JP2022513014A - パターン化された反射体、拡散板を含むバックライトおよびバックライトを製造するための方法 - Google Patents

パターン化された反射体、拡散板を含むバックライトおよびバックライトを製造するための方法 Download PDF

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Abstract

バックライトは、基板と、複数の光源と、反射層と、導光板と、光取出し器のパターンと、複数のパターン化された反射体と、拡散層とを含む。複数の光源は基板に近接する。反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に近接する。光取出し器のパターンは導光板上にある。複数のパターン化された反射体は導光板上にある。各パターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている。拡散層は導光板上にある。

Description

関連出願
本願は、米国特許法第119条のもと、2019年10月9日に出願された国際特許出願第PCT/RU2019/000722号、2019年4月15日に出願された国際特許出願第PCT/RU2019/000250号および2018年11月12日に出願された国際特許出願第PCT/RU2018/000738号の優先権の利益を主張し、それぞれの内容が依拠され、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
本開示は、概して、ディスプレイ用のバックライトに関する。より詳細には、本開示は、パターン化された反射体を含むバックライトに関する。
液晶ディスプレイ(LCD)は、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビおよびコンピュータモニタなどの様々な電子機器において一般的に使用される。LCDはライトバルブベースのディスプレイであり、この場合、ディスプレイパネルは、個々にアドレス可能なライトバルブのアレイを含む。LCDは、光を生成するためのバックライトを含んでよく、この光は、LCDからの画像を生成するために、波長変換、フィルタリングおよび/または偏光されてよい。バックライトは、エッジライト方式または直下方式であってよい。エッジライト方式バックライトは、導光板にエッジ結合された発光ダイオード(LED)アレイを含んでよく、導光板は光をその表面から発する。直下方式バックライトは、LCDパネルのすぐ背後にLEDの2次元(2D)アレイを含んでよい。
直下方式バックライトは、エッジライト方式バックライトと比較してダイナミックコントラストが向上するという利点を有することがある。例えば、直下方式バックライトを備えたディスプレイは、画像全体の輝度のダイナミックレンジを設定するために、各LEDの輝度を独立して調整してよい。これは、一般にローカルディミングとして知られている。しかしながら、所望の光均一性を達成するためにかつ/または直下方式バックライトにおけるホットスポットを回避するために、拡散板またはフィルムがLEDから所定の距離に位置決めされてよく、ひいては、ディスプレイ全体の厚さをエッジライト方式バックライトのものよりも大きくする。LED上に位置決めされたレンズは、直下方式バックライトにおける光の横方向の広がりを改善するために使用されてきた。しかしながら、このような構成におけるLEDと、拡散板またはフィルムとの間の光学距離(OD)(例えば、少なくとも10mmから典型的には約20~30mm)は、相変わらず望ましくないほど高い全体的なディスプレイの厚さを生じさせ、かつ/またはこれらの構成は、バックライトの厚さが減じられると望ましくない光学的損失を生じさせることがある。エッジライト方式バックライトはより薄いことがあるが、各LEDからの光が導光板の広い領域に広がることがあるため、個々のLEDまたはLEDのグループをオフすることは、ダイナミックコントラスト比に最小限の影響しか与えないことがある。
本開示の幾つかの実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、反射層と、導光板と、光取出し器のパターンと、複数のパターン化された反射体と、拡散層とを含む。複数の光源は基板に近接している。反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に近接している。光取出し器のパターンは導光板上にある。複数のパターン化された反射体は導光板上にある。それぞれのパターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている。拡散層は導光板上にある。
本開示のさらに別の実施形態は、拡散板に関する。拡散板は、ガラス基板と、第1の散乱層とを含む。ガラス基板は、第1の表面と、第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む。第1の散乱層は、ガラス基板の第1の表面上にある。拡散板は、90%より大きなヘイズと、1未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))とを含む。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、第1の反射層と、導光板と、光取出し器のパターンと、複数のパターン化された反射体と、第2の反射層とを含む。複数の光源は基板に近接している。第1の反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に近接している。光取出し器のパターンは導光板上にある。複数のパターン化された反射体は導光板上にある。それぞれのパターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている。第2の反射層は導光板と第1の反射層との間にある。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、反射層と、導光板と、光取出し器のパターンと、複数のパターン化された反射体と、封止層とを含む。複数の光源は基板に近接している。反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に近接している。光取出し器のパターンは導光板上にある。複数のパターン化された反射体は導光板上にある。それぞれのパターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている。封止層は反射層上にあり、複数の光源を封止する。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、第1の反射層と、導光板と、光取出し器のパターンと、複数のパターン化された反射体とを含む。複数の光源は基板に近接している。第1の反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に近接していて、第1の表面と、第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む。光取出し器のパターンは導光板の第1の表面上にある。複数のパターン化された反射体は導光板の第1の表面上にある。それぞれのパターン化された反射体は、対応する光源と整列させられていて、変化する厚さを有する。それぞれのパターン化された反射体と光取出し器のパターンとの間のギャップは、d2~3・d2の範囲内であり、d2は、第1の表面と第2の表面との間の導光板の厚さである。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、第1の反射層と、導光板と、複数の光取出し器と、複数のパターン化された反射体とを含む。複数の光源は基板に近接している。第1の反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に近接していて、第1の表面と、第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む。複数の光取出し器および複数のパターン化された反射体は、互いに同じ材料を含み、導光板の第1の表面上に格子パターンで配置されている。それぞれのパターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトを製造する方法に関する。この方法は、基板上に反射層を提供するステップを含む。この方法は、基板上に複数の光源を配置するステップを含む。この方法は、導光板の第1の表面上に光取出し器のパターンと複数のパターン化された反射体とを提供するステップを含む。この方法は、それぞれのパターン化された反射体が、対応する光源と整列させられるように、導光板を複数の光源上に配置するステップを含む。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、反射層と、封止層と、光取出し器のパターンと、複数のパターン化された反射体とを含む。複数の光源は基板に近接している。反射層は基板上にある。封止層は反射層上にあり、複数の光源を封止する。光取出し器のパターンは封止層上にある。複数のパターン化された反射体は封止層上にあり、それぞれのパターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている。
本開示のさらに別の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板と、複数の光源と、第1の反射層と、第2の反射層と、少なくとも1つの封止層とを含む。複数の光源は基板に近接している。第1の反射層は基板上にある。第2の反射層は第1の反射層上にあり、複数の開口を含む。それぞれの開口は対応する光源と整列させられている。少なくとも1つの封止層は第1の反射層上にあり、複数の光源を封止する。
本明細書に開示されたバックライトは、光効率が向上させられた薄い直下方式バックライトである。バックライトは、光源を隠すための改良された能力を有し、その結果、より薄いバックライトを生じさせる。光源を隠すための改良された能力は、バックライトの光源の真上における、いわゆる「ホット」スポットの除去を可能にし、ひいては、ディスプレイ全体にわたって均一な輝度を生じさせる。
追加的な特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、部分的にその説明から当業者に容易に明らかになるかまたは以下の詳細な説明、請求項および添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって認識されるであろう。
前述の概略的な説明および以下の詳細な説明は単なる例示であり、請求項の性質および特性を理解するための概要および枠組みを提供することが意図されている。添付の図面は、更なる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部に組み込まれかつ本明細書の一部を構成する。図面は、1つまたは複数の実施形態を示しており、説明とともに、様々な実施形態の原理および動作を説明している。
パターン化された反射体を含む例示的なバックライトの様々な図である。 パターン化された反射体を含む例示的なバックライトの様々な図である。 パターン化された反射体を含む例示的なバックライトの様々な図である。 パターン化された反射体を含む例示的なバックライトの様々な図である。 導光板上の例示的なパターン化された反射体の断面図である。 導光板上の例示的なパターン化された反射体の断面図である。 導光板上の例示的なパターン化された反射体の断面図である。 導光板上の例示的なパターン化された反射体の断面図である。 パターン化された反射体を含む別個の層を含む例示的な液晶ディスプレイ(LCD)の断面図である。 パターン化された反射体を有する拡散板を含む例示的なLCDの断面図である。 パターン化された反射体および吸収素子を含む例示的なバックライトの様々な図である。 パターン化された反射体および吸収素子を含む例示的なバックライトの様々な図である。 パターン化された反射体および吸収素子を含む例示的なバックライトの様々な図である。 パターン化された反射体および吸収素子を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 パターン化された反射体および低屈折率材料を含む例示的なバックライトの断面図である。 パターン化された反射体および低屈折率材料を含む例示的なバックライトの断面図である。 上側発光光源と、パターン化された反射体と、低屈折率材料とを含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 バックライトを製造する例示的な方法を示す流れ図である。 バックライトを製造する例示的な方法を示す流れ図である。 バックライトを製造する例示的な方法を示す流れ図である。 導光板の同じ側にパターン化された反射体および光取出し器を含む例示的なバックライトの様々な図である。 導光板の同じ側にパターン化された反射体および光取出し器を含む例示的なバックライトの様々な図である。 導光板の同じ側にパターン化された反射体および光取出し器を含む例示的なバックライトの様々な図である。 導光板の同じ側にパターン化された反射体および光取出し器を含む例示的なバックライトの様々な図である。 より詳細な図10Aの例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 より詳細な図10Bの例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 導光板の複数の領域を画定するグリッドである。 図13のグリッドの1つの領域のための例示的なパターン化された反射体および光取出し器を示す。 図14のパターン化された反射体の拡大図である。 凹面状の微細構造を含む例示的なパターン化された反射体の断面図である。 凸面状の微細構造を含む例示的なパターン化された反射体の断面図である。 散乱ビードを含む例示的なパターン化された反射体の断面図である。 散乱ビードを含む例示的なパターン化された反射体の底面図である。 拡散層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 2つのパターンを含む拡散層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 拡散層を含む別の例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 2つのパターンを含む拡散層を含む別の例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 第2の反射層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 封止層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 同じ材料を含む光取出し器およびパターン化された反射体を含む例示的なバックライトの様々な図である。 同じ材料を含む光取出し器およびパターン化された反射体を含む例示的なバックライトの様々な図である。 例示的な拡散板の断面図である。 例示的な拡散板の断面図である。 例示的な拡散板の断面図である。 バックライトを製造する別の例示的な方法を示す流れ図である。 バックライトを製造する別の例示的な方法を示す流れ図である。 第2の反射層および封止層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 第2の反射層および封止層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 第2の反射層および封止層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 封止層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。 封止層を含む例示的なバックライトの簡略化された断面図である。
ここで、本開示の実施形態を詳細に参照するが、その例が添付の図面に示されている。可能な場合はいつでも、同じまたは同様の部材を指示するために図面を通じて同じ参照符号を使用する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
本明細書では、範囲は、「約」ある特定の値からおよび/または「約」別の特定の値までとして表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の実施形態は、一方の特定の値からおよび/または他方の特定の値までを含む。同様に、「約」という先行詞を使用することにより、値が近似値として表されている場合、その特定の値が別の実施形態を形成することが理解されるであろう。それぞれの範囲の端点は、他方の端点に関連しておよび他方の端点から独立して重要であることがさらに理解されるであろう。
本明細書において使用される方向に関する用語、例えば、上、下、右、左、前、後、上側、下側、垂直、水平は、描かれた図を基準になされているだけであり、絶対的な向きを示唆することは意図されていない。
