されているように、これらのディスプレイパネル１００は、本明細書では「ＬＣＤ画面」または「ＬＣＤデバイス画面」１１０とも言及されるＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０を備える。当業者には周知のように、ＬＣＤ画面１１０は、ガラスまたは他の材料の部片間に液晶物質を備えることができ、また、偏光フィルムおよび１つまたは複数の電極層を備えることができる。ＬＣＤデバイスのアレイ１１０の設計は当業者に周知であり、本明細書でこれ以上述べる必要はない。

さらに図１を参照すると、拡散パネル１３０も、ＬＣＤデバイス画面１１０上に設けられえいる。拡散パネル１３０は、一般に厚さ約２ｍｍとすることができるアクリル散乱フィルムを備える。１つまたは複数の輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）１４０が、ＬＣＤデバイス画面１１０と拡散パネル１３０との間に設けられる可能性がある。拡散パネル１３０および輝度上昇フィルム１４０の設計は当業者に周知であり、本明細書でこれ以上述べる必要はない。さらに、ＬＣＤデバイスのアレイ１１０、拡散パネル１３０、および輝度上昇フィルム１４０は、図１に示されているように、直接互いに接して配置することができ、かつ／または、介在フィルムおよび／または空隙を使用して互いに離隔することができる。

さらに図１を参照すると、光源１２０から拡散パネル１３０にかけての光路１５０を画定するように拡散パネルから離隔されている光源１２０が設けられ、それによって、ＬＣＤデバイス画面１１０上にバックライティングを実現する。光源１２０は、先に引用した特許文献２の実施形態のいずれかに述べられているようなＬＥＤデバイスの平面型アレイを備えることができ、ＬＥＤデバイスの他の従来のアレイを備えることができ、冷陰極蛍光管のアレイおよび／またはＬＣＤデバイス画面１１０の直接バックライティングを実現することができる他の好適な光源を備えることができる。１つまたは複数のＬＥＤデバイスおよび／または冷陰極蛍光管を、縁部バックライティングを実現するように構成することもできる。

図１に示されているように、光路１５０は、重なり合わないものとすることができ、かつ／または、バックライティングの所定の空間不均一性がＬＣＤデバイス画面１１０上で実現されるように重なり合うこともできる。例えば、混合ゾーンを画定するために、光源１２０と拡散パネル１３０との間に約１７ｍｍの間隔Ｓを設けることが望ましい場合がある。白色光が見えるように、光源１２０が、ＬＥＤのアレイ、例えば１つまたは複数の赤色、緑色、および／または青色のＬＥＤを使用するとき、ＬＣＤ画面１１０全体にわたる光強度の空間不均一性が現れ、その結果、バックライティングが均一でない可能性がある。本明細書で用いられるとき「均一な（ｕｎｉｆｏｒｍ）」バックライティングは、従来の鑑賞距離でディスプレイを見る通常の鑑賞者が、バックライティング強度の変動に気付かないことを意味する。いくつかの実施形態では、約２５％未満の変動で均一な強度がもたらされる可能性があり、一方、他の実施形態では、５％未満の変動で均一な強度がもたらされる可能性がある。

２６ｍｍのＬＥＤピッチの場合、間隔Ｓは、均一なバックライティングを実現するために約２５ｍｍに増大する必要がある可能性があると概算された。しかし、間隔Ｓのこの増大は、望ましくない可能性がある。また、アレイ内の隣接するＬＥＤデバイス間のピッチを減少させることも可能である。しかし、ＬＥＤピッチを減少させると、フラットパネルディスプレイのコストおよび／または電力消費が増大する可能性があることが望ましくない。

図２は、本発明の様々な実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。図２に示されているように、これらのディスプレイパネル２００は、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０上でのバックライティングの空間不均一性を減少させるために、光源１２０から拡散パネル１３０までの光路１５０’内に光学的手段２１０を備える。本発明のいくつかの実施形態によれば、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０上でのバックライティングの空間不均一性を減少させるために光路１５０’内に光学的手段２１０を追加することにより、間隔Ｓを、例えば１７ｍｍで同じに維持しながら、より均一なバックライティングを達成することができることが判明した。

