JP6952203B2 - 直接式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、２０１８年３月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／６４２，５３９号の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般に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、バックライト付き液晶ディスプレイを備える場合がある。側面式バックライトユニットは、導光板の縁面の中へ光を放射する発光ダイオードを有する。次いで、導光板が、放射された光を、バックライト照明として機能するように、ディスプレイにわたって横方向に分散させる。

直接式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射する発光ダイオードのアレイを有する。ただし、注意を怠ると、直接式バックライトは分厚くなることがあり、また、不均一なバックライト照明を生成することもある。

ディスプレイは、液晶画素アレイなどの画素アレイを有してもよい。この画素アレイは、バックライトユニットからのバックライト照明で照らされてもよい。バックライトユニットは、発光ダイオードのアレイと、発光ダイオードからの光を画素アレイを通して反射するために役立つ光反射体とを含んでもよい。各発光ダイオードは、それぞれのセル内に置かれてもよい。

バックライトユニットは、プリント回路基板と、プリント回路基板上に取り付けられた複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードから受光した光を拡散するプリント回路基板の上に形成された少なくとも１つの光拡散層と、少なくとも１つの光拡散層の上に形成された部分的反射層と、部分的反射層の上に形成された色変換層と、色変換層の上に形成されたコリメート層と、コリメート層の上に形成された輝度向上フィルムと、輝度向上フィルムの上に形成された拡散体と、を含んでもよい。

一実施形態によ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。

一実施形態による、例示的なディスプレイの側断面図である。

一実施形態による、直接式バックライトユニット用の例示的な発光ダイオードアレイの上面図である。

一実施形態による、発光ダイオードを有するプリント回路基板に接着された熱伝導層を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、発光ダイオードを有するプリント回路基板上に放射冷却コーティングを有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、各セル内に４つの矩形発光ダイオードを有する直接式バックライトユニット用の、例示的な発光ダイオードアレイの上面図である。

一実施形態による、各セル内に異なる特性を有する発光ダイオードを有する直接式バックライトユニット用の、例示的な発光ダイオードアレイの上面図である。

一実施形態による、発光ダイオード間に光方向転換層を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、分散ブラッグ反射器などの反射体層を有する、例示的な発光ダイオードの側断面図である。 一実施形態による、分散ブラッグ反射器などの反射体層を有さない、例示的な発光ダイオードの側断面図である。

一実施形態による、反射層を有する例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、発光ダイオードの上に平坦な上面を有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、各発光ダイオードの上に曲面の上面を有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、各発光ダイオードの上に曲面の上面及び凹部分を有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、カプセル材料全体にわたって均一に分散しているドーパントを有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、カプセル材料の上面にドーパントを有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、カプセル材料の下面にドーパントを有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、異なる密度を有する部分を有する、例示的なドーパントの側断面図である。

一実施形態による、カプセル材料内のドーパントの向きを制御する形状を有する、例示的なドーパントの側断面図である。

一実施形態による、カプセル材料上に形成されたパターン化層を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、発光ダイオードの上にテクスチャ加工された上面を有するカプセル材を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。

一実施形態による、バックライトユニットにおける半田の加熱方法を示す、側断面図である。

一実施形態による、カプセル材に結合された光拡散層を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、第２の光拡散層の下に第１の光拡散層を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、介在する導波路層を有する第２の光拡散層の下に第１の光拡散層を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、各発光ダイオードの上に放物線状の上面を有するそれぞれの部分を持つカプセル材を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、各発光ダイオード間に光漏出促進構造体（light leakage promotion structure）を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、光拡散層の上面及び下面上にマイクロレンズを有する光拡散層を有する、例示的なディスプレイの側断面図である。

一実施形態による、互いに対して回転された２つの光拡散層を有する、例示的なディスプレイの側断面図である。

一実施形態による、突出部を有する、例示的な光拡散層の側断面図である。

一実施形態による、凹部を有する、例示的な光拡散層の側断面図である。

一実施形態による、突出部又は凹部を有する、例示的な光拡散層の上面図である。

一実施形態による、部分キューブ構造によって形成された突出部を有する、例示的な光拡散層の上面図である。 一実施形態による、部分キューブ構造によって形成された突出部を有する、例示的な光拡散層の上面図である。

一実施形態による、光拡散層のテーパ状ピラミッド形状の例示的な突出部の斜視図である。

一実施形態による、部分反射層の下面上にマイクロレンズを有し、かつ発光ダイオードの上に平坦な上面を有するカプセル材を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、部分反射層の下面上にマイクロレンズを有し、かつ各発光ダイオードの上に平坦な上面を有するカプセル材部分を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、部分反射層の下面上にマイクロレンズを有し、かつ各発光ダイオードの上に曲面の上面を有するカプセル材部分を有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、エアギャップによって発光ダイオードから分離された基板上にマイクロレンズを有する、例示的なバックライトユニットの側断面図である。

一実施形態による、例示的な別々に形成されたバックライト増強フィルム及びコリメート層の側断面図である。

一実施形態による、バックライト増強フィルム及びコリメート層の両方として機能する、例示的な光学フィルムの側断面図である。

一実施形態による、エッジコーティングを有する、例示的なディスプレイの側断面図である。

電子デバイスはバックライトディスプレイが備えられ得る。バックライトディスプレイは、直接式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。図１に、直接式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若しくはポータブル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装着する他の機器、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機器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、あるいは他の電子機器であってもよい。

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内に実装することができる。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（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、など）を用いて形成されてもよい。

筐体１２は、スタンドを有してもよく、複数の部品（例えば、互いに対して移動して、可動部分を有するラップトップコンピュータ又は他のデバイスを形成する筐体部分）を有してもよく、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、かつ／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のパッド又は他の透明導電性の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いた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１６の行と列を有する画素のアレイ）を含んでもよい。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、上部偏光子並びに下部偏光子、上部偏光子と下部偏光子との間に介在するカラーフィルタ層及び薄膜トランジスタ層、並びにカラーフィルタ層と薄膜トランジスタ層との間に介在する液晶材料の層を含んでもよい。所望であれば、他のタイプの液晶ディスプレイ構造体を使用して画素アレイ２４を形成してもよい。

ディスプレイ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。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）を使用して、画素アレイ２４を通過するバックライト照明４５を生成してもよい。この照明は、ディスプレイ１４を方向２２で見るビュー観察者２０などの観察者による観察のために、画素アレイ２４上の任意の画像を照らす。

バックライトユニット４２は、発光ダイオードアレイ３６上に形成された複数の光学フィルム２６を含んでもよい。発光ダイオードアレイ３６は、バックライト照明４５を生成する発光ダイオード３８などの光源の２次元アレイを含んでもよい。発光ダイオード３８は、一例として、行と列に配置されてもよく、図２のＸ−Ｙ平面内にあってもよい。発光ダイオード３８は、プリント回路基板５０（基板５０と呼ばれることもある）上に取り付けられてもよく、カプセル材５２（透明カプセル材５２と呼ばれることもある）によってカプセル化されてもよい。

発光ダイオード３８は、デバイス１０内の制御回路によって一斉に制御されてもよく、又は（例えば、画素アレイ２４上に表示される画像のダイナミックレンジを改善するために役立つ局所調光機構を実装するために）個別に制御されてもよい。各発光ダイオード３８によって生成された光は、次元Ｚに沿って光学フィルム２６を通って上方向に移動し、次に画素アレイ２４を通過してもよい。

光学フィルム２６は、光拡散層２８、部分的反射層３０、色変換層３４（蛍光体層４０及び部分的反射層４１を含むことができる）、コリメート層（collimating layer）４４、輝度向上フィルム４６、拡散体層４８、並びに／又は他の光学フィルムなどのフィルムを含んでもよい。