明示的に別段の定めがない限り、本明細書に示されたあらゆる方法が、そのステップが特定の順序で実行されることを必要とするものとして解釈されることは決して意図されておらず、またいかなる装置を用いても、特定の向きが要求されることは意図されていない。したがって、方法の請求項は、実際には、そのステップが従うべき順序を列挙しておらず、またはあらゆる装置の請求項は、実際には、個々の構成要素に順序または向きを列挙しておらず、またはステップが特定の順序に限定されることは請求項または説明において別段具体的に述べられておらず、または装置の構成要素への順序または向きは列挙されておらず、あらゆる観点から、順序または向きが推論されることは決して意図されていない。これは、解釈のための可能な非明示的な基準に当てはまり、これは、ステップの配置、操作の流れ、構成要素の順序または構成要素の向きに関する論理の問題、文法的な構成または句読点から派生した明白な意味および明細書に記載されている実施形態の数またはタイプを含む。
本明細書において使用される単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、複数形を含む。したがって、例えば、「a」構成要素への言及は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、2つ以上のこのような構成要素を有する態様を含む。
ここで図1A~図1Dを参照すると、例示的なバックライト100の様々な図が示されている。図1Aは、バックライト100の断面図である。バックライト100は、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。複数の光源106は、基板102上に配置されており、基板102と電気通信している。反射層104は、基板102上にあり、それぞれの光源106を取り囲んでいる。例示的な実施形態では、基板102が反射性であってもよく、それにより反射層104が排除されてもよい。導光板108は、複数の光源106上にわたっており、それぞれの光源106に光学的に結合されている。例示的な実施形態では、光学接着剤109は、複数の光源106を導光板108に結合するために使用されてもよい。光学接着剤(例えば、フェニルシリコーン)は、導光板108の屈折率より大きいまたはそれに等しい屈折率を有してもよい。複数のパターン化された反射体112は、導光板108の上面に配置されている。それぞれのパターン化された反射体112は、対応する光源106と整列させられている。
図1Bは、基板102上の、複数の光源106および反射層104の平面図である。光源106は、複数の横列および複数の縦列を含む2Dアレイで配置されている。9個の光源106が図1Bにおいて3つの横列および3つの縦列で示されているが、その他の実施形態では、バックライト100は、あらゆる適切な数の横列およびあらゆる適切な数の縦列で配置されたあらゆる適切な数の光源106を含んでもよい。光源106は、その他の周期的パターン、例えば、六角形または三角形の格子、または準周期的または非厳密に周期的なパターンで配列されてもよい。例えば、光源106の間の間隔は、バックライトのエッジおよび/または角においてより小さくてもよい。基板102は、プリント回路基板(PCB)、ガラスまたはプラスチック基板またはそれぞれの光源を個々に制御するために電気信号をそれぞれの光源106に送るための別の適切な基板であってもよい。基板102は、硬い基板または可撓性の基板であってもよい。例えば、基板102は、平坦なガラスまたは曲面したガラスを含んでもよい。例えば、湾曲したガラスは、約1500、1000、500、200または100mmなど、約2000mm未満の曲率半径を有してもよい。反射層104は、例えば、銀、白金、金、銅などの金属箔、誘電性材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのポリマー)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)などの多孔質ポリマー材料、多層誘電性干渉コーティング、またはチタニア、硫酸バリウムなどの白色無機粒子を含む反射性インク、または着色顔料などの、光を反射し、反射および透過された光の色を調整するのに適した他の材料であってもよい。
複数の光源106のそれぞれは、例えば、LED(例えば、約0.5mmより大きいサイズ)、ミニLED(例えば、約0.1mm~約0.5mmの間のサイズ)、マイクロLED(例えば、約0.1mmより小さいサイズ)、有機LED(OLED)または約100nm~約750nmの範囲の波長を有する別の適切な光源であってもよい。それぞれの光源106からの光は、導光板108に光学的に結合される。本明細書において使用される場合、「光学的に結合された」という用語は、光源が導光板108の表面に位置決めされており、光を導光板に導入して光が少なくとも部分的に全反射により伝播するように、導光板108と直接または光学的に透明な接着剤109を介して光通信していることを意味することが意図されている。それぞれの光源106からの光は、導光板108に光学的に結合され、これにより、光の第1の部分は、全反射により導光板108内を横方向に進み、光取出し器110のパターンによって導光板から取り出され、光の第2の部分は、反射層104およびパターン化された反射体112の反射面における複数回の反射により反射層104とパターン化された反射体112との間を横方向に進むかまたは光学フィルムスタック(図3に示されている)と反射層104との間を横方向に進む。
様々な実施形態によれば、導光板108は、照明およびディスプレイ用途に使用されるあらゆる適切な透明材料を含んでもよい。本明細書において使用される場合、「透明」という用語は、スペクトルの可視領域(約420~750nm)において500mmの長さにわたって約70%より大きい光透過率を有する。実施形態において、例示的な透明材料は、500mmの長さにわたって紫外(UV)領域(約100~400nm)において約50%より大きい光透過率を有してもよい。様々な実施形態によれば、導光板は、約450nm~約650nmの範囲の波長の場合、50mmの経路長さにわたって少なくとも95%の光透過率を含んでもよい。
導光板の光学特性は、透明材料の屈折率によって影響されてもよい。様々な実施形態によれば、導光板108は、約1.3~約1.8の範囲の屈折率を有してもよい。別の実施形態では、導光板108は、比較的低いレベルの光減衰(例えば、吸収および/または散乱による)を有してもよい。導光板108の光減衰(α)は、例えば、約420~750nmの範囲の波長の場合、約5デシベル毎メートル未満であってもよい。導光板108は、ポリマー材料、例えばプラスチック(例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メタクリル酸メチルスチレン(MS)、ポリジメチルシロキサン(PDMS))、ポリカーボネート(PC)またはその他の類似の材料を含んでもよい。導光板108は、さらに、ガラス材料、例えばアルミノケイ酸塩、アルカリアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルカリホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、アルカリ-アルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰またはその他の適切なガラスを含んでもよい。ガラス導光板108として使用するのに適した市販のガラスの非限定的な例は、コーニング社からのEAGLE XG(登録商標)、Lotus(商標)、Willow(登録商標)、Iris(商標)およびGorilla(登録商標)ガラスを含む。基板102が湾曲したガラスを含む実施例では、導光板108は、湾曲したバックライトを形成するために湾曲したガラスを含んでもよい。
図1Cは、導光板108の光取出し器110のパターンの平面図である。光取出し器110のパターンは、複数のギャップ111を含む。それぞれのギャップ111は、対応する光源106および対応するパターン化された反射体112と整列させられている。導光板108は、導光板の下面に光取出し器110のパターンを含む。例示的な実施形態において、導光板108は、導光板の下面における光取出し器110の代わりにまたはそれらに加えて、導光板の上面(例えば、図3および図4参照)における光取出し器のパターンを含んでもよい。本明細書において使用される場合、「パターン」という用語は、光取出し器が、導光板の表面の上または下に、例えばランダムであるかまたは反復してまたは反復せずに均一または不均一に配置されていてもよいあらゆる任意のパターンまたは設計で存在することを意味することが意図されている。別の実施形態では、光取出し器は、表面に隣接して(例えば、表面の下方に)導光板のマトリクス内に配置されていてもよい。例えば、光取出し器は、表面にわたって分配されていてもよい(例えば、粗面または隆起面を構成するテクスチャ特徴部として)または導光板またはその部分内および全体に(例えば、レーザ損傷された部位または特徴部として)分配されていてもよい。
このような光取出し器を作製するための適切な方法には、印刷、例えばインクジェット印刷、スクリーン印刷、マイクロ印刷など、エンボス加工またはマイクロ複製、例えば導光板材料自体または導光板の表面にコーティングされた追加的な材料におけるUVまたは熱によるエンボス加工、テクスチャリング、機械的粗面化、エッチング、射出成形、コーティング、レーザ損傷またはこれらのあらゆる組み合わせを含んでもよい。このような方法の非限定的な例は、例えば、表面酸でエッチングすること、TiO、粒子充填インクまたは塗料によって表面をコーティングすること、様々なサイズのマイクロポリマーまたはガラスビードを含有する透明インクによって表面をコーティングすることおよび表面上または基板マトリクス内にレーザを収束させることによって基板をレーザ損傷させることを含んでもよい。各ギャップ111は、正方形、円形またはあらゆるその他の適切な形状であってもよい。一態様において、各ギャップ111は、対応する光源106を導光板108に光学的に結合させる。別の態様において、各ギャップ111のサイズは、各光源の周囲の輝度に対する光取出し器110のパターンの影響を制御する。例えば、より大きなギャップ111は、光取出し器110のパターンと各光源106との間のより大きな距離を意味し、各光源の近くでより低い輝度をもたらす。比較として、より小さいギャップ111は、光取出し器のパターンと光源106との間のより小さい距離を意味し、光源の近くでより高い輝度をもたらす。
図1Dは、導光板108上の複数のパターン化された反射体112の平面図である。各パターン化された反射体112は、第1の領域113および第2の領域114を含んでもよい。第1の領域113は、第2の領域114よりも反射性であってもよく、第2の領域114は、第1の領域113よりも透過性であってもよい。パターン化された反射体112は、加えて、異なる特性を有する第3、第4などの領域を有してもよい、またはパターン化された反射体112の特性は、中心からの距離に応じて連続的かつ滑らかに変化していてもよい。図1Dに示した実施形態では、各パターン化された反射体112は円形であるが、別の実施形態では、各パターン化された反射体112は別の適切な形状(例えば、長方形、六角形など)を有してもよい。パターン化された反射体112が導光板108の上面に直接製造されていることにより、パターン化された反射体112は、光源106を隠す能力を高める。導光板108の上面に直接、パターン化された反射体112を製造することは、スペースも節約する。例示的な実施形態では、各パターン化された反射体112は、拡散反射体であり、これにより、各パターン化された反射体112は、全反射によって導光板108において伝播することができるように一部の光線を十分に大きな角度で散乱させることによってバックライト100の性能をさらに向上させる。このような光線は、パターン化された反射体112と反射層104との間または光学フィルムスタックと反射層104との間で複数の跳ね返りを生じさせず、したがって、光学パワーの損失を回避し、これによりバックライト効率を増大させる。例示的な実施形態では、各パターン化された反射体112は鏡面反射体である。別の実施形態では、各パターン化された反射体112の幾つかの領域は、より拡散性の反射特性を有し、幾つかの領域は、より鏡面的な反射特性を有する。
図2Aは、例示的なパターン化された反射体112aの断面図である。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112aは、図1Aおよび図1Dの各パターン化された反射体112のために使用されてもよい。パターン化された反射体112aは、導光板108の上面に配置されており、光源106と整列させられている。パターン化された反射体112aは、一定の厚さを有する単層を含む。パターン化された反射体112aは、例えば、白インク、黒インク、金属インクまたはその他の適切なインクでパターンを印刷(例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、マイクロ印刷など)することによって形成されてもよい。パターン化された反射体112aは、例えば、物理気相成長(PVD)または例えばスロットダイまたはスプレーコーティングなどのあらゆる数のコーティング技術によって、白色材料または金属材料の連続層をまず堆積させ、次いで、フォトリソグラフィまたは領域選択的材料除去のその他の公知の方法によって層をパターニングすることによって、形成されてもよい。パターン化された反射体112aは、変化する光学密度を有してもよい。変化する光学密度は、例えば、導光板108上に透明インクおよび反射インクの可変割合を印刷することによりまたは可変厚さのインクを印刷することにより達成されてもよい。変化する光学密度は、パターン化された反射体112を不連続にすることによって達成されてもよく、これは、反射性材料が、所定のパターンに従って、幾つかの場所には存在し、その他の場所には存在しないことを意味する。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112aは、反射性材料が存在しない小さなギャップを有する連続的な層であってもよい。別の実施形態では、パターン化された反射体112aは、比較的大きな空きスペースによって分離された、反射性材料の比較的小さな隔離されたパッチから成ってもよい。パターン化された反射体内の覆われたスペースと空いたスペースとの割合は、0~100%の間で変化してもよい。
図2Bは、例示的なパターン化された反射体112bの断面図である。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112bは、図1Aおよび図1Dの各パターン化された反射体112のために使用されてもよい。パターン化された反射体112bは、導光板108の上面に配置されており、光源106と整列させられている。パターン化された反射体112bは、導光板108の上面における第1の層120と、第1の層120の上面における第2の層122とを含む。例示的な実施形態では、第1の層120および第2の層122のそれぞれは、一定の厚さを有してもよい。しかしながら、第1の層120および第2の層122の一定の厚さは、各層において異なっていてもよい。別の実施形態では、第1の層120および第2の層122のそれぞれは、可変の厚さを有してもよい。
第1の層120および第2の層122のそれぞれは、変化する光学密度を有してもよい。第2の層122は、反射、吸収および/または透過において第1の層120とは変化していてもよい。第1の層120および第2の層122のそれぞれは、例えば、黒色材料を含むことにより、吸収性であってもよい。第1の層120および第2の層122のそれぞれは、例えば、白色または金属材料を含むことにより、反射性であってもよい。第1の層120および第2の層122のそれぞれは、金属粒子(例えば、銀、アルミニウムなど)が添加されたインクなど、複数のタイプの材料を含むことによって、吸収性および反射性の両方であってもよい。この場合、吸収特性および/または反射特性は、パターン化された反射体領域にわたって変化してもよい。
図2Cは、例示的なパターン化された反射体112cの断面図である。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112cは、図1Aおよび図1Dの各パターン化された反射体112のために使用されてもよい。パターン化された反射体112cは、導光板108の上面に配置されており、光源106と整列させられている。パターン化された反射体112は、導光板108の上面における第1の層124と、第1の層124の上面における第2の層126と、第2の層126の上面における第3の層128とを含む。例示的な実施形態では、第1の層124、第2の層126および第3の層128のそれぞれは、一定の厚さを有してもよい。しかしながら、第1の層124、第2の層126および第3の層128の一定の厚さは、各層において異なっていてもよい。
