JP6772383B2 - 支持ポスト及びキャビティ高さ監視を有するバックライトユニットを有するディスプレイ - Google Patents

Description

本出願は、２０１７年８月２５日出願の米国特許出願第１５／６８７，３７４号及び２０１７年５月３日出願の米国特許仮出願第６２／５０１，００２号の優先権を主張し、全体として参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、概して、ディスプレイに関し、特にバックライト型ディスプレイに関する。

電子デバイスは、多くの場合、ディスプレイを含む。例えば、コンピュータ及びセルラー電話機は、バックライト型液晶ディスプレイを備える場合がある。エッジライト型バックライトユニットは、導光板の縁部面へと光を放出する発光ダイオードを有する。次いで、導光板は、バックライト照明として機能するために、放出された光をディスプレイ全体にわたって横方向に分散させる。直接照明型バックライトユニットは、ディスプレイを通して垂直に光を放出する発光ダイオードのアレイを有する。

直接照明型バックライトは、ダイナミックレンジを拡張することを可能にする局所調光可能な発光ダイオードを有してもよい。しかしながら、注意が払われない場合、直接照明型バックライトによって生成された光は、十分に均一でないことがある。例えば、発光ダイオードと重なっている拡散体層との間の距離のばらつきは、バックライトにおける望ましくない不均一なばらつきにつながることがある。

電子デバイスは、バックライトを有するディスプレイを有することができる。バックライトは、画像を表示する画素のアレイのためのバックライト照明を提供する。バックライトは、バックライトセルのアレイを含むことができる。各セルは、バックライト照明を形成する際に使用するために、１つ以上の発光ダイオードを有する光源と、光源からの光を拡散体を介して外向きに反射させるキャビティリフレクタとを含むことができる。

光源は、プリント回路に搭載することができる。拡散体をプリント回路から固定距離に維持するために、支持ポストを使用することができる。支持ポストは、拡散体の一体型突出部として形成されてもよく、透明ポリマー及び白色ポリマーなどのポリマーから形成された別個のポリマー構造体であってもよく、接着剤、ねじ、又は他の取り付け機構を使用して、プリント回路及び拡散体に結合されてもよい。

光学センサは、プリント回路上に提供されてもよい。光学センサはそれぞれ、発光ダイオードなどの発光デバイス、及び光検出器を含むことができる。光学センサは、キャビティリフレクタのそれぞれの開口部を通って拡散体から反射した発光ダイオードからの光を測定することができる。拡散体とプリント回路との間の間隔は、光学センサを用いて測定することができ、ディスプレイ全体にわたるバックライト強度の変動について画像を補正する画素ゲインプロファイルを更新するために制御回路によって使用され得る。

一実施形態に係るディスプレイを有する例示的な電子デバイスの図である。

一実施形態に係る、例示的なディスプレイの側断面図である。

一実施形態に係る、直接照明型バックライトユニット用の光源セルの行及び列を有する例示的なバックライトセルアレイの平面図である。

一実施形態に係る、バックライトセルのキャビティリフレクタ内の発光ダイオードなどの例示的な光源の側断面図である。

一実施形態に係る、バックライト用の例示的な透明な支持ポストの側断面図である。

一実施形態に係る、透明なプラスチックショットによって少なくとも部分的に覆われている白色のプラスチックショットを有する例示的な支持ポストの側断面図である。

一実施形態に係る、透明なプラスチックショットによって少なくとも部分的に覆われている丸みを帯びた先端を有する白色のプラスチックショットを有する例示的な支持ポストの一部分の側断面図である。

一実施形態に係る、拡散体層の一体部分を形成することができるタイプの支持ポストを有する例示的な拡散体層の一部分の断側面図である。

一実施形態に係る、逆円錐形状を有するバックライト用の例示的な支持ポストの側断面図である。

一実施形態に係る、拡散体層の支持構造体として機能することができる中実支持構造体の上に形成された例示的なキャビティリフレクタの側断面図である。

一実施形態に係る、バックライト内の例示的な拡散体層高さセンサの側断面図である。

一実施形態に係る、バックライト用の支持ポスト及び拡散体層高さセンサの例示的なアレイの平面図である。

一実施形態に係る、バックライト強度がどのように横方向位置の関数として変化し得るか、及びバックライトの一部分が圧迫されたときにバックライト強度がどのよう変化し得るかを示すグラフである。

一実施形態に係る、ディスプレイ全体にわたるバックライト強度の変動を補償するためにディスプレイ内の画素アレイの画像データに適用され得る例示的な画素ゲインプロファイルのグラフである。

一実施形態に係る、光学拡散体位置センサを備えたディスプレイを有する電子デバイス用の例示的な回路を示す回路図である。

電子デバイスはバックライト型ディスプレイと共に提供され得る。バックライト型ディスプレイは、直接照明型バックライトユニットからの光によって背面照明される液晶画素アレイ又は他のディスプレイ構造体を含み得る。直接照明型バックライトユニットを有するディスプレイを備え得るタイプの例示的な電子デバイスの斜視図を図１に示す。図１の電子デバイス１０は、ラップトップコンピュータ、組み込み型コンピュータを含むコンピュータ用モニタ、タブレットコンピュータ、セルラー電話機、メディアプレーヤ、又は他のハンドヘルド型若しくはポータブル型電子デバイスなどのコンピューティングデバイス、腕時計型デバイス、ペンダント型デバイス、ヘッドホン型若しくはイヤホン型デバイス、眼鏡に埋め込まれたデバイス若しくはユーザの頭部に着用された他の機器、又は他の着用可能な若しくはミニチュアデバイスなどの小さめのデバイス、テレビ、組み込み型コンピュータを含まないコンピュータ用ディスプレイ、ゲーミングデバイス、ナビゲーションデバイス、ディスプレイを有する電子デバイスをキオスク若しくは自動車に搭載するシステムなどの組み込み型システム、これらのデバイスのうちの２つ以上の機能を実行する機器、あるいは他の電子装置であってもよい。

