JP2024506849A - パターン化された拡散器及び波長選択性リフレクタを備えたバックライト - Google Patents

パターン化された拡散器及び波長選択性リフレクタを備えたバックライト Download PDF

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Abstract

バックライトは、基板、複数の光源、反射層、第1の拡散板、第2の拡散板、及び色変換層を含む。複数の光源は基板に近接する。反射層は基板に近接する。第1の拡散板は複数の光源の上にある。色変換層は第1の拡散板と第2の拡散板との間にある。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、2021年2月2日出願の米国仮特許出願第63/144,760号の米国法典第35編特許法119条に基づく優先権の利益を主張する。
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、パターン化されたリフレクタ及び波長選択性リフレクタを備えた、パターン化された拡散器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、及びコンピュータモニタなどのさまざまな電子機器において一般的に用いられている。LCDは、ライトバルブをベースとしたディスプレイであり、ディスプレイパネルには個別にアドレス指定可能なライトバルブのアレイが含まれている。LCDは、光を生成するためのバックライトを含むことができ、これは、その後、波長変換、フィルタリング、及び/又は偏光されて、LCDから画像が生成されうる。バックライトはエッジライト型又は直下型のものでありうる。エッジライト型のバックライトには、表面から光を放射する、導光板にエッジ結合された発光ダイオード(LED)アレイが含まれうる。直下型のバックライトには、LCDパネルのすぐ後ろにあるLEDの2次元(2D)アレイが含まれうる。
直下型のバックライトは、エッジライト型の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しうる。例えば、直下型バックライトを備えたディスプレイでは、各LEDの明るさを個別に調整して、画像全体の明るさのダイナミックレンジを設定することができる。これは一般に局所調光として知られている。しかしながら、望ましい光の均一性を達成するため、及び/又は直下型バックライトのホットスポットを回避するために、拡散板又は膜はLEDから少し離れて位置決めしてもよく、したがって、ディスプレイ全体の厚さがエッジライト型バックライトの厚さよりも厚くなる場合がある。LEDの上に位置決めされたレンズは、直下型バックライトの光の横方向の広がりを改善するために用いられている。しかしながら、このような構成におけるLEDと拡散板又は膜との間を進む光の光学距離(OD)(例えば、少なくとも10ミリメートルから典型的には約20~30ミリメートル)は、依然としてディスプレイ全体の厚さが望ましくないほど大きくなるか、及び/又はこれらの構成は、バックライトの厚さが減少するにつれて望ましくない光損失を引き起こす可能性がある。エッジライト型バックライトはより薄くすることができるが、各LEDからの光は導光板の広い領域にわたって広がりうるため、その結果、個々のLED又はLED群をオフにしてもダイナミックコントラスト比への影響は最小限に抑えらる。
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、複数の光源、反射層、第1の拡散板、第2の拡散板、及び色変換層を含む。複数の光源は基板に近接する。反射層は基板に近接する。第1の拡散板は複数の光源の上にある。色変換層は第1の拡散板と第2の拡散板との間にある。
本開示のさらに他の実施形態は、リフレクタに関する。リフレクタは、キャリア、第1の波長選択性リフレクタ、及び第2の波長選択性リフレクタを含む。キャリアは、第1の表面と該第1の表面とは反対側にある第2の表面とを含む。第1の波長選択性リフレクタはキャリアの第1の表面上にある。第1の波長選択性リフレクタは、第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、第1の波長範囲とは異なる第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する。第2の波長選択性リフレクタはキャリアの第2の表面上にある。第2の波長選択性リフレクタは、第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、第1の波長範囲とは異なる第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する。
本開示のさらに他の実施形態は、バックライトに関する。バックライトは、基板、複数の光源、反射層、パターン化された拡散器、及び色変換層を含む。複数の光源は基板に近接して、第1の波長範囲内の光を放射する。反射層は基板に近接する。パターン化された拡散器は、キャリア、該キャリアの第1の表面上の第1の波長選択性リフレクタ、及び第1の波長選択性リフレクタ上又はキャリアの第1の表面とは反対側にあるキャリアの第2の表面上の複数のパターン化されたリフレクタを含む。色変換層は、第1の波長範囲の光を、該第1の波長範囲より高い第2の波長範囲の光と、該第2の波長範囲より高い第3の波長範囲の光とに変換する。第1の波長選択性リフレクタは、第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する。
本明細書に開示されるバックライトは、光効率が改善された薄型の直下型バックライトである。バックライトは光源を隠す能力が向上し、その結果、バックライトがより薄くなる。光源を隠す能力の向上により、バックライトの光源の真上にある、いわゆる「ホット」スポットの除去が可能になり、ディスプレイ全体の明るさが均一になる。本明細書に開示されるバックライト内で用いられるパターン化された拡散器は、大きいアラインメント公差を有し、改善された輝度均一性と色の均一性を提供し、異なる色の光源及び/又は異なる放射角度プロファイルで使用するように構成することができる。
追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。
前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、単なる例示であり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は、1つ以上の実施形態を例証しており、その説明とともに、さまざまな実施形態の原理及び動作を説明する。
パターン化された拡散器を含む例示的なバックライト部分を示す図 パターン化された拡散器を含む例示的なバックライト部分を示す図 パターン化された拡散器を含む例示的なバックライト部分を示す図 図1A~1Cの例示的なバックライト部分を含む例示的な液晶ディスプレイ(LCD)の断面図 パターン化された拡散器を含む例示的なバックライト部分の断面図 パターン化された拡散器を含む例示的なバックライト部分の断面図 パターン化された拡散器を含む別の例示的なバックライト部分の断面図 パターン化された拡散器を含む例示的なバックライト部分の断面図 例示的なパターン化された拡散器の断面図 例示的なパターン化された拡散器の断面図 他の例示的なパターン化された拡散器の断面図 他の例示的なパターン化された拡散器の断面図 他の例示的なパターン化された拡散器の断面図 他の例示的なパターン化された拡散器の断面図 空間輝度及び色座標を測定する検出器を備えた例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源の断面図 空間輝度及び色座標を測定する検出器を備えた例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源の断面図 空間輝度及び色座標を測定する例示的なパターン化された拡散器及び検出器を備えた例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源の断面図 空間輝度及び色座標を測定する例示的なパターン化された拡散器及び検出器を備えた例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源の断面図 例示的な光源と、例示的なパターン化された拡散器の2つの方向についての測定された空間分布Cx(r)のチャート 例示的な光源と、例示的なパターン化された拡散器の2つの方向についての測定された空間分布Cy(r)のチャート 例示的な光源と、例示的なパターン化された拡散器の2つの方向についての測定された空間分布輝度(r)のチャート 図11Aから導出された、色座標の差DCx1(r)≡Cx1(r)-Cx0(r)及びDCx2(r)≡Cx2(r)-Cx0(r)のチャート 図11Bから導出された、色座標の差DCy1(r)≡Cy1(r)-Cy0(r)及びDCy2(r)≡Cy2(r)-Cy0(r)のチャート 図11Aから導出された、色座標比RCx1(r)≡Cx1(r)/Cx0(r)及びRCx2(r)≡Cx2(r)/Cx0(r)のチャート 図11Bから導出された、色座標比RCy1(r)≡Cy1(r)/Cy0(r)及びRCy2(r)≡Cy2(r)/Cy0(r)のチャート 図1Cから導出された、輝度比RL1(r)≡輝度1(r)/輝度0(r)及びRL2(r)≡輝度2(r)/輝度0(r)のチャート 例示的な光学部品についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 例示的な光学部品についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 例示的な光学部品についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 例示的な光学部品についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 例示的な光学部品についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r) 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)のチャート 別の例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCy1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCx1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標比RCy1(r)のチャート 別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての輝度比RL1(r)のチャート 図1A~1Cの例示的なバックライト部分を含む別の例示的なLCDの断面図 波長選択性リフレクタを備えたパターン化された拡散器を含む例示的なLCDの断面図 波長選択性リフレクタを備えたパターン化された拡散器を含む例示的なLCDの断面図 波長選択性リフレクタを備えたパターン化された拡散器を含む例示的なLCDの断面図 第1の波長選択性リフレクタ及び第2の波長選択性リフレクタを含む例示的なリフレクタの断面図 波長選択性リフレクタの一構成についての波長に対する反射率のチャート 波長選択性リフレクタの一構成についての波長に対する反射率のチャート 波長選択性リフレクタの一構成についての波長に対する反射率のチャート 波長選択性リフレクタの一構成についての波長に対する反射率のチャート 波長選択性リフレクタの一構成についての波長に対する反射率のチャート
これより、その例が添付の図面に示される本開示の実施形態について、詳細に説明する。可能な場合はいつでも、同一又は類似した部分についての言及には、図面全体を通して同じ参照番号が用いられる。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載される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」1つの特定の値から、及び/又は「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、その1つの特定の値から及び/又は他方の特定の値までを含む。同様に、例えば先行詞「約」の使用によって、値が近似値として表される場合、その特定の値は別の実施形態を形成することが理解されよう。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
本明細書で用いられる方向用語(例えば、上、下、右、左、前、後、上部、底部、垂直、水平)は、描かれた図を参照してのみ作られており、絶対的な方向を意味することは意図していない。
特に明記しない限り、本明細書に記載されるいずれの方法も、その工程が特定の順序で実行されることを必要とする、若しくは、装置には特定の向きが必要であると解釈されることは、決して意図していない。したがって、方法クレームが、そのステップが従うべき順序を実際に記載していない場合、若しくは装置クレームが個々の構成要素に対する順序又は向きを実際に記載していない場合、あるいは、ステップが特定の順序に限定されるべきであることが特許請求の範囲又は明細書に別段に明確に述べられていない場合、若しくは装置の構成要素に対する特定の順序又は向きが記載されていない場合には、いかなる意味においても、順序又は方向が推測されることは決して意図していない。これには、次のような解釈のためのあらゆる非明示的根拠が当てはまる:ステップの配置、動作フロー、構成要素の順序、又は構成要素の方向に関する論理的事項;文法上の編成又は句読点から派生した平明な意味;及び、明細書に記載される実施形態の数又はタイプ。
本明細書で用いられる場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の指示対象を含む。よって、例えば、「ある1つの(a)」構成要素への言及は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、そのような構成要素を2つ以上有する態様を含む。
次に、図1A~1Cを参照すると、例示的なバックライト部分100のさまざまな図が示されている。図1Aはバックライト部分100の断面図である。バックライト部分100は、基板102、反射層104、複数の光源106a、及びパターン化された拡散器110bを含みうる。パターン化された拡散器110bは、キャリア108(例えば導光板)と、複数のパターン化されたリフレクタ112とを含む。複数の光源106aは、基板102上に配置され、基板102と電気的に接続される。各光源106aは、法線軸に沿って107aで示されるピーク強度光線を放射することができる。反射層104は基板102上にあり、各光源106aを取り囲む。ある特定の例示的な実施形態では、基板102は、反射層104を除外することができるように反射性であってもよい。パターン化された拡散器110bは、複数の光源106aの上にあり、各光源106aに光学的に結合される。ある特定の例示的な実施形態では、光学接着剤(図示せず)を、複数の光源106aをパターン化された拡散器110bに連結するのに用いることができる。光学接着剤(例えば、フェニルシリコーン)は、キャリア108の屈折率と同じであるか、又はそれより大きい屈折率を有しうる。複数のパターン化されたリフレクタ112は、キャリア108の上面に配置される。各パターン化されたリフレクタ112は、対応する光源106aと位置合わせされる。
各パターン化されたリフレクタ112は、113で示される実質的に平坦なセクションと、該実質的に平坦なセクション113から延在し、それを取り囲む、114で示される湾曲セクションとを含むパターン化されたリフレクタの幅又は直径に沿った厚さプロファイルを含む。実質的に平坦なセクション113は、粗い表面プロファイル(例えば、実質的に平坦なセクション全体にわたる厚さのわずかな変化)を有しうる。ある特定の例示的な実施形態では、実質的に平坦なセクション113の厚さの変化は、実質的に平坦なセクションの平均厚さの±20パーセント以下である。この実施形態では、キャリア108に直交する方向で測定される平均厚さは、実質的に平坦なセクションの最大厚さ(Tmax)と実質的に平坦なセクションの最小厚さ(Tmin)の合計を2で割った商(すなわち、(Tmax+Tmin)/2)として定義される。例えば、実質的に平坦なセクション113の平均厚さが約100マイクロメートルである場合、実質的に平坦なセクションの最大厚さは約120マイクロメートル以下になり、実質的に平坦なセクションの最小厚さは約80マイクロメートル以上になるであろう。他の実施形態では、実質的に平坦なセクション113の厚さの変化は、実質的に平坦なセクションの平均厚さの±15パーセント以下である。例えば、実質的に平坦なセクション113の平均厚さが約80マイクロメートルである場合、実質的に平坦なセクションの最大厚さは約92マイクロメートル以下になり、実質的に平坦なセクションの最小厚さは約68マイクロメートル以上になるであろう。