第1の層124、第2の層126および第3の層128のそれぞれは、変化する光学密度を有してもよい。第1の層124、第2の層126および第3の層128のそれぞれは、反射、吸収および/または透過において互いに変化していてもよい。第1の層124、第2の層126および第3の層128のそれぞれは、例えば、黒色材料を含むことにより、吸収性であってもよい。第1の層124、第2の層126および第3の層128のそれぞれは、例えば、白色または金属材料を含むことにより、反射性であってもよい。第1の層124、第2の層126および第3の層128のそれぞれは、金属粒子(例えば、銀、アルミニウムなど)が添加されたインクなど、複数のタイプの材料を含むことによって、吸収性および反射性の両方であってもよい。この場合、吸収特性および/または反射特性は、パターン化された反射体領域にわたって変化していてもよい。例示的な実施形態では、第1の層124および第3の層128は、第2の層126よりも反射性であり、第2の層126は、第1の層124および第3の層128よりも吸収性である。この場合、パターン化された反射体112cは、光源106の上面から発せられた光と、導光板108の上方の拡散板またはその他の光学フィルムから方向転換された光とのほとんどを反射する一方、パターン化された反射体112を直接通過する光のほとんどを有効に遮断する。層124、126および128のそれぞれは、不連続であることもでき、反射性または吸収性材料が存在する層領域と、それが存在しない層領域との割合は0~100%である。全ての3つの層124、126および128は、図2Cには、同じサイズ(すなわち、幅)を有するものとして示されているが、様々な実施形態において、これらの層は異なるサイズを有してもよい。例えば、層126のサイズは、層124および128よりも小さくてもよく、その場合、層124および128は、パターン化された反射体112cの周辺において互いに直接重なる。別の実施形態では、層126のサイズは、層124および128より大きくてもよく、その場合、層126の周囲は、導光板の上面に直接存在する。図1Dを参照すると、パターン化された反射体112の異なる領域113,114は、異なる数の層および/または層内の異なるパターンを有することができる。
図2Dは、例示的なパターン化された反射体112dの断面図である。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112dは、図1Aおよび図1Dの各パターン化された反射体112のために使用されてもよい。パターン化された反射体112dは、導光板108の上面上の第1の層130と、第1の層130の上面および導光板108の上面上の第2の層132と、第2の層132の上面および導光板108の上面上の第3の層とを含む。例示的な実施形態では、第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれは、変化する厚さを有してもよく、これにより、パターン化された反射体112は、変化する厚さを有してもよい。第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれの変化する厚さは、例えば、それぞれの個々の層のための位置に対して異なる量のインクを含むようにそれぞれの個々の層を印刷することによって形成されてもよい。第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれの最大厚さは、光源106と中心合わせさせられてもよい。
第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれは、変化する光学密度を有してもよい。第1の層130、第2の層132および第3の層136のそれぞれは、反射、吸収および/または透過において互いに変化していてもよい。第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれは、例えば、黒色材料を含むことにより、吸収性であってもよい。第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれは、例えば、白色または金属材料を含むことにより、反射性であってもよい。第1の層130、第2の層132および第3の層134のそれぞれは、金属粒子(例えば、銀、アルミニウムなど)が添加されたインクなど、複数のタイプの材料を含むことによって、吸収性および反射性の両方であってもよい。この場合、吸収特性および/または反射特性は、パターン化された反射体領域にわたって変化していてもよい。例示的な実施形態では、第1の層130および第3の層134は、第2の層132よりも反射性であり、第2の層132は、第1の層130および第3の層134よりも吸収性である。この場合、パターン化された反射体112dは、光源106の上面から発せられた光および導光板108の情報の拡散板またはその他の光学フィルムから方向転換された光の大部分を反射するのに対し、パターン化された反射体112dを直接通過する光の大部分を効果的に遮断する。
白色光源106が使用される例示的な実施形態では、パターン化された反射体112a~112dにおける可変密度での異なる反射性および吸収性材料の存在は、バックライトの各調光ゾーンにわたる色ずれを最小限にするために有益であることがある。パターン化された反射体と反射層104(図1A)との間の光線の複数の跳ね返りは、スペクトルの赤色部分において、青色部分におけるよりも多くの光損失をまたはその逆の光損失を引き起こすことがある。この場合、例えば、僅かに着色された反射/吸収材料または反対符号の分散を有する材料(この場合、分散は、反射および/または吸収のスペクトル依存性を意味する)を使用することによって反射が中間色になるように設計することにより、色ずれが最小限になることがある。
図3は、例示的な液晶ディスプレイ(LCD)140の断面図である。LCD140は、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したような第1のパターン化された反射体112を含むバックライト100を含む。加えて、LCD140は、バックライト100上の層142、選択的に層142上の拡散板146、選択的に拡散板146上の量子ドットフィルム148、選択的に量子ドットフィルム148上のプリズムフィルム150、選択的にプリズムフィルム150上の反射偏光板152および反射偏光板152上のディスプレイパネル154を含む。層142は、複数の第2のパターン化された反射体144を含む。第2のパターン化された反射体144のそれぞれは、対応する第1のパターン化された反射体112と整列させられている。
層142は、その上にパターン化された反射体144が形成されるガラスまたは透明なプラスチック材料を含んでもよい。例示的な実施形態では、層142は、導光板108と同じまたは類似の材料を含んでもよい。各パターン化された反射体144は、パターン化された反射体112と同じまたは類似の材料を含んでもよく、パターン化された反射体112を製造するために使用されるプロセスと同じまたは類似のプロセスを使用して製造されてもよい。2つの別個のパターン化された反射体(すなわち、第1のパターン化された反射体112および第2のパターン化された反射体144)を使用することは、バックライトに厚さおよびコストを追加することがあるが、2つの別個のパターン化された反射体を使用することは、第1のパターン化された反射体112および第2のパターン化された反射体144の両方のために、減じられた数の反射層および/または減じられた層厚さの使用を可能にすることがある。その結果、第1のパターン化された反射体112および第2のパターン化された反射体144の両方の製造がより容易になることがある。さらに、第1のパターン化された反射体112および第2のパターン化された反射体144の両方は、全体の厚さがより小さい場合、より良好な接着強度により、より耐久性となることがある。
図4は、例示的なLCD160の断面図である。LCD160は、LCD160では第2のパターン化された反射体144が別個の層142上ではなく拡散板146上に形成されていることを除き、図3を参照して前に説明しかつ示したLCD140に類似している。この例では、各パターン化された反射体144は、パターン化された反射体112と同じまたは類似の材料を含んでもよく、パターン化された反射体112を製造するために使用されるプロセスと同じまたは類似のプロセスを使用して製造されてもよい。第2のパターン化された反射体144は、図4では拡散板146の下面に形成されているが、別の実施形態では、第2のパターン化された反射体144は、拡散板146の上面に形成されてもよい。別の実施形態では、第2のパターン化された反射体144は、LCD160の別の隣接する光学部品の上面または下面に形成されてもよい。図3のLCD140と比較して、LCD160は、より小さな全体の厚さを有してもよい。
その上に第2のパターン化された反射体144が製造された光学部品(例えば、拡散板)は、第1の反射体112および第2の反射体144が正しく協働するために、導光板108と正確に整列させられるべきである。その上に第2の反射体144が製造されてもよい拡散板またはその他の光学部品の材料は、導光板108とは異なる熱膨張係数を有してもよいため、光源106と、導光板上の第1のパターン化された反射体112と、第2のパターン化された反射体144との間の小さな不整列が環境的変化により発生することがある。しかしながら、この小さな不整列は、バックライトのサイズが小さい場合または光源106のピッチが大きい場合、重大な問題にはならない。
バックライトの適切な機能のために、光源106と、導光板108上のパターン化された反射体112との整列を維持するために、導光板108および基板102が同じまたは類似のタイプの材料から形成され、これにより、導光板108上のパターン化された反射体112および基板102上の光源106が大きな動作温度範囲にわたって互いに十分に位置合わせさせられると有利である。同様に、第2のパターン化された反射体144が含まれる場合、第2のパターン化された反射体144が導光板108と同じまたは類似のタイプの材料から形成されていると有利であり、したがって、導光板108上の第2のパターン化された反射体144および第1のパターン化された反射体112は、広い動作温度範囲にわたって互いに十分に位置合わせさせられる。例示的な実施形態では、導光板108および基板102は、同じプラスチック材料から形成されている。別の実施形態では、導光板108および基板102は、同じタイプのガラスから形成されている。さらに別の実施形態では、導光板108、基板102および層142(図3)は全て、同じタイプのガラスから形成されている。
基板102上に導光板108および光源106を整列させて維持するための代替的な解決策は、十分に可撓性の基板を使用することである。十分に可撓性の基板は、部品のはんだ付けを可能にするために、ポリイミドまたはその他の耐熱ポリマーフォルムから形成されてもよい。十分に可撓性の基板は、FR4またはガラス繊維などの、ただし通常より著しく小さい厚さの材料から形成されてもよい。例示的な実施形態では、厚さが0.4mmのFR4材料が基板102のために使用されてもよく、これは、動作温度の変化により生じる寸法変化を吸収するために十分に可撓性であることがある。
図5A~図5Cは、例示的なバックライト200の様々な図である。図5Aは、バックライト200の断面図である。図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したように、バックライト200は、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。加えて、バックライト200は、複数の吸収素子202を含む。各吸収素子202は、対応する光源106を横方向で取り囲んでいる。反射層104は、基板102上にあり、各吸収素子202を取り囲んでいる。各吸収素子202は、反射層104より低い反射率を有する。例示的な実施形態では、各吸収素子202は、約4パーセント未満、または約1~約85%の範囲内の反射率を有してもよい。別の実施形態では、各吸収素子202は、光源106の中心までの半径方向距離に応じて変化する反射率、例えば、光源に近づくほど小さく、光源106から離れるほど大きくなる反射率を有してもよい。各吸収素子202は、リングの形状を有してもよく、これは、各吸収素子202が光源106から所定の距離において始まり、より大きな距離において終わっていることを意味する。
図5Bは、基板102上の複数の光源106、反射層104および吸収素子202の上面図である。図5Bに示された実施形態では、各吸収素子202は、円形であるが、別の実施形態では、各吸収素子202は、別の適切な形状(例えば、長方形、六角形など)を有してもよい。図5Cは、光取出し器110のパターンおよび吸収素子202の上面図である。光取出し器110のパターンは、複数のギャップ111を含む。各ギャップ111は、対応する光源106、対応する吸収素子202および対応するパターン化された反射体112と整列させられている。
吸収素子202は、黒色の紙、黒色のプラスチック、黒色の塗料、黒色のインク、化学的に変更された(例えば、陽極酸化された)金属または別の適切な光吸収性材料であってもよい。吸収素子202は、基板102と導光板108の下面との間のどこに配置されてもよい。例えば、吸収素子202は、基板102表面に直接塗装または積層させられてもよいまたは各光源106の周りに巻き付けられてもよい。
図6は、パターン化された反射体112および吸収素子202を含む例示的なバックライト200の簡略化された断面図である。光線210は、バックライト200から漏れ出す光を示している。光線212は、パターン化された反射体112によって反射され、次いで、吸収素子202によって吸収され、したがって、バックライト200から漏れ出さない光を示している。光線214は、パターン化された反射体112によって反射され、次いで、反射層104によって再び導光板108へ反射される光を示しており、導光板108において光はバックライト200から漏れ出してもよい。
吸収素子202の機能は、バックライトの輝度均一性を高めることである。より具体的には、光源106のすぐ上方において導光板108の上面に高反射率反射体(パターン化された反射体112)を配置することにより輝くリングまたはハローが反射体の外縁に隣接して現れてもよい。これは、小さな角度(すなわち、ほぼ垂直)に光源106から発せられた光線が、光源とパターン化された反射体112との間および/または反射層104とパターン化された反射体112との間での複数回の跳ね返りの後、光線が、導光板がパターン化された反射体112によって被覆されていない導光板108の上面に衝突するやいなや上方へ漏れ出すことによるものである。吸収素子は、このような光線の数を排除しまたは減少させてもよく、これにより、ハローを排除しまたは減少させてもよい。
同じ効果は、パターン化された反射体を中心から縁部に向かって次第に密度を低くしながら、パターン化された反射体112のサイズが増大させられた場合に達成されてもよい。しかしながら、ハローを抑制するためにパターン化された反射体112のサイズを増大させると、バックライト効率の低下につながることがある。吸収素子202が含まれる場合、パターン化された反射体112のサイズが減少させられてもよく、バックライト効率が向上させられてもよい。例示的な実施形態では、各吸収素子202のサイズは、光源106の全ての側において導光板108の厚さの約0.5~5倍の範囲である。例えば、光源106が、1mm×1mmのLEDチップであり、導光板の厚さが1mmであるならば、吸収素子のサイズは、2mm×2mmおよび11mm×11mmであってもよい。吸収素子は、角が丸み付けられた矩形または2~11mmの直径を有する円であってもよい。
図7Aは、例示的なバックライト300aの断面図である。図1A~図1Dを参照に説明しかつ示したように、バックライト300aは、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108とを含んでもよい。加えて、バックライト300aは、導光板108の上面上に低屈折率材料302aの1つの連続的な層を含んでもよい。パターン化された反射体112は、低屈折率材料302aの層の上面上にあり、光源106と整列させられている。図7Aに示した例では、各パターン化された反射体112は、変化する厚さを有する。
導光板108の上面における低屈折率材料302aの層の存在と、低屈折率材料層302a上に配置されたパターン化された反射体112との結果、光線304などの低角度光線(すなわち、ほぼ導光板108の垂直方向に沿っている)は、パターン化された反射体112のより厚い部分によって再び導光板108へ反射させられてもよい。光線306などの高角度光線は、光線306が導光板108の上面と交差する位置の上方においてパターン化された反射体112が薄いにもかかわらず、導光板108と低屈折率材料302aの層との界面における全反射により再び導光板108へ反射させられてもよい。低角度および高角度の両光線は、次いで、その後、改良された輝度均一性を達成するために可変密度を有する光取出し器によって導光板108から取り出されてもよい。低屈折率材料302aの層が設けられていないと、高角度光線は、望ましくないことに、パターン化された反射体112のより薄い部分によってバックライトから取り出されることがあり、これは、輝度均一性を低減させる。
低屈折率材料302aは、導光板材料よりも低い屈折率を有する。例示的な実施形態では、低屈折率材料302aは、約1.25(例えば、中空シリカ粒子が充填されたポリマーの場合)、約1.3(例えば、フッ素化ポリマーの場合)または約1.37(例えば、フッ化マグネシウムの場合)に等しい屈折率を有する。その結果、光源106からの一部の高角度の光は、低屈折率材料302aに進入することなく導光板108内に捕捉されてもよいが、依然として導光板108の下面における光取出し器110によって取り出されてもよい。
図7Bは、例示的なバックライト300bの断面図である。バックライト300bは、バックライト300bでは低屈折率材料の層302aが複数の低屈折率材料層302bと置き換えられていることを除いて、図7Aを参照して前に説明しかつ示したバックライト300aに類似している。各パターン化された反射体112は、対応する低屈折率材料層302bと整列させられている。複数の低屈折率材料層302bは、図7Aの低屈折率材料の層と同じ機能を提供する。