いくつかの実施形態では、空間不均一性を減少させるための光学的手段２１０は、光路１５０’内の光を反射、屈折、および／または散乱するように構成された材料を、光路１５０’内に備えることができる。いくつかの実施形態では、空間不均一性を減少させるための光学的手段２１０は、図３で詳細に述べるように固体フォーム構造体を備える。他の実施形態では、空間不均一性を減少させるための光学的手段２１０は、図４で詳細に述べるように第１の屈折率を有する第１の材料の粒子が第２の屈折率を有する第２の材料内に存在する固体コロイド分散体を備える。第１の材料の屈折率は、第２の材料の屈折率より高い、または低いものとすることができる。いくつかの実施形態では、固体フォーム構造体は、エアロゲルを備える。空間均一性を減少させるための光学的手段２１０は、図２では光源１２０および拡散パネル１３０の双方から離隔されたものとして示されていることが当業者には理解されるであろう。しかし、他の実施形態では、空間不均一性を減少させるための光学的手段２１０は、光源１２０上に直接に、かつ／または拡散パネル１３０上に直接に存在してもよい。

図３は、本発明の他の実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。図３に示されているように、これらのディスプレイパネル３００は、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０上でバックライティングを実現するために、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０に入射する光路１５０”に光を放射するように構成されたＬＥＤデバイス３２２の平面型アレイ３２０を備える。図３に示されているように、複数のＬＥＤデバイス３２２は、光路１５０”を画定するようにＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０から近接して離隔されたＬＥＤデバイス３２２の平面型アレイを備えることができ、ＬＥＤデバイス３２２の少なくともいくつかが、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０の周辺部１１０ａに配置されている。ＬＥＤデバイス３２２の平面型アレイは、特許文献２に説明されている実施形態のいずれかに従って、かつ／または他の構成を使用して設けることができる。

さらに図３を参照すると、固体フォーム構造体３１０が光路内に設けられる。本発明のいくつかの実施形態では、固体フォーム構造体３１０は、解放気泡フォームブロックを含む。当業者には周知のように、独立気泡フォームは、離散的に離隔された泡を含み、一方、解放気泡フォームは、相互接続された通路を形成する、連結された泡を含む。しかし、他の実施形態では、独立気泡フォームも使用することができる。

いくつかの実施形態では、固体フォーム構造体３１０は、例えばニュージャージー州サドルブルックのＳｅａｌｅｄ Ａｉｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｆｏａｍ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから、および他の供給元から入手可能な、広く使用可能な解放気泡ポリエチレンフォームを備える。このポリエチレンフォームは屈折により色が白く見えるが、光路内の光にとって透過性となる可能性がある。本明細書で用いられるとき「透過性」という用語は、入射光の少なくとも一部が材料を通過し、そこから出てくることを意味する。いくつかの実施形態では、入射光の約２０％以下が解放気泡ポリエチレンフォームによって吸収される。フォーム構造体３１０内の空気泡３１２は、光透過性のプラスチック材料３１４内で均一かつ／または不均一なサイズ、形状、および／または分布のものであってよいことも理解されるであろう。さらに、固体フォーム構造体３１０は、圧縮可能な、かつ／または非圧縮性のフォームを備えることができる。本発明の他の実施形態では、固体フォーム構造体３１０は、例えばマサチューセッツ州ビレリカのＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、および他の多数の供給元から入手可能なエアロゲルを含む。エアロゲルは、望ましい場合、燐光体および／または他の光学材料を含有するように設計することができる。例えば、白色光の外観を実現するように、エアロゲル内で青色ＬＥＤ３２２を、赤色、緑色および／または他の燐光体と共に使用することができる。

最後に、いくつかの実施形態では、固体フォーム構造体３１０は、光源３２０とＬＣＤ画面１１０との間で熱障壁をもたらす断熱性材料とすることもできる。当業者には周知のように、ＬＣＤは非常に熱に敏感である可能性があり、固体フォーム構造体３１０によってもたらされる熱障壁は、ＬＣＤ画面の温度を低減することができることが望ましい。

図４は、本発明のさらに他の実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。図４に示されているように、これらのディスプレイパネル４００は、（少なくとも１つのＬＥＤデバイスおよび／または少なくとも１つの冷陰極蛍光管を備える）縁部照明源（ｅｄｇｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｏｕｃｅ）４２２と、縁部照明源４２２からの光をガイドするためのライトパイプまたはライトガイド４２４とを備える光源４２０を備える。ライトパイプ４２４の設計は当業者に周知であり、本明細書でこれ以上述べる必要はない。

図４では、第１の屈折率を有する第１の材料の粒子４１２が第２の屈折率を有する第２の材料４１４内に分散された固体コロイド分散体４１０が設けられている。固体コロイド分散体４１０は、光路１５０”’内に位置し、光路１５０”’内に固体コロイド分散体４１０がない場合に実現されるバックライティングに比べて、ＬＣＤデバイスの平面型アレイ１１０上でのバックライティングの空間不均一性を減少させるように構成されている。図３の固体フォーム構造体３１０も図４の固体コロイド分散体４１０の実施形態を提供することができ、その場合は第１の材料は気体を含むことが当業者には理解されるであろう。固体コロイド分散体４１０は、光路内の光を反射、屈折、および／または散乱するように構成される。

