JP7538218B2 - 丸い角を有する矩形反射器を備えるバックライトとそのバックライトの製造方法 - Google Patents

丸い角を有する矩形反射器を備えるバックライトとそのバックライトの製造方法 Download PDF

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Description

関連出願
本出願は、２０１９年９月５日に出願された米国仮特許出願第６２／８９６２６６号の米国特許法第１１９条の下の優先権の利益を主張するものであり、その内容全体を本明細書に引用する。
本開示は概ね、ディスプレイのバックライトに関する。特に、丸い角を有する矩形反射器を備えるバックライトに関する。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は様々な電子機器、例えば携帯電話、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ーに広く使用されている。ＬＣＤは光弁ベース・ディスプレイであり、そのディスプレイパネルは個々にアドレス可能な光弁の配列を備える。ＬＣＤは画像を生成するために波長変換される、フィルターを通される、及び／又は偏光させられる光を生成するバックライトを備えてもよい。バックライトはエッジ照明又は直接照明であってよい。エッジ照明バックライトは、表面から光を放出する導光板にエッジ結合された発光ダイオード（ＬＥＤ）配列を備えてもよい。直接照明バックライトはＬＣＤパネルの真背後にＬＥＤの２次元（２Ｄ）配列を備えてもよい。
直接照明バックライトはエッジ照明バックライトと比べて改善された動的コントラストの利点を有することがある。例えば、直接照明バックライトを備えたディスプレイは各ＬＥＤの輝度を独立して調整して画像全体の輝度のダイナミックレンジを設定しうる。これは局所調光として一般に知られている。しかし、所望の光均一性を実現し及び／又は直接照明バックライトの熱点を避けるために、拡散板又は膜がＬＥＤからある距離に配置されることがあり、その結果、ディスプレイ全体厚みがエッジ照明バックライトのそれより大きくなる。複数のＬＥＤを覆って配置される複数のレンズが直接照明バックライト内の光の横方向広がりを改善するのに使用されてきた。
しかし、このような構成におけるＬＥＤと拡散板又は膜の間の光学距離ＯＤ（例えば、少なくとも１０から通常約２０～３０ミリメートル）の結果、望ましくない大きなディスプレイ全体厚みとなり、及び／又はこれらの構成は、バックライトの厚みが小さくなると望ましくない光学的損失を生じさせることがある。エッジ照明バックライトはより薄いが、各ＬＥＤからの光は導光板の大きな領域に亘って拡がりうり、個々のＬＥＤ又はＬＥＤ群をオフすることは動的コントラスト比に最小の影響を有することがある。
本開示の幾つかの実施形態はバックライトに関する。バックライトは基板、複数の光源、導光板、及び丸い角を持つ複数の矩形反射器を備える。複数の光源は基板に最も近い。導光板は複数の光源に最も近い。丸い角を持つ複数の矩形反射器は導光板に平行な平面内にあり、各反射器は１つの光源に対応する。
本開示の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、複数の矩形の光源、反射層、導光板、及び丸い角を持つ複数の矩形反射器を備える。複数の矩形の光源は基板に最も近い。反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に最も近く、パターンを成す光抽出器を含む。丸い角を持つ複数の矩形反射器は導光板に平行な平面内にあり、各反射器は１つの光源に対応する。
本開示の更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、導光板、及び複数の反射器を備える。複数の光源は基板に最も近い。反射層は基板上にある。導光板は複数の光源に最も近く、パターンを成す光抽出器を含む。複数の反射器は導光板に最も近く、各反射器の形状は１つの対応する光源の形状に対応する。
本開示の更に他の実施形態はバックライトを製造するための方法に関する。この方法は基板上に複数の光源を配列するステップを含む。この方法は前記基板上に反射層を付けるステップを更に含む。この方法は導光板にパターンを成す光抽出器を付けるステップを更に含む。この方法は前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ複数の矩形反射器を前記導光板上に付けるステップを更に含む。この方法は前記各反射器が１つの光源に対応するように前記導光板を前記複数の光源を覆って配置するステップを更に含む。
本書に開示したバックライトは、光効率が改善された薄い直接照明バックライトである。光源を隠す能力が改善されたバックライトは、より薄いバックライトとなる一方、位置合わせ誤差の改善された許容範囲を有する。光源を隠す改善された能力は、バックライトの光源の真上のいわゆる熱点の除去を可能にし、従って、ディスプレイ全体に亘って輝度が均一になる。
追加の特徴及び利点は下記の詳細な説明で明らかにされ、その説明から部分的には当業者には容易に明白であるか、又は下記の詳細な説明、請求項、及び添付図面を含む本明細書に記載された実施形態を実施することで理解されるであろう。
上記概要説明と下記の詳細な説明の両方とも単に例示であり、請求項の特質及び特性を理解するための概観又は枠組みを提供するよう意図されていることは理解されるべきである。添付図面は更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一部をなしている。図面は１つ以上の実施形態を例示し、記述内容と共に様々な実施形態の原理と動作を説明するよう働く。