図8は、図7Bの例示的なバックライト300bの簡略化された断面図である。図8を参照すると、導光板108は、324で示された厚さT1と、対象となる波長における屈折率n1とを有するのに対し、低屈折率材料302bは、326で示された厚さT2と、対象となる波長における屈折率n2とを有する。対象となる波長は、例えば、青色光源では450±30nm、緑色または白色光源では550±30nmまたは赤色光源では650±30nmであってもよい。光源106のサイズS0(すなわち、幅または直径)は、320で示されている。低屈折率材料302bのサイズS2(すなわち、幅または直径)は、322で示されている。
例示的な実施形態において、低屈折率材料の最小サイズS2は、以下によって与えられる:
S2=S0+2T1・tan(θc)
ここで、θcは、導光板108から低屈折率材料302bに入射する光線に対する全内部臨界角であり、次の式によって決定される:
θc=sin-1(n2/n1)
または
S2=S0+2T1・tan(sin-1(n2/n1))
Figure 2022513014000002
表1は、様々な例において、光源サイズS0、導光板厚さT1、導光板屈折率n1および低屈折率材料屈折率n2に対する低屈折率材料の最小サイズS2および臨界角θcの関係(dependence)を示す。低屈折率材料の屈折率は、導光板の屈折率より、約0.01、0.04、0.1、0.2、0.3または0.4の差など、僅かに小さくてもよい。低屈折率材料の屈折率は、約0.005、0.1、0.2、0.3、0.3または0.4の差など、1よりも僅かに大きくてもよい。
図9A~図9Cは、バックライトを製造するための例示的な方法400を示す流れ図である。方法400は、例えば、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したバックライト100、図5A~図5Cを参照して前に説明しかつ示したバックライト200または図7A~図8を参照して説明しかつ示したバックライト300aまたは300bを製造するために使用されてもよい。図9Aに示したように、402において、方法400は、基板上に複数の光源を配置することを含む。例えば、図1Aに示したように、複数の光源106は、基板102上に配置されかつ基板102に電気的に接続されてもよい。404において、方法400は、基板上に反射層を提供することを含む。例えば、図1に示したように、反射層104は、基板102に提供されてもよい。反射層は、印刷プロセス、堆積プロセス、フィルム提供プロセスまたは別の適切なプロセスを介して基板に提供されてもよい。
406において、方法400は、光取出し器のパターンを導光板に提供することを含む。例えば、光取出し器110のパターンは、図1Aに示したように導光板108aに提供されてもよい。408において、方法400は、複数の第1のパターン化された反射体を導光板上に提供することを含む。例えば、複数の第1のパターン化された反射体112は、図1Aに示しかつ図2A~図2Dを参照してさらに説明したように導光板108に提供されてもよい。410において、方法400は、各パターン化された反射体が対応する光源と整列させられるように導光板を複数の光源上に配置することを含む。導光板は、光取出し器におけるギャップ(例えば、図1Cに示した光取出し器110のパターンのギャップ111)が対応する光源と整列させられるように、光源上に配置されてもよい。例示的な実施形態では、光学接着剤(例えば、フェニルシリコーン)が、複数の光源を導光板に結合するために使用されてもよい。
例示的な実施形態において、複数の第1のパターン化された反射体を提供することは、複数の第1のパターン化された反射体を導光板上に印刷することを含む。複数の第1のパターン化された反射体を印刷することは、例えば、それぞれの第1のパターン化された反射体のために白インク、黒インクまたは金属インクの層を印刷することを含んでもよい。別の例では、複数の第1のパターン化された反射体を印刷することは、それぞれの第1のパターン化された反射体のために位置に対する異なる量のインクを含む層を印刷することを含んでもよい。別の例では、複数の第1のパターン化された反射体を印刷することは、それぞれの第1のパターン化された反射体のために透明インクと反射インクとの可変の比を含む層を印刷することを含む。
図9Bに示したように、412において、方法400は、複数の第2のパターン化された反射体を複数の第1のパターン化された反射体上に、これらの第1のパターン化された反射体と整列させて提供することをさらに含んでもよい。例えば、別個の層142の一部としてまたは拡散板146の一部としての複数のパターン化された反射体144が、図3および図4にそれぞれ示したように、複数のパターン化された反射体112上にかつそれらと整列させられて提供されてもよい。図9Cに示したように、414において、方法400は、各吸収素子が対応する光源を横方向で取り囲むように複数の吸収素子を提供することをさらに含んでもよい。例えば、複数の吸収素子202は、図5A~図5Cに示したように、各吸収素子が対応する光源106を横方向で取り囲むように提供されてもよい。吸収素子は、例えば、黒色の紙、黒色のプラスチック、黒色の塗料、黒色のインク、化学的に変更された(陽極処理された)金属または別の適切な光吸収性材料を、各光源を横方向で取り囲む基板の部分、各光源自体または各光源を横方向で取り囲む導光板の下面の部分に提供することによって、提供されてもよい。吸収素子は、導光板を複数の光源上に配置する前に提供されてもよい。
図10A~図10Dは、導光板の同じ側にパターン化された反射体および光取出し器を含む例示的なバックライトの様々な図である。図10Aは、バックライト500aの断面図である。バックライト500aは、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したように、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。しかしながら、この実施形態では、導光板108は、複数の光源106から離隔させられている。導光板108と複数の光源106との間のこの間隔は、導光板108への光源106の結合を不要にし、導光板108への光源106の結合に関連する問題およびコストを排除する。この間隔は、光源106のサイズが縮小するときますます重要となる。1mmより大きなサイズを有する従来のLEDなどの光源が、1mm未満のサイズを有するミニLEDまたは約0.1mm未満のサイズを有するマイクロLEDと置き換えられると、導光板への複数の光源の確実な結合は、大きな課題となることがある。本開示によるバックライトは、この課題を排除する。
加えて、導光板108は、導光板の第1の表面502上に光取出し器のパターンを含む。複数のパターン化された反射体112も、導光板108の第1の表面502上にある。導光板108の同じ面上に光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112を有することにより、導光板108の反対側の面に光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体112を有する導光板よりも、大幅なコスト節約が達成されることがある。各パターン化された反射体112は、対応する光源106と整列させられている。バックライト500aに関して図10Aに示したように、導光板108の第1の表面502は、複数の光源106とは反対側に面してもよい。バックライト500bに関して図10Bに示したように、導光板108の第1の表面502は、複数の光源106に面してもよい。
図10Cは、バックライト500aまたは500b(集合的にバックライト500と呼ぶ)の場合の基板102上の複数の光源106および反射層104の平面図である。光源106は、複数の横列および複数の縦列を含む2Dアレイで配置されている。図10Cでは、9個の光源106が3つの横列および3つの縦列において示されているが、別の実施形態では、バックライト500は、あらゆる適切な数の横列およびあらゆる適切な数の縦列において配置されたあらゆる適切な数の光源106を含んでもよい。光源106は、その他の周期的パターン、例えば、六角形または三角形の格子において、または準周期的または非厳密に周期的なパターンとして配列されてもよい。例えば、光源106の間の間隔は、バックライトの縁部および/または角においてより小さくてもよい。加えて、光源106は正方形として示されているが、光源は、上から見た場合に、矩形または円形などのその他の適切な形状を有してもよいことを理解すべきである。
図10Dは、導光板108上の複数のパターン化された反射体112および光取出し器のパターンの平面図である。光取出し器のパターン110は、複数のパターン化された反射体112を取り囲んでいる。光取出し器110のパターンは、図1Cを参照して前に説明されている。各パターン化された反射体112は、第1の領域113および第2の領域114を含んでもよい。第1の領域113は、第2の領域114よりも反射性であってもよく、第2の領域114は、第1の領域113よりも透過性であってもよい。パターン化された反射体112は、加えて、異なる特性を有する第3、第4などの領域を有してもよいか、またはその特性が中心からの距離に応じて連続的かつスムーズに変化していてもよい。パターン化された反射体112は、複数の光源106に最も近い位置において最も低い、変化する透過率を含んでもよい。図10Dに示した実施形態では、各パターン化された反射体112は円形であるが、その他の実施形態では、各パターン化された反射体112は、別の適切な形状(例えば、矩形、六角形など)を有してもよい。パターン化された反射体112が導光板108の第1の表面502上に直接製造されている場合、パターン化された反射体112は、光源106を隠す能力を高める。導光板108の第1の表面502上に直接パターン化された反射体112を製造することは、スペースも節約する。例示的な実施形態では、各パターン化された反射体112は、拡散反射体であり、これにより、各パターン化された反射体112は、全反射によって導光板108を伝播することができるように一部の光線を十分に高い角度で方向転換させることによってバックライト500の性能をさらに向上させる。このような光線は、したがって、パターン化された反射体112と反射層104との間または光学フィルムスタックと反射層104との間で複数回の跳ね返りを生じさせず、したがって、光学パワーの損失を回避し、これにより、バックライト効率を増大させる。
図11は、より詳細な図10Aの例示的なバックライト500aの簡略化された断面図である。図11は、導光板108上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層としての量子ドットフィルム(または等価蛍光体フィルムまたは青色光を緑色または赤色光に変換するのに適した色変換フィルム)、拡散シートまたは拡散板も含む。光源106のサイズS0(すなわち、幅または直径)は、510で示されている。示された光源106に隣接する光源106(図示せず)の間のピッチPは、512で示されている。ピッチPは、例えば、約90、45、30、10、5、2、1または0.5mm、約90mmより大きいまたは約0.5mmより小さくてもよい。ピッチPの方向は、垂直方向、水平方向またはその他の方向であってもよい。反射層104の上側と光源106の上側との間の距離h0は、514で示されている。光源106の上側と導光板108の下側との間の距離d1は、516で示されている。導光板108の厚さd2は、518で示されている。光源106の上側と、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の下側との間の光学距離ODは、520で示されている。パターン化された反射体112のサイズS(すなわち、幅、長さまたは直径)は、522で示されている。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112のサイズSは、以下の式によって与えられる:
S≦S0+2{d1tan(θ)+d2tan[sin-1(sin(θ)/n]}
ここで、nは、導光板108の屈折率であり、θは、導光板108への光線の入射角度であり、約60°または約85°に等しい。
各パターン化された反射体112と光取出し器110のパターンとの間のギャップは、523で示されている。例示的な実施形態では、各パターン化された反射体112と光取出し器110のパターンとの間のギャップ523は、d2~3・d2の範囲内である。この例では、各パターン化された反射体112は、図2D、図7A、図7Bまたは図8を参照して説明したように、変化する厚さを含んでもよい。
光学距離520は、光源106が導光板108に結合させられている実施形態におけるよりも大きくてもよい。しかしながら、光学距離520は、導光板108を有さないバックライトにおけるよりも依然として小さい。例示的な実施形態において、光学的距離520をピッチPによって割った値は、0.2以下であり、ここで、ピッチPは、光源のピッチが異なる方向において変化している場合、光源106の最大ピッチである。光取出し器110のパターンは、図11に示したように、複数の光源106から最も離れた位置において最も高い、変化する密度を含んでもよい。
光源106は、放射面の法線に沿って集中させられた光を発する。パターン化された反射体112は、光源106と整列させられている。上記で定義されたパターン化された反射体112のサイズSおよび約60°に等しいθの場合、パターン化された反射体112は、60°に等しいθの円錐内に、光源106によって放射された光の全てを捕捉する。以下の表2は、n、d1、d2、S0および目標θとともに変化するパターン化された反射体112のサイズSを示す。パターン化された反射体112のサイズSは、通常、ほぼ光源106のサイズS0~約10mmの範囲内で変化する。パターン化された反射体112のサイズSは、(表2のNo.13に示されているように)60°に等しいθの円錐内に、光源106から放射された全ての光を捕捉するために約2.5mmであってもよくかつ(表2のNo.15に示されているように)85°に等しいθの円錐内に、光源106から放射された全ての光を捕捉するように約4.5mmであってもよい。
Figure 2022513014000003
パターン化された反射体112は、光源106から放射された光の少なくとも一部を導光板108内へ反射する。パターン化された反射体112は、鏡面反射率および拡散反射率を有する。導光板の下面からの鏡面反射された光は、導光板108の下面から出る。この光は、主に反射層104と導光板108との間の反射によりまたは反射層104と量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146との間の反射により横方向に移動するが、光の僅かな損失が、反射層104からの不完全な反射により生じることがある。
拡散反射された光は、導光板108の宝仙から測定して0°~90°の角度分布を有する。拡散反射された光の約50%は、全反射の臨界角(θTIR)を超える角度を有する。したがって、この光は、いかなる損失もなしに全反射により横方向に移動することができ、その後、光は引き続き、導光板108の上面に配置された光取出し器のパターンによって導光板108から取り出される。
光線530は、光源106から放射され、空気中で60°の入射角を有する。光線530は、導光板108において約35°の入射角を有する光線532となる(n=1.5の場合)。光線532は、導光板108内へ反射させられ、鏡面反射された光線は光線534と呼ばれ、拡散反射された光線は光線536および光線538と呼ばれ、拡散反射された光線536は、θTIRよりも小さい入射角を有し、拡散反射された光線538は、θTIRよりも大きい入射角を有する。鏡面反射された光線534は、次いで、導光板108の下面から出て、鏡面性または拡散性であることができる光線534aとして反射層104によって反射される。θTIRよりも小さい入射角を有する拡散反射された光線536も、導光板108の下面から出て、鏡面性または拡散性であることができる光線536aとして反射層104によって反射される。しかしながら、θTIRよりも大きい入射角を有する拡散反射された光線538は、全反射により導光板108の内部を横方向に移動し、その後、光線は、導光板108の上面における光取出し器110によって光線538aとして取り出される。光線538または光線538aなどの光線は、光損失を生じさせることなく光源106から放出された光の横方向広がりを改善する。
図12は、より詳細な図10Bの例示的なバックライト500bの簡略化された断面図である。図12は、導光板108上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層としての量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146も示している。寸法510,512,514,516,518,520および522は、図11を参照して前に定義されている。光源106は、放射面の法線に沿って集中した光を放射する。パターン化された反射体112は、光源106と整列させられている。例示的な実施形態では、パターン化された反射体112のサイズSは、以下によって与えられる:
S≦S0+2d1tan(θ)
ここで、θは、導光板108への光線の入射角であり、約60°に等しい。
上記で定義されたパターン化された反射体112のサイズSにより、パターン化された反射体112は、光源106によって放射される光の全てを60°に等しいθの円錐内に捕捉する。以下の表3は、d1、S0および目標θとともに変化するパターン化された反射体112のサイズSを示す。パターン化された反射体112のサイズSは、通常、ほぼ光源106のサイズS0~約10mmの範囲内で変化する。パターン化された反射体112のサイズSは、(表3のNo.23に示されているように)光源106から放射された光の全てを60°に等しいθの円錐内に捕捉するために約2.35mmであってもよく、(表3のNo.28に示されているように)光源106から放射された光の全てを85°に等しいθの円錐内に捕捉するために約4.3mmであってもよい。