さらに他の実施形態では、実質的に平坦なセクション113の厚さの変化は、実質的に平坦なセクションの平均厚さの±10パーセント以下である。例えば、実質的に平坦なセクション113の平均厚さが約50マイクロメートルである場合、実質的に平坦なセクションの最大厚さは約55マイクロメートル以下になり、実質的に平坦なセクションの最小厚さは約45マイクロメートル以上になるであろう。さらに他の実施形態では、実質的に平坦なセクション113の厚さの変化は、実質的に平坦なセクションの平均厚さの±5パーセント以下である。湾曲セクション114は、パターン化されたリフレクタ112の中心からの距離の変化に対する厚さの変化の絶対比として定義することができる。湾曲セクション114の傾斜は、パターン化されたリフレクタ112の中心からの距離とともに減少しうる。ある特定の例示的な実施形態では、傾斜は、実質的に平坦なセクション113の付近で最大であり、パターン化されたリフレクタ112の中心からの距離とともに急激に減少し、その後、パターン化されたリフレクタの中心からの距離がさらに遠ざかるにつれてゆっくりと減少する。
120で示される(基板102に平行な平面内)各実質的に平坦なセクション113のサイズL0(すなわち、幅又は直径)は、124で示される(基板102に平行な平面内)各対応する光源106aのサイズ(すなわち、幅又は直径)より大きくなりうる。各実質的に平坦なセクション113のサイズ120は、各対応する光源106aのサイズ124に所定の値を乗算したものより小さくなりうる。ある特定の例示的な実施形態では、各光源106aのサイズ124が約0.5ミリメートル以上の場合、所定の値は、各実質的に平坦なセクション113のサイズが各光源106aのサイズの3倍未満になるように、約2又は約3でありうる。各光源106aのサイズ124が0.5ミリメートル未満の場合、所定の値は、パターン化されたリフレクタ112の各々の各実質的に平坦なセクション113のサイズが各光源106aのサイズより約100マイクロメートルから約300マイクロメートルの範囲で大きくなるように、光源106aとパターン化されたリフレクタ112との間の位置合わせ能力によって決定されうる。各実質的に平坦なセクション113は、各パターン化されたリフレクタ112を対応する光源106aに位置合わせできるように十分に大きく、適切な輝度均一性及び色の均一性を実現するのに十分に小さい。
各パターン化されたリフレクタ112のサイズL1(すなわち、幅又は直径)は122(基板102に平行な平面内)で示され、隣接する光源106a間のピッチPは126で示される。図1Aでは、ピッチは一方向に沿って示されているが、ピッチは図示された方向に直交する方向で異なっていてもよい。ピッチは、例えば、約90、45、30、10、5、2、1、又は0.5ミリメートルであってよく、約90ミリメートルより大きく、又は約0.5ミリメートルより小さくなりうる。ある特定の例示的な実施形態では、ピッチ126の上の各パターン化されたリフレクタ112のサイズ122のL1/P比は、約0.45から1.0の間の範囲にある。この比は、光源106aのピッチ126、及び各光源の放射面と対応するパターン化されたリフレクタ112との間の距離に応じて変化しうる。例えば、ピッチ126が約5ミリメートルに等しく、各光源の放射面と対応するパターン化されたリフレクタとの間の距離が約0.2ミリメートルに等しい場合、比は、約0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、又は1.0に等しくなりうる。
各パターン化されたリフレクタ112は、対応する光源106aからキャリア108内に放射される光の少なくとも一部を反射する。各パターン化されたリフレクタ112は、鏡面反射率と拡散反射率とを有する。鏡面反射した光は、キャリア108の底面から出射される。鏡面反射した光は、反射層104とキャリア108との間の反射に起因して、又は反射層104と色変換層、拡散シート、又は拡散板(下の図2に示される)との間の反射に起因して主に横方向に進むが、反射層104からの不完全な反射に起因して、幾らかの光の損失が発生する可能性がある。
拡散反射した光は、キャリア108の法線から測定して0°から90°の間の角度分布を有する。拡散反射した光の約50パーセントは、全内部反射の臨界角(θTIR)を超える角度を有する。したがって、拡散反射した光は、その後にパターン化されたリフレクタ112によってキャリア108から光が抽出されるまで、全内部反射に起因して損失なく横方向に進むことができる。
図1Bは、複数の光源106a、及び基板102上の反射層104の上面図である。光源106aは、複数の行と複数の列とを含む2Dアレイに配置される。図1Bには9つの光源106aが3行3列で示されているが、他の実施形態では、バックライト部分100は、任意の適切な数の行と任意の適切な数の列で配置された任意の適切な数の光源106aを含むことができる。光源106aはまた、他の周期的パターン、例えば、六角形若しくは三角形の格子、又は準周期的若しくは非厳密に周期的なパターンで配置されてもよい。例えば、光源106a間の間隔は、バックライトの端部及び/又は隅部ではより小さくてもよい。
基板102(図1A)は、プリント回路基板(PCB)、ガラス又はプラスチックの基板、又は各光源を個別に制御するために各光源106aに信号を送出するための別の適切な基板でありうる。基板102は、剛性基板又はフレキシブル基板でありうる。例えば、基板102は、平坦なガラス又は湾曲したガラスを含みうる。湾曲したガラスは、例えば、約2000ミリメートル未満、例えば約1500、1000、500、200、又は100ミリメートルの曲率半径を有しうる。反射層104は、例えば、銀、白金、金、銅などの金属箔;誘電体材料(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(メタクリル酸メチル)(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;多層誘電体干渉コーティング、若しくはチタニア、硫酸バリウムなどの白色無機粒子を含む反射インク、又は光を反射し、反射光及び透過光の色を調整するのに適した他の材料(着色顔料など)を含みうる。
複数の光源106aの各々は、例えば、LED(例えば、約0.5ミリメートルより大きいサイズ)、ミニLED(例えば、約0.1ミリメートルから約0.5ミリメートルの間のサイズ)、マイクロLED(例えば、約0.1ミリメートルより小さいサイズ)、有機LED(OLED)、又は約400ナノメートルから約750ナノメートルの範囲の波長を有する別の適切な光源でありうる。他の実施形態では、複数の光源106aの各々は、400ナノメートルより短い及び/又は750ナノメートルより長い波長を有しうる。各光源106aからの光は、キャリア108に光学的に結合される。本明細書で用いられる場合、「光学的に結合される」という用語は、全内部反射により少なくとも部分的に伝播する光をキャリアに導入するように、光源がキャリア108の表面に位置決めされ、キャリア108と直接又は光学的に透明な接着剤を介して光通信することを意味することが意図されている。各光源106aからの光は、光の第1の部分が全内部反射に起因してキャリア108内を横方向に進み、パターン化されたリフレクタ112によってキャリアの外に抽出されるように、かつ光の第2の部分が、反射層104の反射面とパターン化されたリフレクタ112での多重反射に起因して又は光学膜スタック(図2に示される)と反射層104との間での多重反射に起因して、反射層104とパターン化されたリフレクタ112との間を横方向に進むように、キャリア108に光学的に結合される。
さまざまな実施形態によれば、キャリア108は、照明及びディスプレイ用途に用いられる任意の適切な透明材料を含みうる。本明細書で用いられる場合、「透明」という用語は、キャリアがスペクトルの可視領域(約420~750ナノメートル)において500ミリメートルの長さにわたって約70パーセントを超える光透過率を有することを意味することが意図されている。ある特定の実施形態では、例示的な透明材料は、500ミリメートルの長さにわたって紫外(UV)領域(約100~400ナノメートル)において約50パーセントを超える光透過率を有しうる。さまざまな実施形態によれば、キャリアは、約450ナノメートルから約650ナノメートルの範囲の波長について、50ミリメートルの経路長にわたって少なくとも95パーセントの光透過率を含みうる。
キャリアの光学特性は、透明材料の屈折率の影響を受ける可能性がある。さまざまな実施形態によれば、キャリア108は、約1.3から約1.8の範囲の屈折率を有しうる。他の実施形態では、キャリア108は、(例えば、吸収及び/又は散乱による)比較的低いレベルの光減衰を有しうる。キャリア108の光の減衰(α)は、例えば、約420~750ナノメートルの範囲の波長について、1メートルあたり約5デシベル未満でありうる。キャリア108は、プラスチック(例えば、ポリメタクリル酸メチル(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)、又は他の同様の材料などのポリマー材料を含みうる。キャリア108はまた、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、又は他の適切なガラスなどのガラス材料も含みうる。ガラスキャリア108としての使用に適した市販のガラスの非限定的な例としては、Corning Incorporated社のEAGLE XG(登録商標)、Lotus(商標)、Willow(登録商標)、Iris(商標)、及びGorilla(登録商標)ガラスが挙げられる。基板102が湾曲したガラスを含む例では、キャリア108は、湾曲したバックライトを形成するための湾曲したガラスも含む。他の実施形態では、キャリア108は、比較的高いレベルの光の減衰を有しうる。キャリア108の光の減衰(α)は、例えば、約420~750ナノメートルの範囲の波長について、1メートルあたり約5デシベル超でありうる。
図1Cは、キャリア108上の複数のパターン化されたリフレクタ112の上面図である。各パターン化されたリフレクタ112は、実質的に平坦なセクション113と湾曲セクション114とを含みうる。加えて、各パターン化されたリフレクタ112は、キャリア108上に個別の点115を含みうる。実質的に平坦なセクション113は湾曲セクション114よりも反射性が高くなってもよく、湾曲セクション114は実質的に平坦なセクション113よりも透過性が高くなりうる。各湾曲セクション114は、実質的に平坦なセクション113からの距離に応じて連続的かつ滑らかに変化する特性を有しうる。図1Cに示される実施形態では、各パターン化されたリフレクタ112は円形の形状をしているが、他の実施形態では、各パターン化されたリフレクタ112は、別の適切な形状(例えば、楕円形、長方形、六角形など)を有しうる。パターン化されたリフレクタ112がキャリア108の上面に直接製造されると、パターン化されたリフレクタ112は光源106aを隠す能力を増大させる。パターン化されたリフレクタ112をキャリア108の上面に直接製造することもスペースを節約する。
ある特定の例示的な実施形態では、全内部反射によってキャリア108内を伝播することができるように十分に高い角度で一部の光線を散乱させることによって、各パターン化されたリフレクタ112がバックライト部分100の性能をさらに向上させるように、各パターン化されたリフレクタ112は拡散リフレクタである。このような光線は、パターン化されたリフレクタ112と反射層104との間、又は光学膜スタックと反射層104との間で複数の反射を経験せず、したがって、光パワーの損失が回避され、それによってバックライト効率が向上する。ある特定の例示的な実施形態では、各パターン化されたリフレクタ112は鏡面リフレクタである。他の実施形態では、各パターン化されたリフレクタ112の幾つかの領域は、より拡散的な反射特性を有し、幾つかの領域は、より鏡面的な反射特性を有する。
各パターン化されたリフレクタ112は、例えば、白色インク、黒色インク、メタリックインク、又は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、マイクロプリンティングなど)することによって形成することができる。各パターン化されたリフレクタ112は、白色又は金属材料の連続層を、例えば物理的気相堆積(PVD)によって又は例えばスロットダイ若しくはスプレーコーティングなどの任意の数のコーティング技法によって堆積し、その後、フォトリソグラフィ又は他の既知の領域選択的材料除去方法によって層をパターン化することによって形成することもできる。各パターン化されたリフレクタ112は、例えばレーザアブレーション又はキャリアへの化学エッチングなど、キャリア自体から材料を選択的に除去する他の既知の方法によって形成することもできる。
白色光源106aが用いられる、ある特定の例示的な実施形態では、パターン化されたリフレクタ112内に異なる密度で異なる反射材料及び吸収材料が存在することは、バックライトの調光ゾーンの各々にわたる色ずれを最小限に抑えるのに有益でありうる。パターン化されたリフレクタと反射層104(図1A)との間で光線が複数回反射すると、スペクトルの赤色部分の方が青色よりも多くの光の損失を引き起こす可能性があり、あるいはその逆の場合もありうる。この場合、例えば、わずかに着色した反射/吸収材料、又は分散とは逆の符号を有する材料(この場合、分散とは反射及び/又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、反射を色が中間色になるように調整すると、色ずれを最小限に抑えることができる。白色光源106aが用いられる場合には、パターン化されたリフレクタ112が緑色光及び赤色光と同様の量の青色光を反射及び透過することも有益である。パターン化されたリフレクタ112は、閾値サイズより大きいマイクロサイズ粒子を含みうる。例えば、閾値サイズは、二酸化チタンの場合は約140ナノメートル、酸化アルミニウムの場合は約560ナノメートル、又はフッ化ナトリウムの場合は約750ナノメートルでありうる。他の例では、閾値サイズは、1、2、5、10、又は20マイクロメートルでありうる。青色光源106aが用いられるある特定の例示的な実施形態では、パターン化されたリフレクタ112が緑色光及び赤色光よりも多くの青色光を反射し、緑色光及び赤色光よりも少ない青色光を透過することは有益である。パターン化されたリフレクタ112は、閾値サイズより小さいナノサイズ化された粒子を含みうる。例えば、閾値サイズは、二酸化チタンの場合は約140ナノメートル、酸化アルミニウムの場合は約560ナノメートル、又はフッ化ナトリウムの場合は約750ナノメートルでありうる。
パターン化された拡散器110bは、空間的に変化する透過率又は空間的に変化する色ずれを有する。パターン化された拡散器110bはまた、空間的に変化する透過率及び空間的に変化する色ずれを有することもできる。パターン化された拡散器110bの空間反射率及び空間透過率は相互に関連しているため、パターン化された拡散器はまた、空間的に変化する反射率も有する。例えば、パターン化された拡散器110bの同じ位置では、より小さい(又はより大きい)反射率がより大きい(又はより小さい)透過率に関連付けられる。したがって、本明細書に開示されるパターン化された拡散器は、空間反射率ではなく空間透過率によって定量化される。空間的に変化する透過率は、2つの空間輝度分布(1つは空間的に均一かつ角度的にランバートな光源の上に配置されたパターン化された拡散器で測定され、もう1つは空間的に均一かつ角度的にランバートな光源で測定される)の比率で表される。空間的に変化する色ずれは、2つの空間色座標分布(1つは空間的に均一かつ角度的にランバートな光源の上に配置されたパターン化された拡散器で測定され、もう1つは空間的に均一かつ角度的にランバートな光源で測定される)の差及び/又は比率で表される。測定のために、対象領域は、118で示されるように、パターン化されたリフレクタ112についての半径方向位置rとして定義される。半径方向位置rは、各パターン化されたリフレクタ112の中心に対して測定される。半径方向位置rは、各パターン化されたリフレクタ112の中心に対応する0から各パターン化されたリフレクタの最大半径方向位置rに対応する119で示されているrmaxまでの範囲である。対象領域は、複数の光源106aのレイアウトに対応する繰り返し単位であり、これは、正方形、長方形、六角形、又は別の適切なレイアウトであってもよい。