図１に示すように、デバイス１０は、ディスプレイ１４などのディスプレイを有することができる。ディスプレイ１４は筐体１２内に搭載することができる。筐体１２は、エンクロージャ又はケースと称される場合もあり、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合材、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなど）、他の好適な材料、又はこれらの材料のうちの任意の２つ以上の組合せで形成することができる。筐体１２は、筐体１２の一部又は全部が単一の構造体として機械加工又は成形された単体構成を用いて形成されてもよく、又は複数の構造体（例えば、内部フレーム構造体、外部筐体表面を形成する１つ以上の構造体、など）を用いて形成されてもよい。

筐体１２は、任意のスタンド１８などのスタンドを有してもよく、複数の部品（例えば、ラップトップコンピュータ又は可動部品を有する他のデバイスを形成するために互いに対して移動する筐体部分）を有してもよく、（例えば、スタンド１８が省略される構成の）セルラー電話機又はタブレットコンピュータの形状を有してもよく、及び／又は他の好適な構成を有してもよい。図１に示される筐体１２の構成は、例示的なものである。

ディスプレイ１４は、導電性の静電容量式タッチセンサ電極又は他のタッチセンサ構成要素（例えば、抵抗式タッチセンサ構成要素、音響式タッチセンサ構成要素、力ベースのタッチセンサ構成要素、光ベースのタッチセンサ構成要素など）の層を組み込んだタッチスクリーンディスプレイであってもよく、又はタッチ感知式でないディスプレイであってもよい。静電容量式タッチスクリーン電極は、インジウムスズ酸化物パッド又は他の透過性の導電性構造体のアレイから形成されてもよい。

ディスプレイ１４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）構成要素から形成された画素１６のアレイを含んでもよく、又は他のディスプレイ技術に基づく画素のアレイを有してもよい。ディスプレイ１４の側断面図を図２に示す。

図２に示すように、ディスプレイ１４は、画素アレイ２４などの画素アレイを含むことができる。画素アレイ２４は、図１の画素１６などの画素のアレイ（例えば、画素２６の行及び列を有する画素のアレイ）を含むことができる。画素アレイ２４は、液晶ディスプレイモジュール（液晶ディスプレイ又は液晶層と呼ばれることもある）又は他の好適な画素アレイ構造体から形成されてもよい。画素アレイ２４を形成するための液晶ディスプレイは、一例として、上側偏光子及び下側偏光子と、カラーフィルタ層と、上側偏光子と下側偏光子との間に挟まれた薄膜トランジスタ層と、カラーフィルタ層と薄膜トランジスタ層との間に挟まれた液晶材料の層とを含んでもよい。所望であれば、画素アレイ２４を形成する際に、他のタイプの液晶ディスプレイ構造体を使用してもよい。

１４の動作中に、画素アレイ２４上に画像を表示することができる。画素アレイ２４を通るバックライト照明４４を生成する際に、バックライトユニット４２（バックライト、バックライト層、バックライト構造体、バックライトモジュール、バックライトシステムなどと呼ばれることもある）を使用することができる。これは、ディスプレイ１４を方向２２で見ているビューワ２０などのビューワに見えるように、画素アレイ２４上の任意の画像を照明する。

バックライトユニット４２は、光学フィルム２６、光拡散体（光拡散体層）３４などの光拡散体、及び光源アレイ３６を有することができる。光源アレイ３６は、光源３８の二次元アレイを含んでもよい。各光源３８は、１つ以上の発光ダイオードを含んでもよく、バックライトセル３８Ｃのそれぞれ１つに関連付けられてもよい。セル３８Ｃは、画素アレイ２４によって光を反射させるためのリフレクタを含むことができる。セル３８Ｃは、図２のＸ−Ｙ平面内に行及び列を有するアレイで配置することができる。

セル３８Ｃの光源３８は、（例えば、画素アレイ２４上に表示された画像のダイナミックレンジを改善するのに役立つ局所調光スキームを実施するために）デバイス１０内の制御回路によって一致して制御されてもよく、又は個別に制御されてもよい。各セル３８Ｃによって生成された光は、光拡散体３４及び光学フィルム２６を通って次元Ｚに沿って上向きに移動した後に、画素アレイ２４を通過することができる。光拡散体３４は、発光ダイオードアレイ３６からの光を拡散させ、それによって、均一なバックライト照明４４を提供するのに役立つ光散乱構造体を含んでもよい。光学フィルム２６は、一例として、ダイクロイックフィルタ３２、蛍光体層３０、及びフィルム２８などのフィルムを含んでもよい。フィルム２８は、光４４をコリメートするのに役立ち、それによって、ユーザ２０のためにディスプレイ１４のブライトネスを向上させるブライトネス向上フィルム、及び／又は他の光学フィルム（例えば、補償フィルムなど）を含んでもよい。

光源３８の発光ダイオードは、任意の好適な色の光を放出することができる。１つの例示的な構成では、発光ダイオードは青色光を放出する。ダイクロイックフィルタ層３２は、発光ダイオード３８からの青色光を通過させる一方で、他の色の光を反射するように構成することができる。蛍光体層３０（例えば、白色蛍光材料の層、又は青色光を白色光に変換する他の光輝性材料の層）によって、発光ダイオード３８からの青色光を白色光に変換することができる。所望であれば、他の光輝性材料を使用して、青色光を異なる色の光（例えば、赤色光、緑色光、白色光など）に変換してもよい。例えば、層３０（光輝性層又は色変換層と呼ばれることもある）は、（例えば、赤色成分、緑色成分、及び青色成分などを含む白色バックライト照明を生成するために）青色光を赤色及び緑色の光に変換する量子ドットを含んでもよい。また、（例えば、所望であれば、層３０を省略することができるように）発光ダイオード３８が白色光を放出する構成、及び／又は発光ダイオード３８が、量子ドットを含んでいる画素のための青色ポンプ光又は紫外ポンプ光を放出する構成を使用してもよい。