Figure 2022513014000004
パターン化された反射体112は、光源106から放射された光の少なくとも一部を導光板108内へ透過する。パターン化された反射体112は、鏡面透過率および拡散透過率を有する。鏡面透過光は、導光板108の上面から出る。この光は、主に反射層104と、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146との間の反射により横方向に移動するが、反射層104からの不完全な反射により、光の僅かな損失が生じることがある。
拡散透過光は、導光板108の法線から測定して0°~90°の間の角度分布を有する。拡散透過光の約50%は、全反射の臨界角を超える角度を有する。したがって、この光は、いかなる損失もなしに全反射により横方向に移動することができ、その後、光は、引き続き、導光板108の下面に配置された光取出し器110のパターンによって導光板108から取り出される。
光線540は、光源106から放射され、空気中で60°の入射角を有する。光線540は、まずパターン化された反射体112によって反射され、次いで、引き続き反射層104によって反射されると、光線542となる。光線542は、パターン化された反射体または反射層104によって鏡面反射または拡散反射させられることができる。光線544は、光線540の鏡面透過された光線であり、(n=1.5の場合)導光板108において約35°の入射角を有する。光線544は、光線544aとして導光板を透過させられる。光線546は、光線540の拡散透過させられた光線であり、θTIRよりも小さい入射角を有する。光線546は、光線546aとして導光板を透過させられる。光線548は、光線540の拡散透過させられた光線であり、θTIRよりも大きい入射角を有する。光線548は、導光板108内で全反射し、その後、光線は、導光板108の下面に配置された光取出し器110によって光線548aとして取り出される。光線548または光線548aなどの光線は、光損失を生じさせることなく光源106から放出された光の横方向広がりを改善する。
図13は、導光板108の複数の領域550を画定するためのグリッドである。この実施形態では、導光板108は、5つの横列と、5つの縦列とに分割されている。別の実施形態では、導光板108は、あらゆる適切な数の横列および縦列において別の適切な数の領域550に分割されてもよい。例示的な実施形態では、各領域550は、約15mmの長さおよび約15mmの幅を有してもよい。図14に示したように、各領域550は、パターン化された反射体112eおよび光取出し器のパターン110を含む。パターン化された反射体112eは、領域550内の中心に配置されてもよい。
図15は、図14のパターン化された反射体112eの拡大図である。パターン化された反射体112eは、可変拡散反射体を形成するために反射性材料の同心円パターンを含む。反射性材料は、例えば、銀、白金、金、銅などの金属箔、誘電体材料(例えば、PTFEなどのポリマー)、PET、PMMA、PEN、PESなどの多孔質ポリマー材料、多層誘電体干渉コーティング、またはチタニア、硫酸バリウムなどの白色無機粒子を含む反射性インク、または光を反射するのに適したその他の材料を含んでもよい。パターン化された反射体112は、あらゆる適切な数の同心円を含んでもよい。各同心円の間の間隔560~560は変化してもよく、各同心円の反射性材料の幅562~562も変化してよい。パターン化された反射体112は、5mm以下の半径を有してもよい。例示的な実施形態では、各間隔560~560は、等しくてもよく、各幅562~562は等しくてもよい。各間隔560~560は、例えば、約0.001mm~約0.1mmの範囲内であってもよい。各幅562~562は、例えば、約0.1mm~約0.03mmの範囲内であってもよい。
図16は、凹面状微細構造を含む例示的なパターン化された反射体112fの断面図である。例示的な実施形態では、図16のパターン化された反射体112fは、図10Aおよび図10Bの各パターン化された反射体112のために使用されてもよく、図15のパターン化された反射体112fの特徴と組み合わされてもよい。樹脂層570(例えば、光学的に透明な材料)が、導光板108の表面に提供されてもよい。凹面状微細構造572は、拡散反射面を形成するために樹脂層570に形成されてもよい。574において示された各微細構造572のサイズ(例えば、幅または直径)は、例えば、約1μm~約5μmの範囲内であってもよい。反射性材料576は、凹面状微細構造上に提供されている。別の実施形態では、再び図11を参照すると、凹面状微細構造は、光線538によって示された高角度光の部分を増大し、光線536によって示された低角度光の部分を減じるように選択されてもよい。別の実施形態では、凹面状微細構造572は、導光板108に直接形成されてもよく、樹脂層570は、排除されてもよい。例えば、凹面状微細構造は、マスキングおよびエッチングプロセスによって形成されてもよい。
図17は、凸面状微細構造を含む例示的なパターン化された反射体112gの断面図である。例示的な実施形態では、図17のパターン化された反射体112gは、図10Aおよび図10Bの各パターン化された反射体112のために使用されてもよく、図15のパターン化された反射体112fの特徴と組み合わされてもよい。樹脂層570(例えば、光学的に透明な材料)が、導光板108の表面に提供されてもよい。凸面状微細構造582は、拡散反射面を形成するために樹脂層570に形成されてもよい。584において示された各微細構造582のサイズ(例えば、幅または直径)は、例えば、約1μm~約5μmの範囲内であってもよい。反射性材料576は、凸面状微細構造582上に提供されてもよい。別の実施形態では、再び図11を参照すると、凸面状微細構造は、光線538によって示された高角度光の部分を増大しかつ光線536によって示された低角度光の部分を減じるように選択されてもよい。
図18は、散乱ビードを含む例示的なパターン化された反射体112hの断面図である。例示的な実施形態では、図18のパターン化された反射体112hは、図10Aおよび図10Bの各パターン化された反射体112のために使用されてもよく、図15のパターン化された反射体112fの特徴と組み合わされてもよい。樹脂層570(例えば、光学的に透明な材料)が、導光板108の表面に提供されてもよい。散乱ビード592は、拡散反射面を形成するために樹脂層570に形成されてもよい。反射性材料576は、散乱ビード592上に提供されている。別の実施形態では、散乱ビード592は、導光板108に直接形成されてもよく、樹脂層570は、排除されてもよい。
図19は、散乱ビード592を含む例示的なパターン化された反射体112hの下面図である。594で示された各ビードのサイズ(例えば、幅または直径)は、例えば、約1μm~約5μmの範囲内であってもよい。596で示された散乱ビード592の間の、中心から中心までの距離は、例えば、散乱ビードのサイズ594の係数倍に等しくてもよく、ここで、係数は、約1.05以上であり、約2以下である。散乱ビード592は、反射性材料の外側同心円の半径にほぼ等しい半径を有する円内に延在してもよい。その円内に、散乱ビード592は、正方形のアレイまたは別の適切な構成で配置されてもよい。
図20は、例示的なバックライト600aの簡略化された断面図である。バックライト600aは、図11を参照して前に説明しかつ示したバックライト500aに類似している。バックライト600aは、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したように、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。バックライト600aは、図11を参照して前に説明しかつ示したように、導光板108の第1の表面502上の光取出し器110のパターンも含む。加えて、バックライト600aは、拡散層602aを含んでもよい。図20は、導光板108上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層として、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146も含む。
拡散層602aは、第1の表面502とは反対側の導光板108の第2の表面503上にある。拡散層602aは、複数の光源106に面している。拡散層602aは、光源106から放射された光の横方向の広がりを改善し、これにより、光の均一性を改善する。拡散層602aは、鏡面および拡散反射率および鏡面および拡散透過率を有してもよい。鏡面反射または透過率は、測定セットアップに応じて、0または8度の鏡面反射方向に沿った反射または透過された光のパーセントであるのに対し、拡散反射または透過率は、鏡面反射または透過率を除いた反射または透過光のパーセントである。拡散層602aは、ヘイズおよび透過率を有してもよい。拡散層602aは、例えば、約10、20、30、40、50、60、70、80、90または95%以上のヘイズおよび約60、70、80、90または95%以上の透過率を有してもよい。例示的な実施形態では、拡散層602aは、約70%のヘイズおよび約90%の全透過率を有する。別の実施形態では、拡散層602aは、約88%のヘイズおよび約96%の全透過率を有する。ヘイズは、その方向が入射ビームの方向から2.5度よりも大きく逸れるように散乱させられた透過光のパーセントとして定義され、透過率は、米国材料試験協会(ASTM)D1003、「Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics」に従って、透過光のパーセントとして定義される。ヘイズおよび透過率は、様々なヘイズメータによって測定することができる。
図11を参照して前に説明しかつ示したように、光線530,534,536,538などの少なくとも一部は、光線604によって示したように拡散層602aによって拡散させられる。拡散層602aは、光源106からの光線530を拡散させる。その結果、バックライト600aのパターン化された反射体112は、依然として光源106を有効に隠しながら、拡散層602aを含まないバックライトのパターン化された反射体よりも薄くてもよい。拡散層602aは、さもなければ全反射させられる光線538も拡散させる。加えて、拡散層602aは、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146によって反射されるあらゆる光線を拡散させる。したがって、拡散層602aは、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146および1つまたは2つの輝度向上フィルムなどの拡散板または拡散シート上のあらゆるプリズムフィルム(図示せず)によって生じる光リサイクル効果を増加させる。図20において、光線604は、導光板108内に示されているが、光線の一部は、複数の光源106に面した拡散層602aの表面において反射または透過させられてもよい。
図20は、複数の光源106に面した導光板108の第2の表面503を示しているが、別の実施の形態では、導光板108の第1の表面502が、複数の光源106に面してもよく、これにより、拡散層602aが、複数の光源106とは反対側に面し、(例えば、図12のように)光取出し器のパターン110および複数のパターン化された反射体112が、複数の光源106に面する。
例示的な実施形態では、拡散層602aは、散乱粒子の均一なまたは連続的な層を含む。拡散層602aは、隣接する散乱粒子の間の距離が光源のサイズの5分の1未満であるような散乱粒子の均一な層を含むと考えられる。すなわち、光源に対する拡散層602aの位置にかかわらず、拡散層602aは、同様の拡散特性を示す。散乱粒子は、例えば、アルミナ粒子、TiO粒子、PMMA粒子またはその他の適切な粒子などのマイクロサイズまたはナノサイズの散乱粒子を含む透明または白色インク内にあってもよい。粒子サイズは、例えば、約0.1μm~約10.0μmの範囲内で変化してもよい。別の実施形態では、拡散層602aは、アンチグレアパターンを含んでもよい。アンチグレアパターンは、ポリマービードの層から形成されてもよいかまたはエッチングされてもよい。拡散層602aは、例えば、約1、3、7、14、21、28または50μmの厚さまたは別の適切な厚さを有してもよい。
例示的な実施形態では、拡散層602aは、スクリーン印刷によって導光板108に提供されてもよいパターンを含んでもよい。拡散層602aは、導光板108に提供された下塗り層(例えば、接着剤層)上にスクリーン印刷されてもよい。別の実施形態では、拡散層602aは、接着剤層を介して拡散層を導光板に積層させることによって導光板108に提供されてもよい。さらに別の実施形態では、拡散層602aは、拡散層を導光板にエンボス加工(例えば、熱的または機械的なエンボス加工)することによって、拡散層を導光板にスタンピング(例えば、ローラスタンピング)することによってまたは拡散層を射出成形することによって導光板108に提供されてもよい。さらに別の実施形態では、拡散層602aは、導光板をエッチング(例えば、化学エッチング)することによって導光板108に提供されてもよい。幾つかの実施形態では、拡散層602aは、レーザ(例えば、レーザ損傷)によって導光板108に提供されてもよい。
図21は、例示的なバックライト600bの簡略化された断面図である。バックライト600bは、バックライト600bが拡散層602aの代わりに拡散層602bを含むことを除き、図20を参照して前に説明しかつ示したバックライト600aに類似している。拡散層602bは、複数の第1の部分606aおよび第2の部分606bを含む。各第1の部分606aは、対応する光源のサイズ内の対応する光源106と整列させられている。すなわち、各第1の部分606aと対応する光源106との間の面内距離は、実際に可能な限り小さく、光源のサイズより大きくすべきではない。各光源106のサイズは、意図する用途に基づいて変化してもよい。各光源106のサイズは、例えば、数mm、数十mmまたは0.1mm未満であってもよい。608で示した各第1の部分606aのサイズ(すなわち、直径の幅)は、510で示した各光源106のサイズより大きくてもよい。第2の部分606bは、複数の第1の部分606aのそれぞれを取り囲んでいる。複数の第1の部分606aのそれぞれは、第1の拡散パターンを含み、第2の部分606bは、第2の拡散パターンを含む。第2の拡散パターンは、第1の拡散パターンの透過率よりも低い透過率を含む。したがって、光源106からのより多くの光が導光板を透過させられてもよく、より少ない光が、導光板108を透過させられ、導光板108へ再び反射させられてもよい。したがって、拡散層602bは、光源106から放射された光の横方向広がりをさらに改善してもよく、これにより、光均一性を向上させる。パターン化された拡散層602bは、図20の拡散層602aについて説明したような類似のプロセスを用いて導光板108に提供されてもよい。
図21は、複数の光源106に面した導光板108の第2の表面503を示すが、別の実施の形態では、導光板108の第1の表面502が、複数の光源106に面してもよく、これにより、拡散層602bは、複数の光源106および光取出し器110のパターンとは反対側に面し、複数のパターン化された反射体112は、(例えば、図12のように)複数の光源に面する。
図22は、別の例示的なバックライト620aの簡略化された断面図である。バックライト620aは、バックライト620aの場合には拡散層602aが導光板108の第2の表面503上ではなく導光板108の第1の表面502上にあることを除いて、図20を参照して前に説明しかつ示したバックライト600aに類似している。この実施形態では、光取出し器110のパターン、複数のパターン化された反射体112および拡散層602aは、導光板108の同じ側にある。例示的な実施形態では、バックライト620aは、図20に示した導光板の第2の表面503上に別の拡散層602a(図示せず)を含んでもよい。
例示的な実施形態では、拡散層602aは、導光板108上に均一にスクリーン印刷されてもよい。光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112が、次いで、拡散層602a上にインクジェット印刷されてもよい。別の実施形態では、導光板108への拡散層602aの接着を高めるために、拡散層602aを提供する前に、接着剤層が導光板108の表面に提供されてもよい。別の実施形態では、拡散層602aへの光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112の接着を高めるために、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112を提供する前に、接着剤層が拡散層602a上に印刷されてもよい。
図22は、複数の光源106とは反対側に面した導光板108の第1の表面502を示しているが、別の実施の形態では、導光板108の第1の表面502は、複数の光源106に面してもよく、これにより、光取出し器110のパターン、複数のパターン化された反射体112および拡散層602aが複数の光源106に面する。