図2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~1Cを参照して前述し、図示したように、パターン化された拡散器110bを含むバックライト部分100を含む。加えて、LCD140のバックライトは、任意選択的にバックライト部分100の上の拡散板146、任意選択的に拡散板146の上の色変換層148(例えば、量子ドット膜又は蛍光体膜)、任意選択的に色変換層148の上のプリズム膜150、及び任意選択的にプリズム膜150の上の反射偏光子152を含む。LCD140は、バックライトの反射偏光子152の上のディスプレイパネル154も含む。ある特定の例示的な実施形態では、反射偏光子152はディスプレイパネル154に結合されうる。
バックライト部分100が適切に機能するように光源106aとキャリア108上のパターン化されたリフレクタ112との間の位置合わせを維持するためには、キャリア108上のパターン化されたリフレクタ112と基板102上の光源106aの両方が広い動作温度範囲にわたって互いに良好に位置合わせされるように、キャリア108と基板102が同じ又は同様のタイプの材料でできていると有利である。ある特定の例示的な実施形態では、キャリア108と基板102は同じプラスチック材料でできている。他の実施形態では、キャリア108と基板102は同じ又は同様のタイプのガラスでできている。
キャリア108と基板102上の光源106aとの位置合わせを維持するための代替的な解決策は、高度にフレキシブルな基板を使用することである。高度にフレキシブルな基板は、部品のはんだ付けを可能にするために、ポリイミド又は他の高温耐性ポリマー膜で作られてもよい。高度にフレキシブルな基板はまた、FR4又はガラス繊維などの材料で作ることもできるが、その厚さは通常よりも大幅に薄くなる。ある特定の例示的な実施形態では、動作温度の変化から生じる寸法変化を吸収するのに十分な柔軟性を備えうる、厚さ0.4ミリメートルのFR4材料を基板102に用いることができる。
図3Aは、例示的なバックライト部分200aの簡略化された断面図である。バックライト部分200aでは、光源106aの代わりに光源106bが用いられ、パターン化された拡散器110bの代わりにパターン化されたリフレクタ212を含むパターン化された拡散器210aが用いられることを除き、バックライト部分200aは、図1A~1Cを参照して前述及び図示されたバックライト部分100と同様である。図3Aは、簡略化のために、単一の光源106b及び対応する単一のパターン化されたリフレクタ212を示しているが、バックライト部分200aは、任意の適切な数の光源106b及び対応するパターン化されたリフレクタ212を含みうることが理解されよう。バックライト部分200aは、図1A~1Cを参照して前述し、図示したように、基板102及び反射層104を含みうる。加えて、バックライト部分200aは、キャリア108の上に光学膜スタック(図示せず)の第1の層(例えば146)を含む。光学膜スタックの第1の層は、拡散板、色変換層、プリズム膜、又は別の適切な板若しくは膜でありうる。この実施形態では、各パターン化されたリフレクタ212は、キャリア108の第1の表面上にあり、該キャリアの第1の表面は複数の光源106bに面している。
各光源106bは、107bで示されるようなピーク強度光線を、約10度を超える軸外角度θに沿って(すなわち、複数の光源106bが配置される平面に垂直な軸から外れて)放射する。ある特定の例示的な実施形態では、軸外角度θは、約10度から約80度の間の範囲内、例えば約20度から約60度の間の範囲内にある。各パターン化されたリフレクタ212は、空間透過率又は空間反射率を含む。対応する光源106bのピーク強度光線107bは、R0に等しい半径方向位置rにおいて、対応するパターン化されたリフレクタ212を妨害する。半径方向位置rは、対応するパターン化されたリフレクタの平面内で(パターン化されたリフレクタの幅又は直径に沿って)、対応するパターン化されたリフレクタ212の中心から測定される。rがR0-50%*R0≦r≦R0+50%*R0を満たす場合、0に等しいrよりも反射率は大きくなり、又は透過率は小さくなる。ある特定の例示的な実施形態では、rがR0-50%*R0≦r≦R0+50%*R0を満たす場合、反射率は最大であるか、又は透過率は最小である。別の実施形態では、rがR0-20%*R0≦r≦R0+20%*R0を満たす場合、0に等しいrよりも反射率は大きくなり、又は透過率は小さくなる。他の実施形態では、rがR0-50%*R0≦r≦R0+50%*R0を満たす場合に、R0+50%より大きいrよりも反射率は大きくなり、又は透過率は小さくなる。
ある特定の例示的な実施形態では、各光源106bは、約200マイクロメートル以下の高さ及び約500マイクロメートル以下の幅又は直径を有するミニLEDである。反射層104とパターン化された拡散器210aの底面との間の光学距離が約0.5、1.0、又は2.0ミリメートル、又はそれより大きい場合、R0は、R0=OD*tan(θ)として近似することができ、ここで、OD(218で示される)は反射層104とパターン化されたリフレクタ212との間の光学距離である。他の実施形態では、R0=S0/2+(OD-h0/2)*tan(θ)であり、式中、S0は対応する光源106bの幅(又は直径)であり、h0(216で示される)は反射層104の上の対応する光源の高さである。光源106bは、法線方向と光線107bとを含む異なる面内では異なるサイズを有しうる。
図3Aに示される実施形態では、各パターン化されたリフレクタ212は空間厚さプロファイルを含み、各パターン化されたリフレクタの最大厚さは、対応する光源106bのピーク強度光線107bが対応するパターン化されたリフレクタ212を妨害する位置に位置する。他の実施形態では、各パターン化されたリフレクタ212は空間色座標xを含み、各パターン化されたリフレクタの最大色座標xは、対応する光源106bのピーク強度光線107bが対応するパターン化されたリフレクタ212を妨害する位置に位置する。別の実施形態では、各パターン化されたリフレクタ212は空間色座標yを含み、各パターン化されたリフレクタの最大色座標yは、対応する光源106bのピーク強度光線107bが対応するパターン化されたリフレクタ212を妨害する位置に位置する。別の実施形態では、各パターン化されたリフレクタ212は、空間厚さプロファイル、空間色座標x、及び空間色座標yを含み、各パターン化されたリフレクタの最大厚さ、最大色座標x、及び最大色座標yは、対応する光源106bのピーク強度光線107bが対応するパターン化されたリフレクタ212を妨害する位置に位置する。本明細書で用いられる場合、空間色座標x及びyは、1931 CIE色空間に準拠して定義される。さまざまな色空間を使用して色を定量化することができ、任意の他の色空間を1931 CIE色空間に変換することができる。空間色座標x及びyは、図11A~23Eに、それぞれCx及びCyとして示されている。
図3Bは、例示的なバックライト部分200bの簡略化された断面図である。バックライト部分200bでは、パターン化された拡散器210bが複数の光源106bとは反対側のキャリア108の表面上に各パターン化されたリフレクタ212を含むことを除き、バックライト部分200bは、図3Aを参照して前述及び図示されたバックライト部分200aと同様である。この実施形態では、R0=S0/2+(OD-h0/2)*tan(θ)+hg*sin(θ)/sqrt(n*n-sin(θ)*sin(θ))であり、式中、S0(214で示される)は対応する光源106bの幅(又は直径)であり、h0(216で示される)は反射層104の上の対応する光源の高さであり、OD(218で示される)は反射層とキャリア108との間の光学距離であり、hg(219で示される)はキャリアの厚さであり、nはキャリアの屈折率であり、θは対応する光源のピーク強度光線107bの軸外角度である。
ピーク強度の光線は、1つの断面で説明されているが、方位角φ応じて変化しうる。すなわち、ピーク強度アレイの軸外角度θは、三次元立体形状を有する光源の方位角φの関数である。すべての方位角φにおける各ピーク強度の光線は、方位角φの関数である半径方向位置r=R0(φ)でパターン化されたリフレクタを妨害する。パターン化されたリフレクタの平面内では、0度から360度の間で変化するすべての方位角φにおけるR0の集合が、パターン化されたリフレクタの中心の周りにリングを形成する。リングの形状は、楕円形、円形、又は別の適切な形状であってもよい。したがって、複数の光源106bを含む平面内の方位角φに対応するR0に等しい一組の半径方向位置rは、対応する各パターン化されたリフレクタ212の中心を取り囲み、ここで、R0(φ)-50%*R0(φ)≦r≦R0(φ)+50%*R0(φ)及び0°≦φ≦360°を満たす場合、rが0に等しい場合よりも反射率が大きくなるか、又は透過率が小さくなる。
図4は、別の例示的なバックライト部分220の簡略化された断面図である。バックライト部分220がパターン化された拡散器240を含み、パターン化されたリフレクタ212の代わりにパターン化されたリフレクタ242が用いられることを除き、バックライト部分220は、図3Aを参照して前述及び図示されたバックライト部分200aと同様である。一実施形態では、各パターン化されたリフレクタ242は、例えば244で示された複数の立体セクションと、該複数の立体セクション244と交互に配置された、例えば246で示される複数の開放セクションとを含む。各立体セクション244及び各開放セクション246は、円形、楕円形、又は対応する光源106bと位置合わせされた別の適切な形状などのリング状でありうる。別の実施形態では、各パターン化されたリフレクタ242は、例えば246で示される複数の開口部(例えば、円筒形の開口部)を含む。各パターン化されたリフレクタ242の中心から同じ距離に位置する開口部246は、円形、楕円形、又は対応する光源106bと位置合わせされた別の適切な形状などのリング状の構成でありうる。
各立体セクション244の空間開放開口率A(r)は、As(r)/(As(r)+Ao(r))に等しくなりうる。ここで、rは、対応するパターン化されたリフレクタ242の中心からの距離であり、As(r)は対応する立体セクション244の面積であり、Ao(r)は対応する開放セクション246の面積である。この実施形態では、各パターン化されたリフレクタ242は、対応する光源106bのピーク強度光線107bが対応するパターン化されたリフレクタを妨害する位置に各パターン化されたリフレクタの最小開放開口率が位置する、空間開放開口率プロファイルを含む。
各パターン化されたリフレクタ242は、可変拡散リフレクタを生成するための反射材料のパターンを含む。反射材料は、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、若しくはチタニア、硫酸バリウムなどの白色無機粒子を含む反射インク、又は光を反射するのに適した他の材料を含みうる。
各パターン化されたリフレクタ242は、例えば、白色インク、黒色インク、メタリックインク、又は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、マイクロプリンティングなど)することによって形成することができる。各パターン化されたリフレクタ242は、白色又は金属材料の連続層を、例えば物理的気相堆積(PVD)によって又は例えばスロットダイ若しくはスプレーコーティングなどの任意の数のコーティング技法によって堆積し、その後、フォトリソグラフィ又は他の既知の領域選択的材料除去方法によって層をパターン化することによって形成することもできる。
図3A~4の実施形態は、光源106bの上に封止層を含むように修正されてもよい。封止層は、平面層又は球状のドームでありうる。この場合、半径方向位置R0は、封止層の屈折率に起因して異なりうる。他の実施形態では、キャリア108は除外されてもよく、パターン化されたリフレクタ212又は242は光源106bの上の封止層上にあってもよい。さらに他の実施形態では、キャリアは、光源106bの上に位置する封止層でありうる。この場合もやはり、半径方向位置R0は、封止層の屈折率に起因して異なりうる。
図5は、例示的なバックライト部分300の断面図である。バックライト部分300は、該バックライト部分300において各パターン化されたリフレクタ112が対応する光源106aに面することを除き、図1A~1Cを参照して前述及び図示されたバックライト部分100と同様である。バックライト部分300は、図1A~1Cを参照して前述し、図示したように、基板102、反射層104、及び複数の光源106aを含みうる。この実施形態では、パターン化された拡散器110aは、第1の表面304及び該第1の表面とは反対側にある第2の表面306を有するキャリア108(例えば導光板)を含む。複数のパターン化されたリフレクタ112は、キャリア108の第1の表面304上にあり、該キャリアの第1の表面304は複数の光源106aに面している。
図6Aは、例示的なパターン化された拡散器320aの断面図である。パターン化された拡散器320aは、パターン化された拡散器320aが拡散層322を含むことを除き、図5を参照して前述及び図示されたパターン化された拡散器110aと同様である。拡散層322はキャリア108の第2の表面306上にある。パターン化された拡散器320aは、バックライト内の複数の光源106aに面しているキャリア108の第1の表面304と位置合わせされるように構成される。別の実施形態では、拡散層322は、キャリア108の第1の表面304と複数のパターン化されたリフレクタ112との間に配置されうる。
拡散層322は、バックライト内の複数の光源106a(図示せず)とは反対側を向いている。拡散層322は、光源106aから放射された光の横方向の広がりを改善し、それによって光の均一性を改善する。拡散層322は、鏡面反射率及び拡散反射率並びに鏡面透過率及び拡散透過率を有しうる。鏡面反射率又は透過率は、測定セットアップに応じて0又は8度の鏡面方向に沿った反射光又は透過光のパーセントであり、一方、拡散反射率又は透過率は、鏡面反射率又は透過率を除いた反射光又は透過光のパーセントである。拡散層322は、ヘイズ及び透過率を有しうる。拡散層322は、例えば、約10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、又は99パーセント、又はそれより大きいヘイズ、及び約20、30、40、50、60、70、80、90、又は95パーセント、又はそれより大きい透過率を有しうる。ある特定の例示的な実施形態では、拡散層322は、約70パーセントのヘイズ、及び約90パーセントの全透過率を有する。他の実施形態では、拡散層322は、約88パーセントのヘイズ及び約96パーセントの全透過率を有する。他の実施形態では、拡散層322は、約99パーセントのヘイズ、及び約10、20、30、40、50、60、70、80、又は90パーセントの全透過率を有する。米国試験材料協会の(ASTM)D1003「透明プラスチックのヘイズ及び光透過率の標準試験法(Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics)」に準拠して、ヘイズは、その方向が入射ビームの方向から2.5度より大きく逸脱するように散乱される透過光のパーセントとして定義され、透過率は、透過光のパーセントとして定義される。ヘイズ及び透過率は、さまざまなヘイズメータで測定することができる。
拡散層322は光源106aからの光線を拡散する。結果として、バックライトのパターン化されたリフレクタ112は、光源106aを効果的に隠しつつ、拡散層322を含まないバックライトのパターン化されたリフレクタよりも薄くすることができる。拡散層322はまた、そうでなければ全内部反射を被るであろう光線を拡散する。加えて、拡散層322は、バックライト内の色変換層、拡散シート、又は拡散板(例えば、図2の146)によって反射される任意の光線を拡散する。したがって、拡散層322は、色変換層、拡散シート、又は拡散板、及び拡散板又は拡散シートの上のいずれかのプリズム膜、例えば1つ又は2つの輝度向上膜などによって引き起こされる光再利用効果を高める。
ある特定の例示的な実施形態では、拡散層322は、散乱粒子の均一な層又は連続層を含む。拡散層322は、隣接する散乱粒子間の距離が光源のサイズの5分の1未満である散乱粒子の均一な層を含むと考えられる。光源に対する拡散層322の位置に関係なく、拡散層322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、又は他の適切な粒子などのマイクロサイズ又はナノサイズ化した散乱粒子を含む、透明又は白色インク内にありうる。粒子サイズは、例えば、約0.1マイクロメートルから約10.0マイクロメートルの範囲で変化しうる。他の実施形態では、拡散層322は、防眩パターンを含みうる。防眩パターンは、ポリマービーズの層で形成されてもよいし、又はエッチングされてもよい。この実施形態では、拡散層322は、例えば、約1、3、7、14、21、28、又は50マイクロメートルの厚さ、又は別の適切な厚さを有しうる。