発光ダイオード３８は、任意の好適な色（例えば、青色、赤色、緑色、白色など）の光を放射することができる。本明細書に記載された例示的な一構成では、発光ダイオード３８は青色光を放射する。バックライトユニット４２全体に均一なバックライトを提供するのを助けるために、発光ダイオード３８からの光は、光拡散層２８によって拡散されてもよい。光拡散層２８を通過した後、発光ダイオード３８からの光は、部分的反射層３０を通過してもよい。部分的反射層３０（ダイクロイック層（dichroic layer）３０又はダイクロイックフィルタ層３０と呼ばれることもある）は、ＬＥＤからのいくらかの光を反射し、ＬＥＤからのいくらかの光を透過させるように構成されてもよい。部分的反射層は、１つの可能な実施形態では、マルチブラッグ（multi-Bragg）反射器及び拡散体層を含んでもよい。部分的反射層３０で反射される光は再利用されてもよい（例えば、反射光は、部分的反射層３０に再び到達する前に、基板５０などの他の層で反射する）。部分的反射層３０を透過した光は、次いで、色変換層３４（フォトルミネセンス層と呼ばれることもある）を通過する。

部分的反射層３０の透過は、ディスプレイ１４の効率を最大化するように選択されてもよい。部分的反射層を通る青色光（例えば、発光ダイオードから）の透過を低下させると、再利用される青色光の量が増加する。しかしながら、より多くの光を再利用すると、より多くの光がプリント回路基板５０（又は部分的反射層３０の下にある他の層）によって吸収される。しかしながら、青色光の透過を増加させると、より多くの可視アーチファクトが生じ得る。したがって、部分的反射層の透過は、ディスプレイの効率及び均一性を最適化するように選択され得る。プリント回路基板５０の反射率は、部分的反射層３０の最適な透過レベルに影響を及ぼし得る。例示的な一実施形態では、プリント回路基板５０は、約９０％の反射率を有することができ、部分的反射層３０は、発光ダイオード３８からの青色光の５０％を反射することができる。プリント回路基板５０の反射率を増加させると、部分的反射層３０の最適反射率が増加することになる。

色変換層３４は、ＬＥＤ３８からの光を第１の色から異なる色に変換することができる。例えば、ＬＥＤが青色光を放射するとき、色変換層３４は、青色光を白色光に変換する蛍光体層４０（例えば、白色蛍光体材料又は他のフォトルミネセンス材料の層）を含んでもよい。所望であれば、他のフォトルミネセンス材料を使用して、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、１つの層３４が、青色光を赤色及び緑色光に変換する量子ドットを含む蛍光体層４０を有してもよい（例えば、赤色、緑色、及び青色の成分などを含む白色バックライト照明を生成するため）。発光ダイオード３８が白色光を放射する構成を使用することもできる（例えば、所望であれば層３４を省略してもよいように）。蛍光体層４０に加えて、色変換層３４は部分的反射層４１を含んでもよい。部分的反射層４１（ダイクロイック層又はダイクロイックフィルタ層と呼ばれることもある）は、例えば、全ての赤色光及び緑色光を反射し、青色光を部分的に反射してもよい。

所望であれば、色変換層３４及び部分的反射層３０は、単一の一体層として形成されてもよい。これにより、光学フィルムスタックアップの厚さを低減することができる。

発光ダイオード３８からの光がコリメート層４４に到達するまでに、光は青色から白色に変換され、（例えば、光拡散層によって）均質化されている。コリメート層４４（マイクロレンズ層４４又はマイクロレンズアレイ拡散体４４と呼ばれることもある）は、軸外光をコリメートすることができる。１つ以上の輝度向上フィルム４６は、光４５をコリメートすることを更に助け、したがってユーザ２０に対するディスプレイ１４の輝度を増大させることができる。最後に、バックライトユニット４２は、発光ダイオードのアレイからの光を均質化するための拡散体層４８を含んでもよい。

図３は、バックライト４２用の例示的な発光ダイオードアレイの上面図である。図３に示すように、発光ダイオードアレイ３６は、発光ダイオード３８の行と列を含んでもよい。各発光ダイオード３８は、それぞれのセル（タイル領域）３８Ｃと関連付けられていてもよい。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、１ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満、０．０１ｍｍ超、０．１ｍｍ超、又は他の好適なサイズであってもよい。所望であれば、六角形状にタイル貼りされたアレイ及び、他の好適なアレイパターンで構成される発光ダイオード３８を有するアレイが使用されてもよい。矩形セルを有するアレイでは、各セルが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縁部がそれぞれの発光ダイオードを取り囲む、正方形の外形線を有してもよい）、又は各セルが異なる長さの側部を有してもよい（例えば、正方形ではない矩形形状）。発光ダイオードアレイ３６がセル３８Ｃなどの正方形の発光ダイオード領域の行と列を有する図３の構成は、単なる例示である。

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の中心に２×２個の発光ダイオードの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３８）から形成された光源を有してもよい。例えば、図３の左下のセル３８Ｃ内の光源３８’は、２×２アレイの発光ダイオード３８（例えば、４つの別個の発光ダイオードダイ）から形成されている。一般に、各セル３８Ｃは、単一の発光ダイオード３８、一対の発光ダイオード３８、２〜１０個の発光ダイオード３８、少なくとも２つの発光ダイオード３８、少なくとも４つの発光ダイオード３８、少なくとも８つの発光ダイオード３８、５つよりも少ない発光ダイオード３８、又は他の好適な数の発光ダイオードを備える光源３８’を含んでもよい。各セル３８Ｃが単一の発光ダイオード３８を有する例示的な構成が、本明細書では一例として記載される場合がある。しかし、これは単なる例示である。各セル３８Ｃは、１つ以上の任意の好適な数の発光ダイオード３８を有する光源３８を有してもよい。発光ダイオードアレイ３６内のダイオード３８は、アレイ３６にわたって延びるプリント回路基板上に実装されてもよく、又は他の適切な構成を使用してアレイ３６内に実装されてもよい。

発光ダイオードアレイ３６内の発光ダイオード３８は、熱を発生させることがある。注意を怠ると、結果として生じる熱勾配（例えば、発光ダイオードに近いアレイの領域は、発光ダイオード間のアレイの領域よりも高温である）は、画素アレイ２４内で熱勾配を引き起こすことがある。画素アレイ２４によって放射される光の色は、温度に依存することがある。したがって、画素アレイ内の高い熱勾配は、ディスプレイ性能に悪影響を及ぼす可能性がある。

図４及び図５は、発光ダイオード３８からの熱を分散させる（及び画素アレイ２４内の熱勾配を防止する）のに役立つ層を有する例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。図４に示すように、発光ダイオード３８は、導電性材料（例えば、半田）５６を使用して、プリント回路基板５０の導電性パッド５４（例えば、半田パッド）に取り付けられてもよい。熱伝導層６０は、接着剤層５８を使用してプリント回路基板５０の底面に取り付けられてもよい。接着剤層５８は、負のＺ方向（例えば、プリント回路基板５０から）への熱を熱伝導層６０に伝導することができる。次いで、熱伝導層６０は、ＸＹ平面内で熱を分散させることができる。