層３０内の燐光材料によって生成された白色光などの白色光を層３０が放出する構成では、層３０から下向き（−Ｚ）方向に放出された白色光を、ダイクロイックフィルタ層３２によって、バックライト照明として画素アレイ２４で反射させることができる（すなわち、層３２は、バックライトをアレイ３６から外向きに反射させるのに役立ち得る）。層３０が、例えば、赤色及び緑色の量子ドットを含む構成では、ダイクロイックフィルタ３２は、赤色及び緑色の量子ドットから赤色及び緑色の光をそれぞれ反射して、バックライトをアレイ３６から外向きに反射させるのを助けるように構成することができる。バックライト４２の光輝性材料（例えば、層３０の材料）を拡散体層３４の上に配置することにより、発光ダイオード３８は、アレイ３６の発光ダイオードセル（タイル）の縁部に向かって、これらのセルの中央よりも多くの光を放出するように構成することができ、それによって、バックライト照明の均一性を向上させるのに役立つ。

図３は、バックライト４２の例示的な光源アレイの平面図である。図３に示すように、アレイ３６は光源３８の行及び列を含むことができる。各光源３８をそれぞれ対応するセル３８Ｃと関連付けることができる。セル３８Ｃの縁部の長さＤは、２ｍｍ、１８ｍｍ、１〜１０ｍｍ、１〜４ｍｍ、１０〜３０ｍｍ、５ｍｍ超、１０ｍｍ超、１５ｍｍ超、２０ｍｍ超、２５ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１５ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、又は他の好適なサイズであってもよい。所望であれば、六角形タイル状のアレイ、及び他の好適なアレイパターンで構成された光源３８を有するアレイを使用してもよい。矩形のセルを用いたアレイでは、各セルは等しい長さの辺を有してもよく（例えば、各セルは、４つの等しい長さのセルの縁部がそれぞれ対応する発光ダイオードを取り囲んでいる正方形の輪郭を有してもよく）、あるいは各セルは、異なる長さの辺（例えば、正方形ではない矩形形状）を有してもよい。セル３８Ｃなどの正方形の発光領域の行及び列をアレイ３６が有する図３の構成は、単なる例示に過ぎない。

所望であれば、各セル３８Ｃは、発光ダイオードダイのアレイ（例えば、各セル３８Ｃの中央に４ダイ光源３８を形成する発光ダイオードの２×２クラスタなどのアレイで配置された複数の個別の発光ダイオード３８Ｄ）から形成される光源を有してもよい。このタイプの構成は、発光ダイオード３８Ｄの２×２アレイ（例えば、４つの別個の発光ダイオードダイ）で形成された図３の最も左側で最も下方のセル３８Ｃの光源３８によって例示される。図３のアレイ３６の左下角の光源３８内のダイオード３８Ｄは、一般的なパッケージ基板上に搭載してもよく、アレイ３６全体にわたって延在するプリント回路基板上に搭載してもよく、あるいは他の好適な構成を使用してアレイ３６内に搭載してもよい。一般に、各セル３８Ｃは、単一の発光ダイオード３８Ｄ、発光ダイオード３８Ｄの対、２〜１０個の発光ダイオード３８Ｄ、少なくとも２つの発光ダイオード３８Ｄ、少なくとも４つの発光ダイオード３８Ｄ、少なくとも８個の発光ダイオード３８Ｄ、５つ未満の発光ダイオード３８Ｄ、あるいは他の好適な数の発光ダイオードを備える、光源３８を含むことができる。

図４は、バックライト４２内の例示的なバックライトセル３８Ｃの側断面図である。図４に示すように、アレイ３６内の各セル３８Ｃは、キャビティリフレクタ６８などのリフレクタを有することができる。リフレクタ６８は、正方形の輪郭（すなわち、上から見たときに正方形の設置面積）を有してもよく、あるいは他の好適な形状を有してもよく、また、金属薄板（例えば、型打ち加工されたシート金属）、金属化されたポリマーフィルム、プラスチックキャリア上の薄膜金属、ポリマーフィルムキャリア又は成形プラスチックキャリア上に誘電体ミラー（薄膜干渉ミラー）を形成する誘電体薄膜積層体、白色反射フィルム（例えば、光沢のあるポリマーコーティングなどの光沢のあるコーティングで被覆されたポリマーキャリア上の白色インク層又は他の白色層から形成された光沢のある白色ポリマーシート）、あるいは他の好適なリフレクタ構造体で形成されてもよい。

それぞれ対応する光源３８を収容するために、各セル３８Ｃ内のリフレクタ６８に開口部を形成することができる。各セル内の光源３８は、リフレクタ６８の開口部を通って突出している上部部分と、プリント回路６０内の金属トレースにはんだ付け、ないしは別の方法で実装された接点を有する下部部分とを有することができる。

セル３８Ｃ内のリフレクタは、光源３８からの光をバックライト照明４４として上向きに反射させるのに役立つ湾曲部分を有する断面プロファイルを有することができる。１つの例示的な構成では、ポリマーフィルム（例えば、誘電体薄膜干渉ミラー表面又は光沢のある白色反射表面でコーティングされたフィルム）は、ローラーを使用してエンボス加工されてもよい（例えば、加熱ローラー上のパターン構造体を使用してフィルムを熱成形してもよい）。各セル３８Ｃ内のリフレクタ６８の湾曲壁を形成するための熱成形動作に続いて、打抜き工具又は他の切削装置が、光源３８の各々の開口部を切削することができる。

図４に示すように、透過性のドーム構造体７０などの透過性の構造体を各光源３８の上に形成して、その光源が放出した光８０を横方向に分散させるのを助けることができる。ドーム構造体７０は、（一例として）透明なシリコーンのビーズ又は他の透過性ポリマーから形成されてもよい。動作中、光源３８は、ドーム構造体７０によってＺ軸から離れるように屈折する光８０を放出する。