ある特定の例示的な実施形態では、拡散層322は、スクリーン印刷によってキャリア108に施すことができるパターンを含みうる。拡散層322は、キャリア108に施されたプライマー層(例えば、接着層)上にスクリーン印刷されてもよい。他の実施形態では、拡散層322は、接着層を介して拡散層をキャリアに積層することによってキャリア108に施すことができる。さらに他の実施形態では、拡散層322は、該拡散層をキャリアにエンボス加工(例えば、熱的又は機械的エンボス加工)すること、拡散層をキャリアにスタンピング(例えば、ローラスタンピング)すること、又は拡散層を射出成形することによって、キャリア108に施すことができる。さらに他の実施形態では、拡散層322は、キャリアをエッチング(例えば、化学エッチング)することによってキャリア108に施すことができる。幾つかの実施形態では、拡散層322は、レーザ(例えば、レーザ損傷)を用いてキャリア108に施すことができる。
さらに他の実施形態では、拡散層322は、複数の中空ビーズを含みうる。中空ビーズは、プラスチックの中空ビーズ、又はガラスの中空ビーズでありうる。中空ビーズは、例えば、3M Company社から商品名「3MグラスバブルズiΜ30Κ」で入手可能なグラスバブルでありうる。これらのグラスバブルは、約70から約80質量パーセントの範囲のSiO、約8から約15質量パーセントの範囲のアルカリ土類金属酸化物、及び約3から約8質量パーセントの範囲のアルカリ金属酸化物、並びに約2から約6質量パーセントの範囲のBを含むガラス組成を有し、各質量パーセントは、グラスバブルの総重量に基づいている。ある特定の例示的な実施形態では、中空ビーズのサイズ(すなわち直径)は、例えば、約8.6マイクロメートルから約23.6マイクロメートルまで変化してよく、サイズの中央値は約15.3マイクロメートルである。別の実施形態では、中空ビーズのサイズは、例えば、約30マイクロメートルから約115マイクロメートルまで変化してよく、サイズの中央値は約65マイクロメートルである。さらに他の実施形態では、拡散層322は、赤色及び/又は緑色の量子ドットなどの複数のナノサイズ化された色変換粒子、又は他の適切な蛍光体粒子を含みうる。さらに他の実施形態では、拡散層322は、複数の中空ビーズ、ナノサイズ化された散乱粒子、並びに赤色及び/又は緑色の量子ドット又は他の適切な蛍光体粒子などのナノサイズ化された色変換粒子、例えばフルオロケイ酸カリウム(PFS)ベースの蛍光体などを含みうる。
中空ビーズは、最初に溶媒(例えば、メチルエチルケトン(MEK))と均一に混合され、続いて任意の適切な結合剤(例えば、メタクリル酸メチル及びシリカ)と混合され、その後、必要に応じて熱又は紫外線(UV)硬化によって固定されて、ペーストを形成しうる。次いで、ペーストは、スロットコーティング、スクリーン印刷、又は拡散層322を形成する他の任意の適切な手段によってキャリア108の表面上に堆積されうる。この実施形態では、拡散層322は、例えば、約10マイクロメートルから約100マイクロメートルの間の厚さを有しうる。別の例では、拡散層322は、約100マイクロメートルから約300マイクロメートルの間の厚さを有しうる。必要に応じて、複数のコーティングを使用して厚い拡散層を形成してもよい。各例において、拡散層322のヘイズは、BYK-Gardner社のHaze-Gardなどのヘイズメータで測定して、99パーセントを超えうる。拡散層322内で中空ビーズを使用することの2つの利点には、1)拡散層322の重量が軽減されること;及び、2)薄い厚さで所望のヘイズレベルを達成することが含まれる。
図6Bは、例示的なパターン化された拡散器320bの断面図を含む。パターン化された拡散器320bは、該パターン化された拡散器320bがバックライト内の複数の光源106bとは反対側のキャリア108の第1の表面304aと位置合わせされるように構成されることを除き、図6Aを参照して前述及び図示されたパターン化された拡散器320aと同様である。
図7Aは、別の例示的なパターン化された拡散器340aの断面図である。パターン化された拡散器340aは、該パターン化された拡散器340aが封止層342を含むことを除き、図5を参照して前述及び図示されたパターン化された拡散器110aと同様である。封止層342は、キャリア108の第1の表面304上にあり、複数のパターン化されたリフレクタ112の各々をカプセル化する。パターン化された拡散器340aは、バックライト内の複数の光源106aに面しているキャリア108の第1の表面304と位置合わせされるように構成される。封止層342は、透明樹脂材料、シリコーン、又は別の適切な材料を含みうる。透明樹脂材料、シリコーン、又は別の適切な材料は、約60パーセントを超える、好ましくは約90パーセントを超える透過率を有するべきである。封止層342は、ナノサイズ化又はマイクロサイズ化された散乱粒子を含みうる。
図7Bは、別の例示的なパターン化された拡散器340bの断面図である。パターン化された拡散器340bは、該パターン化された拡散器340bがバックライト内の複数の光源106bとは反対側のキャリア108の第1の表面304aと位置合わせされるように構成されることを除き、図7Aを参照して前述及び図示されたパターン化された拡散器340aと同様である。
図8Aは、別の例示的なパターン化された拡散器360aの断面図である。パターン化された拡散器360aは、該パターン化された拡散器360aがキャリア108の第1の表面304及び第2の表面306の両方に複数のパターン化されたリフレクタ112を含むことを除き、図5を参照して前述及び図示されたパターン化された拡散器110aと同様である。パターン化された拡散器360aは、キャリア108の第1の表面304上に複数の第1のパターン化されたリフレクタ112aを含む。各第1のパターン化されたリフレクタ112aは、バックライト内の対応する光源106aと位置合わせするように構成される。パターン化された拡散器360aは、キャリア108の第2の表面306上に複数の第2のパターン化されたリフレクタ112bも含む。各第2のパターン化されたリフレクタ112bは、バックライト内の対応する光源106aと位置合わせするように構成される。パターン化された拡散器360aは、キャリア108の第1の表面304又は第2の表面306のいずれかがバックライト内の複数の光源106aに面するように配置されうる。第1のパターン化されたリフレクタ112aと第2のパターン化されたリフレクタ112bは、同じであっても同じでなくても良い。
図8Bは、別の例示的なパターン化された拡散器360bの断面図である。パターン化された拡散器360bは、該パターン化された拡散器360bが封止層342a及び342bを含むことを除き、図8Aを参照して前述及び図示されたパターン化された拡散器360aと同様である。封止層342aは、キャリア108の第1の表面304上にあり、複数の第1のパターン化されたリフレクタ112aの各々をカプセル化する。封止層342bは、キャリア108の第2の表面306上にあり、複数の第2のパターン化されたリフレクタ112bの各々をカプセル化する。各封止層342a及び342bは、透明樹脂材料、シリコーン、又は別の適切な材料を含みうる。パターン化された拡散器360bは、キャリア108の第1の表面304又は第2の表面306のいずれかがバックライト内の複数の光源に面するように配置されうる。
図9Aは、空間輝度及び色座標を測定する検出器420を備えた、例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aの断面図である。空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aは、基板402、複数の光源406a、第1の体積拡散板408、膜スタック410、及び第2の体積拡散板412を含む。膜スタック410は、色変換層、1つ又は2つのプリズム膜、及び/又は1枚又は2枚の拡散性シートを含みうる。
複数の光源406aは、基板402上に配置され、基板402と電気的に接続される。ある特定の例示的な実施形態では、複数の光源406aの各々は、青色発光ダイオード(LED)である。第1の体積拡散板408は、複数の光源406aの上に配置される。ある特定の例示的な実施形態では、光学接着剤(図示せず)は、複数の光源406aを第1の体積拡散板408に連結するのに用いることができる。膜スタック410は第1の体積拡散板408の上に配置される。第2の体積拡散板412は膜スタック410の上に配置される。
隣接した光源406a間のピッチPが426で示されている。図9Aでは、ピッチは一方向に沿って示されているが、ピッチは、図示された方向に直交する方向で異なっていてもよい。ピッチは、例えば、約5、2、1、又は0.5ミリメートル、あるいは約0.5ミリメートル未満であってもよい。第1の体積拡散板408及び第2の体積拡散板412は各々は、例えば、約3ミリメートルの厚さを有しうる。検出器420は、空間輝度及び色座標を測定するように構成される。検出器420は、例えば、Radiant Vision Systems社のProMetric(登録商標)イメージング測色計(IC-PMI16モデル)、又は別の同等の機器でありうる。
図9Bは、空間輝度及び色座標を測定する検出器420を備えた、別の例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400bの断面図である。空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400bは、基板402、複数の光源406b、及び体積拡散板414を含む。複数の光源406bは、基板402上に配置され、基板402と電気的に接続される。ある特定の例示的な実施形態では、複数の光源406bの各々は白色LEDである。体積拡散板414は、複数の光源406bの上に配置される。ある特定の例示的な実施形態では、光学接着剤(図示せず)は、複数の光源406bを体積拡散板414に連結するのに用いることができる。
隣接した光源406b間のピッチPが426で示されている。図9Bでは、ピッチは一方向に沿って示されているが、ピッチは、図示された方向に直交する方向で異なっていてもよい。ピッチは、例えば、約5、2、1、又は0.5ミリメートル、あるいは約0.5ミリメートル未満であってもよい。体積拡散板41は、例えば、約6ミリメートルの厚さを有しうる。ある特定の例示的な実施形態では、体積拡散板414は、該体積拡散板414の厚さに等しい全体の厚さを有する2つ以上の体積拡散板と置き換えることができる。
2つの例示的な空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400a及び400bを説明し図示してきたが、他の構成を有する空間的に均一かつ角度的にランバートな光源を本明細書で使用することもできる。
図10Aは、例示的なパターン化された拡散器110a及び検出器420を備えた空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aを含む例示的な測定セットアップ500aの断面図である。この実施形態では、パターン化された拡散器110aは、キャリア108の第1の表面304が空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aに面するように配置される。検出器420は、キャリア108上のパターン化されたリフレクタ112の空間輝度及び色座標を測定するように構成される。
図10Bは、例示的なパターン化された拡散器110b及び検出器420を備えた、空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aを含む例示的な測定セットアップ500bの断面図である。この実施形態では、パターン化された拡散器110bは、キャリア108の第1の表面304が空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aとは反対側を向くように配置される。検出器420は、キャリア108上のパターン化されたリフレクタ112の空間輝度及び色座標を測定するように構成される。
図10A及び10Bは、キャリア108上のパターン化されたリフレクタ112の空間輝度及び色座標を測定するために空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aを使用する測定セットアップを示しているが、他の実施形態では、空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400b又は同等の光源を使用することができる。加えて、パターン化された拡散器110a/110bが図10A及び10Bに示されているが、同様の測定セットアップを、前述のパターン化された拡散器210a/210b、240、320a/320b、340a/340b、360a、及び360bなどの他のパターン化された拡散器に用いることができる。以下の図11A~11Cから図23A~23Eのチャートは、図10A及び10Bの測定セットアップ500a及び500bを使用して決定した測定値を含む。
図11A~11Cは、それぞれ、例示的な角度的にランバートな光源400a及び例示的なパターン化された拡散器の2つの配向(例えば、110a/110b)についての、測定された空間色座標Cx(r)、測定された空間色座標Cy(r)、及び測定された空間輝度(r)のチャートであり、ここで、rは半径方向位置である。半径方向位置rは、パターン化されたリフレクタ112の中心に対応する0からパターン化されたリフレクタの最大半径方向位置に対応するrmaxまでの範囲で、パターン化されたリフレクタ112の中心に対してミリメートル単位で測定される。例示的な角度的にランバートな光源400aについての図9Aの測定セットアップ、角度的にランバートな光源400aに面する複数のパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110aについての図10Aの測定セットアップ、及び角度的にランバートな光源400aとは反対側に複数のパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110bについての図10Bの測定セットアップを使用して、各チャートを決定した。
図11Aのチャートでは、本明細書ではCx0(r)と表記される空間的に均一かつ角度的にランバートな光源についての測定された空間色座標Cx(r)が、黒三角で示されている。本明細書ではCx1(r)と表記される角度的にランバートな光源400aに面するキャリア108の底部にパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110aについての測定された空間色座標Cx(r)が、白丸で示されている。本明細書ではCx2(r)と表記される、光源400aとは反対側にキャリア108の上部にパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110bについての測定された空間色座標Cx(r)が、黒丸で示されている。
図11Bのチャートでは、本明細書ではCy0(r)と表記される空間的に均一かつ角度的にランバートな光源についての測定された空間色座標Cy(r)が、黒三角で示されている。本明細書ではCy1(r)と表記される角度的にランバートな光源400aに面するキャリア108の底部にパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110bについての測定された空間色座標Cy(r)が、白丸で示されている。本明細書ではCy2(r)と表記される角度的にランバートな光源400aとは反対側のキャリア108の上部にパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110bについての測定された空間色座標Cy(r)が、黒丸で示されている。
図11Cのチャートでは、本明細書では輝度0(r)と表記される空間的に均一かつ角度的にランバートな光源についての測定された空間輝度(r)が、黒三角で示されている。本明細書では輝度1(r)と表記される角度的にランバートな光源400aに面するキャリア108の底部にパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110aについての測定された空間輝度(r)が、白丸で示されている。本明細書では輝度2(r)と表記される角度的にランバートな光源400aとは反対側のキャリア108の上部にパターン化されたリフレクタ112を備えたパターン化された拡散器110bについての測定された空間輝度(r)が、黒丸で示されている。輝度はニット単位で測定される。