いくつかの実施形態では、第１の材料４１２と第２の材料４１４は光透過性であるが、異なる屈折率を有する。例えば、いくつかの実施形態では、第１の材料の粒子４１２は空気とすることができ、第２の材料４１４はポリエチレンおよび／または二酸化ケイ素とすることができる。他の実施形態では、第１の材料の粒子４１２は酸化チタン粒子とすることができ、第２の材料４１４はポリエチレンおよび／または二酸化ケイ素とすることができる。他の材料および組合せをも使用することができる。第１の材料の粒子４１２の屈折率は、第２の材料４１４の屈折率より大きい、または小さいものとすることができるも理解されるだろう。

図１〜４の実施形態の様々な組合せ及び部分組合せを本発明の他の実施形態に従って提供することができることが当業者には理解されるであろう。したがって、例えば、光学要素２１０、３１０、または４１０のいずれかを、光源１２０、３２０、および／または４２０の任意の構成と共に使用することができる。さらに、いくつかの実施形態では、拡散パネル１３０および／または輝度上昇フィルム１４０が存在しなくてもよい。最後に、図１〜４に例示されている間隔は、例示的なものにすぎないことが理解されるであろう。したがって、例えば本発明の様々な実施形態による光学要素２１０、３１０および／または４１０を設けるとき、光源１２０、３２０、および／または４２０とＬＣＤデバイスのアレイ１１０との間の間隔Ｓは、図１に比べて減少させることができる。さらに、すでに述べたように、図２〜４に示されている様々な要素は、互いに離隔することができ、かつ／または直接互いに接することができる。

次に、本発明の様々な実施形態について追加的な検討を行う。具体的には、いくつかの実施形態によれば、高透明性の拡散、散乱、および光輸送材料を提供し、バックライト用途のために光の空間均一性を改善することができる。いくつかの実施形態では、解放気泡フォームの層を挿入することによって、所望の均一性を所望の厚さで達成することができる。このフォームは、屈折率変化（ｉｎｄｅｘ ｃｈａｎｇｉｎｇ）材料の順序付けられた、かつ／またはランダムなアレイと見なすことができる。透明プラスチックは約１．５の屈折率を有する可能性があり、空気は１．０の屈折率を有する可能性がある。屈折率が変化するそれぞれの位置で、光は少なくとも屈折する。さらに、反射成分がある可能性がある。また、光の何らかの拡散もあり得る。所望の幾何形状を有する、２つの異なる屈折率を備える他の設計材料を使用することができる。例えば、ＬＥＤ自体からの光の抽出を改善するために、「フォトニック結晶」設計材料を使用することが知られている。さらに、エアロゲルまたはキセロゲル（第２の材料内に第１の材料の微小サイズの泡が分散したエアロゲル）等の材料を使用することができる。

本発明の実施形態は、従来、背面照明型ＬＣＤディスプレイ内で設けられる混合ゾーンのサイズを減少させる、かつ／またはその効率を改善するために使用することができる。

本発明の実施形態はまた、複数のＬＥＤが予め定められたピッチを有するアレイで取り付けられたプリント回路板（ＰＣＢ）と、薄いアクリル散乱プレートと、ＰＣＢとアクリル散乱プレートとの間のディフューザ材料の層とを備える、ＬＣＤ画面の直接ＬＥＤバックライティング用のアセンブリを提供するものと見なすことができる。ディフューザは、アレイからの光の空間均一性を改善することができ、また、ある屈折率を有し、かつ全体にわたって順序付けられた、かつ／またはランダムな形で分散された、異なる屈折率を有する材料の局所領域を有する材料を備えることができる。ディフューザは、均一な構造体とすることができ、かつ／または、空気泡が埋め込まれた透明プラスチックという解放気泡フォームを備えることができる。ＬＥＤクラスタの間隔（ピッチ）は、２５ｍｍで設定することができ、この間隔は、ＬＥＤとアクリル散乱プレートとの間で１７ｍｍの厚さが使用されたとき、ＬＣＤにおいて空間的に不均一な光強度にもたらす可能性がある。ディフューザ層は、ＬＥＤアレイと散乱プレートとの間の距離を増大する必要なく、両者間の散乱、拡散、および／または光輸送を改善することによって、この不均一性を減少または除去することができる。ディフューザ層は、屈折率変化材料、およびフォームと類似の空気泡のアレイとすることができる。上述のように、追加の均一な又は不均一な構造化された材料も使用することができる。