いくつかの光線８０は、図４のＺ軸に対して比較的大きい角度で配向される。これらの軸外光線８０は、リフレクタ６８から方向Ｚに上向きに反射する。他の光線８０は、Ｚ軸（ディスプレイ１４の表面法線）に対してより小さい角度で配向される。所望であれば、バックライト４２は、フィルタ層９７など、角度依存的な光透過特性を有する任意のフィルタ層を含んでもよい。拡散体層３４は、光拡散体層３４'を含んでもよい。層３４'は、ポリマー結合剤の粒子７２など、光散乱粒子を含んでもよく、及び／又は光源３８から光８０を拡散させるための他の光散乱構造体を有してもよい。フィルタ層９７は、複数の誘電体層９７'又は角度依存的な光透過特性を有する他の好適なフィルタで形成された薄膜干渉フィルタであってもよい。フィルタ層９７は、層３４'とは別個の基板上に形成されてもよく、あるいは図４の例示的な構成に示されるように、拡散体３４の層３４'上に形成されてもよい。

ディスプレイ１４の層は、外部圧力に起因して、熱変動によって引き起こされる膨張及び／又は収縮に起因して、並びに／あるいは製造のばらつきに起因して、完全には平坦でないことがある。これにより、プリント回路６０と拡散体３４との間の間隔距離Ｈ（光学距離Ｈと呼ばれることもある）の望ましくない変動が生じることがある。１つの例示的な構成では、ディスプレイ１４は、ディスプレイ１４全体にわたる高さＨについて所望の固定値を維持するのを助ける、バックライト４２内の支持ポストのアレイを含んでもよい。

図５は、バックライト４２がどのように支持ポストを含み得るかを示す、バックライト４２の例示的な部分の側断面図である。図５に示すように、支持ポスト９０は、（一例として）プリント回路６０の上面６０Ｕと、対向している拡散体３４の下面（表面３４Ｌ）との間に延在することができる。ポスト９０は、（径方向に対称な）円筒形であってもよく、あるいは他の形状（例えば、ポスト９０の１つ以上の側面が平坦な部分を有する形状）を有してもよい。ポスト９０の径方向に対称な構成は、影を低減するのに役立ち得る。

図５の支持ポスト９０などの支持ポストの存在は、拡散体３４とプリント回路６０との間の固定間隔高さＨを維持するのに役立ち得、したがって、アレイ３６内の光源３８と拡散体３４と間の縦方向の間隔を安定化するのに役立ち得る。この安定化は、光強度の変動を低減するのに役立ち、安定かされていない場合には、ディスプレイ１４の領域にホットスポット及びダークゾーンが生じることがある。

図５に示すように、支持ポスト９０は、下部部分９０Ｂなどの下部部分と上部部分９０Ｆなどの上部部分とを有することができる。部分９０Ｂは、真っ直ぐな側面を有してもよく（例えば、部分９０Ｂは円筒形であってもよく）、部分９０Ｆは、外向きにテーパ状であってもよい（例えば、部分９０Ｆは、逆円錐形状を有してもよい）。リフレクタ６８は、開口部のアレイを有してもよく、各開口部は、それぞれ対応する支持ポスト９０を受け入れる。（例えば、間隔高さ測定センサなどを収容するために）各セル３８Ｃの各角部に支持ポストがあっても、あるいは支持ポスト９０をバックライト４２内によりまばらに配列してもよい。

接着剤９４を使用して、及び／又はねじ９６などのねじを使用して、図５の支持ポスト９０を層６０に取り付けてもよい。ねじ９６は、プリント回路基板６０内の開口部を通って、ポスト９０の部分９０Ｂのねじ切りされた開口部にねじを係合させるシャフトを有することができる。接着剤９２を使用して、ポスト９０の上部部分９０Ｆを拡散体３４に取り付けてもよい。ポスト９０の存在に起因してバックライト４２上にダークスポットが形成されるのを防止するために、透明ポリマーなどの透過性材料でポスト９０を形成してもよい。また、接着剤９２も透明な材料（例えば、透明ポリマー）から形成され得る。動作中、光源３８からの光８０は、ポスト９０の部分９０Ｆに当たることができ、（例えば、屈折による）光線８０−１によって示されるように、ポスト９０内で方向転換することができる。ポスト９０と拡散体３４との間の境界面における屈折は、光線８０−１に対してゼロ以外の角度で光線８０−２を傾けることができ、拡散体３４と拡散体３４の上の空気（又は他の材料）との間の境界面における屈折は、光線４４（例えば、拡散体３４から出射するバックライト照明）を光線８０−２に対してゼロ以外の角度で曲げることができる。また、拡散体３４内の散乱特徴部によって光８０−２を散乱させることができる。部分９０Ｆのフレア形状及び部分９０Ｆが透過性であると、ポスト９０上の例示的な光線８０などの軸外光線を、照明４４がポスト９０の上に存在するようにガイドするのに役立ち得る。結果として、ポスト９０の存在に起因するバックライト照明４４内の局所的なダークスポットを低減又は排除することができる。

所望であれば、バックライト４２内で拡散体３４を支持するための他の構成を使用してもよい。図６の例示的な構成では、ポスト９０は、複数のプラスチックショットを含む。下部ポスト部分９０Ｗを形成する際に、白色ポリマーなどの第１のプラスチックショットが使用される。上部ポスト部分９０Ｃを形成する際には、部分９０Ｗの上部に少なくとも部分的に形成された第２のプラスチックショットが使用される。部分９０Ｃは透過性であってもよい（例えば、部分９０Ｃは透明ポリマーから形成されてもよい）。このタイプの構成では、例示的な軸外光線８０などの光線は、透明部分９０Ｃに入って屈折して、光線８０Ａを形成することができる。光線８０Ａは、部分９０Ｗの白色の反射表面９２で反射して、反射光線８０Ｂを形成することができる。光線８０Ｂは、全内部反射の原理に従って、部分９０Ｃの内面（例えば、部分９０Ｃと、拡散体３４とプリント回路６０との間にある空間内の周囲空気との境界面）で反射し、それによって、反射光線８０Ｃを形成することができる。光線８０Ｃは拡散体３４に入射することができ、拡散体３４を通過した後、拡散体３４により起こり得る散乱は、バックライト照明４４として拡散体３４から出射することができる。異なる光線は、ポスト９０及び層３４を通る異なる経路をとってもよい。それにもかかわらず、図６の光線８０の例示的な経路が実証するように、ポスト９０の白色部分９０Ｗの存在は、光がポスト９０で吸収され失われないように光を反射するのに役立ち得、透明部分９０Ｃの存在は、照明４４として機能するためにポスト９０の上の光を方向転換するのに役立ち得る。結果として、図６に示したタイプのポストの構造体は、バックライト４２に支持体を組み込むことから生じ得るダークスポットを低減するのに役立ち得る。