図11A~11Cのチャートに示されるように、空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aから測定される空間色座標Cx0(r)及びCy0(r)、並びに空間輝度0(r)は、対象領域内の半径方向位置rとは無関係に実質的に平坦であり、この例では、0に等しいrと約3.2ミリメートルに等しいrmaxとの間にある。対象領域のrについて|max(Cx0(r))-min(Cx0(r))|及び|max(Cy0(r))-min(Cy0(r))|として定義される色座標の絶対最大差は、それぞれ、Cx0及びCy0では、約0.002未満である。|100%-min(Cx0(r))/max(Cx0(r))|及び|100%-min(Cy0(r))/max(Cy0(r))|として定義される色座標の相対最大差は、それぞれ、Cx0及びCy0では、約1パーセント未満である。|100%-min(輝度0(r))/max(輝度0(r))|として定義される輝度の相対最大差は、輝度0では約2パーセント未満である。上記で測定された空間分布は、角度的にランバートな光源400a又は400bの特性である。図示されていないが、角度的にランバートな光源400a又は400bの角度輝度分布は、ランバート分布にほぼ従う。空間的に均一かつ角度的にランバートな光源400aは、該光源が提供する空間輝度及び空間色座標が上記の条件を満たす限り、異なるピッチのLED又は異なる体積拡散板で構成することができる。
測定されたCx1(r)、Cy1(r)、輝度1(r)、Cx2(r)、Cy2(r)、及び輝度2(r)は、角度的にランバートな光源400aの色座標Cx0(r)及びCy0(r)、並びに輝度0(r)に応じて大きく変化しうる。角度的にランバートな光源400aの色座標Cx0(r)及びCy0(r)、並びに輝度0(r)とは無関係であるか、又は少なくとも影響を受けないパターン化された拡散器110a/110bの特性は、透過率及び色ずれである。パターン化された拡散器110aの色ずれは、色座標の差DCx1(r)≡Cx1(r)-Cx0(r)及びDCy1(r)≡Cy1(r)-Cy0(r)、及び/又は色座標比RCx1(r)≡Cx1(r)/Cx0(r)及びRCy1(r)≡Cy1(r)/Cy0(r)によって説明することができ、ここで、記号「≡」は、「~として定義される」ことを意味する。パターン化された拡散器110aの透過率は、輝度比RL1(r)≡輝度1(r)/輝度0(r)によって説明することができる。同様に、パターン化された拡散器110bの色ずれは、色座標の差DCx2(r)≡Cx2(r)-Cx0(r)及びDCy2(r)≡Cy2(r)-Cy0(r)、及び/又は色座標比RCx2(r)≡Cx2(r)/Cx0(r)及びRCy2(r)≡Cy2(r)/Cy0(r)によって説明することができる。パターン化された拡散器110bの透過率は、輝度比RL2(r)≡輝度2(r)/輝度0(r)によって説明することができる。
図12A~12Eは、それぞれ、図11A~11Cから導出された、色座標の差DCx1(r)≡Cx1(r)-Cx0(r)及びDCx2(r)≡Cx2(r)-Cx0(r)、色座標の差DCy1(r)≡Cy1(r)-Cy0(r)及びDCy2(r)≡Cy2(r)-Cy0(r)、色座標比RCx1(r)≡Cx1(r)/Cx0(r)及びRCx2(r)≡Cx2(r)/Cx0(r)、色座標比RCy1(r)≡Cy1(r)/Cy0(r)及びRCy2(r)≡Cy2(r)/Cy0(r)、並びに輝度比RL1(r)≡輝度1(r)/輝度0(r)及びRL2(r)≡輝度2(r)/輝度0(r)のチャートである。
図12A及び12Bに示されるように、色座標の差DCx1(r)、DCx2(r)、DCy1(r)、及びDCy2(r)は、次の特徴を有する:
1)各曲線は、r=rmaxより実質的に大きいr=0の値を有する、すなわち、DCx1(0)≧DCx1(rmax)+0.005;DCy1(0)≧DCy1(rmax)+0.005;DCx2(0)≧DCx1(rmax)+0.005;及び、DCy2(0)≧Dcy2(rmax)+0.005である。
2)差分DCx1(r)-DCx2(r)及びDCy1(r)-DCy2(r)は、半径方向位置rに応じて変化する。|[DCx1(0)-DCx2(0)]-[DCx1(rmax)-DCx2(rmax)]|は、約0.01以上、又は少なくとも約0.005以上である。|[DCy1(0)-DCy2(0)]-[DCy1(rmax)-DCy2(rmax)]|は、約0.01以上、又は少なくとも約0.005以上である。
3)曲線DCx1(r)、DCy1(r)、DCx2(r)、及びDCy2(r)は、比較的平坦であり、0と所定の値(この例では約0.7mmである)との間のrについて約0.005を超えて変化しない。
4)曲線は、rが0からrmaxへと増加するにつれて、概して、低下する傾向にあるか、又は平坦なままである。DCx1は、r=0における約0.022からr=rmaxにおける約0.008まで低下する一方で、DCx2は、r=0における約0.032からr=rmaxにおける約0.005まで低下する。DCy1は、r=0における約0.022からr=rmaxにおける約0.010まで低下する一方で、DCy2は、r=0における約0.032からr=rmaxにおける約0.008まで低下する。
5)rが約2の閾値より小さい場合、DCx1(r)<DCx2(r)及びDCy1(r)<DCy2(r)であり;rが閾値より大きい場合、DCx1(r)>DCx2(r)及びDCy1(r)>DCy2(r)である。
6)DCx1(r)、DCy1(r)、DCx2(r)、及びDCy2(r)は、r=0で0より大きく、0とrmaxとの間である。
図12C及び12Dに示されるように、色座標比RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)、及びRCy2(r)は、次の特徴を有する:
1)各曲線は、r=rmaxより実質的に大きいr=0の値を有する、すなわち、Rcx1(0)≧RCx1(rmax)+3%;RCy1(0)≧RCy1(rmax)+3%;RCx2(0)≧RCx1(rmax)+3%;及び、RCy2(0)≧RCy2(rmax)+3%である。
2)差分RCx1(r)-RCx2(r)及びRCy1(r)-RCy2(r)は、半径方向位置rに応じて変化する。|[RCx1(0)-RCx2(0)]-[RCx1(rmax)-RCx2(rmax)]|≧3%である。|[RCy1(0)-RCy2(0)]-[RCy1(rmax)-RCy2(rmax)]|≧3%である。
3)曲線RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)、及びRCy2(r)は、比較的平坦であり、0と所定の値(この例では約0.7mmである)との間のrについて約3パーセントを超えて変化しない。
4)曲線は、rが0からrmaxへと増加するにつれて、概して、低下する傾向にあるか、又は平坦なままである。RCx1はr=0の約107%からr=rmaxの約103%まで低下し;一方、RCx2はr=0の約111%からr=rmaxの約102%まで低下する。RCy1はr=0の約107%からr=rmaxの約103%まで低下し;一方、RCy2はr=0の約110%からr=rmaxの約102%まで低下する。
5)rが約2の閾値より小さい場合、RCx1(r)<RCx2(r)及びRCy1(r)<RCy2(r)であり;rが閾値より大きい場合、RCx1(r)>RCx2(r)及びRCy1(r)>RCy2(r)である。
6)RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)、及びRCy2(r)は、r=0で約1より大きく、0とrmaxとの間である。
図12Eに示されるように、輝度比RL1(r)及びRL2(r)は、次の特徴を有する:
1)各曲線は、r=rmaxより実質的に小さいr=0の値を有する、すなわち、RL1(0)≦RL1(rmax)-3%及びRL2(0)≦RL2(rmax)-3%である。
2)差分RL1(r)-RL2(r)は、半径方向位置rに応じて変化する。|[RL1(0)-RL2(0)]-[RL1(rmax)-RL2(rmax)]|≧3%である。
3)曲線RL1(r)及びRL2(r)は、比較的平坦であり、0と所定の値(この例では約0.7mmである)との間のrについて約3%を超えて変化しない。
4)曲線は、rが0からrmaxへと増加するにつれて、概して、上昇する傾向にあるか、又は平坦なままである。RL1はr=0の約60%からr=rmaxの約99%まで増加し;一方、RL2はr=0の約40%からr=rmaxの約110%まで増加する。
5)rが約2の閾値より小さい場合、RL1(r)>RL2(r)であり;rが閾値より大きい場合、RL1(r)<RL2(r)である。
6)RL1(r)及びRL2(r)は、r=0において100%より小さい。
7)RL2(rmax)>100%であり、これは、パターン化された拡散器が、r=0付近から光をパターン化された拡散器の中心から離れた領域に再分配することを示唆している。
上記曲線及び後述する曲線の比較的平坦な部分は、実質的に平坦なセクションと呼ばれる場合がある。上記曲線及び後述する曲線の増加又は減少する部分は、湾曲セクションと呼ばれる場合がある。
図13A~13Eは、パターン化された拡散器110a/110bが空間的に均一な拡散層を有する比較光学部品と置き換えられた場合の、それぞれ、色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。図13A~13Eに示されるように、曲線DCx1(r)、DCy1(r)、DCx2(r)、DCy2(r)、RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)、RCy2(r)、RL1(r)、及びRL2(r)の各々は、半径方向位置rとは無関係に、実質的に平坦である。各曲線は、r=0及びr=rmaxにおいて実質的に同じ値を有する。例えば、|DCx1(0)-DCx1(rmax)|<0.004、|DCy1(0)-DCx1(rmax)|<0.004、|DCx2(0)-DCx2(rmax)|<0.004、|DCy2(0)-DCy2(rmax)|<0.004、|RCx1(0)-RCx1(rmax)|<2%、|RCy1(0)-RCx1(rmax)|<2%、|RCx2(0)-RCx2(rmax)|<2%、|RCy2(0)-RCy2(rmax)|<2%、|RL1(0)-RL1(rmax)|<2%、及び|RL2(0)-RL2(rmax)|<2%である。加えて、差分DCx1(r)-DCx2(r)、DCy1(r)-DCy2(r)、RCx1(r)-RCx2(r)、RCx1(r)-RCx2(r)、及びRL1(r)-RL2(r)も、rの値とは実質的に独立している。例えば、|[DCx1(0)-DCx2(0)]-[DCx1(rmax)-DCx2(rmax)]|<0.004、|[DCy1(0)-DCy2(0)]-[DCy1(rmax)-DCy2(rmax)]|<0.004、|[RCx1(0)-RCx2(0)]-[RCx1(rmax)-RCx2(rmax)]|<2%、|[RCy1(0)-RCy2(0)]-[RCy1(rmax)-RCy2(rmax)]|<2%、及び|[RL1(0)-RL2(0)]-[RL1(rmax)-RL2(rmax)]|<2%である。上記の結果は、LCDバックライトに見られうる、厚さ約2ミリメートルの体積拡散板である比較光学部品にも当てはまる。
図14A~14Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図12A~12Eの曲線と定性的に類似しているが、定量的には異なっている。例えば、図14Eに示されるように、RL1はr=0における約65%からr=rmaxにおける約100%まで増加し、RL2はr=0における約30%からr=rmaxにおける約110%まで増加する。
図15A~15Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図12A~12Eと同様の挙動を有するが、異なる特徴も有する。例えば、DCx2、DCy2、RCx2、及びRCy2の各々は、r=0から増加し、約r=0.7mmで最大値に達する。その後、各々は約r=0.7mmから約r=1.5mmまで低下する。各々は約r=1.5mmから約r=2.5mmまで平坦なままであり、その後、約r=2.5mmからr=rmaxまで低下する。
図16A~16Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図15A~15Eの挙動と同様の挙動を有する。例えば、DCx2、DCy2、RCx2、又はRCx2の各々は、r=0から増加し、約r=0.7mmで最大値に達する。その後、各々は約r=0.7mmから約r=1.5mmまで低下する。各々は約r=1.5mmから約r=2.5mmまで平坦なままであり、その後、約r=2.5mmからr=rmaxまで低下する。RL2は、r=0から低下し、約r=0.7mmで最小値に達する。その後、RL2は約r=0.7mmから約r=1.5mmまで増加する。約r=1.5mmから約r=2.5mmの間では、RL2は平坦なままである。その後、RL2は約r=2.5mmからr=rmaxまで増加する。
図17A~17Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図16A~16Eの挙動と同様の挙動を有する。例えば、DCx2、DCy2、RCx2、及びRCx2の各々は、r=0から増加し、約r=0.7mmで最大値に達する。その後、各々は約r=0.7mmから約r=1.5mmまで低下する。各々は約r=1.5mmから約r=2.5mmまで平坦なままであり、その後、約r=2.5mmからr=rmaxまで低下する。RL2は、r=0から低下し、約r=0.7mmで最小値に達する。その後、RL2は約r=0.7mmから約r=1.5mmまで増加する。約r=1.5mmから約r=2.5mmの間では、RL2は平坦なままである。その後、RL2は約r=2.5mmからr=rmaxまで増加する。
図18A~18Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図12A~12Eの挙動と比較して、幾つかの類似した挙動と幾つかの異なる挙動とを有する。例えば、図12A~12Eと同様に、閾値未満のrについては、DCx1(r)<DCx2(r)及びRCx1(r)<RCx2(r)である。図12A~12Eとは異なり、すべてのrについて、DCy1(r)<DCy2(r)及びRCy1(r)<RCy2(r)である。加えて、rが閾値より大きい場合、DCy1(r)及びDCy2(r)は0未満になる可能性があり、RCy1(r)及びRCy2(r)は100%未満になる可能性があり、RL1(r)及びRL2(r)は100%より大きくなる可能性がある。
図19A~19Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図18A~18Eの挙動と比較して、幾つかの類似した挙動と幾つかの異なる挙動とを有する。具体的には、すべてのrについて、DCx1(r)<DCx2(r)及びRCx1(r)<RCx2(r)である。すべてのrについて、DCy1(r)<DCy2(r)及びRCy1(r)<RCy2(r)である。すべてのrについて、DCy1(r)<0及びDCy2(r)>0、RCy1(r)<100%及びRCy2(r)>100%である。
図20A~20Eは、それぞれ、別の例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)及びDCx2(r)、色座標の差DCy1(r)及びDCy2(r)、色座標比RCx1(r)及びRCx2(r)、色座標比RCy1(r)及びRCy2(r)、及び輝度比RL1(r)及びRL2(r)のチャートである。曲線は、それぞれ、図19A~19Eの挙動と比較して、幾つかの類似した挙動と幾つかの異なる挙動とを有する。具体的には、すべてのrについて、DCx1(r)<DCx2(r)及びRCx1(r)<RCx2(r)である。すべてのrについて、DCy1(r)>DCy2(r)及びRCy1(r)>RCy2(r)である。
図21A~21Eから図23A~23Eの残りの実施形態の各々については、2つの例示的なパターン化された拡散器についての図10Aのセットアップに従って測定した、色座標の差DCx1(r)、DCy1(r)、色座標比RCx1(r)、RCy1(r)、及び輝度比RL1(r)が示されている。図10Bのセットアップに従って測定した、色座標の差DCx2(r)、DCy2(r)、色座標比RCx2(r)、RCy2(r)、及び輝度比RL2(r)は、図12A~12E及び図14A~14Eから図20A~20Eまでを参照して説明されたものと同様である。
図21A~21Eは、それぞれ、別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)、色座標の差DCy1(r)、色座標比RCx1(r)、色座標比RCy1(r)、及び輝度比RL1(r)のチャートである。白丸は、第1のパターン化された拡散器(PDIF-1)についてのデータ点を示しており、黒丸は、第2のパターン化された拡散器(PDIF-2)についてのデータ点を示している。