熱伝導層６０は、任意の所望の材料から形成することができる。例えば、熱伝導層６０は、アルミニウム、黒鉛、炭素繊維強化シート、カーボンナノチューブ、又は金属粒子から形成され得る。熱伝導層６０は、２００Ｗ／ｍＫ超、３００Ｗ／ｍＫ超、４００Ｗ／ｍＫ超、２００Ｗ／ｍＫ〜４００Ｗ／ｍＫの熱伝導率、又は別の所望の熱伝導率を有してもよい。熱伝導層６０は、０．１ミリメートル未満、０．２ミリメートル未満、約５５マイクロメートル、２０マイクロメートル超の厚さ６２、又は別の所望の厚さを有してもよい。

接着剤層５８は、感圧接着剤層であってもよい。所望であれば、接着剤層５８は、接着剤層の熱伝導率を高めるために添加剤６４（例えば、金属粒子）を含んでもよい。

別の実施形態では、図５に示すように、放射冷却コーティングをプリント回路基板５０に取り付けてもよい。図５に示すように、層６６（コーティング層、放射冷却層、又は放射冷却コーティングと呼ばれることもある）は、プリント回路基板５０の底面に（例えば、接着剤５８を使用して）取り付けられてもよい。層６６は、ポリマーシートに埋め込まれた金属粒子を含んでもよい。金属粒子は、例えば、赤外光を放射し、それによって隣接する層を冷却することができる。

図４及び図５に示すように、発光ダイオード３８は、半田を使用してプリント回路基板５０上の半田パッドに取り付けられる。半田と発光ダイオードとの間の重なり領域が少ない場合、半田と発光ダイオードとの間の結合の強度が低くなり得る。半田と発光ダイオードとの間の重なり領域（かつそれに応じて、接合強度及びＳＭＴ歩留まり）を増加させるために、発光ダイオードは、図６に示すように、矩形の設計を有してもよい。

図６は、矩形（正方形ではない）形状を有する例示的な発光ダイオードの上面図である。図に示すように、発光ダイオードアレイ３６内の各発光ダイオードは、幅（Ｗ）、及びその幅よりも長い長さ（Ｌ）を有してもよい（例えば、その幅よりも長い、その幅の少なくとも２倍、その幅の長さの少なくとも１．５倍、その幅の少なくとも３倍、その幅の３倍未満など）。換言すれば、各発光ダイオードは、正方形ではない矩形形状を有してもよい。各セル（タイル領域）３８Ｃは、関連する４つの発光ダイオード３８−１、３８−２、３８−３、及び３８−４を有することができる。図６に示すように、発光ダイオード３８−１、３８−２、３８−３、及び３８−４は、セル３８Ｃ内の２×２グリッドに配置される。発光ダイオード３８−１はグリッドの左上にあり、発光ダイオード３８−２はグリッドの右上にあり、発光ダイオード３８−３はグリッドの左下にあり、発光ダイオード３８−３はグリッドの右下にある。発光ダイオード３８−１及び３８−４は、Ｙ軸に平行な長さを有してもよく、発光ダイオード３８−２及び３８−３は、Ｘ軸に平行な（かつ３８−１及び３８−４の長さに対して９０度回転された）長さを有してもよい。この構成では、各発光ダイオードは、（各タイル内の４つの発光ダイオードが均一なバックライトを一緒に発光するであろうから）均一なバックライトを確保しながら、（結合強度を高めるために）正方形ではない矩形輪郭を有し得る。各タイル内の発光ダイオードは、一緒に制御することができる。所与のセル内の各発光ダイオードは、任意の所望の位置決め及び向きを有することができる。所与のセル内の各発光ダイオードは、任意の所望の半田パターンを有することができる。所与のセル内の各発光ダイオードは、任意の所望の粒径及び分布の、任意の所望のカプセル材添加剤を有することができる。

発光ダイオードアレイ３６内の発光ダイオードの別の構成を図７に示す。図７に示すように、各タイル３８Ｃは、関連する複数（例えば、２つ、３つ、３つ超など）の発光ダイオードを有することができる。図７の例では、各タイル３８Ｃは発光ダイオード３８−１、３８−２、及び３８−３を含む。これらの発光ダイオードは、セルから放射される光を調整するのを助けるために、異なる特性を有してもよい。図７の実施例では、発光ダイオード３８−２は発光ダイオード３８−１よりも大きく、発光ダイオード３８−１は発光ダイオード３８−３よりも大きい。各発光ダイオードは、同じ又は異なるサイズを有してもよい。各発光ダイオードが正方形ではない矩形形状を有する図７の例は、単なる例示に過ぎず、各発光ダイオードは任意の所望の形状を有してもよい。別の可能な実施形態では、発光ダイオードは、異なるピーク波長の放射を有してもよい。加えて、図２に示すように、各発光ダイオードは、カプセル材５２によって覆われてもよい。タイル３８Ｃ内の各発光ダイオードは、異なる形状のカプセル材又は異なるドーパントを有するカプセル材によって覆われてもよい。

一般に、所与のタイル内の複数の発光ダイオードは、そのタイルから放射される光を調整するために異なる特性を有し得る。これらの特性は、位置決め、向き、発光ダイオードに取り付けられた半田の特性、カプセル材添加剤の粒径、及びカプセル材添加剤の分布を含み得る。１つの例示的な実施例では、発光ダイオード３８−１、３８−２、及び３８−３は、それぞれ赤色、青色、及び緑色発光ダイオードであってもよい（かつタイル３８Ｃは白色光を放射する）。

図２は、発光ダイオードアレイ３６内の発光ダイオード３８からの光を拡散するために使用される光拡散層２８を示す。図８は、プリント回路基板上に発光ダイオードに隣接する光方向転換層を有する、例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。図８に示すように、発光ダイオード３８は、プリント回路基板５０の上面に実装される。光方向転換層６８もまた、プリント回路基板５０の上面に実装される。光方向転換層６８は、発光ダイオード３８の縁部から放射された光を方向転換するのに役立つプリズム状反射体であってもよい。層６８は、プリント回路基板５０に積層された別個のフィルムであってもよく、又はプリント回路基板上のＵＶ硬化性コーティング若しくは熱硬化性コーティング上にエンボス加工されてもよい。

層６８は、光学的な均一性及び効率を向上させるために、特定の方向に光をガイドするように設計することができる。層は、拡散、屈折、及び／又は回折光学特性を含むことができる。層６８は、マイクロ構造体、パラボラ反射器、ある特定の波長を回折するエンボス構造体、又は画定された円錐角で光を放射するプリズム状構造体を含んでもよい。層６８は、光拡散層２８との組み合わせで作用してもよく、又は光拡散層２８を置き換えてもよい。図８の実施例では、層６８は、各隣接する発光ダイオード３８間に２つの突出部を含む。

図９及び図１０は、発光ダイオードアレイ３６内の発光ダイオード３８がどのように反射層を含み得るのか、又は含み得ないのかを示す側断面図である。図９に示すように、発光ダイオードは、発光ダイオード３８からの放射光を横方向に向けるのを助けるために、反射層７０（例えば、分散ブラッグ反射器）を含んでもよい。これにより、発光ダイオード３８によって放射される光の軸上強度を低減することができる。しかしながら、これにより、プリント回路基板５０の上面、半田パッド５４及び半田５６に当たる光の量が増加する。プリント回路基板５０、半田パッド５４及び半田５６は、高反射率を有さない場合がある。したがって、反射層７０の存在は、高い光損失をもたらし得る。光損失を低減するために、発光ダイオードは、（図１０に示すように）反射層７０を含まなくてもよい。