図７の例示的な構成では、ポスト９０は、部分９０ＷＲ（例えば、白色ポリマー部分）と部分９０Ｃ（例えば、透明ポリマー部分）とを含む。ポスト部分９０ＷＲの表面９２は丸みを帯びている。この形状は、拡散体３４を通して上向きに光を方向転換するのに役立ち得る（例えば、横方向に反射し得る光を少なくなり、上向きに反射し得る光が多くなる）。部分９０Ｃは、（例えば、拡散体３４に隣接する部分９０Ｃの上部がポスト部分９０ＷＲに隣接する部分９０Ｃの下部よりも広くなるように）外向きにフレア状（テーパ状）とすることができ、これにより、部分９０Ｃを通過する光を拡散体３４を通して上向きに方向転換しやすくすることができる。所望であれば、ポスト部分９０ＷＲ及び９０Ｃに、他の形状を使用してもよい。図７の構成は単なる例示に過ぎない。

図８に示すように、バックライト４２の支持ポストは、拡散体３４の一体部分から形成することができる。図８の例では、拡散体３４の部分３４Ｐは、支持ポストとして機能しており、拡散体３４の下面と、対向しているプリント回路６０の上面との間に延在する。部分３４Ｐは、拡散体３４と同じ材料（単数又は複数）で形成されてもよく、例えば、一体型支持ポスト３４Ｐを有する拡散体３４を成形することによって形成してもよく、それにより、これらの一体型支持ポストは、拡散体３４の平面部分からの突出部となる。図８のポスト３４Ｐなどのポストが拡散体３４とは別個に形成され、（例えば、接着剤又は他の取り付け機構を使用して）拡散体３４に取り付けられている構成を使用してもよい。支持ポスト３４Ｐは、透明な又は透光性のプラスチック（例えば、透過性ポリマー、光散乱粒子又は他の光散乱特徴部を有する透過性ポリマー、など）から形成されてもよい。支持ポスト３４Ｐの下部部分は円筒形であってもよく、支持ポスト３４Ｐの上部部分は、湾曲した外向きにフレア状のプロファイルを有してもよい。所望であれば、支持ポスト３４Ｐなどの一体型支持ポストに、他の形状を使用してもよい。

支持ポスト３４Ｐは、接着剤、ねじ、又は他の取り付け機構を使用してプリント回路６０に取り付けることができる。プリント回路６０は、金属シャーシ６１などの金属バックライトシャーシ層、又は他の好適な支持構造体と重なっていてもよい。バックライト４２の層に追加的な支持を提供することが望ましい場合はいつでも、このタイプの構成をバックライト４２で使用することができる。

図８の例では、支持ポスト３４Ｐは、ねじ９６などのねじを受け入れるように構成されている（例えば、支持ポスト３４Ｐは、ねじ９６のねじ切りされたシャフト部分を受け入れるねじ切りされた開口部を有してもよい）。エラストマーガスケット１００（例えば、リング形状のワッシャ）を金属シャーシ６１の開口部１０２に受け入れることができる。ねじ９６のシャフトは、ガスケット１００の開口部及び層６０の開口部（例えば、ねじ９６のシャフトよりも広い開口部）を通過することができる。ねじ９６のヘッド部分と金属シャーシ６１との間のガスケット１００の存在は、（例えば、位置合わせ許容誤差を満たすために、熱膨張及び収縮に起因する横方向のずれに適応するために）ポスト３４Ｐの位置とプリント回路６０の開口部１０２の位置との間の横方向の不一致に適応するのに役立ち得る。

図９に示すように、支持ポスト９０（例えば、透明ポリマー製の支持ポスト、白色ポリマー製の支持ポストなど）は、逆円錐形状、又はポスト９０が拡散体３４に接触するポスト９０の上部部分のサイズ（直径Ｗ）を最小限に抑える他の構成を有することができる。拡散体の厚さＴとポスト上部の直径Ｗとの比率が十分（例えば、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、１００未満など）である構成では、光源３８からの光の影が最小限に抑えられ、ポスト９０の存在は、放出されたバックライト照明４４の均一性を著しくは妨害しない。

所望であれば、キャビティリフレクタ６８を支持する際に、図１０の支持構造体１０２などの成形支持構造体を使用してもよい。支持構造体１０２は、例えば、各セル３８Ｃ内に湾曲したプロファイルを有してもよく、それによって、リフレクタ６８が、光を上向きに反射させてバックライト照明４４を形成することが可能になる。支持構造体１０２は、光源３８を収容するために開口部を有してもよい。リフレクタ６８は、支持構造体１０２の表面に積層されてもよく、支持構造体１０２の表面に堆積されてもよく、あるいは（例えば、白色プラスチックなどの反射材料で支持構造体１０２を形成することによって）支持構造体１０２に組み込んでもよい。図１０の成形支持構造体１０２は、拡散体３４を支持するのに十分に堅牢であり得、したがって、バックライト４２における支持ポスト９０の使用を低減又は排除するために使用することができる。