図22A~22Eは、それぞれ、別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)、色座標の差DCy1(r)、色座標比RCx1(r)、色座標比RCy1(r)、及び輝度比RL1(r)のチャートである。白丸は、第3のパターン化された拡散器(PDIF-3)についてのデータ点を示しており、黒丸は、第4のパターン化された拡散器(PDIF-4)についてのデータ点を示している。図22A~22Eに示されるように、PDIF-3は、DCx1(r)、DCy1(r)、RCx1(r)、及びRCy1(r)に関して、空間色ずれに小さい傾きを有する。曲線は、それぞれ、r=0からr=rmaxまで、約0.003、0.004、0.8%、及び0.1%ずつ、ほぼ直線的に減少する。他の実施形態では、曲線は、さらに少ない量で減量しうる。しかしながら、PDIF-3の空間輝度比RL1(r)は、r=0における約70%からr=rmaxにおける約82%までほぼ直線的に増加する。
図23A~23Eは、それぞれ、別の2つの例示的なパターン化された拡散器についての色座標の差DCx1(r)、色座標の差DCy1(r)、色座標比RCx1(r)、色座標比RCy1(r)、及び輝度比RL1(r)のチャートである。白丸は、第5のパターン化された拡散器(PDIF-5)についてのデータ点を示しており、黒丸は、第6のパターン化された拡散器(PDIF-6)についてのデータ点を示している。
再び図8Aを参照すると、パターン化された拡散器360aは、キャリア108の対向する表面上に位置するパターン化されたリフレクタ112a及び112bを含みうる。パターン化されたリフレクタ112a及び112bが実質的に同じ場合、パターン化された拡散器360aは、図10A又は図10Bの測定セットアップにおいて、キャリア108の第1の表面304又は第2の表面306が角度的にランバートな光源400aに面しているかどうかにかかわらず、同様である。この場合、DCx1(r)、DCy1(r)、RCx1(r)、RCy1(r)、及びRL1(r)は、それぞれ、DCx2(r)、DCy2(r)、RCx2(r)、RCy2(r)、及びRL2(r)と実質的に同じである。したがって、0からrmaxの範囲内のすべてのrについて、|DCx1(r)-DCx2(r)|<0.005、|DCy1(r)-DCy2(r)|<0.005、|RCx1(r)-RCx2(r)|<3%、|RCy1(r)-RCy2(r)|<3%、及び|RL1(r)-RL2(r)|<3%である。
再び図8Bを参照すると、パターン化された拡散器360bは、それぞれ、対応する封止層342a及び342b内にカプセル化された、キャリア108の対向する表面上に位置するパターン化されたリフレクタ112a及び112bを含みうる。パターン化されたリフレクタ112a及び112bが実質的に同じであり、封止層342a及び342bが実質的に同じである場合、パターン化された拡散器360bは、図10A又は図10Bの測定セットアップにおいて、キャリア108の第1の表面304又は第2の表面306が角度的にランバートな光源400aに面しているかどうかにかかわらず、同様である。したがって、0からrmaxの範囲内のすべてのrについて、|DCx1(r)-DCx2(r)|<0.005、|DCy1(r)-DCy2(r)|<0.005、|RCx1(r)-RCx2(r)|<3%、|RCy1(r)-RCy2(r)|<3%、及び|RL1(r)-RL2(r)|<3%である。
図24は、別の例示的なLCD600の断面図である。LCD600は、図1A~1Cを参照して前述し、図示したように、パターン化された拡散器110bを含むバックライト部分100を含む。加えて、LCD600のバックライトは、バックライト部分100の上の色変換層148(例えば、量子ドット膜又は蛍光体膜)、該色変換層148の上の拡散板146、任意選択的に拡散板146の上のプリズム膜150、及び任意選択的にプリズム膜150の上の反射偏光子152を含む。LCD600は、バックライトの反射偏光子152の上のディスプレイパネル154も含む。ある特定の例示的な実施形態では、反射偏光子152はディスプレイパネル154に結合されうる。
この実施形態では、パターン化された拡散器110bは第1の拡散板と呼ぶことができ、拡散板146は第2の拡散板と呼ぶことができる。図24に示される第1の拡散板110bは、図1Aを参照して前述したようなパターン化された拡散器であるが、他の実施形態では、第1の拡散板110bは、前述した、第2の拡散板146、パターン化された拡散器210a(図3A)、パターン化された拡散器210b(図3B)、パターン化された拡散器240(図4)、パターン化された拡散器110a(図5)、パターン化された拡散器320a(図6A)、パターン化された拡散器320b(図6B)、パターン化された拡散器340a(図7A)、パターン化された拡散器340b(図7B)、パターン化された拡散器360a(図8A)、パターン化された拡散器360b(図8B)、又は別の適切な拡散板と同様でありうる。色変換層148は、第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間にある。
第1の拡散板110bは、複数の光源106aと色変換層148との間にある。図24に示されるように、かつ前述したように、第1の拡散板110bは、複数のパターン化されたリフレクタ112を含むパターン化された拡散器を含むことができ、各パターン化されたリフレクタ112は、対応する光源106aと位置合わせされる。パターン化された拡散器110bは、前述したように、キャリア108の第1の表面上に複数のパターン化されたリフレクタ112を備えた、キャリア108を含みうる。他の実施形態では、第1の拡散板110bは、図3A~8Bを参照して前述したように、他の構成を有しうる。
ある特定の例示的な実施形態では、第1の拡散板110bは第1のヤング率を含み、第2の拡散板146は、第1のヤング率より小さい第2のヤング率を含む。一実施形態では、第2のヤング率は第1のヤング率の半分未満である。第2の拡散板146は体積拡散板であり、第2の拡散板の厚さを通して光を散乱させる。対照的に、拡散板は、その体積内ではなく表面で光を散乱させる。例えば、第1の拡散板110bは、EAGLE XG(登録商標)ガラス(ヤング率:約73.6ギガパスカル)、又はフロートガラス(ヤング率:約47.7ギガパスカル)を含みうる。第2の拡散板146は、それぞれが光を体積的に散乱させるために散乱要素と混合された、ポリカーボネート(ヤング率:約13.5ギガパスカルから約21.4ギガパスカルの間の範囲内)、PMMA(ヤング率:約2.855ギガパスカル)、又はより低いヤング率を有するガラスを含みうる。
LCD600内の第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に色変換層148を配置することにより、輝度、輝度均一性、及び色の均一性は、色変換層148が第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間にないLCD140(図2)と比較して改善されうる。第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に色変換層148がある場合、平均CIE空間色座標x及びyは増加することができ、これにより、光源106aからのより多くの青色光が緑色光及び赤色光へと変換されることが示唆される。加えて、輝度を増加させることもできる。これらの改善に基づいて、他の方法で使用されうる弱い拡散板は除外されてよく、色変換層148は、より低い濃度の色変換粒子を有してもよく、それにより、LCD140と比較してLCD600のコストが削減される。
ある特定の例示的な実施形態では、輝度は、色変換層148が第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に配置される場合、色変換層148が第1の拡散板110b及び第2の拡散板146の上に配置される場合の輝度と比較して、約101パーセントから約111パーセントの範囲内に増加する。加えて、色変換層148が第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に配置される場合には、CIE色座標x及びyは、約0.40未満でありうる。ある特定の例示的な実施形態では、色変換層148が第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に配置される場合、CIE色座標x及びyは、約101パーセントから約112パーセントの範囲内まで増加する。
図2に示されるように、色変換層148が拡散板146の熱安定性及び寸法安定性を欠く可能性があるため、色変換層148は拡散板146の上部に配置されてもよい。パターン化された拡散器が用いられる場合(例えば、110b)、特にキャリア(例えば108)がガラスの場合、色変換層148は、パターン化された拡散板の上部に配置することができ、追加の拡散板(例えば、146)を除外することができる。したがって、図2に示されるように、追加の拡散板(例えば、146)が用いられる場合、色変換層の最適な位置は、拡散板間ではなく、追加の拡散板の上部にあると考えるのが自然である。したがって、図24に示されるような第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間の色変換層148の配置は自明ではない。加えて、色変換層148が第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に配置される場合、色座標は必ずしも目標通りであるとは限らず、輝度も常に改善されるとは限らない。輝度の改善という利点を実現するには、色変換層148が第1の拡散板110bと第2の拡散板146との間に配置される場合、CIE色座標x及びyは約0.40未満でなければならない。色座標を目標通りにするためには、色変換層148を変更して、色変換粒子の濃度を低くするか、色変換粒子の層を薄くする必要がある。
図25Aは、例示的なLCD700aの断面図である。LCD700aは、バックライト部分702a、任意選択的にバックライト部分702aの上の拡散板146、任意選択的に拡散板146の上の色変換層148(例えば、量子ドット膜又は蛍光体膜)、任意選択的に色変換層148の上のプリズム膜150、及び任意選択的にプリズム膜150の上の反射偏光子152を備えたバックライトを含む。他の実施形態では、色変換層148は、バックライト部分702aと拡散板146との間に配置されうる。LCD700aは、バックライトの反射偏光子152の上のディスプレイパネル154も含む。バックライト部分702aは、図1A~1Bを参照して前述し、図示したように、基板102、反射層104、及び複数の光源106aを含む。加えて、バックライト部分702aは、パターン化された拡散器710aを含む。パターン化された拡散器710aは、キャリア108、該キャリア108の第1の表面上の波長選択性リフレクタ712a、及びキャリア108の第1の表面とは反対側にあるキャリア108の第2の表面上の複数のパターン化されたリフレクタ112を含む。
この実施形態では、図25Aに示されるように、波長選択性リフレクタ712aは複数の光源106aに面し、複数のパターン化されたリフレクタ112は、複数の光源106aとは反対側を向いている。他の実施形態では、波長選択性リフレクタ712aは、複数の光源106aとは反対側を向いていてよく、複数のパターン化されたリフレクタ112は、複数の光源106aに面しうる。波長選択性リフレクタ712aの構成については、図26を参照して以下により詳細に説明する。
複数の光源106aは、第1の波長範囲内の光を放射する。色変換層148は、第1の波長範囲の光を、第1の波長範囲より高い第2の波長範囲の光と、第2の波長範囲より高い第3の波長範囲の光とに変換する。波長選択性リフレクタ712aは、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第2の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。ある特定の例示的な実施形態では、波長選択性リフレクタ712aもまた、第3の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。第1の波長範囲は、例えば約430ナノメートルから約460ナノメートルの間の範囲内にあり、第2の波長範囲は、例えば約530ナノメートルから約570ナノメートルの間の範囲内にあり、第3の波長範囲は、例えば約620ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲内にある。
波長選択性リフレクタ712aを備えたパターン化された拡散器710aを含むバックライトは、図1Aのパターン化された拡散器110bのような波長選択性リフレクタ712aを有しないパターン化された拡散器と比較して、輝度が増加し、均一性が向上する。ある特定の例示的な実施形態では、パターン化された拡散器が波長選択性リフレクタ712aを含む場合には、バックライトの輝度は最大約13パーセント増加しうる。
図25Bは、例示的なLCD700bの断面図である。LCD700bは、バックライト部分702b、任意選択的にバックライト部分702bの上の拡散板146、任意選択的に拡散板146の上の色変換層148(例えば、量子ドット膜又は蛍光体膜)、任意選択的に色変換層148の上のプリズム膜150、及び任意選択的にプリズム膜150の上の反射偏光子152を備えたバックライトを含む。他の実施形態では、色変換層148は、バックライト部分702bと拡散板146との間に配置されうる。LCD700bは、バックライトの反射偏光子152の上のディスプレイパネル154も含む。バックライト部分702bは、図1A~1Bを参照して前述し、図示したように、基板102、反射層104、及び複数の光源106aを含む。加えて、バックライト部分702bは、パターン化された拡散器710bを含む。パターン化された拡散器710bは、キャリア108、キャリア108の第1の表面上の波長選択性リフレクタ712b、及び波長選択性リフレクタ712b上の複数のパターン化されたリフレクタ112を含む。
この実施形態では、図25Bに示されるように、波長選択性リフレクタ712b及び複数のパターン化されたリフレクタ112は、複数の光源106aとは反対側を向いている。他の実施形態では、波長選択性リフレクタ712b及び複数のパターン化されたリフレクタ112は、複数の光源106aに面しうる。波長選択性リフレクタ712bの構成については、図26を参照して以下により詳細に説明する。
複数の光源106aは、第1の波長範囲内の光を放射する。色変換層148は、第1の波長範囲の光を、第1の波長範囲より高い第2の波長範囲の光と、第2の波長範囲より高い第3の波長範囲の光とに変換する。波長選択性リフレクタ712bは、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第2の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。ある特定の例示的な実施形態では、波長選択性リフレクタ712bもまた、第3の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。第1の波長範囲は、例えば約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲内にあり、第2の波長範囲は、例えば約530ナノメートルから約570ナノメートルの間の範囲内にあり、第3の波長範囲は、例えば約620ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲内にある。
波長選択性リフレクタ712bを備えたパターン化された拡散器710bを含むバックライトは、図1Aのパターン化された拡散器110bのような、波長選択性リフレクタ712bを有しないパターン化された拡散器と比較して、輝度が増加し、均一性が向上する。ある特定の例示的な実施形態では、パターン化された拡散器が波長選択性リフレクタ712bを含む場合には、バックライトの輝度は最大約13パーセント増加しうる。
図25Cは、例示的なLCD700cの断面図である。LCD700cは、バックライト部分702c、任意選択的にバックライト部分702cの上の拡散板146、任意選択的に拡散板146の上の色変換層148(例えば、量子ドット膜又は蛍光体膜)、任意選択的に色変換層148の上のプリズム膜150、及び任意選択的にプリズム膜150の上の反射偏光子152を備えたバックライトを含む。他の実施形態では、色変換層148は、バックライト部分702cと拡散板146との間に配置されうる。LCD700cは、反射偏光子152の上のディスプレイパネル154も含む。バックライト部分702cは、図1A~1Bを参照して前述し、図示したように、基板102、反射層104、及び複数の光源106aを含む。加えて、バックライト部分702cは、パターン化された拡散器710cを含む。パターン化された拡散器710cは、キャリア108、該キャリア108の第1の表面上の第1の波長選択性リフレクタ712a、キャリア108の第1の表面とは反対側にあるキャリアの第2の表面108上の第2の波長選択性リフレクタ712b、及び第2の波長選択性リフレクタ712b上の複数のパターン化されたリフレクタ112を含む。