図１０は、半田厚さ及びプリント回路基板に対する発光ダイオードの対応する高さを低減し、発光ダイオードの下に封入される空気を低減することによって半田品質を向上する様々な方法を追加的に示す。図１０に示すように、半田パッド５４は、半田５６の一部分を受け入れる凹部５３Ｂ（例えば、半田パッドの上面内に）を有してもよい。毛管現象及び重力のため、凹部５３Ｂによって、半田５６を半田パッド５４により良好に取り付けることができる。同様に、発光ダイオード３８の下面は、半田５６の一部分を受け入れる１つ以上の凹部５３Ａを有してもよい。再び、凹部５３Ａによって、半田５６を発光ダイオード３８により良好に取り付けることができる。所望であれば、１つ以上の凹部を導電性コーティングでコーティングしてもよい。

加えて、コーティング５７は、発光ダイオード３８の下のプリント回路基板５０上に含まれてもよい。コーティング５７は、誘電体（例えば、非導電性）コーティングであってもよい。コーティング５７は疎水性であってもよく、半田５６がコーティングを横切って流れることを可能にする。半田５６が堆積されると、余分な半田は、コーティング５７を横切ってプリント回路基板５０の凹部５５内に流れることができる。凹部５５は、プリント回路基板５０を部分的に通って延びてもよく、又は回路基板を通って完全に（例えば、上面から下面へ）通過してもよい。真空吸着を適用して（例えば、半田堆積中に）、ダイを整列させ、余分な空気を除去してもよい。説明したように、余分な半田を凹部５５に流れさせることにより、半田品質及び配置の信頼性を向上し、ダイの傾きを低減し、ダイの下の空気を低減することができる。

図１１は、プリント回路基板及び他の隣接する層の反射率を増加させることによって、光損失を低減する方法を示す。図１１に示すように、半田マスク７２（半田マスク反射器又は反射層と呼ばれることもある）は、発光ダイオードアレイ３６に含まれてもよい。半田マスク７２は、発光ダイオード３８からの光が半田マスク７２に当たるときの損失を低減するために、高反射材料から形成されてもよい。半田マスクは、反射率を増加させるために、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）（例えば、ポリマー中に分散された二酸化チタン粒子）又は他の所望の材料を含んでもよい。半田マスク内の二酸化チタンの粒径、並びにポリマーの屈折率は、反射率を最適化するように調整されてもよい。一実施形態では、半田マスクは、プリント回路基板の上面に直接積層されてもよい。別の実施形態では、半田マスクは、熱硬化性コーティング又は紫外線硬化性コーティングであってもよい。半田マスクは、任意の所望の厚さ（例えば、５０マイクロメートル、５０マイクロメートル超、１００マイクロメートル未満、５０マイクロメートル未満など）を有してもよい。

プリント回路基板５０の特性はまた、高反射率のために最適化されてもよい。例えば、ガラス繊維材料又は白色ポリイミドポリマーは、プリント回路基板５０のコアを形成してもよい。半田マスク及びプリント回路基板の反射率は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい（例えば、８０％超、５０％超、９０％超、９２％超、９４％超、８５％〜９５％、９０％未満、９９％未満、８０％〜９５％など）。熱伝導性充填剤はまた、プリント回路基板５０に加えられて、プリント回路基板の熱伝導率を調整することができる。

プリント回路基板５０上の発光ダイオードをカプセル化する（例えば、これに適合する）カプセル材のための多数の可能な実施形態が存在する。図１２は、平坦な上面を有するカプセル材５２を有する例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。図１２に示すように、カプセル材５２は、発光ダイオードの上に延びる平坦な上面７４を有してもよい。カプセル材５２（この実施形態ではカプセル材のスラブと呼ばれることもある）は、発光ダイオード３８のための更なる構造完全性を提供する。加えて、カプセル材５２と隣接材料７６（例えば空気）との間の界面で発光ダイオード３８から放射される光の内部全反射を低減するために、カプセル材５２は、発光ダイオード３８の屈折率と材料７６の屈折率との間にある屈折率を有することができる。例えば、カプセル材５２は、１．２〜１．５、１．３〜１．４、１．４未満、１．５未満、１．１超、１．２超、１．３超、約１．３５などの屈折率を有してもよい。図１２に示すカプセル材５２のスラブは、発光ダイオードアレイ３６内の全ての発光ダイオードを覆うことができる。カプセル材５２は、任意の所望の厚さ７８（例えば、０．１ミリメートル〜０．４ミリメートル、０．５ミリメートル未満、０．３ミリメートル未満、０．２ミリメートル〜０．４ミリメートル、０．１５ミリメートル〜０．２５ミリメートル、０．２５ミリメートル〜０．３５ミリメートル、約０．２ミリメートル、約０．３ミリメートルなど）を有してもよい。

図１３は、曲面の上面を有するカプセル材５２を有する例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。図１３に示すように、カプセル材５２は、曲面の上面８０（例えば、凸状の上面）を有してもよい。カプセル材は、発光ダイオードの上にドーム形状を形成してもよい。そのような実施形態では、カプセル材は、液滴レンズと呼ばれることもある。カプセル材５２は、発光ダイオード３８に更なる構造完全性を提供する。加えて、カプセル材５２と隣接材料７６（例えば空気）との間の界面で発光ダイオード３８から放射される光の内部全反射を低減するために、カプセル材５２は、発光ダイオード３８の屈折率と材料７６の屈折率との間にある屈折率を有することができる。例えば、カプセル材５２は、１．２〜１．５、１．３〜１．４、１．４未満、１．５未満、１．１超、１．２超、１．３超、約１．３５などの屈折率を有してもよい。各発光ダイオードは、対応するカプセル材部分（例えば、各発光ダイオードに対して１つのカプセル材のドーム）を有してもよい。カプセル材５２は、任意の所望の厚さ８２（例えば、０．１〜０．４ミリメートル、０．５ミリメートル未満、０．３ミリメートル未満、０．２〜０．４ミリメートル、０．１５〜０．２５ミリメートル、０．２５ミリメートル〜０．３５ミリメートル、約０．２ミリメートル、約０．３ミリメートルなど）、及び任意の所望の幅８４（例えば、０．３〜２．５ミリメートル、０．３〜０．７ミリメートル、０．８〜０．９ミリメートル、０．５ミリメートル超、１．０ミリメートル超、２．０ミリメートル超、２．０ミリメートル未満など）を有してもよい。幅対厚さの比は、５対１超、３対１超、４対１〜６対１、１０対１未満などであってもよい。

図１４は、曲面の上面及び凹部を有するカプセル材５２を有する例示的な発光ダイオードアレイの側断面図である。図１４のカプセル材は、図１３のカプセル材（例えば、ドーム形状を有する）と類似である。しかしながら、図１４では、追加のカプセル材５２は、発光ダイオード３８の上に形成された凹部８６を有する。凹部８６はまた、ディップ（dip）と呼ばれることもある。凹部８６は、任意の所望の形状（例えば、ピラミッド形状）を有してもよい。凹部８６は、軸上（例えば、ゼロオーダー）の光の強度を低減することによって、図１３の実施形態（凹部を有さない）と比較して、均一性を更に増加させることができる。

図１５〜図１７は、カプセル材５２に含まれるドーパントの例を示す。図１５は、ドーパント８８を含むカプセル材５２によって覆われた発光ダイオード３８を示す側断面図である。ドーパント８８（添加剤８８と呼ばれることもある）は、散乱ドーパント（scattering dopant）であってもよい。ドーパント８８の存在によって、発光ダイオード３８の発光領域を増加させることができる。散乱ドーパントがないと、発光ダイオード３８から放射された光は、発光ダイオード３８の真上に集中する。しかしながら、散乱ドーパントによって、発光ダイオード３８からの光をカプセル材５２全体に拡散させることができる。したがって、カプセル材５２の全領域が、発光ダイオード３８からの光を放射する。この光の拡散は、例えば、図２の光拡散層２８との組み合わせで作用してもよく、又は光拡散層２８を置き換えてもよい。