いくつかの構成では、拡散体高さ（間隔）センサをバックライト４２に組み込むことができる。このタイプの構成は、図１１のバックライト４２の側断面図に示されている。図１１に示すように、リフレクタ６８は、それぞれ対応するセル３８Ｃ間の開口部１０６などの開口部を有することができる。各開口部１０６により、拡散体３４の下面３４Ｌで光が反射することが可能になり得る。デバイス１０の動作中、下部拡散体表面３４Ｌと対応するプリント回路６０の上面との間の高さＨの値が（例えば、外部圧力、熱効果、層の反りなどに起因して）変動すると、高さＨの値が動的に測定され、装置１０のディスプレイドライバ回路を表示するための補正のための較正情報（例えば、画素ゲイン調整）を供給するのに使用することができる。較正情報は、Ｈの変動から生じる任意のブライトネス変動を動的に除去し、それによって、ディスプレイ１４の画素１６のアレイ上の画像が望ましくないホットスポット及び暗領域を確実に呈さないようにすることができる。

高さ（距離）Ｈの値は、任意の好適なセンサ（例えば、静電容量式センサ、電気機械変位センサ、音響センサ、力センサなど）を使用して測定することができる。図１１に例示される１つの好適な構成では、光学センサのアレイを使用して、拡散体３４の形状を監視する。図１１に示すように、例えば、光学センサ１０４をリフレクタ６８の開口部１０６と位置合わせすることができる。光学センサ１０４は、光源１０４Ｌなどの光源を含むことができ、検出器１０４Ｄなどの検出器を含むことができる。光源１０４Ｌは、例えば、発光ダイオード又はレーザーであってもよい。光源１０４Ｌは、ユーザには見えない赤外光などの光を放出することができ、したがって、ディスプレイ１４の画素上に表示されている画像に影響を及ぼさないことがあり、及び／又は光源１０４Ｌは、低パワーの可視光（例えば、ユーザがディスプレイ画像を見ることに対して悪影響を及ぼさない強度のパルス可視光）を放出することができる。光検出器１０４Ｄは、光が開口部１０６を上向きに通過し、下部拡散体表面３４Ｌで反射され、開口部１０６を通って検出器１０４Ｄに戻った後に、光源１０４Ｌが放出した光を測定するように構成することができる。

拡散体３４からの開口部１０６の距離は、高さＨが変動するにつれて（例えば、はんだ又は他の導電性材料を使用してセンサ１０４が搭載されている基板６０に対して拡散体３４が移動するにつれて）変動する。開口部１０６と表面３４Ｌとの間の間隔が変動するにつれて、表面３４Ｌで反射し、検出器１０４Ｄに戻ることができる光源１０４Ｌからの光の量は、対応する量だけ変動する。例えば、表面３４Ｌが開口部１０６に近い場合、光源１０４Ｌからの比較的大量の光が表面３４Ｌで反射し、検出器１０４Ｄに戻ることになる。表面３４Ｌが開口部１０６から遠い場合、検出器１０４Ｄによって検出される表面３４Ｌからの反射光の量は減少する。結果として、図１１のセンサ１０４などのセンサは、バックライト４２全体にわたる様々なセンサ位置において拡散体３４の高さＨを動的に測定することができる近接（距離）センサとして機能する。

所望であれば、センサ１０４を支持ポスト９０と共に分散させてもよい（例えば、センサ１０４及びポスト９０を、センサ及びポストがセル３８Ｃの角部に配置されたアレイ内に互いに散在していてもよい）。バックライト４２全体にわたって支持ポスト９０及びセンサ１０４を分散させる際に使用され得るタイプの例示的なパターンが図１２に示されている。この構成では、センサ１０４よりも多くの支持ポスト９０が存在する。一般に、任意の好適な数の支持ポスト９０及び任意の好適な数のセンサ１０４（例えば、１〜５個の支持ポストごとに１つのセンサ、など）が存在してもよい。図１２の配置は例示的なものである。

図１３及び図１４のグラフは、ディスプレイ１４を動的に補償して、ディスプレイ１４全体にわたるＨの変動に起因する画像強度の変動を低減又は排除するためには、どのようにセンサ測定値を使用することができるかを示している。図１３のグラフでは、バックライト出力強度Ｉ（例えば、照明４４の強度）をバックライト４２全体にわたる横方向距離Ｘの関数としてプロットしている。図１３のグラフでカバーされているバックライト４２の領域は、２つのセル３８Ｃと２つの対応する光源３８とをカバーしている。光源３８がセル３８Ｃの中央にあることに起因して、実線１０８及び１１０（各セル３８Ｃの出力）と実線１１２（結果として得られる両方のセル３８Ｃの合成出力）とによって示されるように、各セルの中心に光出力のピークを局所化することができる。デバイス１０のユーザに対して表示される最終画像の線１１２に関連付けられた強度変動を排除するために、デバイス１０のディスプレイドライバ回路は、図１４の画素ゲインプロファイル１１４などの補償画素ゲインプロファイルを備えることができる。バックライト強度が局所ピークを有する位置における画素ゲインを局所的に低減することによって、ディスプレイ１４上に表示された最終画像は、バックライト強度変動に起因する著しい強度変動を呈さなくなる。

距離Ｈが、（一例として）図１３及び図１４のセル付近で減少する場合には、曲線１０８'及び１１０'によって示されるように、セルの各々からの光出力プロファイルがより狭くなり、より顕著になる。これは、Ｈの減少によって拡散体３４が光源３８のより近く配置されるからである。したがって、結果として得られるバックライト４２の強度プロファイルは、曲線１１２から曲線１１２'に変化することになる。１つ以上のセンサ１０４を用いてＨの減少を測定することにより、画素ゲイン曲線をそれに応じて更新することができる。例えば、ディスプレイ１４のディスプレイドライバ回路は、図１４の曲線１１４ではなく曲線１１４'に対応する画素ゲイン曲線ルックアップテーブル項目を備えてもよい。センサ１０４からのセンサデータに基づいて画素ゲインプロファイルを動的に更新することにより、画素１６の透過率の変化は、バックライト照明強度の変化を補償し、それによって、ディスプレイ１４上の画像がホットスポット及びダークエリアを確実に含まないようにすることができる。