この実施形態では、図25Cに示されるように、第1の波長選択性リフレクタ712aは複数の光源106aに面し、第2の波長選択性リフレクタ712b及び複数のパターン化されたリフレクタ112は、複数の光源106aとは反対側を向いている。他の実施形態では、第1の波長選択性リフレクタ712aは、複数の光源106aとは反対側を向いていてよく、第2の波長選択性リフレクタ712b及び複数のパターン化されたリフレクタ112は、複数の光源106aに面しうる。第1の波長選択性リフレクタ712a及び第2の波長選択性リフレクタ712bの構成については、図26を参照して以下でより詳細に説明される。
複数の光源106aは、第1の波長範囲内の光を放射する。色変換層148は、第1の波長範囲の光を、第1の波長範囲より高い第2の波長範囲の光と、第2の波長範囲より高い第3の波長範囲の光とに変換する。第1の波長選択性リフレクタ712aは、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第2の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。ある特定の例示的な実施形態では、第2の波長選択性リフレクタ712bもまた、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第2の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。他の実施形態では、第2の波長選択性リフレクタ712bは、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第3の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。第1の波長範囲は、例えば約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲内にあり、第2の波長範囲は、例えば約530ナノメートルから約570ナノメートルの間の範囲内にあり、第3の波長範囲は、例えば約620ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲内にある。
第1の波長選択性リフレクタ712a及び第2の波長選択性リフレクタ712bを備えたパターン化された拡散器710cを含むバックライトは、図1Aのパターン化された拡散器110bのように第1の波長選択性リフレクタ712a及び第2の波長選択性リフレクタ712bを有しないパターン化された拡散器と比較して、輝度が増加し、均一性が向上する。ある特定の例示的な実施形態では、パターン化された拡散器が第1の波長選択性リフレクタ712a及び第2の波長選択性リフレクタ712bを備えている場合、バックライトの輝度は、最大約13パーセント増加しうる。
図26は、キャリア108、第1の波長選択性リフレクタ712a、及び第2の波長選択性リフレクタ712bを含む例示的なリフレクタ750の断面図である。第1の波長選択性リフレクタ712aは、図25Aの波長選択性リフレクタ712a、又は図25Cの第1の波長選択性リフレクタ712aに用いることができる。第2の波長選択性リフレクタ712bは、図25Bの波長選択性リフレクタ712b、又は図25Cの第2の波長選択性リフレクタ712bに用いることができる。第1の波長選択性リフレクタ712aはキャリア108の第1の表面上にある。第2の波長選択性リフレクタ712bは、キャリア108の第1の表面とは反対側にあるキャリア108の第2の表面上にある。
第1の波長選択性リフレクタ712aは、低屈折率誘電体層752から752と高屈折率誘電体層754から754との交互の第1のスタックを含み、ここで、「N」は、4、6、8、10、12、又はそれより多い誘電体層の第1のスタックをもたらす、例えば2、3、4、5、6、又はそれより大きい任意の適切な数である。低屈折率誘電体層752又は高屈折率誘電体層754のいずれかがキャリア108の第1の表面に接触する。ある特定の例示的な実施形態では、第1の波長選択性リフレクタ712aが選択波長においてより高い反射率を達成するように、低屈折率誘電体層752がキャリア108の第1の表面に接触する。第2の波長選択性リフレクタ712bは、低屈折率誘電体層762から762と高屈折率誘電体層764から764との交互の第2のスタックを含み、ここで、「M」は、4、6、8、10、12、又はそれより多い誘電体層の第2のスタックをもたらす、例えば2、3、4、5、6、又はそれより大きい任意の適切な数である。低屈折率誘電体層762又は高屈折率誘電体層764のいずれかがキャリア108の第1の表面に接触する。ある特定の例示的な実施形態では、第2の波長選択性リフレクタ712bが選択波長においてより高い反射率を達成するように、低屈折率誘電体層762がキャリア108の第2の表面に接触する。ある特定の例示的な実施形態では、「N」は「M」に等しい。他の実施形態では、「N」と「M」は等しくなくてもよい。第1のスタックは、例えば、少なくとも4つの誘電体層を含むことができ、第2のスタックは、例えば、少なくとも4つの誘電体層を含むことができる。他の実施形態では、層752から752及び762から762は高屈折率誘電体層であってよく、層754から754及び764から764は低屈折率誘電体層であってもよい。
各低屈折率誘電体層752から752及び762から762は、MgF、SiO、又は別の適切な低屈折率誘電体材料を含みうる。各高屈折率誘電体層754から754及び764から764は、ZrO、Nb、TiO、Al、Si、又は別の適切な高屈折率誘電体材料を含みうる。一実施形態では、各低屈折率誘電体層752から752及び762から762はMgFを含んでよく、各高屈折率誘電体層754から754及び764から764はZrOを含みうる。別の実施形態では、各低屈折率誘電体層752から752及び762から762はSiOを含んでよく、各高屈折率誘電体層754から754及び764から764はZrOを含みうる。さらに別の実施形態では、各低屈折率誘電体層752から752及び762から762はSiOを含んでよく、各高屈折率誘電体層754から754及び764から764はNbを含みうる。さらに別の実施形態では、各低屈折率誘電体層752から752及び762から762は、SiOを含んでよく、各高屈折率誘電体層754から754及び764から764はTiOを含みうる。さらに別の実施形態では、各低屈折率誘電体層752から752及び762から762はSiOを含んでよく、各高屈折率誘電体層754から754及び764から764はAlを含みうる。さらに別の実施形態では、各低屈折率誘電体層752から752及び762から762はSiOを含んでよく、各高屈折率誘電体層754から754及び764から764はSiを含みうる。
第1の波長選択性リフレクタ712aは、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第1の波長範囲とは異なる第2の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。第2の波長選択性リフレクタ712bは、第1の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第1の波長範囲とは異なる第3の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を反射する。ある特定の例示的な実施形態では、第1のスタックの各低屈折率誘電体層752から752及び各高屈折率誘電体層754から754は、次式を満たす第2の波長範囲内の選択波長λについての4分の1波長の層である:
Figure 2024506849000002
[式中、
L1は、各低屈折率誘電体層の屈折率であり;
L1は、各低屈折率誘電体層の厚さであり;
L1は、各高屈折率誘電体層の屈折率であり;かつ
H1は、各高屈折率誘電体層の厚さである]。
ある特定の例示的な実施形態では、第2のスタックの各低屈折率誘電体層762から762及び各高屈折率誘電体層764から764は、次式を満たす第3の波長範囲内の選択波長λについての4分の1波長の層である:
Figure 2024506849000003
[式中、
L2は、各低屈折率誘電体層の屈折率であり;
L2は、各低屈折率誘電体層の厚さであり;
H2は、各高屈折率誘電体層の屈折率であり;かつ
H2は、各高屈折率誘電体層の厚さである]。
ある特定の例示的な実施形態では、第2の波長範囲は、第3の波長範囲に等しい。この場合、例えば、8層又は12層の波長選択性リフレクタは、それぞれ、キャリア108の第1の表面上の4層又は6層の第1の波長選択性リフレクタ712a、及びキャリア108の第2の表面上の4層又は6層の第2の波長選択性リフレクタ712bへと分割されうる。より大きい波長選択性リフレクタを2つのより小さい波長選択性リフレクタへと分割することによって、キャリア108に対する波長選択性リフレクタの接着を改善することができる。加えて、効果的に厚い波長選択性リフレクタに起因して(第1の波長選択性リフレクタ712aと第2の波長選択性リフレクタ712bとの間のキャリア108に起因して)、設計波長での反射率が増加する可能性がある。
他の実施形態では、第1の波長選択性リフレクタ712aは、第3の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過し、第2の波長選択性リフレクタ712bは、第2の波長範囲の垂直入射光の約60パーセント超を透過する。ある特定の例示的な実施形態では、第1の波長範囲は約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲にあり、第2の波長範囲は約530ナノメートルから約570ナノメートルの間の範囲にあり、第3の波長範囲は約620ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲にある。
ある特定の例示的な実施形態では、薄膜堆積プロセスを使用して、上述した波長選択性リフレクタ712a及び712bを製造することができる。他の実施形態では、波長選択性リフレクタ712a及び712bは、各々、パターン化された拡散器710a、710b、又は710cのキャリア108の1つの面に結合した、低屈折率ポリマー層と高屈折率ポリマー層との交互のスタックに結合されうる。各スタックの各層は、上述した1/4波長光路条件を満たすことができる。各高屈折率ポリマー層は、ポリエステル類又はポリイミド類を含んでよく、各低屈折率ポリマー層はフッ素化ポリマーを含みうる。
図27A~27Eは、波長選択性リフレクタのさまざまな構成についての波長に対する反射率のチャートである。後述する波長選択性リフレクタの各々は、図25A若しくは25Cの波長選択性リフレクタ712a、又は図25B若しくは25Cの波長選択性リフレクタ712bに用いることができる。加えて、後述する各波長選択性リフレクタは、図25Cに示されるパターン化された拡散器710cと組み合わせた場合に、説明した波長選択性リフレクタと同様の特徴を提供する、2つのより小さい波長選択性リフレクタ712a及び712bへと分割されうる(例えば、12層の波長選択性リフレクタを2つの6層の波長選択性リフレクタへと分割する)。
図27Aは、4、6、8、10、及び12層の波長選択性リフレクタについての波長に対する反射率のチャートである。この実施形態では、波長選択性リフレクタは、交互の低屈折率MgF誘電体層と高屈折率ZrO誘電体層(例えば、2、3、4、5、及び6対の誘電体層)とを含み、低屈折率MgFがキャリアと接触している。各MgF層は約109ナノメートルの公称厚さを有し、各ZrO層は約70ナノメートルの公称厚さを有する。各MgF層及び各ZrO層の公称厚さは、600ナノメートルの選択波長についての1/4波長光路に対応する。すなわち:
Figure 2024506849000004
[式中、
nは各層の屈折率であり;
dは各層の厚さであり;かつ
λは選択波長である]。
図27Aは、波長選択性リフレクタの反射率の観点から、波長選択性リフレクタの1つの特徴を示している。波長選択性リフレクタの透過率は次のように求めることができる:
透過率=1-反射率
この実施形態では、波長選択性リフレクタが6、8、10、12、又はそれより多くの層を含む場合、該波長選択性リフレクタは、約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超透過し、約530ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超を反射する。対照的に、この実施形態では、2層又は4層を含む波長選択性リフレクタは、約530ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント未満反射する。
図27Bは、異なる入射角の光に対する8層の波長選択性リフレクタについての波長に対する反射率のチャートである。この実施形態では、波長選択性リフレクタは、交互の低屈折率MgF誘電体層と高屈折率ZrO誘電体層(例えば、4対の誘電体層)とを含み、低屈折率MgFがキャリアと接触している。各MgF層は約109ナノメートルの公称厚さを有し、各ZrO層は約70ナノメートルの公称厚さを有する。各MgF層及び各ZrO層の公称厚さは、600ナノメートルの選択波長についての1/4波長光路に対応する。波長選択性リフレクタの反射率は、0度(垂直入射)、40度、60度、及び80度のトレースで示されているように、入射角に応じて変化する。図27Bに示されるように、入射角が増加するにつれて、ピーク反射率はより短い波長へとシフトする。したがって、この実施形態では、波長選択性リフレクタは、例えば、斜入射角が約60度から約80度の間の範囲にある場合に、約450ナノメートルの波長の垂直入射光を約60パーセント超透過し、約450ナノメートルの同じ波長の斜入射光の一部を約60パーセント超反射する。
図27Cは、8層の波長選択性リフレクタについての波長に対する反射率のチャートである。この実施形態では、波長選択性リフレクタは、交互の低屈折率SiO誘電体層と高屈折率ZrO誘電体層(例えば、4対の誘電体層)とを含み、低屈折率SiOがキャリアと接触している。各SiO層は約102ナノメートルの公称厚さを有し、各ZrO層は約70ナノメートルの公称厚さを有する。各SiO層及び各ZrO層の公称厚さは、600ナノメートルの選択波長についての1/4波長光路に対応する。波長選択性リフレクタの反射率は、0度(垂直入射)、40度、60度、及び80度のトレースで示されているように、入射角に応じて変化する。
この実施形態では、波長選択性リフレクタは、約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超透過し、約530ナノメートルから約680ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超反射する。波長選択性リフレクタはまた、例えば、斜入射角が約70度から約80度の間の範囲にある場合に、約450ナノメートルの波長の斜入射光の一部を約60パーセント超反射する。
図27Dは、8層の波長選択性リフレクタについての波長に対する反射率のチャートである。この実施形態では、波長選択性リフレクタは、交互の低屈折率SiO誘電体層と高屈折率ZrO誘電体層(例えば、4対の誘電体層)とを含み、低屈折率SiOがキャリアと接触している。各SiO層は約93ナノメートルの公称厚さを有し、各ZrO層は約64ナノメートルの公称厚さを有する。各SiO層及び各ZrO層の公称厚さは、550ナノメートルの選択波長についての1/4波長光路に対応する。波長選択性リフレクタの反射率は、0度(垂直入射)、40度、60度、及び80度のトレースで示されているように、入射角に応じて変化する。
この実施形態では、波長選択性リフレクタは、約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超透過し、約500ナノメートルから約580ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超反射する。波長選択性リフレクタはまた、例えば、斜入射角が約40度から約60度の間の範囲にある場合に、約450ナノメートルの波長の斜入射光の一部を約60パーセント超反射する。
