JP2015536029A - 改良されたｌｃｄバックライトディスプレイ - Google Patents

Abstract

以下の発明は、改良されたＬＣＤバックライトに関し、更に詳しくは、導光板の内部の光散乱ドットの改良された構成に関する。導光板（２２）は、複数の光散乱ドット（２３ｄ〜２３ｄ）を有するように形成されている下面を備えており、これらの光散乱ドット（２３ａ〜２３ｄ）が、光ビームを散乱し反射して、光ビームを一様な面光源に変換するのであるが、それぞれの光ドットの表面積が、ＬＥＤライト（２６）を備えている３つのエッジの少なくとも１つからのその距離の関数として減少することを特徴とする。【選択図】図２

Description

以下の発明は、改良された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトに関し、詳細には、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）デバイスと共に用いるためのコンパクトなバックライトディスプレイモジュールに関し、更に詳細には、拡散板の内部における光散乱ドットの改良された構成に関する。

ＬＣＤデバイスは、典型的には、液晶パネルを照明するための様々な光操作デバイスと共に、光源を有するバックライトモジュールを備えている。このモジュールから出力される光は、イメージが適切に照明され出力からの容認できる程度の輝度があることを保証するために、一様であることが好ましい。典型的なバックライトモジュールは、米国特許出願公開第２０１１３１７４４７号に示されている。

本発明が更に詳細に説明される前に、本発明は、説明される特定の実施形態に限定されず、従って、もちろん様々であり得ることを理解されたい。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるのであるから、本明細書において用いられる専門用語は、特定の実施形態について説明するという目的のみを有しており、限定的であることは意図されていないことをも理解されたい。

本発明の第１の態様によれば、ＬＣＤを照明するためのバックライトモジュールデバイスが提供される。このバックライトモジュールデバイスは、そのハウジング自体の内側表面上に配置された第１の反射性コーティングを備えているハウジングと、
上面と下面とを有し、ハウジングの内部に収容され、光ビームを、上面から放射される対応する面光源に変換する導光板であって、
光ビームを散乱および反射して光ビームを一様な面光源に変換する複数の光散乱ドットと共に形成されている下面を備えている導光板と、
光ビームを提供するために、ハウジングの内部に収容された導光板の３つのエッジ上に配置された複数のＬＥＤライトを備えている照明源と、
ハウジングの内部に収容され、導光板の上面上に載置されており、導光板からの光ビームを更に統一する拡散フィルムと、
ハウジングの内部に収容され、拡散フィルム上に載置されている、直交して同じ位置に配置されている２つの輝度向上フィルムと、を備えており、
それぞれの光ドットの表面積が、ＬＥＤライトを備えている３つのエッジの少なくとも１つからのその距離の関数として減少することを特徴とする。

エッジリット（照明）ディスプレイ（Edge lit displays）は、任意の数のエッジから照明され得るが、明らかに、照明されるエッジがより多いほど、バックライトモジュールから出力される輝度は、より高くなる。しかし、ＬＣＤデバイスは、常に、より小さな体積内に収まることが要求される。高い光出力を維持しながら、デバイスのサイズを縮小し、それにより、照明されることが要求されるエッジの数を削減したいという欲求がある。従来、光ドット散乱体を備えた導光板は、光ドットの表面積がＬＥＤのエッジの照明源からの距離の関数として増加するように、配置されているのが典型的である。しかし、例えばアパーチャの全体幅の１０％未満、好ましくは５％未満など、導光板のエッジと光透過性アパーチャの始点との間の距離が最小化されている場合には、光散乱ドットの構成は、それぞれの光ドットの表面積が、ＬＥＤライトを備えている３つのエッジの少なくとも１つからのその距離の関数として減少するように、出力の一様性を向上させるように構成されているのが好ましい。

これらの修正は、修正を行わない場合に予想される１６０，０００ｃｄ／ｍ²と比較すると、４００，０００ｃｄ／ｍ²というバックライトの輝度をもたらした。

光散乱ドットは、どのような多角形の形状から選択されてもよいが、実質的に円形であることが好ましく、光散乱ドットの有効半径は、ＬＥＤライトを備えている３つのエッジの少なくとも１つからの距離の関数として減少する。光散乱ドットは、表面積を更に増加させる３次元的な幾何学的形状を有することもあり得る。

好適な構成では、光散乱ドットのそれぞれの有効半径は、ＬＥＤライトを備えているすべての３つのエッジからの距離の関数として減少する。

ハウジングは、単に、光ガイドと照明源とを保護するための手段である。好適な構成では、デバイスの体積を更に減少させるため、ハウジングは、取付板と、照明源を備え、実質的に垂直方向に直立する壁とから形成され得る。

照明源は、プリント回路板（ＰＣＢ）上に載置された複数のＬＥＤから形成されており、更に、このプリント回路板はヒートシンク上に載置されている。それぞれのＬＥＤは、放射構造と、光出力の発散を減少させることによって光ガイドへの結合効率を向上させるレンズとを備えている。

バックライトモジュールデバイスは、導光板からの光の漏れを最小化しようとして、他方の面または照明されていないエッジから放射されるすべての光を再反射することを試みる。好適な構成においては、導光板は上面および下面上に配置された白色反射板を有しており、上面の上の白色反射板は、ＬＣＤディスプレイのサイズに対応する光透過性アパーチャを有している。白色反射板は、光を反射して導光板内に戻す。