図１５は、デバイス１０の回路図である。図１５に示すように、デバイス１０は、制御回路１２０を有することができる。制御回路１２０は、デバイス１０の動作をサポートする記憶及び処理回路を含むことができる。記憶及び処理回路としては、ハードディスクドライブ記憶装置、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ、又はソリッドステートドライブを形成するように構成された他の電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、静的又は動的なランダムアクセスメモリ）などの記憶装置が挙げられる。制御回路１２０内の処理回路を使用してデバイス１０の動作を制御することができる。処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ、電力管理ユニット、音声チップ、特定用途向け集積回路などに基づくことができる。

入出力デバイス１２２などのデバイス１０内の入出力回路は、デバイス１０へデータを供給することを可能にし、デバイス１０から外部デバイスへデータを提供することを可能にするために使用することができる。入出力デバイス１２２としては、ボタン、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マイクロフォン、スピーカ、トーン発生器、振動器、カメラ、センサ（例えば、周囲光センサ、近接センサ、向きセンサ、磁気センサ、力センサ、タッチセンサ、圧力センサ、指紋センサなど）、発光ダイオード及び他の状態表示器、データポートなどが挙げられる。ユーザは、入出力デバイス１２２を通じてコマンドを供給することによってデバイス１０の動作を制御することができ、入出力デバイス１２２の出力リソースを使用してデバイス１０から状態情報及び他の出力を受け取ることができる。

デバイス１０は、ディスプレイ１４などの１つ以上のディスプレイを含むことができる。ディスプレイ１４は、ディスプレイドライバ回路１２４からの制御信号及びデータ信号に応答して画像を表示する画素アレイ２４などの画素１６のアレイを含むことができる。制御回路１６を用いて、オペレーティングシステムコード及びアプリケーションなどのソフトウェアをデバイス１０で実行することができる。デバイス１０の動作中、制御回路１６上で動作しているソフトウェアは、ディスプレイドライバ回路１２４を使用して経路１３８を介して画像データ及び制御信号を画素アレイ２４に供給することによって、画素アレイ２４上に画像を表示することができる。ディスプレイドライバ回路１２４はまた、画素アレイ１６が重なっているアレイ３６内の光源３８にバックライト制御コマンドを発行することができ、それによって、ディスプレイドライバ回路１２４は、（例えば、液晶画素透過率値を調整することによって）画素透過率を調製すると共に、（光源３８のブライトネスを調整することによって）バックライト出力を調整することができるようになる。画素１６に供給される画素データは、回路１２４により、ルックアップテーブル１２８に記憶された画素ゲインプロファイルを適用することによって、バックライト強度変動について補正することができる。

アレイ３６のセル３８Ｃの間に散在するセンサ１０４のアレイからのセンサデータは、センサデータ処理回路１３０などの制御回路によって受信することができる。回路１３０は、経路１３６を介して受信したセンサ１０４からの測定値に基づいて、高さＨをリアルタイムで判定することができる。それに応じて、回路１３０は、図１４の例示的な画素ゲインプロファイルに関連して説明するように、ディスプレイドライバ回路１２４の画素ゲインプロファイルルックアップテーブル１２８に画素ゲインプロファイル更新を供給することができる。例えば、センサ１０４からのセンサデータは、Ｈの値が特定のセル３８Ｃにおいて減少しており、そのセルの画素ゲイン曲線が、図１４の曲線１１４などの古い画素ゲイン曲線から図１４の画素ゲインプロファイル１１４'などの減少したＨ値に適したタイプの新しい画素ゲイン曲線へと更新され得ることを示している。ルックアップテーブル１２８において更新されるゲインプロファイルは、画素アレイ２４のＸ横方向寸法とＹ横寸法の両方において画素ゲイン値をカバーする二次元プロファイルであってもよい。

一実施形態によれば、画像を表示するように構成された画素のアレイと、画素のアレイのためのバックライト照明を生成するように構成されたバックライトと、を含むディスプレイが提供され、バックライトは、光源及びリフレクタを各々が含むセルの二次元アレイ、光源が搭載されたプリント回路、拡散体、並びに拡散体を支持するように構成された、散在している支持ポストを有し、支持ポストは白色ポリマー部分を含んでいる。

別の実施形態によれば、支持ポストは、透明ポリマー部分を含んでいる。

別の実施形態によれば、透明ポリマー部分の各々は、白色ポリマー部分のうちのそれぞれ１つの少なくとも一部を覆っている。

別の実施形態によれば、透明ポリマー部分はテーパ状である。

別の実施形態によれば、白色ポリマー部分は、透明ポリマー部分のうちのそれぞれ１つによって各々が覆われている丸みを帯びた先端を有する。

別の実施形態によれば、白色ポリマー部分は円筒形である。

別の実施形態によれば、ディスプレイは、支持ポストのうちのそれぞれ１つをプリント回路にそれぞれ取り付けるねじを含んでいる。

別の実施形態によれば、ディスプレイは、エラストマーガスケットを含み、エラストマーガスケットのそれぞれ１つは、各ねじの少なくとも一部とプリント回路との間に挟まれている。

別の実施形態によれば、支持ポストは、拡散体内に突出部で形成される。

別の実施形態によれば、支持ポストの少なくとも一部は円錐形である。

別の実施形態によれば、円錐形の支持ポストの拡散体における直径は、プリント回路における直径よりも小さい。

別の実施形態によれば、ディスプレイは、拡散体とプリント回路との間のそれぞれ対応する間隔距離を測定する光学センサのアレイをプリント回路上に含んでいる。

別の実施形態によれば、支持ポストは、光学センサと共にプリント回路上に散在している。

別の実施形態によれば、ディスプレイは、画素のアレイ全体にわたるバックライト強度変動について画像を補償する画素ゲインプロファイルを維持するように構成されたルックアップテーブルを有するディスプレイドライバ回路を含んでいる。

別の実施形態によれば、ディスプレイは、光学センサのアレイからの間隔距離の測定に応じて、ルックアップテーブル内の画素ゲインプロファイルを更新するように構成された制御回路を含んでいる。