任意の所望のドーパントをドーパント８８に使用することができる。例えば、ドーパント８８は、ポリマーナノ粒子、無機ナノ粒子、空隙（例えば、気泡）、又は任意の他の所望のドーパントを含んでもよい。カプセル化５２内のドーパントの分布は、カプセル化材料（例えば、カプセル化樹脂）中のドーパントの浮力を介して制御することができる。例えば、図１５は、中立の浮力の例を示す。したがって、図１５のドーパント８８は、カプセル化５２全体にわたって均一に分散される（例えば、ドーパントは、カプセル化材料内のどこにでも浮遊させることができる）。図１６は、ドーパント８８が高い浮力を有し、したがって、カプセル材の上面に沿って分散する傾向がある（例えば、ドーパントがカプセル材の上部に浮遊するため）例を示す。対照的に、図１７は、ドーパント８８が低い浮力を有し、したがって、カプセル材の下面に沿って分布する傾向がある（例えば、ドーパントがカプセル材の底部に沈むため）例を示す。

所望であれば、ドーパント８８の場所を制御してもよい。例えば、ドーパントは、発光ダイオード３８の上部に直接配置されてもよい。ドーパント８８はまた、カプセル材５２内のドーパント８８の向きを制御することができるように設計されてもよい。一実施例では、図１８に示すように、ドーパント８８（例えば、特定の粒子）は、２つの異なる密度を有する２つの部分を有してもよい。図１８に示すように、ドーパント８８は、部分８８−１及び部分８８−２を含んでもよい。部分８８−２は、部分８８−１とは異なる密度（例えば、より高い）を有し得る。別の実施例では、図１９に示すように、ドーパント８８の形状は、ドーパント８８の向きを制御するように設計されてもよい。図１９に示す形状（マッシュルーム形状と呼ばれることもある）によって、カプセル材５２内のドーパント８８の向きを制御することができる。

ドーム形状のカプセル材領域内のドーパント８８を示す前述の実施例は、単なる例示に過ぎない。一般に、任意の所望のカプセル材（例えば、図１２のような平坦な上面又は図１４のような凹部分を有するカプセル材）は、ドーパントを含んでもよい。

図２０は、発光ダイオードアレイ３６がカプセル化５２上にパターン化層９０を含み得る様子を示す、例示的なバックライトユニットの側断面図である。パターン化層９０は、発光ダイオード３８からの光の拡散に役立ち得る（例えば、図２の光拡散層２８との組み合わせで作用する、又は光拡散層２８を置き換える）。パターン化層９０はまた、光学フィルム２６とカプセル材５２との間のギャップ９２（例えば、エアギャップ）を維持するのに役立ち得る。パターン化層９０は、カプセル材５２の上面に取り付けられた別個のフィルムであってもよい。代わりに、パターン化層９０は、カプセル材料のパターン化された部分から形成されてもよい（例えば、パターン化層９０はカプセル材５２の一部であってもよい）。

図２１は、発光ダイオードアレイ３６がテクスチャ加工された表面を有するカプセル化５２を含み得る様子を示す例示的なバックライトユニットの側断面図である。図２１に示すように、カプセル化５２は、テクスチャ加工された上面９４を有する。テクスチャ加工された上面９４は、概ね平坦であってもよい（例えば、カプセル化はスラブとして形成される）。しかしながら、上面は粗くてもよい（滑らかではなく）。テクスチャ加工された上面は、発光ダイオード３８から放射された光の内部全反射を防止し、効率を高めることができる。上面のテクスチャは不規則であってもよい。

バックライトユニットにおけるプリント回路基板の反射率を増加させるために、反射層を使用してもよい。例えば、反射材料は、プリント回路基板上に積層されてもよい。しかしながら、反射材料が半田リフロー中に損傷しないように注意しなければならない。反射材料は、半田の融点以下の融点を有する場合がある。したがって、半田をリフローすると、反射材料を融解（及び損傷）することがある。

反射層の損傷を防止するために、反射層は、半田リフロー後に回路基板に積層されてもよい。代わりに、反射層は、半田リフロー前にプリント回路基板に取り付けられてもよい。次いで、半田マスクを使用して、半田リフロー中に反射層を損傷から保護することができる。このタイプの構成を図２２に示す。

図２２に示すように、反射層９６は、プリント回路基板５０上に（例えば、プリント回路基板５０の上面上に）形成することができる。反射層は、任意の所望の材料から形成することができる。反射層は、１つ以上の層から形成することができる。反射層は、発光ダイオードによって放射される波長における光の高反射率を有し得る。例えば、発光ダイオードが青色光を放射する場合、反射層９６は、青色光の高反射率（例えば、８０％超、９０％超、９２％超、９４％超、９６％超、９９％未満など）を有することができる。半田５６はまた、プリント回路基板５０上に（例えば、反射層で覆われていないことがあるプリント回路基板の上面上の導電性パッド上に）形成されてもよい。熱源１００を使用して、リフローのために半田５６を加熱することができる。熱源１００は、半田マスク９８を通してエネルギ（例えば、赤外光）を放射することによって、半田９６を加熱することができる。半田マスク９８は、半田５６と重なり合う開口部を有してもよい。半田５６で覆われていないプリント回路基板５０の部分は、半田マスク９８によって覆われ得る。このようにして、半田マスク９８は、半田５６の加熱中に反射層９６が損傷するのを防ぐことができる。半田マスク９８は、不透明であるか、又は熱源１００によって放射されるエネルギ（１０２）に対して耐性のある任意の材料から形成することができる。熱源１００は、例えば、赤外光を放射するレーザーであってもよい。

特定の実施形態では、バックライトユニット４２は、発光ダイオード３８によって放射される光の点像分布関数（Point Spread Function、ＰＳＦ）幅を増大させるのに役立つ偏光回折格子を含んでもよい。ＰＳＦ幅を増大させることにより、再利用のためのプリント回路基板の反射率への依存を低減することができる。図２３〜図２５は、偏光回折格子層（回析層、光拡散層、偏光位相格子層、偏光格子、又は偏光位相格子と呼ばれることもある）を有する例示的なバックライトユニットの側断面図である。図２３に示すように、バックライトユニット４２は、カプセル化５２によって覆われたプリント回路基板５０上の発光ダイオード３８を含む。バックライトユニットはまた、光拡散層２８を含む光学フィルム２６を有してもよい。しかしながら、バックライトユニットは、追加的な光拡散層１０４を含んでもよい。偏光回折格子層１０４（回析層、光拡散層、偏光位相格子層、偏光格子、又は偏光位相格子と呼ばれることもある）は、発光ダイオード３８から受光した光を２つの異なる偏光に分割することができる。光拡散層１０４は、発光ダイオードに関連付けられた軸上の強度ピークを低減することができる。

図２３に示すように、光拡散層１０４は、発光ダイオードを覆うカプセル化５２に結合されてもよい（例えば、光拡散層１０４は、カプセル化５２に直接接触してもよい）。この例は単なる例示に過ぎない。図２４に示す別の例では、光拡散層１０４は、光拡散層２８の下面上に形成される。光拡散層２８及び光拡散層１０４は、任意の所望の方法で一緒に取り付けられてもよい。光拡散層２８は、光拡散層の上面上に均一にパターン化された突出部を有してもよい。更に別の実施形態では、図２５に示すように、導波路層１０６（導光層と呼ばれることもある）は、光拡散層２８と光拡散層１０４との間に介在してもよい。光拡散層２８は、この実施形態では、光拡散層の上面上に不均一に離隔された（例えば、導波路の拡散を制御するために統計的に離隔された）突出部を有してもよい。