図27Eは、8層の波長選択性リフレクタについての波長に対する反射率のチャートである。この実施形態では、波長選択性リフレクタは、交互の低屈折率SiO誘電体層と高屈折率ZrO誘電体層(例えば、4対の誘電体層)とを含み、低屈折率SiOがキャリアと接触している。各SiO層は約107ナノメートルの公称厚さを有し、各ZrO層は約73ナノメートルの公称厚さを有する。各SiO層及び各ZrO層の公称厚さは、630ナノメートルの選択波長についての1/4波長光路に対応する。波長選択性リフレクタの反射率は、0度(垂直入射)、40度、60度、及び80度のトレースで示されているように、入射角に応じて変化する。
この実施形態では、波長選択性リフレクタは、約430ナノメートルから約470ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超透過し、約560ナノメートルから約700ナノメートルの間の範囲内の波長の垂直入射光を約60パーセント超反射する。波長選択性リフレクタはまた、例えば、斜入射角が約70度から約80度の間の範囲にある場合に、約450ナノメートルの波長の斜入射光の一部を約60パーセント超反射する。
本開示の精神及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さまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入ることを条件として、そのような修正及び変形にも及ぶ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、
前記基板に近接する複数の光源、
前記基板に近接する反射層、
前記複数の光源の上の第1の拡散板、
第2の拡散板、及び
前記第1の拡散板と前記第2の拡散板との間の色変換層
を含む、バックライト。
実施形態2
前記第1の拡散板が、複数のパターン化されたリフレクタを含むパターン化された拡散器を含み、各パターン化されたリフレクタが、対応する光源と位置合わせされる、実施形態1に記載のバックライト。
実施形態3
前記第1の拡散板が、前記複数の光源と前記色変換層との間にある、実施形態2に記載のバックライト。
実施形態4
前記パターン化された拡散器がキャリアを含み、前記複数のパターン化されたリフレクタが前記キャリアの第1の表面上にある、実施形態2に記載のバックライト。
実施形態5
前記パターン化された拡散器が、前記キャリアの前記第1の表面とは反対側にある前記キャリアの第2の表面上の拡散層を含む、実施形態4に記載のバックライト。
実施形態6
前記第1の拡散板がガラスを含む、実施形態1に記載のバックライト。
実施形態7
前記色変換層が量子ドット膜を含む、実施形態1に記載のバックライト。
実施形態8
前記色変換層が蛍光体膜を含む、実施形態1に記載のバックライト。
実施形態9
前記第1の拡散板が第1のヤング率を含み、前記第2の拡散板が、前記第1のヤング率の半分未満の第2のヤング率を含み、前記第2の拡散板が、該第2の拡散板の厚さを通して光を散乱する、実施形態1に記載のバックライト。
実施形態10
リフレクタであって、
第1の表面と前記第1の表面とは反対側にある第2の表面とを含むキャリア、
前記キャリアの前記第1の表面上の第1の波長選択性リフレクタであって、第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第1の波長範囲とは異なる第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、第1の波長選択性リフレクタ、及び
前記キャリアの前記第2の表面上の第2の波長選択性リフレクタであって、前記第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第1の波長範囲とは異なる第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、第2の波長選択性リフレクタ
を含む、リフレクタ。
実施形態11
前記第2の波長範囲が前記第3の波長範囲に等しい、実施形態10に記載のリフレクタ。
実施形態12
前記第1の波長選択性リフレクタが、前記第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第2の波長選択性リフレクタが、前記第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過する、実施形態10に記載のリフレクタ。
実施形態13
前記第1の波長範囲が430ナノメートルから470ナノメートルの間の範囲内にあり、前記第2の波長範囲が530ナノメートルから570ナノメートルの間の範囲内にあり、前記第3の波長範囲が620ナノメートルから680ナノメートルの間の範囲内にある、実施形態10に記載のリフレクタ。
実施形態14
前記第1の波長選択性リフレクタが、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層との交互の第1のスタックを含み、前記第2の波長選択性リフレクタが、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層との交互の第2のスタックを含む、実施形態10に記載のリフレクタ。
実施形態15
前記第1のスタックの各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層が、次式を満たす前記第2の波長範囲内の選択波長λについての4分の1波長の層を含み:
Figure 2024506849000005
[式中、nL1及びdL1、及びnH1及びdH1は、それぞれ、前記第1のスタックの各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層の屈折率及び厚さである]、
前記第2のスタックの各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層が、次式を満たす前記第3の波長範囲内の選択波長λについての4分の1波長の層を含む:
Figure 2024506849000006
[式中、nL2及びdL2、及びnH2及びdH2は、それぞれ、前記第2のスタックの各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層の屈折率及び厚さである]、
実施形態14に記載のリフレクタ。
実施形態16
前記第1のスタックが少なくとも4つの誘電体層を含み、前記第2のスタックが少なくとも4つの誘電体層を含む、実施形態14に記載のリフレクタ。
実施形態17
各高屈折率誘電体層が、ZrO、Nb、TiO、Al、又はSiを含む、実施形態14に記載のリフレクタ。
実施形態18
各低屈折率誘電体層が、MgF又はSiOを含む、実施形態14に記載のリフレクタ。
実施形態19
前記第1の波長選択性リフレクタ又は前記第2の波長選択性リフレクタ上の複数のパターン化されたリフレクタ
をさらに含む、実施形態10に記載のリフレクタ。
実施形態20
バックライトであって、
基板、
第1の波長範囲内の光を放射するように前記基板に近接する複数の光源、
前記基板に近接する反射層、
キャリアと、該キャリアの第1の表面上の第1の波長選択性リフレクタと、前記第1の波長選択性リフレクタ上又は前記キャリアの前記第1の表面とは反対側にある前記キャリアの第2の表面上の複数のパターン化されたリフレクタとを含むパターン化された拡散器、及び
前記第1の波長範囲の光を、前記第1の波長範囲より高い第2の波長範囲の光と該第2の波長範囲より高い第3の波長範囲の光とに変換する色変換層
を含み、
前記第1の波長選択性リフレクタが、前記第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、
バックライト。
実施形態21
前記第1の波長選択性リフレクタが、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層との交互のスタックを含み、各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層が、次式を満たす前記第2の波長範囲内の選択波長λについての4分の1波長の層を含む:
Figure 2024506849000007
[式中、nL1及びdL1、及びnH1及びdH1は、それぞれ、各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層の屈折率及び厚さである]、
実施形態20に記載のバックライト。
実施形態22
各高屈折率誘電体層が、ZrO、Nb、TiO、Al、又はSiを含む、実施形態21に記載のバックライト。
実施形態23
各低屈折率誘電体層が、MgF又はSiOを含む、実施形態21に記載のバックライト。
実施形態24
前記第1の波長選択性リフレクタが、前記第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、実施形態20に記載のバックライト。
実施形態25
前記パターン化された拡散器が前記キャリアの前記第2の表面上の第2の波長選択性リフレクタをさらに含み、該第2の波長選択性リフレクタが、前記第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、実施形態20に記載のバックライト。
実施形態26
前記第1の波長選択性リフレクタが、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層との交互のスタックを含み、各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層が、次式を満たす前記第3の波長範囲内の選択波長λについての4分の1波長の層を含む:
Figure 2024506849000008
[式中、nL2及びdL2、及びnH2及びdH2は、それぞれ、各低屈折率誘電体層及び高屈折率誘電体層の屈折率及び厚さである]、
実施形態25に記載のバックライト。
実施形態27
前記第1の波長範囲が430ナノメートルから470ナノメートルの間の範囲内にあり、前記第2の波長範囲が530ナノメートルから570ナノメートルの間の範囲内にあり、前記第3の波長範囲が620ナノメートルから680ナノメートルの間の範囲内にある、実施形態20に記載のバックライト。
100 バックライト部分
102 基板
104 反射層
106a,b 複数の光源
107a,b ピーク強度光線
108 キャリア
110a,b 拡散器
112 パターン化されたリフレクタ
113 実質的に平坦なセクション
114 湾曲セクション
140 液晶ディスプレイ(LCD)
146 拡散板
148 色変換層
150 プリズム膜
152 反射偏光子
154 ディスプレイパネル
200a,b バックライト部分
212 リフレクタ
220 バックライト部分
242 パターン化されたリフレクタ
244 立体セクション
246 開放セクション/開口部
300 バックライト部分
304 第1の表面
306 第2の表面
320a,b パターン化された拡散器
322 拡散層
340a,b パターン化された拡散器
342 封止層
360a,b パターン化された拡散器
400a,b 空間的に均一かつ角度的にランバートな光源
402 基板
406a,b 光源
408 第1の体積拡散板
410 膜スタック
412 第2の体積拡散板
414 体積拡散板
420 検出器
426 ピッチP
500a,b 測定セットアップ
600,700a,b,c 液晶ディスプレイ(LCD)
702a,b,c バックライト部分
710a,b,c パターン化された拡散器
712a 第1の波長選択性リフレクタ
712b 第2の波長選択性リフレクタ
750 リフレクタ

Claims (15)

  1. バックライトであって、
    基板、
    前記基板に近接する複数の光源、
    前記基板に近接する反射層、
    前記複数の光源の上の第1の拡散板、
    第2の拡散板、及び
    前記第1の拡散板と前記第2の拡散板との間の色変換層
    を含む、バックライト。
  2. 前記第1の拡散板が、複数のパターン化されたリフレクタを含むパターン化された拡散器を含み、各パターン化されたリフレクタが、対応する光源と位置合わせされる、請求項1に記載のバックライト。
  3. 前記第1の拡散板が、前記複数の光源と前記色変換層との間にある、請求項2に記載のバックライト。
  4. 前記パターン化された拡散器がキャリアを含み、前記複数のパターン化されたリフレクタが前記キャリアの第1の表面上にある、請求項2に記載のバックライト。
  5. 前記パターン化された拡散器が、前記キャリアの前記第1の表面とは反対側にある前記キャリアの第2の表面上の拡散層を含む、請求項4に記載のバックライト。
  6. 前記第1の拡散板がガラスを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のバックライト。
  7. 前記第1の拡散板が第1のヤング率を含み、前記第2の拡散板が、前記第1のヤング率の半分未満の第2のヤング率を含み、前記第2の拡散板が、該第2の拡散板の厚さを通して光を散乱する、請求項1から6のいずれか一項に記載のバックライト。
  8. リフレクタであって、
    第1の表面と前記第1の表面とは反対側にある第2の表面とを含むキャリア、
    前記キャリアの前記第1の表面上の第1の波長選択性リフレクタであって、第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第1の波長範囲とは異なる第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、第1の波長選択性リフレクタ、及び
    前記キャリアの前記第2の表面上の第2の波長選択性リフレクタであって、前記第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第1の波長範囲とは異なる第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、第2の波長選択性リフレクタ
    を含む、リフレクタ。
  9. 前記第2の波長範囲が前記第3の波長範囲に等しい、請求項8に記載のリフレクタ。
  10. 前記第1の波長選択性リフレクタが、前記第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第2の波長選択性リフレクタが、前記第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過する、請求項8に記載のリフレクタ。
  11. 前記第1の波長選択性リフレクタが、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層との交互の第1のスタックを含み、前記第2の波長選択性リフレクタが、低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層との交互の第2のスタックを含む、請求項8から10のいずれか一項に記載のリフレクタ。
  12. 前記第1の波長選択性リフレクタ又は前記第2の波長選択性リフレクタ上の複数のパターン化されたリフレクタ
    をさらに含む、請求項8から11のいずれか一項に記載のリフレクタ。
  13. バックライトであって、
    基板、
    第1の波長範囲内の光を放射するように前記基板に近接する複数の光源、
    前記基板に近接する反射層、
    キャリアと、該キャリアの第1の表面上の第1の波長選択性リフレクタと、前記第1の波長選択性リフレクタ上又は前記キャリアの前記第1の表面とは反対側にある前記キャリアの第2の表面上の複数のパターン化されたリフレクタとを含むパターン化された拡散器、及び
    前記第1の波長範囲の光を、該第1の波長範囲より高い第2の波長範囲の光と該第2の波長範囲より高い第3の波長範囲の光とに変換する色変換層
    を含み、
    前記第1の波長選択性リフレクタが、前記第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第2の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、
    バックライト。
  14. 前記第1の波長選択性リフレクタが、前記第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、請求項13に記載のバックライト。
  15. 前記パターン化された拡散器が前記キャリアの前記第2の表面上の第2の波長選択性リフレクタをさらに含み、該第2の波長選択性リフレクタが、前記第1の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を透過し、前記第3の波長範囲の垂直入射光の60パーセント超を反射する、請求項13に記載のバックライト。
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