別の実施形態によれば、光学センサはそれぞれ、発光ダイオード、及び拡散体で反射した発光ダイオードからの光を検出するように構成された光検出器を含んでいる。

一実施形態によれは、画像を表示するように構成された画素のアレイと、画素のアレイのためのバックライト照明を生成するように構成されたバックライトと、を含むディスプレイが提供され、バックライトは、光源及びリフレクタを各々が含むセルの二次元アレイ、光源が搭載されたプリント回路、拡散体、並びに拡散体に接着剤で取り付けられ、拡散体をプリント回路から離すように構成された支持ポストのアレイを有している。

別の実施形態によれば、支持ポストは、拡散体に隣接する透明ポリマー部分を含んでいる。

別の実施形態によれば、ディスプレイは、拡散体とプリント回路との間のそれぞれ対応する間隔距離を測定するように構成された光学センサをプリント回路上に含んでいる。

一実施形態によれば、画像を表示するように構成された画素のアレイと、画素のアレイのためのバックライト照明を生成するように構成されたバックライトと、を含むディスプレイが提供され、バックライトは、光源及びリフレクタを各々が含むセルの二次元アレイ、光源が搭載されたプリント回路、並びに拡散体を有し、バックライトは、拡散体をプリント回路から一定距離だけ離すように構成された支持ポスト、及びプリント回路と拡散体との間のそれぞれ対応する距離を測定する光学センサを含んでいる。

前述は、単なる例示に過ぎず、説明された実施形態に対して多様な変更を行うことができる。前述の実施形態は、個別に又は任意の組合せで実施され得る。

Claims (18)

1. ディスプレイであって、
   画像を表示するように構成された画素のアレイと、
   前記画素のアレイのためのバックライト照明を生成するように構成されたバックライトであって、前記バックライトは、光源及びリフレクタを各々が含むセルの二次元アレイ、前記光源が搭載されたプリント回路、拡散体、並びに前記拡散体を支持するように構成された、散在している支持ポストを有し、前記支持ポストは透明ポリマー部分を含む、バックライトと、
   前記プリント回路上の光学センサのアレイであって、前記拡散体と前記プリント回路との間のそれぞれ対応する間隔距離を測定する光学センサのアレイと、
   を備えるディスプレイ。
2. 前記支持ポストは白色ポリマー部分を含む、請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記透明ポリマー部分の各々は、前記白色ポリマー部分のうちのそれぞれ１つの少なくとも一部を覆っている、請求項２に記載のディスプレイ。
4. 前記透明ポリマー部分はテーパ状である、請求項１に記載のディスプレイ。
5. 前記白色ポリマー部分は、前記透明ポリマー部分のうちのそれぞれ１つによって各々が覆われている丸みを帯びた先端を有する、請求項２に記載のディスプレイ。
6. 前記白色ポリマー部分は円筒形である、請求項２に記載のディスプレイ。
7. 前記支持ポストのうちのそれぞれ１つを前記プリント回路にそれぞれ取り付けるねじを更に備える、請求項１に記載のディスプレイ。
8. エラストマーガスケットを更に備え、前記エラストマーガスケットのそれぞれ１つは、各ねじの少なくとも一部と前記プリント回路との間に挟まれている、請求項７に記載のディスプレイ。
9. 前記支持ポストは、前記拡散体内に突出部で形成される、請求項１に記載のディスプレイ。
10. 前記支持ポストの少なくとも一部は円錐形である、請求項１に記載のディスプレイ。
11. 前記円錐形の支持ポストの前記拡散体における直径は、前記プリント回路における直径よりも小さい、請求項１０に記載のディスプレイ。
12. 前記支持ポストは、前記光学センサと共に前記プリント回路上に散在している、請求項１に記載のディスプレイ。
13. 前記画素のアレイ全体にわたるバックライト強度変動について前記画像を補償する画素ゲインプロファイルを維持するように構成されたルックアップテーブルを有するディスプレイドライバ回路を更に備える、請求項１に記載のディスプレイ。
14. 前記光学センサのアレイからの前記間隔距離の測定に応じて、前記ルックアップテーブル内の前記画素ゲインプロファイルを更新するように構成された制御回路を更に備える、請求項１３に記載のディスプレイ。
15. 前記光学センサはそれぞれ、発光ダイオード、及び前記拡散体で反射した前記発光ダイオードからの光を検出するように構成された光検出器を含む、請求項１に記載のディスプレイ。
16. ディスプレイであって、
    画像を表示するように構成された画素のアレイと、
    前記画素のアレイのためのバックライト照明を生成するように構成されたバックライトであって、前記バックライトは、光源及びリフレクタを各々が含むセルの二次元アレイ、前記光源が搭載されたプリント回路、拡散体、並びに前記拡散体に接着剤で取り付けられ、前記拡散体を前記プリント回路から離すように構成された支持ポストのアレイを有する、バックライトと、
    を備え、
    前記支持ポストは、第１直径を有する下部円筒部と、前記下部円筒部と前記拡散体との間で増大する直径を有する上部フレア部と、を有し、前記上部フレア部は前記拡散体において前記第１直径よりも大きな第２直径を有し、前記上部フレア部の少なくとも一部は透明ポリマーを含み、前記上部フレア部の前記透明ポリマーは前記バックライト照明を屈折させるよう構成される、ディスプレイ。
17. 前記拡散体と前記プリント回路との間のそれぞれ対応する間隔距離を測定するように構成された光学センサを前記プリント回路上に更に備える、請求項１６に記載のディスプレイ。
18. ディスプレイであって、
    画像を表示するように構成された画素のアレイと、
    前記画素のアレイのためのバックライト照明を生成するように構成されたバックライトであって、前記バックライトは、光源及びリフレクタを各々が含むセルの二次元アレイ、前記光源が搭載されたプリント回路、並びに拡散体を有し、前記バックライトは、前記拡散体を前記プリント回路から一定距離だけ離すように構成された支持ポスト、及び前記プリント回路と前記拡散体との間のそれぞれ対応する距離を測定する光学センサを更に含む、バックライトと、
    を備える、ディスプレイ。

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