図23は、別の例示的なバックライト620bの簡略化された断面図である。バックライト620bは、バックライト620bの場合には拡散層602bが導光板108の第2の表面503上ではなく導光板108の第1の表面502上にあることを除き、図21を参照して前に説明しかつ示したバックライト600bと類似している。この実施形態では、光取出し器110のパターン、複数のパターン化された反射体112および拡散層602bは、導光板108の同じ側にある。例示的な実施形態では、バックライト620bは、図21に示した導光板の第2の表面503上に別の拡散層602b(図示せず)を含んでもよい。拡散層602b、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112は、図22の拡散層602aについて説明したのと類似のプロセスを用いて導光板108に提供されてもよい。
図23は、複数の光源106とは反対側に面した導光板108の第1の表面502を示しているが、別の実施形態では、導光板108の第1の表面502は、複数の光源106に面してもよく、これにより、光取出し器110のパターン、複数のパターン化された反射体112および拡散層602bが複数の光源106に面する。
図24は、例示的なバックライト640の簡略化された断面図である。バックライト640は、図11を参照して前に説明しかつ示したバックライト500aに類似している。バックライト640は、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したように、基板102と、第1の反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。バックライト640は、図11を参照して前に説明しかつ示したように導光板108の第1の表面502上に光取出し器110のパターンを含んでもよい。加えて、バックライト640は、第1の反射層104に加えて第2の反射層642を含んでもよい。図24は、導光板108上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層として、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146も含む。バックライト640は、図20~図23を参照して前に説明しかつ示したような導光板108の第1の表面502および/または第2の表面503上の拡散層602aまたは拡散層602bなどの、拡散層(図示せず)を含んでもよい。
第2の反射層642は、導光板108と、第1の反射層104との間にある。この実施形態では、第2の反射層642は、第1の反射層104の上面および導光板108の第2の表面503に接触している。第2の反射層642は、光学接着剤(例えば、フェニルシリコーン)を介して導光板108の第2の表面503に結合されてもよい。別の実施形態では、第2の反射層642と導光板108の第2の表面503との間に空隙が存在してもよい。
第1反射層104および第2反射層642は、異なる材料または同じ材料を含むことができる。例示的な実施形態では、第2の反射層642の反射率は、第1の反射層104の反射率よりも大きい。例えば、第2の反射層642の反射率は、例えば、約90、95または99%よりも大きくてもよい。図24に示したように、導光板108に面した第2の反射層642の面は、導光板108に面した各光源106の面よりも、導光板108により近くてもよい。第2の反射層642は、複数の開口を含む。各開口644は、対応する光源106と整列させられている。例示的な実施形態では、対応する光源106は、各開口644の中心にあるかまたは各開口644の中心の周りの光源のサイズの2倍以内にある。第2の反射層642の各開口644のサイズD0(すなわち、幅または直径)は、646で示されている。例示的な実施形態では、522で示された各パターン化された反射体112のサイズS(すなわち、幅または直径)は、以下の約80%~約120%の範囲内である:
2・d2・tan(sin-1(1/n))+D0
ここで、nは、導光板108の屈折率であり、d2は、518で示した導光板108の厚さである。
各光源106は、実質的に各開口644の中心に配置されてもよい。各開口644は、上から見ると、円形、正方形、六角形または多角形の形状であってもよい。各開口644は、楕円、矩形またはその他のより対称的でない形状であってもよい。各開口644の壁部は、図24に示したように直線的(すなわち、垂直)であってもよい。別の実施形態では、各開口644の壁は、各開口644が導光板108の近くでより大きくなりかつ第1の反射層104の近くでより小さくなるように傾斜させられてもよい。各光源106は、開口644の中心からずれて配置されてもよい。各パターン化された反射体112の透過率は、対応する光源の位置と密接に一致する。各パターン化された反射体112は、光源106から離れたところよりも、対応する光源のすぐ上方においてより低い透過率を有する。各パターン化された反射体112は、開口644と類似の形状を有してもよい。
図25は、例示的なバックライト660の簡略化された断面図である。バックライト660は、図11を参照して前に説明しかつ示したバックライト500aに類似している。バックライト660は、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したように、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。バックライト660は、図11を参照して前に説明しかつ示したように、導光板108の第1の表面502上に光取出し器110のパターンも含む。加えて、バックライト660は、封止層662を含んでもよい。図25は、導光板108上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層として、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146も含む。バックライト660は、図20~図23を参照して前に説明しかつ示したように、導光板108の第1の表面502および/または第2の表面503上の拡散層602aまたは拡散層602bなどの拡散層(図示せず)を含んでもよい。
封止層662は、導光板108と、反射層104との間にある。この実施形態では、封止層662は、反射層104の上面および導光板108の第2の表面503に接触している。封止層662は、光学接着剤(例えば、フェニルシリコーン)を介して導光板108の第2の表面503に結合されてもよい。別の実施形態では、封止層662と、導光板108の第2の表面503との間に空隙が存在してもよい。封止層662は、透明な樹脂材料、シリコーンまたは別の適切な材料を含んでもよい。透明な樹脂材料、シリコーンまたは別の適切な材料は、約60%より高い、好ましくは約90%より高い透過率を有するべきである。封止層662は、ナノサイズまたはマイクロサイズの散乱粒子を含んでもよい。図25に示したように、封止層662は、複数の光源106のそれぞれを封止している。
図26Aは、簡略化された断面図であり、図26Bは、例示的なバックライト680の上面図である。バックライト680は、図11を参照して前に説明しかつ示したバックライト500aに類似している。バックライト680は、図1A~図1Dを参照にして前に説明しかつ示したように、基板102と、反射層104と、複数の光源106と、導光板108と、複数のパターン化された反射体112とを含んでもよい。バックライト680は、図11を参照して前に説明しかつ示したように導光板108の第1の表面502上の光取出し器110のパターンも含む。しかしながら、バックライト680の場合、複数の光取出し器110および複数のパターン化された反射体112は、同じ材料を含み、複数のパターン化された反射体112のそれぞれは、変化する厚さを有する。図26Aは、導光板108上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層としての量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146も含む。
バックライト680は、図20~図23を参照して前に説明しかつ示したように、導光板108の第1の表面502および/または第2の表面503上の拡散層602aまたは拡散層602bなどの拡散層(図示せず)を含んでもよい。例示的な実施形態では、バックライト680は、図24を参照して前に説明しかつ示した第2の反射層642などの第2の反射層(図示せず)を含んでもよい。別の実施形態では、バックライト680は、図25を参照して前に説明しかつ示した封止層662などの封止層(図示せず)を含んでもよい。
図26Bに示したように、複数の光取出し器110および複数のパターン化された反射体112は、導光板108の第1の表面502上に格子パターンで配置されている。図26Bのより暗い領域は、導光板108の第1の表面502が露出させられている格子における開口を示しており、図26Bのより明るい領域は、複数の光取出し器110および複数のパターン化された反射体112を形成するために使用された材料を示している。複数の光取出し器110および複数のパターン化された反射体112は、印刷(例えば、スクリーン印刷および/またはインクジェット印刷)を介して導光板108に提供されてもよい。
図27Aは、例示的な拡散板700aの断面図である。拡散板700aは、図3、図4、図11、図12および図20~図26Aの拡散シートまたは拡散板146のために使用されてもよい。拡散板700aは、ガラス基板702および散乱層706を含む。ガラス基板702は、第1の表面704と、第1の表面704とは反対側の第2の表面705とを含む。散乱層706は、ガラス基板702の第1の表面704上にある。拡散板700aは、約90%よりも大きいヘイズおよび約1、0.5または0.3未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))を含む。双方向透過率分布関数(BTDF)は、面法線からの透過光の角度(入射角度、θ)と、散乱面を照明する入射角(θ)とに関する透過光の放射輝度を表す。BTDFは、BTDF(θ,θ)=dP/Ω/(Pcosθ)として定義され、ここで、Pは、透過光束、Ωは、透過光が方向転換される立体角、Pは、入射光束、θは、透過角度である。コサイン補正BTDF(θ,θ)は、BTDF(θ,θ)・cos(θ)に等しい。
拡散板700aは、約40%より大きい積分全散乱(TIS)を有してもよい。ガラス基板702は、第1の表面704と第2の表面705との間に散乱要素を含んでもよい。例示的な実施形態では、散乱層706は、ガラス基板702またはガラス基板702に提供された別の適切な材料にエッチングされたパターンを含んでもよい。別の実施形態では、散乱層706は、インクまたは別の適切な材料を含んでもよい。散乱層706は、拡散反射偏光子を含んでもよい。
図27Bは、例示的な拡散板700bの断面図である。拡散板700bは、図3、図4、図11、図12および図20~図26Aの拡散シートまたは拡散板146のために使用されてもよい。拡散板700bは、ガラス基板702および散乱層708を含む。ガラス基板702は、第1の表面704と、第1の表面704とは反対側の第2の表面705とを含む。散乱層708は、ガラス基板702の第2の表面705上にある。拡散板700bは、約90%より大きいヘイズおよび約1、0.5または0.3未満の垂直入射の場合に法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))を含む。拡散板700bは、約40%より大きい積分全散乱(TIS)を含んでもよい。角度とおよびTISの関数としてのccBTDFは、Radiant Imaging社のIS-SA(Imaging Sphere for scatter and appearance)などのあらゆる適切な機器によって測定することができる。ガラス基板702は、第1の表面704と第2の表面705との間に散乱要素を含んでもよい。例示的な実施形態では、散乱層708は、ガラス基板702またはガラス基板702に提供された別の適切な材料にエッチングされたパターンを含んでもよい。別の実施形態では、散乱層708は、インクまたは別の適切な材料を含んでもよい。散乱層708は、拡散反射偏光子を含んでもよい。
図27Cは、例示的な拡散板700cの断面図である。拡散板700cは、図3、図4、図11、図12および図20~図26Aの拡散シートまたは拡散板146のために使用されてもよい。拡散板700cは、ガラス基板702と、図27Aを参照して前に説明しかつ示したような第1の散乱層706と、図27Bを参照して前に説明しかつ示したような第2の散乱層708とを含む。ガラス基板702は、第1の表面704と、第1の表面704とは反対側の第2の表面705とを含む。第1の散乱層706は、ガラス基板702の第1の表面704上にあり、第2の散乱層708は、ガラス基板702の第2の表面705上にある。拡散板700cは、約90%より大きいヘイズと、約1、0.5または0.3未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))とを含む。拡散板700cは、約40%より大きい積分全散乱(TIS)を含んでもよい。ガラス基板702は、第1の表面704と第2の表面705との間に散乱要素を含んでもよい。
710で示された第1の表面704と第2の表面705との間のガラス基板の厚さT0は、約0.1mm~約1.5mmの範囲内であってもよい。例示的な実施形態では、712で示された第1の散乱層706の厚さT1は、714で示された第2の散乱層708の厚さT2とは異なる。別の実施形態では、712で示された第1の散乱層706の厚さは、ほぼ第2の散乱層708の厚さに等しい。以下の表4は、拡散板の例を列挙しており、ここで、第2の散乱層の厚さT2における空欄は、その拡散板の例が、第1の散乱層を含むが、第2の散乱層を含まないことを示している。
Figure 2022513014000005
表4における各拡散板の例は、500μmまたは700μmに等しいガラス基板厚さT0および約5.5μm~約48μmで変化する第1の散乱層厚さT1を有する。例1、2、4、7および9などの幾つかの拡散板の例は、約7μm~約40μmで変化する第2の散乱層厚さT2も有する。全ての例は、約90%より大きいヘイズを有する。例は、550nmの波長の垂直入射光によって測定された場合、異なる積分全散乱(TIS)および垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0.0))を有する。
第1の散乱層706の厚さまたは第2の散乱層708の厚さは、上記で提供された範囲よりも薄くてもまたは厚くてもよい。例えば、TISは、約40、50、60、または70%よりも大きくてもよい。ガラス基板厚さは、例えば、100、200、300、400、900、1000、1500、2500または5000μmであってもよい。1つ以上の上記の例の拡散板は、導光板と、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146との間に配置されてもまたは拡散シートまたは拡散板146と置き換えられてもよい。1つ以上の上記の例の拡散板は、あらゆるその他のバックライトにおいて使用される拡散板または拡散シートと置き換えられてもよい。ガラス拡散板の例は、ポリマーベースの拡散板または拡散シートよりも約10倍小さい熱膨張係数(CTE)を有しながら、TISおよびccBTDF(0,0)などの変化する光学特性を提供する。
図28Aおよび図28Bは、バックライトを製造するための別の例示的な方法800を示す流れ図である。方法800は、例えば、図20~図26A/図26Bをそれぞれ参照して前に説明しかつ示したバックライト600a,600b,620a,620b,640,660または680を製造するために使用されてもよい。図28Aに示したように、802において、方法800は、基板上に反射層を提供することを含む。例えば、図20に示したように、反射層104は、基板102に提供されてもよい。804において、方法800は、基板上に複数の光源を配置することを含む。例えば、図20に示したように、複数の光源106は、基板102上に配置されかつ基板102に電気的に接続されてもよい。806では、方法800は、導光板の第1の表面上に光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を提供することを含む。例えば、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112は、図20に示したように導光板108の第1の表面502上に提供されてもよい。808では、方法800は、各パターン化された反射体が対応する光源と整列させられるように導光板を複数の光源上に配置することを含む。例示的な実施形態では、各パターン化された反射体の中心と、対応する光源の中心との間の面内距離は、実際に可能な限り小さく、パターン化された反射体のサイズの半分を超えない。
光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を提供することは、導光板の第1および/または第2の表面上に光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を印刷することを含む。例示的な実施形態では、光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を印刷することは、単一のインクを使用して光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を印刷することを含んでもよい。別の実施形態では、光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を印刷することは、第1のインクを使用して光取出し器のパターンを印刷することおよび第1のインクとは異なる第2のインクを使用して複数のパターン化された反射体を印刷することを含んでもよい。幾つかの実施形態では、印刷は、インクジェット印刷を含んでもよい。別の実施形態では、印刷はスクリーン印刷を含んでもよい。さらに別の実施形態では、光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を印刷することは、光取出し器のパターンをスクリーン印刷することおよび複数のパターン化された反射体をインクジェット印刷することを含んでもよい。