一番外側の光学コンポーネントは、２つのＢＥＦフィルム上に配置されているディスプレイマスクプレートであり、ディスプレイマスクプレートは、ＬＣＤディスプレイのサイズに対応する光透過性アパーチャと共に、反射性または吸収性コーティングを備えている。このディスプレイマスクの透過性アパーチャが、モジュールから放射されている唯一の光は、その上に任意選択で配置されるＬＣＤユニットと同じ面積に対応するものであることを、保証している。

ディスプレイマスクはアパーチャを提供するのであるが、少なくとも２つの対向するエッジに沿った方向では、反射性または吸収性コーティングの幅は、アパーチャの幅の１０％であり、好ましくは５％である。

導光板は、任意の光透過性材料で、好ましくはアクリルで、製造され得る。

次に、本発明の実施形態について、次の添付の図面を単なる例として用い、それらを参照して、説明する。

バックライトモジュールの側面図。 バックライトモジュールの平面図。 導光板と光散乱ドットとの側面図。

図１ａを参照すると、１として全体が示されているバックライトモジュールが、提供されている。複数個の照明源１６が存在している。照明源はヒートシンク６から形成されており、ヒートシンク６の上にはプリント回路板５が取り付けられている。回路板５は複数のＬＥＤ４を含み、これらの複数のＬＥＤ４が、その出力を、レンズ３を用いて合焦させる。

照明源１６は、導光板２の（図１ｂに示されているように）エッジのうちの３つに配置されている。導光板２の下面は、複数の光散乱ドット（図示されていないので、図２を参照のこと）を伴うように形成されており、少なくとも一層の白色反射板８ａ、８ｂによって封止されている。下側の白色反射板層８ａは、導光板２の下面全体を被覆している。白色反射板８ａ、８ｂは、導光板内に光を反射して戻す。上側の白色反射板層８ｂは、光ガイドからの光がデバイスを離れることを可能にする光透過性アパーチャ９を有する。アパーチャ９の上部には拡散フィルム１０が配置されており、拡散フィルム１０が、出力輝度を更に統一する。全体が１１で示されている、直交して同じ位置に配置される２つの輝度向上フィルムが、拡散板１０上に配置されている。最終的な光学コンポーネントは、光透過性アパーチャ１３を有するディスプレイマスク層１２であるが、ここで、アパーチャ１３は、照明されて投影されるＬＣＤディスプレイ１７と実質的に同じ面積を有する。

ハウジング１５は、取付板７から形成されており、取付板７の上には、エッジ照明源１６の３つの側が配置されている。図２によれば、第４のエッジ１４は、照明源を有していない代わりに、白色反射板の層が提供されている。

次に図２を参照すると、導光板２２を備えた光ガイド２０が示されており、光は照明源２６から入っている。導光板２２の下面には、複数の光散乱ドット（２３ａ〜２３ｄ）が配置されているのであるが、光散乱ドット２３ａ〜２３ｄの表面積は、エッジ照明源２６からのそれらまでの距離の関数として減少している。光ガイドは、ＬＣＤディスプレイへの光出力２４を更に統一するために、拡散フィルム２１を用いる。

Claims (9)

1. ＬＣＤを照明するためのバックライトモジュールデバイスであって、
   内側表面上に配置された第１の反射性コーティングを備えているハウジングと、
   上面と下面とを有し、前記ハウジングの内部に収容され、光ビームを、前記上面から放射される対応する面光源に変換する導光板であって、
   前記光ビームを散乱および反射して前記光ビームを一様な面光源に変換する複数の光散乱ドットと共に形成されている下面を備えている導光板と、
   前記ハウジングの内部に収容された前記導光板の３つのエッジ上に配置された複数のＬＥＤライトを備えている、光ビームを提供するための照明源と、
   前記ハウジングの内部に収容され、前記導光板の前記上面上に載置されており、前記導光板からの前記光ビームを更に統一する拡散フィルムと、
   前記ハウジングの内部に収容され、前記拡散フィルム上に載置されている、直交して同じ位置に配置されている２つの輝度向上フィルムと、を備えており、
   それぞれの光ドットの表面積が、前記ＬＥＤライトを備えている前記３つのエッジの少なくとも１つからのその距離の関数として減少することを特徴とするバックライトモジュールデバイス。
2. 前記光散乱ドットは実質的に円形であり、前記光散乱ドットの有効半径は前記ＬＥＤライトを備えている前記３つのエッジの少なくとも１つからの距離の関数として減少する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記光散乱ドットの前記有効半径は前記ＬＥＤライトを備えているすべての３つのエッジからの距離の関数として減少する、請求項１または請求項２に記載のデバイス。
4. 前記ハウジングは取付板と実質的に垂直方向に直立する壁とから形成され、前記壁は前記照明源を備えている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記照明源は、プリント回路板上に載置され更にヒートシンク上に載置されている複数のＬＥＤから形成されており、それぞれのＬＥＤは、放射構造と、光出力の発散を減少させることによって光ガイドへの結合効率を向上させるレンズとを備えている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記導光板は前記上面および下面上に配置された白色反射板を有しており、前記上面の上の前記白色反射板はＬＣＤディスプレイのサイズに対応する光透過性アパーチャを有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. ディスプレイマスクプレートが前記ＢＥＦフィルム上に配置されており、前記ディスプレイマスクプレートは、前記ＬＣＤディスプレイのサイズに対応する光透過性アパーチャと共に反射性または吸収性コーティングを備えている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記ディスプレイマスクはアパーチャを提供し、少なくとも２つの対向するエッジに沿った方向では、前記反射性または吸収性コーティングの幅は、前記アパーチャの幅の１０％である、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記導光板はアクリルで作られている、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のデバイス。