他の構造を使用して、発光ダイオード３８によって放射される光の点像分布関数（ＰＳＦ）幅を増加させてもよい。図２６及び図２７は、高反射性プリント回路基板との組み合わせで発光ダイオード３８によって放射される光の点像分布関数（ＰＳＦ）幅を増加させる構造体を含むバックライトユニットの側断面図である。図２６に示すように、発光ダイオード３８は、プリント回路基板５０上に位置決めされてもよく、カプセル材５２によって覆われてもよい。各発光ダイオード３８は、それぞれの放物線状の上面１０８を有するカプセル材のそれぞれの部分によって覆われてもよい。隣接するカプセル材部分の放物線状の上面は、頂点１１０で交わってもよい。この部分は、カプセル材５２のくぼみ又は凹部分と呼ばれることもある。

発光ダイオード３８から放射された光１１２は、内部全反射（ＴＩＲ）によって頂点１１０に向かって反射され得る。光１１２が頂点１１０（光漏出促進構造体１１０と呼ばれることもある）に到達すると、光は、観察者の方向にカプセル材５２から出ていく可能性が高くなり得る。このようにして、発光ダイオードからの光は、隣接する発光ダイオード間の領域に向けられ、そこから放射されてもよい（それによって、ＰＳＦ幅を増大させる）。このタイプの構成は、プリント回路基板５０で反射する光に依存する（例えば、光は発光ダイオードから放射され、内部全反射によりカプセル材の放物線状の上面で反射し、次いで、プリント回路基板の上面で反射する）。したがって、プリント回路基板の反射率が低い場合、図２６の構成を有するバックライトユニットの効率が低くなり得る。したがって、図２６の構成は、プリント回路基板が高反射率（例えば、９０％超、９４％超、９６％超など）を有する実施形態に好適であり得る。

別の実施形態では、図２７に示すように、発光ダイオード３８は再びプリント回路基板５０上に位置決めされ、カプセル材５２によって覆われてもよい。この実施形態では、発光ダイオードは、平坦な上面を有するカプセル材によって覆われている（例えば、カプセル材のスラブ）。光漏出促進構造体１１４は、各発光ダイオード間に介在していてもよい。図２７の光漏出促進構造体１１４は、不透明な白色構造体から形成されてもよい。別の実施形態では、光漏出促進構造体１１４は、カプセル材５２内のエアギャップ（空隙と呼ばれることもある）であってもよい。

発光ダイオード３８から放射された光は、内部全反射（ＴＩＲ）によって光漏出促進構造体１１４に向かって反射され得る。光が光漏出促進構造体１１４に到達すると、光は、観察者の方向にカプセル材５２から出ていく可能性が高くなり得る。このようにして、発光ダイオードからの光は、隣接する発光ダイオード間の領域に向けられ、そこから放射されてもよい（それによって、ＰＳＦ幅を増大させる）。このタイプの構成は、プリント回路基板５０で反射する光に依存する（例えば、光は、発光ダイオードから放射され、内部全反射によりカプセル材の上面で反射し、次いで、プリント回路基板の上面で反射する）。したがって、図２７の構成は、プリント回路基板が高反射率（例えば、９０％超、９４％超、９６％超など）を有する実施形態に好適であり得る。

光を拡散するための光拡散層２８（例えば、図２に示す）の多くの可能な方法が存在する。図２８は、上面及び下面の両方にマイクロレンズ構造を有する光拡散層を有する例示的なディスプレイの側断面図である。図２８に示すように、光拡散層２８は、上面１１６及び下面１１８を有する。上面１１６は、光拡散層の上面内の凹部から形成された複数のマイクロレンズ１２０を有する。マイクロレンズ１２０は、上面１１６内における球状形状の凹部又は任意の他の所望の形状の凹部から形成されてもよい。下面１１８はまた、光拡散層の下面内の凹部から形成された複数のマイクロレンズ１２２を有する。マイクロレンズ１２２は、下面１１８内における球状形状の凹部又は任意の他の所望の形状の凹部から形成されてもよい。マイクロレンズ１２２は、（図２８に示すように）マイクロレンズ１２０よりも大きくてもよい。しかしながら、この例は単なる例示に過ぎず、マイクロレンズ１２２はまた、マイクロレンズ１２０と同一サイズであっても、又は小さくてもよい。加えて、マイクロレンズアレイ１２０内の各マイクロレンズは、同一サイズ又は異なるサイズを有してもよく、マイクロレンズアレイ１２２内の各マイクロレンズは、同一サイズ又は異なるサイズを有してもよい。

光拡散層２８の別の構成を図２９に示す。図２９に示すように、光拡散層は、２つのフィルム（層）を含んでもよい。図２９の実施例では、光拡散層２８−１は、光拡散層２８−２の上方に配置される。光拡散層２８−１及び光拡散層２８−２は、例えば、接着剤１２８（例えば、感圧接着剤）を使用して取り付けることができる。所望であれば、接着剤１２８は、拡散特性を有してもよい。

図２９に示すように、光拡散層２８−２は、マイクロレンズ１３２を有する上面を有する。マイクロレンズ１３２は、光拡散層２８−２の上面内の複数の凹部から形成されてもよい。光拡散層２８−２はまた、複数の突出部１３０を含んでもよい。突出部１３０は、発光ダイオードに向かって突出してもよい。突出部１３０は、層にわたって長手方向軸に沿って延在する細長い突出部（隆起部と呼ばれることもある）であってもよい（例えば、図２９のＹ軸に平行）。光拡散層２８−１は、光拡散層２８−２に対して９０度回転されていることを除いて、光拡散層２８−２と同じであってもよい。例えば、光拡散層２８−１はまた、層にわたって長手方向軸に沿って延びる複数の突出部を有する。しかしながら、光拡散層２８−１の突出部は、Ｘ軸（光拡散層２８−２の突出部に対して垂直）に平行に延びてもよい。光拡散層２８−１はまた、マイクロレンズ１２６を含む。マイクロレンズ１２６は、光拡散層２８−１の上面１２４内の複数の凹部から形成されてもよい。

発光ダイオード３８から放射された光は、光拡散層２８−２に到達すると、第１の軸に対して（例えば、点光源から２点に）拡散する。マイクロレンズ１３２は、内部全反射を低減して、光拡散層２８−１への光の通過を促進することができる。光拡散層２８−１は、第１の軸に垂直な第２の軸（例えば、２点から４点）に対して入射光を拡散する（層２８−１の突出部が層２８−２の突出部に対して垂直であるため）。マイクロレンズ１２６は、内部全反射を低減して、層２８−１から層３０に向かう光の漏出を促進することができる。層２８−１及び２８−２はそれぞれ、任意の所望の厚さ（例えば、２０〜３０マイクロメートル、２０〜２５マイクロメートル、５０マイクロメートル未満、２５マイクロメートル未満、約２２マイクロメートル、１５マイクロメートル超、１００マイクロメートル未満など）を有してもよい。層２８−１及び２８−２の厚さは同じであってもよい。