別の実施形態では、光取出し器のパターンを提供することは、導光板の第1の表面上に光取出し器のパターンを射出成形すること、光取出し器のパターンのローラスタンピングすること、光取出し器のパターンの化学エッチングすることおよび光取出し器のパターンをエンボス加工することの少なくとも1つを含んでもよい。この場合、パターン化された複数の反射体を適用することは、導光板の第1の表面上に複数のパターン化された反射体を印刷することを含んでもよい。幾つかの実施形態では、光取出し器のパターンを提供することは、導光板の第1の表面上に接着剤層を介して光取出し器の層を導光板に積層させることを含んでもよい。別の実施形態では、光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を提供することは、導光板の第1の表面上に接着剤層を介して光取出し器の層および複数のパターン化された反射体を積層させることを含んでもよい。さらに別の実施形態では、複数のパターン化された反射体を提供することは、導光板の第1の表面上に複数のパターン化された反射体を印刷すること、金属フィルムの層を堆積させることおよび誘電層のスタックを堆積させることの少なくとも1つを含んでもよい。
図28Bに示したように、810において、方法800は、導光板上に拡散層を提供することをさらに含んでもよい。例えば、拡散層602aまたは602bは、図20および図21に示したように導光板108上に提供されてもよい。例示的な実施形態では、拡散層を提供することは、導光板の第1の表面上に拡散層を提供することを含んでもよい。別の実施形態では、拡散層を提供することは、第1の表面とは反対側の導光板の第2の表面上に拡散層を提供することを含んでもよい。幾つかの実施形態では、拡散層を提供することは、拡散層をスクリーン印刷することを含んでもよい。拡散層をスクリーン印刷することは、下塗り層上に拡散層をスクリーン印刷することを含んでもよい。別の実施形態では、拡散層を提供することは、接着剤層を介して拡散層を導光板に積層させることを含んでもよい。さらに別の実施形態では、拡散層を提供することは、導光板に拡散層をエンボス加工すること、拡散層を射出成形すること、導光板をエッチングすることまたはレーザによって拡散層を提供することを含んでもよい。
図29Aは、例示的なバックライト900aの簡略化された断面図である。バックライト900aは、図1A~図1Dを参照して前に説明しかつ示したように、基板102と、第1の反射層104と、複数の光源106とを含んでもよい。バックライト900aは、第2の反射層902および複数の封止層906aも含む。加えて、バックライト900aは、第2の反射層902上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層として、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146を含んでもよい。例示的な実施形態では、光学フィルムスタックは、下から上に向かって順に、拡散板と、量子ドットフィルムと、拡散シートと、プリズムフィルムと、反射偏光子とを含む。別の実施形態において、光学フィルムスタックは、下から上に向かって順に、量子ドットフィルムと、拡散板と、拡散シートと、プリズムフィルムと、反射偏光子とを含んでもよい。さらに別の実施形態では、光学フィルムスタックは、下から上に向かって順に、量子ドットフィルムと、拡散シートと、プリズムフィルムと、反射偏光子とを含んでもよい。
第2の反射層902は、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146と、第1の反射層104との間にある。この実施形態では、第2の反射層902は、第1の反射層104の上面と、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の下面とに接触している。第2の反射層902は、光学接着剤(例えば、フェニルシリコーン)を介して、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の下面に結合されてもよい。別の実施形態では、第2の反射層902と、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の下面との間に空隙が存在してもよい。
第1の反射層104および第2の反射層902は、異なる材料または同じ材料を含んでもよい。例示的な実施形態では、第2の反射層902の反射率は、第1の反射層104の反射率よりも大きい。例えば、第2の反射層902の反射率は、例えば、約90、95または99%よりも大きくてもよい。図29Aに示したように、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146に面した第2の反射層902の面は、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146に面した各光源106の面よりも、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146に近くてもよい。第2の反射層902は、複数の開口904を含む。各開口904は、対応する光源106と整列させられている。
各光源106は、実質的に各開口904の中心に配置されてもよい。各開口904は、上から見ると、円形、正方形、六角形または多角形の形状であってもよい。各開口904は、楕円、矩形またはその他のより対称的でない形状であってもよい。図29Aに示したように、各開口904の壁部は、直線的(すなわち、垂直)であってもよい。別の実施形態では、各開口904の壁部は、各開口904が量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の近くでより大きくかつ第1の反射層104の近くでより小さくなるように、傾斜させられていてもよい。
各封止層906aは、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146と、第1の反射層104との間の対応する開口904内にある。この実施形態では、各封止層906aは、第1の反射層104の上面と接触しており、対応する開口904を部分的に充填している。各封止層906aは、透明な樹脂材料、シリコーンまたは別の適切な材料を含んでもよい。図29Aに示したように、各封止層906aは、対応する光源106を封止している。
図29Bは、例示的なバックライト900bの簡略化された断面図である。バックライト900bは、バックライト900bが封止層906aの代わりに複数の封止層906bを含むことを除き、図29Aを参照して前に説明しかつ示したバックライト900aと類似している。図29Bに示したように、各封止層906bは、各封止層906bの上面が量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の下面と接触するように、各対応する開口904を完全に充填している。
図29Cは、例示的なバックライト900cの簡略化された断面図である。バックライト900cは、バックライト900cが複数の封止層906bの代わりに封止層906cを含むことを除き、図29Bを参照して前に説明しかつ示したバックライト900bと類似している。図29Cに示したように、封止層906cは、第2の反射層902の上面と、量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146の下面との間にあり、各開口904を完全に充填している。したがって、封止層906cは、第2の反射層902上に延在している。
例示的な実施形態では、図29A~図29Cを参照して上記で説明した第2の反射層902および封止層906a,906bまたは906cが、図24を参照して前に説明しかつ示したバックライト640の第2の反射層642の代わりに使用されてもよい。
図30は、例示的なバックライト920の簡略化された断面図である。バックライト920は、バックライト920が光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112も含むことを除き、図29Cを参照して前に説明しかつ示したバックライト900cと類似している。図30は、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112上の光学フィルムスタック(図示せず)の第1の層としての量子ドットフィルム、拡散シートまたは拡散板146も含む。この実施形態では、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112は、封止層906cの上面に接触している。別の実施形態では、図22および図23を参照して前に説明しかつ示した拡散層602aまたは602bなどの拡散層は、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112と、封止層906cとの間にあってもよい。
図31は、例示的なバックライト940の簡略化された断面図である。バックライト940は、バックライト940が導光板108を含まないことを除き、図25を参照して前に説明しかつ示したバックライト660と類似している。この実施形態では、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112が、封止層662の上面と接触している。別の実施形態では、図22および図23を参照して前に説明しかつ示した拡散層602aおよび602bなどの拡散層は、光取出し器110のパターンおよび複数のパターン化された反射体112と、封止層662との間にあってもよい。
当業者には、本開示の思想および範囲から逸脱することなく本開示の実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができることが明らかであろう。したがって、本開示は、それらが添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にある限り、そのような修正および変更を包含することが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の反射層と、
前記複数の光源に近接する導光板と、
前記導光板上の光取出し器のパターンと、
前記導光板上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
前記導光板上の拡散層と、
を備える、バックライト。
実施形態2
前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体は、前記導光板の第1の表面上にある、実施形態1記載のバックライト。
実施形態3
前記拡散層は、前記第1の表面とは反対側の前記導光板の第2の表面上にある、実施形態2記載のバックライト。
実施形態4
前記導光板の前記第2の表面は、前記複数の光源に面している、実施形態3記載のバックライト。
実施形態5
前記拡散層は、前記導光板の前記第1の表面上にある、実施形態2記載のバックライト。
実施形態6
前記導光板の前記第1の表面は、前記複数の光源に面している、実施形態2記載のバックライト。
実施形態7
前記導光板の前記第1の表面上に更なる拡散層をさらに備える、実施形態2記載のバックライト。
実施形態8
前記拡散層は、散乱粒子の均一な層を含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態9
前記拡散層は、アンチグレアパターンを含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態10
前記拡散層は、
第1の拡散パターンを含む複数の第1の部分であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の第1の部分と、
前記複数の第1の部分のそれぞれを取り囲んだ第2の部分であって、前記第1の拡散パターンの透過率よりも低い透過率を有する第2の拡散パターンを含む第2の部分と、
を含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態11
前記導光板上の拡散板をさらに備え、
前記拡散板と前記複数の光源との間の光学距離を前記複数の光源のピッチで割ったものが、約0.2以下である、
実施形態1記載のバックライト。
実施形態12
前記導光板上の拡散板であって、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含むガラス基板と、前記第1の表面上の第1の散乱層とを含む拡散板をさらに備え、
前記拡散板は、90%より大きいヘイズと、1未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))とを含む、
実施形態1記載のバックライト。
実施形態13
前記導光板は、ガラスを含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態14
前記基板は、ガラスを含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態15
前記基板は、湾曲したガラスを含み、前記導光板は、湾曲したガラスを含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態16
前記導光板は、ポリマーを含む、実施形態1記載のバックライト。
実施形態17
拡散板であって
第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含むガラス基板と、
前記ガラス基板の前記第1の表面上の第1の散乱層と、
を備え、
前記拡散板は、90%より大きいヘイズと、1未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))とを含む、
拡散板。
実施形態18
前記第1の散乱層は、エッチングされたパターンを含む、実施形態17記載の拡散板。
実施形態19
第1の散乱層は、インクを含む、実施形態17記載の拡散板。
実施形態20
前記第1の散乱層は、拡散反射偏光子を含む、実施形態17記載の拡散板。
実施形態21
前記ガラス基板の前記第2の表面上に第2の散乱層をさらに備える、実施形態17記載の拡散板。
実施形態22
前記第1の散乱層の厚さは、前記第2の散乱層の厚さとは異なる、実施形態21記載の拡散板。
実施形態23
前記第1の表面と前記第2の表面との間の前記ガラス基板の厚さは、約0.1mm~約1.5mmの範囲内である、実施形態17記載の拡散板。
実施形態24
前記ガラス基板は、前記第1の表面と前記第2の表面との間に散乱素子を含む、実施形態17記載の拡散板。
実施形態25
前記拡散板は、40%より大きい積分全散乱(TIS)を含む、実施形態17記載の拡散板。
実施形態26
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の第1の反射層と、
前記複数の光源に近接する導光板と、
前記導光板上の光取出し器のパターンと、
前記導光板上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
前記導光板と前記第1の反射層との間の第2の反射層と、
を備える、バックライト。
実施形態27
前記導光板は、前記第2の反射層と接触している、実施形態26記載のバックライト。
実施形態28
前記第1の反射層および前記第2の反射層は、互いに異なる材料を含む、実施形態26記載のバックライト。
実施形態29
前記第2の反射層の反射率は、前記第1の反射層の反射率よりも大きい、実施形態26記載のバックライト。
実施形態30
前記第2の反射層の表面は、各光源の表面よりも前記導光板に近い、実施形態26記載のバックライト。
実施形態31
前記第2の反射層は、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む、実施形態26記載のバックライト。
実施形態32
前記導光板上に拡散層をさらに備える、実施形態26記載のバックライト。
実施形態33
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の反射層と、
前記複数の光源に近接する導光板と、
前記導光板上の光取出し器のパターンと、
前記導光板上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
前記反射層上の、前記複数の光源を封止する封止層と、
を備える、バックライト。
実施形態34
前記封止層は、透明な樹脂材料を含む、実施形態33記載のバックライト。
実施形態35
前記導光板は、前記封止層と接触している、実施形態33記載のバックライト。
実施形態36
前記封止層を前記導光板に結合する光学接着剤をさらに備える、実施形態33記載のバックライト。
実施形態37
前記封止層と前記導光板との間に空隙をさらに備える、実施形態33記載のバックライト。
実施形態38
前記導光板上に拡散層をさらに備える、実施形態33記載のバックライト。