図面および明細書では、本発明の実施形態が開示されており、特定の用語が使用されているが、それらは一般的かつ説明的な意味で使用されているにすぎず、限定するためのものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に規定されている。

バックライティングの不均一性を示す可能性があるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。 本発明の様々な実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。 本発明の様々な実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。 本発明の様々な実施形態によるフラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルの断面図である。

Claims (24)

1. フラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルであって、
   液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスの平面型アレイと、
   前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上でバックライティングを実現するために、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイに入射する光路に光を放射するように構成されている複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスと、
   前記光路内の固体フォーム構造体と
   を備えることを特徴とするディスプレイパネル。
2. 前記複数のＬＥＤデバイスは、前記光路を画定するように前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイから近接して離隔されているＬＥＤデバイスの平面型アレイを備え、前記ＬＥＤデバイスの少なくともいくつかは、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイの周辺部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
3. 前記固体フォーム構造体は、解放気泡フォームブロックを備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
4. 前記固体フォーム構造体は、空気泡が空気と異なる屈折率を有する光透過性の材料内に存在する固体コロイド分散体を備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
5. 前記固体フォーム構造体は、圧縮可能な、かつ／または非圧縮性のフォームを備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
6. 前記固体フォーム構造体は、エアロゲルを備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
7. 前記エアロゲルは、燐光体をその中に含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
8. 前記固体フォーム構造体は、断熱性であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
9. フラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルであって、
   液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスの平面型アレイと、
   前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上でバックライティングを実現するために、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイに入射する光路に光を放射するように構成されている光源と、
   第１の屈折率を有する第１の材料の粒子が第２の屈折率を有する第２の材料内に分散された固体コロイド分散体であって、前記光路内に位置し、前記光路内に前記固体コロイド分散体が存在しないときの前記バックライティングの空間均一性に比べて、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上での前記バックライティングの空間不均一性を減少させるように構成されている固体コロイド分散体と
   を備えることを特徴とするディスプレイパネル。
10. 前記光源は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス、および／または少なくとも１つの冷陰極蛍光管を備えることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイパネル。
11. 前記少なくとも１つのＬＥＤデバイスは、前記光路を画定するように前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイから近接して離隔されているＬＥＤデバイスの平面型アレイを備え、前記ＬＥＤデバイスの少なくともいくつかは、前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイの周辺部に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイパネル。
12. 前記第１の材料は、固体および／または気体を含むことを特徴とする請求項９に記載のディスプレイパネル。
13. 前記固体コロイド分散体は、前記光路内の光を反射、屈折、および／または散乱するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイパネル。
14. 前記第１および第２の材料は光透過性であることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイパネル。
15. フラットパネルディスプレイ用のディスプレイパネルであって、
    液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイス画面と、
    前記ＬＣＤデバイス画面上の拡散パネルと、
    前記拡散パネルから離隔された光源であって、前記光源から前記拡散パネルにかけての光路を画定し、所定の空間不均一性を有する前記ＬＣＤデバイス画面上でのバックライティングを実現する光源と、
    前記ＬＣＤデバイスの平面型アレイ上での前記バックライティングの前記空間不均一性を減少させるための、前記光源から前記拡散パネルまでの前記光路内の光学的手段と
    を備えることを特徴とするディスプレイパネル。
16. 前記ＬＣＤデバイス画面と前記拡散パネルとの間の輝度上昇フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイパネル。
17. 前記拡散パネルは、アクリル散乱フィルムを備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイパネル。
18. 前記光源は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス、および／または少なくとも１つの冷陰極蛍光管を備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイパネル。
19. 空間不均一性を減少させるための前記光学的手段は、前記光路内の光を反射、屈折、および／または散乱するように構成されている材料を前記光路内に備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイパネル。
20. 空間不均一性を減少させるための前記光学的手段は、前記光路内に固体フォーム構造体を備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイパネル。
21. 前記固体フォーム構造体は、エアロゲルを備えることを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイパネル。
22. 前記エアロゲルは、燐光体をその中に含むことを特徴とする請求項２１に記載のディスプレイパネル。
23. 前記固体フォーム構造体は、断熱性であることを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイパネル。
24. 空間不均一性を減少させるための前記光学的手段は、第１の屈折率を有する第１の材料の粒子が第２の屈折率を有する第２の材料内に存在する固体コロイド分散体を備えることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイパネル。

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