長手方向軸に沿って延びる（かつ入射する点光源を２点に分割する）細長い突出部を有する光拡散層２８の例は、単に例示に過ぎない。所望であれば、光拡散層２８は、代わりに、突出部又は凹部のアレイを含んでもよい。各突出部は、入射する点光源を３点以上に分割することができる。図３０は、突出部１３４を含む光拡散層２８の側断面図である。突出部１３４は、任意の所望の形状を有してもよい。例えば、突出部は、角錐形状（例えば、正方形の底面と頂点１３６で交わる４つの三角形の面を有する）であってもよく、又は三角錐形状（例えば、三角形の底面と頂点１３６で交わる３つの三角形の面を有する）であってもよい。角錐状突出部は、点光源を４点に分割することができるのに対して、三角錐状突出部は、点光源を３点に分割することができる。別の実施形態では、図３１に示すように、光拡散層２８は、複数の凹部１３８を含んでもよい。凹部１３８は、任意の所望の形状を有してもよい。例えば、凹部は、角錐形状（例えば、正方形の底面と頂点１４０で交わる４つの三角形の面を有する）であってもよく、又は三角錐形状（例えば、三角形の底面と頂点１４０で交わる３つの三角形の面を有する）であってもよい。角錐状の凹部は、点光源を４つの点に分割することができるのに対して、三角錐状の凹部は、点光源を３つの点に分割することができる。図３２は、突出部１３４（又は凹部１３８）がどのようなアレイ状に配置され得るかを示す光拡散層２８の上面図である。突出部及び／又は凹部は、任意の所望の形状を有してもよく、任意の所望のタイプのアレイに配置されてもよい。

図３３は、部分キューブ構造（コーナキューブと呼ばれることもある）から形成された突出部１３４を有する光拡散層の上面図である。図に示すように、各突出部（又は凹部）は、頂点１３６で交わる３つの正方形の面（例えば、コーナーキューブ）によって形成されてもよい。図３４では、各突出部１３４は、互いにオフセットされた２つの部分キューブ構造から形成されている。したがって、図３４の各突出部１３４は、６つの面を有する（かつ入射する点光源を６点に分割する）。

図３５に示す更に別の実施形態では、突出部１３４は、テーパ状角錐構造から形成されてもよい。図３５に示すように、突出部は、頂点１４８で交わる４つの面１４２を有することができる。各面は、互いに対して角度１５０である下部１４４及び上部１４６を有することができる。角度１５０は、光拡散層の光拡散機能を最適化するように選択することができる。

発光ダイオード３８からの光を拡散するための追加の実施形態を、図３６〜図３９に示す。図３６は、部分的反射層３０の下面上に形成されたマイクロレンズアレイを有する例示的なバックライトユニットの側断面図である。マイクロレンズ１５２は、部分的反射層３０の下面から突出してもよい。マイクロレンズは、発光ダイオード３８から受光した光を拡散させるのに役立ち得る。マイクロレンズ１５２は、関連する焦点距離（ｆ）を有してもよい。カプセル材５２の厚さ１５４は、焦点距離（例えば、ｔ＝ｎ×ｆ、ここで、ｔは厚さ１５４であり、ｎはカプセル材料の屈折率である）の関数であってもよい。

図３７は、図３６と類似の構成を示す。しかしながら、図３６では、カプセル材５２は、アレイ内の発光ダイオードの全てにわたって形成される（例えば、カプセル材スラブ）。図３７では、各発光ダイオードは、カプセル材５２のそれぞれの部分を有する。図３７では、各カプセル材部分の厚さ１５４は、マイクロレンズ１５２の焦点距離及びカプセル材料の屈折率に基づいて選択されてもよい。

図３８は、部分的反射層３０の下面上にマイクロレンズ１５２を有する更に別の実施形態を示す。図３８では、各発光ダイオードは、（図３７のような平坦な上面の代わりに）曲面の上面を有するカプセル材部分５２によって覆われてもよい。図３８では、各カプセル材部分の厚さ１５４は、マイクロレンズ１５２の焦点距離（例えば、ｔ＝ｆ、ここで、ｔは厚さ１５４であり、ｆはマイクロレンズ１５２の焦点距離である）に基づいて選択されてもよい。

部分的反射層３０の下面に形成されているマイクロレンズ１５２の図３６〜図３８の例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、マイクロレンズ１５２は、ディスプレイ内の他の場所に形成されてもよい。図３９は、マイクロレンズ１５２が基板１５６上に形成されている（部分的反射層３０から分離している）実施形態を示す。発光ダイオード３８とマイクロレンズ１５２用の基板１５６との間に、エアギャップ１５８が存在してもよい。

図３６〜図３９に示す実施形態では、光拡散層２８は省略されている（マイクロレンズ１５２が発光ダイオードからの光を拡散するため）。しかしながら、これは単なる例示に過ぎない。所望であれば、光拡散層２８は、図３６〜図３９の実施形態のいずれかに含まれてもよい（及び、マイクロレンズ１５２との組み合わせで光を拡散する）。

図２は、バックライトユニット４２が輝度向上フィルム４６及びコリメート層４４を含む実施例を示した。これらの層の例を、再び図４０に示す。図４０に示すように、輝度向上フィルム４６は、フィルムの上面に突出部１６０を含んでもよい。コリメート層４４は、フィルムの下面上にマイクロレンズ１６２のアレイを含んでもよい。バックライトユニット４２内の層数を低減するために、輝度向上フィルム４６及びコリメート層４４は、単一のフィルムに結合されてもよい。図４１は、上面上に突出部１６０（輝度向上フィルムの機能を果たす）、及び下面上にマイクロレンズ１６２（コリメート層の機能を果たす）を有する例示的な光学層１６４の側断面図である。

光学フィルム２６の縁部からの光の漏出は、ディスプレイの縁部に望ましくない青色の色合いを生じさせることがある（画素アレイ２４が発光ダイオード３８から過剰な青色光を受光することによる）。この問題を軽減するために、ディスプレイの縁部に１つ以上のコーティングが含まれてもよい。図４２に示すように、ディスプレイ１４は、画素アレイ２４の下層にコーティング１６８を含むことができる。ディスプレイは、ディスプレイ１４内の１つ以上の他の層を支持するシャーシ１６６（例えば、Ｐシャーシと呼ばれることもあるプラスチックシャーシ）を含んでもよい。シャーシの１つ以上の表面（例えば、縁部表面１７６）は、コーティング１７４によってコーティングされる。光学層の上面は、コーティング１７０でコーティングされる。光学層の縁部表面は、コーティング１７２でコーティングされる。コーティング１６８、１７０、１７２及び１７４（全てディスプレイの縁部にある）は、黒色材料、灰色材料、黄色材料、又は蛍光体材料から形成されてもよい。黒色材料、灰色材料、及び黄色材料は、青色光の反射率を調節又は除去することができる（それによって、ディスプレイの縁部における過剰な青色光を低減する）。蛍光体材料は、青色光を白色光に変換することができる（それによって、ディスプレイの縁部における過剰な青色光を低減する）。

一実施形態によれば、複数の画素と、複数の画素に対して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、光を放射するように構成され、複数のそれぞれのセル内に配置された光源と、光源から光を受光し、第１の方向に延びる第１の複数の細長い突出部を有する第１の光拡散層と、第１の光拡散層から光を受光し、第１の方向に垂直な第２の方向に延びる第２の複数の細長い突出部を有する第２の光拡散層と、を含む、バックライトと、を含む、ディスプレイが提供される。