実施形態39
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の第1の反射層と、
前記複数の光源に近接する導光板であって、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む導光板と、
前記導光板の前記第1の表面上の光取出し器のパターンと、
前記導光板の前記第1の表面上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられていて、変化する厚さをそれぞれ有する複数のパターン化された反射体と、
を備え、
各パターン化された反射体と前記光取出し器のパターンとの間のギャップは、d2~3・d2の範囲内であり、d2は、前記第1の表面と前記第2の表面との間の前記導光板の厚さである、
バックライト。
実施形態40
前記複数のパターン化された反射体のそれぞれの前記厚さは、各パターン化された反射体の中心において最大であり、各パターン化された反射体の縁部において最小である、実施形態39記載のバックライト。
実施形態41
前記導光板と前記第1の反射層との間の第2の反射層であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む第2の反射層をさらに備える、実施形態39記載のバックライト。
実施形態42
各パターン化された反射体の直径は、2・d2・tan(sin-1(1/n))+D0の80%~120%の範囲内であり、nは、前記導光板の屈折率であり、D0は、前記第2の反射層の各開口の直径である、実施形態41記載のバックライト。
実施形態43
前記導光板上に拡散層をさらに含む、実施形態39記載のバックライト。
実施形態44
前記第1の反射層上に、前記複数の光源を封止する封止層をさらに備える、実施形態39記載のバックライト。
実施形態45
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の第1の反射層と、
前記複数の光源に近接する導光板であって、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む導光板と、
互いに同じ材料を含みかつ前記導光板の前記第1の表面上に格子パターンで配置された、複数の光取出し器および複数のパターン化された反射体であって、各パターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている、複数の光取出し器および複数のパターン化された反射体と、
を備える、バックライト。
実施形態46
前記複数のパターン化された反射体のそれぞれは、変化する厚さを有する、実施形態45記載のバックライト。
実施形態47
前記導光板と前記第1の反射層との間の第2の反射層であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む第2の反射層をさらに備える、実施形態45記載のバックライト。
実施形態48
前記導光板上に拡散層をさらに備える、実施形態45記載のバックライト。
実施形態49
前記第1の反射層上に、前記複数の光源を封止する封止層をさらに備える、実施形態45記載のバックライト。
実施形態50
バックライトを製造するための方法であって、
基板上に反射層を提供するステップと、
前記基板上に複数の光源を配置するステップと、
導光板の第1の表面上に光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を提供するステップと、
各パターン化された反射体が、対応する光源と整列させられるように、前記導光板を前記複数の光源上に配置するステップと、
を含む、方法。
実施形態51
前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップを含む、実施形態50記載の方法。
実施形態52
前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップは、単一のインクを使用して前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップを含む、実施形態51記載の方法。
実施形態53
前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップは、第1のインクを使用して前記光取出し器のパターンを印刷し、前記第1のインクとは異なる第2のインクを使用して前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップを含む、実施形態51記載の方法。
実施形態54
前記印刷するステップは、インクジェット印刷するステップを含む、実施形態51記載の方法。
実施形態55
前記印刷するステップは、スクリーン印刷するステップを含む、実施形態51記載の方法。
実施形態56
前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップは、前記光取出し器のパターンをスクリーン印刷し、前記複数のパターン化された反射体をインクジェット印刷するステップを含む、実施形態51記載の方法。
実施形態57
前記光取出し器のパターンを提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に前記光取出し器のパターンを射出成形するステップ、前記光取出し器のパターンをローラスタンピングするステップ、前記光取出し器のパターンを化学エッチングするステップまたは前記光取出し器のパターンをエンボス加工するステップのうちの少なくとも1つを含む、実施形態50記載の方法。
実施形態58
前記複数のパターン化された反射体を提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップを含む、実施形態57記載の方法。
実施形態59
前記光取出し器のパターンを提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に接着剤層を介して光取出し器の層を前記導光板に積層させるステップを含む、実施形態50記載の方法。
実施形態60
前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体を提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に接着剤層を介して光取出し器の層および複数のパターン化された反射体を前記導光板に積層させるステップを含む、実施形態50記載の方法。
実施形態61
前記複数のパターン化された反射体を提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に前記複数のパターン化された反射体を印刷するステップ、金属フィルムの層を堆積させるステップおよび誘電層のスタックを堆積させるステップのうちの少なくとも1つを含む、実施形態50記載の方法。
実施形態62
前記導光板上に拡散層を提供するステップをさらに含む、実施形態50記載の方法。
実施形態63
前記拡散層を提供するステップは、前記導光板の前記第1の表面上に前記拡散層を提供するステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態64
前記拡散層を提供するステップは、前記第1の表面とは反対側の前記導光板の第2の表面上に前記拡散層を提供するステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態65
前記拡散層を提供するステップは、前記拡散層をスクリーン印刷するステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態66
前記拡散層をスクリーン印刷するステップは、下塗り層上に前記拡散層をスクリーン印刷するステップを含む、実施形態65記載の方法。
実施形態67
前記拡散層を提供するステップは、接着剤層を介して前記拡散層を前記導光板に積層させるステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態68
前記拡散層を提供するステップは、前記拡散層を前記導光板にエンボス加工するステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態69
前記拡散層を提供するステップは、前記拡散層を前記導光板にスタンピングするステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態70
前記拡散層を提供するステップは、前記拡散層を射出成形するステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態71
前記拡散層を提供するステップは、前記導光板をエッチングするステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態72
前記拡散層を提供するステップは、レーザによって前記拡散層を提供するステップを含む、実施形態62記載の方法。
実施形態73
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の反射層と、
前記反射層上の、前記複数の光源を封止する封止層と、
前記封止層上の光取出し器のパターンと、
前記封止層上の、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
を備える、バックライト。
実施形態74
前記封止層と、前記光取出し器のパターンおよび前記複数のパターン化された反射体との間に拡散層をさらに備える、実施形態73記載のバックライト。
実施形態75
バックライトであって、
基板と、
前記基板に近接する複数の光源と、
前記基板上の第1の反射層と、
前記第1の反射層上の第2の反射層であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む第2の反射層と、
前記第1の反射層上の、前記複数の光源を封止する少なくとも1つの封止層と、
を備える、バックライト。
実施形態76
前記少なくとも1つの封止層は、前記複数の開口の対応する開口をそれぞれ部分的に充填している複数の封止層を含む、実施形態75記載のバックライト。
実施形態77
前記少なくとも1つの封止層は、前記複数の開口の対応する開口をそれぞれ完全に充填している複数の封止層を含む、実施形態75記載のバックライト。
実施形態78
前記少なくとも1つの封止層は、前記第2の反射層上に延在していて、前記複数の開口のそれぞれを完全に充填している、実施形態75記載のバックライト。

Claims (15)

  1. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の反射層と、
    前記複数の光源に近接する導光板と、
    前記導光板上の光取出し器のパターンと、
    前記導光板上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
    前記導光板上の拡散層と、
    を備える、バックライト。
  2. 前記拡散層は、
    第1の拡散パターンを含む複数の第1の部分であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の第1の部分と、
    前記複数の第1の部分のそれぞれを取り囲んだ第2の部分であって、前記第1の拡散パターンの透過率よりも低い透過率を有する第2の拡散パターンを含む第2の部分と、
    を含む、請求項1記載のバックライト。
  3. 前記導光板上の拡散板であって、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含むガラス基板と、前記第1の表面上の第1の散乱層とを含む拡散板をさらに備え、
    前記拡散板は、90%より大きいヘイズと、1未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))とを含む、
    請求項1または2記載のバックライト。
  4. 拡散板であって
    第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含むガラス基板と、
    前記ガラス基板の前記第1の表面上の第1の散乱層と、
    を備え、
    前記拡散板は、90%より大きいヘイズと、1未満の垂直入射の場合の法線方向に沿ったコサイン補正双方向透過率分布関数(ccBTDF(0,0))とを含む、
    拡散板。
  5. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の第1の反射層と、
    前記複数の光源に近接する導光板と、
    前記導光板上の光取出し器のパターンと、
    前記導光板上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
    前記導光板と前記第1の反射層との間の第2の反射層と、
    を備える、バックライト。
  6. 前記第2の反射層は、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む、請求項5記載のバックライト。
  7. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の反射層と、
    前記複数の光源に近接する導光板と、
    前記導光板上の光取出し器のパターンと、
    前記導光板上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
    前記反射層上の、前記複数の光源を封止する封止層と、
    を備える、バックライト。
  8. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の第1の反射層と、
    前記複数の光源に近接する導光板であって、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む導光板と、
    前記導光板の前記第1の表面上の光取出し器のパターンと、
    前記導光板の前記第1の表面上の複数のパターン化された反射体であって、対応する光源とそれぞれ整列させられていて、変化する厚さをそれぞれ有する複数のパターン化された反射体と、
    を備え、
    各パターン化された反射体と前記光取出し器のパターンとの間のギャップは、d2~3・d2の範囲内であり、d2は、前記第1の表面と前記第2の表面との間の前記導光板の厚さである、
    バックライト。
  9. 前記導光板と前記第1の反射層との間の第2の反射層であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む第2の反射層をさらに備える、請求項8記載のバックライト。
  10. 各パターン化された反射体の直径は、2・d2・tan(sin-1(1/n))+D0の80%~120%の範囲内であり、nは、前記導光板の屈折率であり、D0は、前記第2の反射層の各開口の直径である、請求項9記載のバックライト。
  11. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の第1の反射層と、
    前記複数の光源に近接する導光板であって、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面とを含む導光板と、
    互いに同じ材料を含みかつ前記導光板の前記第1の表面上に格子パターンで配置された、複数の光取出し器および複数のパターン化された反射体であって、各パターン化された反射体は、対応する光源と整列させられている、複数の光取出し器および複数のパターン化された反射体と、
    を備える、バックライト。
  12. 前記導光板と前記第1の反射層との間の第2の反射層であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む第2の反射層をさらに備える、請求項11記載のバックライト。
  13. バックライトを製造するための方法であって、
    基板上に反射層を提供するステップと、
    前記基板上に複数の光源を配置するステップと、
    導光板の第1の表面上に光取出し器のパターンおよび複数のパターン化された反射体を提供するステップと、
    各パターン化された反射体が、対応する光源と整列させられるように、前記導光板を前記複数の光源上に配置するステップと、
    を含む、方法。
  14. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の反射層と、
    前記反射層上の、前記複数の光源を封止する封止層と、
    前記封止層上の光取出し器のパターンと、
    前記封止層上の、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数のパターン化された反射体と、
    を備える、バックライト。
  15. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板に近接する複数の光源と、
    前記基板上の第1の反射層と、
    前記第1の反射層上の第2の反射層であって、対応する光源とそれぞれ整列させられている複数の開口を含む第2の反射層と、
    前記第1の反射層上の、前記複数の光源を封止する少なくとも1つの封止層と、
    を備える、バックライト。
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