別の実施形態によれば、光源は、プリント回路基板上に実装された発光ダイオードを含む。

別の実施形態によれば、バックライトは、プリント回路基板の下面に接着剤で取り付けられた熱伝導層を含む。

別の実施形態によれば、接着剤は、熱伝導性添加剤を含む。

別の実施形態によれば、バックライトは、プリント回路基板の下面上に放射冷却コーティングを含む。

別の実施形態によれば、バックライトは、発光ダイオードの上に形成された平坦な上面を有するカプセル材の層を含む。

別の実施形態によれば、バックライトはカプセル材を含み、各発光ダイオードは、曲面の上面を有するそれぞれのカプセル材部分によって覆われている。

別の実施形態によれば、それぞれの各カプセル材部分の曲面の上面は、発光ダイオードの上にそれぞれの凹部を有する。

別の実施形態によれば、バックライトは、発光ダイオードの上に形成され、かつ散乱ドーパントを含むカプセル材の層を含む。

別の実施形態によれば、バックライトはカプセル材を含み、各発光ダイオードは、放物線状の上面を有するそれぞれのカプセル材部分によって覆われている。

別の実施形態によれば、バックライトは、隣接する発光ダイオード間に介在する光漏出促進構造体を含む。

別の実施形態によれば、それぞれの各セルは、正方形ではない矩形形状を有する４つの発光ダイオードを含む。

別の実施形態によれば、それぞれの各セルは、第１のサイズを有する第１の発光ダイオードと、第１のサイズとは異なる第２のサイズを有する第２の発光ダイオードと、を含む。

別の実施形態によれば、それぞれの各セルは、赤色発光ダイオードと、青色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、を含む。

別の実施形態によれば、第１の複数の細長い突出部は第１の光拡散層の下面から延びており、第１の光拡散層は、第１の光拡散層の上面上に形成されたマイクロレンズの第１のアレイを有し、第２の複数の細長い突出部は第２の光拡散層の下面から延びており、第２の光拡散層は、第２の光拡散層の上面上に形成されたマイクロレンズの第２のアレイを有する。

一実施形態によれば、複数の画素と、複数の画素に対して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、プリント回路基板と、プリント回路基板上に実装された複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードから受光した光を拡散するプリント回路基板の上に形成された少なくとも１つの光拡散層と、少なくとも１つの光拡散層の上に形成された部分的反射層と、部分的反射層の上に形成された色変換層と、色変換層の上に形成されたコリメート層と、を含む、バックライトと、を含む、ディスプレイが提供される。

別の実施形態によれば、色変換層は、更なる部分的反射層の上に形成された蛍光体層を含む。

別の実施形態によれば、少なくとも１つの光拡散層は、複数の発光ダイオードから光を受光し、第１の方向に延びる第１の複数の細長い突出部を有する第１の光拡散層と、第１の光拡散層から光を受光し、第１の方向に垂直な第２の方向に延びる第２の複数の細長い突出部を有する第２の光拡散層と、を含む。

一実施形態によれば、複数の画素と、複数の画素に対して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、光を放射する複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイと、発光ダイオードアレイの上に形成された複数の光学フィルムと、複数の発光ダイオードによって放射された光を受光し、光の色を変化させる複数の光学フィルムの縁部に形成されたコーティングと、を含む、バックライトと、を含む、ディスプレイが提供される。

別の実施形態によれば、コーティングは、黒色材料、灰色材料、黄色材料、又は蛍光体材料からなる群から選択されるコーティングを含む。

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み合わせで実装することができる。

Claims (20)

1. 複数の画素と、
   前記複数の画素に対して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、
   光を放射するように構成され、複数のそれぞれのセル内に配置された光源と、
   前記光源から光を受光し、第１の方向に延びる第１の複数の細長い突出部を有する第１の光拡散層と、
   前記第１の光拡散層から光を受光し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に延びる第２の複数の細長い突出部を有する第２の光拡散層と、を備える、バックライトと、
   を備える、ディスプレイ。
2. 前記光源が、プリント回路基板上に実装された発光ダイオードを備える、請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記バックライトが、前記プリント回路基板の下面に接着剤で取り付けられた熱伝導層を更に備える、請求項２に記載のディスプレイ。
4. 前記接着剤が、熱伝導性添加剤を含む、請求項３に記載のディスプレイ。
5. 前記バックライトが、前記プリント回路基板の下面上に放射冷却コーティングを更に備える、請求項２に記載のディスプレイ。
6. 前記バックライトが、前記発光ダイオードの上に形成された平坦な上面を有するカプセル材の層を更に備える、請求項２に記載のディスプレイ。
7. 前記バックライトがカプセル材を更に備え、各発光ダイオードが、曲面の上面を有するそれぞれのカプセル材部分によって覆われている、請求項２に記載のディスプレイ。
8. それぞれの各カプセル材部分の前記曲面の上面が、前記発光ダイオードの上にそれぞれの凹部を有する、請求項７に記載のディスプレイ。
9. 前記バックライトが、前記発光ダイオードの上に形成され、かつ散乱ドーパントを含むカプセル材の層を更に備える、請求項２に記載のディスプレイ。
10. 前記バックライトがカプセル材を更に備え、各発光ダイオードが、放物線状の上面を有するそれぞれのカプセル材部分によって覆われている、請求項２に記載のディスプレイ。
11. 前記バックライトが、隣接する発光ダイオード間に介在する光漏出促進構造体を更に備える、請求項２に記載のディスプレイ。
12. それぞれの各セルが、正方形ではない矩形形状を有する４つの発光ダイオードを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
13. それぞれの各セルが、第１のサイズを有する第１の発光ダイオードと、前記第１のサイズとは異なる第２のサイズを有する第２の発光ダイオードと、を含む、請求項１に記載のディスプレイ。
14. それぞれの各セルが、赤色発光ダイオードと、青色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、を含む、請求項１に記載のディスプレイ。
15. 前記第１の複数の細長い突出部が前記第１の光拡散層の下面から延びており、前記第１の光拡散層が、前記第１の光拡散層の上面上に形成されたマイクロレンズの第１のアレイを有し、前記第２の複数の細長い突出部が前記第２の光拡散層の下面から延びており、前記第２の光拡散層が、前記第２の光拡散層の上面上に形成されたマイクロレンズの第２のアレイを有する、請求項１に記載のディスプレイ。
16. 複数の画素と、
    前記複数の画素に対して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、
    プリント回路基板と、
    前記プリント回路基板上に実装された複数の発光ダイオードと、
    前記複数の発光ダイオードから受光した光を拡散する前記プリント回路基板の上に形成された少なくとも１つの光拡散層と、
    前記少なくとも１つの光拡散層の上に形成された部分的反射層と、
    前記部分的反射層の上に形成された色変換層と、
    前記色変換層の上に形成されたコリメート層と、を備える、バックライトと、
    を備える、ディスプレイ。
17. 前記色変換層が、更なる部分的反射層の上に形成された蛍光体層を備える、請求項１６に記載のディスプレイ。
18. 前記少なくとも１つの光拡散層が、
    前記複数の発光ダイオードから光を受光し、第１の方向に延びる第１の複数の細長い突出部を有する第１の光拡散層と、
    前記第１の光拡散層から光を受光し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に延びる第２の複数の細長い突出部を有する第２の光拡散層と、
    を備える、請求項１６に記載のディスプレイ。
19. ディスプレイであって、
    複数の画素と、
    前記複数の画素に対して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、
    光を放射する複数の発光ダイオードを含む発光ダイオードアレイと、
    前記発光ダイオードアレイの上に形成された複数の光学フィルムと、
    前記複数の発光ダイオードによって放射された前記光を受光して前記光の色を変化させる、前記複数の光学フィルムの縁部に形成されたコーティングと、を備える、バックライトと、
    を備える、ディスプレイ。
20. 前記コーティングが、黒色材料、灰色材料、黄色材料、又は蛍光体材料からなる群から選択されるコーティングを備える、請求項１９に記載のディスプレイ。

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