丸い角を持つ矩形反射器を備える代表的なバックライトの断面図である。 図１Ａのバックライトの基板上の複数の光源及び反射層の上面図である。 図１Ａのバックライトの導光板上の各反射器を囲むパターンを成す光抽出器の上面図である。 図１Ａのバックライトの導光板上の各反射器を囲むパターンを成す光抽出器の上面図である。 丸い角を持つ正方形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライトの詳細を示す。 丸い角を持つ正方形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライトの詳細を示す。 丸い角を持つ正方形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライトの詳細を示す。 丸い角を持つ矩形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライトの詳細を示す。 丸い角を持つ矩形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライトの詳細を示す。 丸い角を持つ矩形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライトの詳細を示す。 丸い角を持つ矩形反射器を備える代表的な液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の断面図である。 バックライトを製造するための代表的な方法を示すフロー図である。
添付の図面にそれらの例が示された本開示の実施形態を詳細に記述する。可能ならいつでも、同じ又は類似の部品を指すために同じ符号を全図面に亘って使用する。しかし、本開示は多くの異なる形態で具体化されてよいし、本明細書に明記された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
範囲は本明細書で「約」特定の値から及び／又は「約」別の特定の値までとして表されうる。そのような範囲を表す時、別の実施形態はその特定の値から及び／又はその別の特定の値までを含む。同様に、先行する「約」の使用により値が近似値として表される時、その特定の値は別の実施形態を形成することは理解されるであろう。各範囲の端点は他の端点と関連してまた他の端点と独立して意味があることも理解されるであろう。
本書で使用される方向の用語、例えば上方、下方、右、左、前、後、上面、底面、垂直、水平は描かれた図を参照してのみ使用され、絶対的な方向を示唆するように意図されていない。
そうでないと明確に記述されていない限り、本書で明らかにされるどんな方法も、特定の順序でそのステップが実行されることを要求していると解釈されることも、またどんな装置でも特定の向きが要求されることも決して意図していない。従って、方法請求項がそのステップが従う順序を実際に明記しない場合、又は装置請求項が個々の部品の順序又は向きを実際に明記しない場合、又は請求項でも説明でもステップが特定の順序に限定されるべきであると明記されていない、又は装置の部品の特定の順序又は向きが明記されていない場合、順序又は向きがどんな点でも推測されることは決して意図されていない。この事は、ステップの配列、動作フロー、部品の順序、又は部品の向きに関する論理事項、文法構成又は句読点から導出される平易な意味、本書で説明される実施形態の数又は種類を含む、解釈のためのどんな可能な非明示の根拠にも当てはまる。
本書で使用されるように、文脈からそうでないと明らかに指示されない限り、英語の単数形「a」、「an」、及び「the」は複数の指示対象を含む。従って、例えば、１つの構成要素への言及は、文脈からそうでないと明らかに示されない限り、２つ以上のそのような構成要素を有する態様を含む。
図１Ａ～１Ｄを参照すると、代表的なバックライト１００の様々な図が描かれている。図１Ａはバックライト１００の断面図である。バックライト１００は基板１０２、反射層１０４、複数の光源１０６、導光板１０８、パターンを成す光抽出器１１０、及び丸い角を持つ複数の矩形反射器１１２を備えてよい。複数の光源１０６は基板１０２上に配列され、基板１０２と電気的に連通する。反射層１０４は基板１０２上にあり、各光源１０６を囲む。導光板１０８は複数の光源１０６を覆い各光源１０６に光学的に結合される。代表的な実施形態では、光学接着剤１０９が複数の光源１０６を導光板１０８に結合するために使用されてもよい。光学接着剤（例えば、フェニルシリコーン）は導光板１０８の屈折率以上の屈折率を有する場合がある。パターンを成す光抽出器１１０は導光板１０８の上面上に配置される。丸い角を持つ複数の矩形反射器１１２は導光板１０８に平行な平面内（例えば、導光板１０８の上面上）に配列されている。丸い角を持つ各矩形反射器１１２は１つの光源１０６に対応する。丸い角を持つ各矩形反射器１１２は対応する光源１０６と位置合わせされているか又は対応する光源１０６から導光板１０８に平行な方向（例えば、水平又は斜め方向）に最大約０．５ミリメートルまで又は別の適切な距離までずれていてよい。ずれの許容範囲は丸い角を持つ矩形反射器１１２の形状による。
矩形反射器１１２の設計はバックライトの性能に直接関係する。従来のバックライトは放射対称のために純粋に円形形状の反射器を使用することがある。しかし、光源、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）源、しばしば矩形又は正方形形状の１つ又は複数の半導体チップを備えることがあり、従って、純粋に円形の反射器は最適な設計上の選択肢ではないことがある。矩形の光源と純粋に円形の反射器の対称の違いの効果は、製造工程での様々な不正確さから通常生じる光源と反射器の間の何かずれがある時、明らかに見られる。純粋に円形の反射器が正方形の光源から複数の方向にずれている時、導光板から反射器の上方への照明出力は変わる。例えば、光源の辺の１つに平行な水平方向に沿って第１のずれが存在し、及び／又は光源の辺の１つに斜めの方向（例えば、４５度）に沿って第２のずれが存在する場合がある。
純粋に円形の反射器は光源から直接出てくる光を阻止し、その結果、反射器の中央で低い照度になる。矩形の光源と純粋に円形の反射器の間に水平方向にずれが存在する時、反射器を囲む照度に２つのピークがありうる。光源の２つの角は反射器の縁により近いので、角からより多くの光が漏れ出て、２つのピークが形成される場合がある。もし矩形の光源と純粋に円形の反射器の間に斜め方向にずれが存在する時、光源の１つの角が反射器の縁により近いことによって１つのピークが存在する場合がある。また、斜めずれの場合、純粋に円形の反射器のピーク照度は水平ずれの場合より大きい。従って、純粋に円形の反射器の場合、異なる方向のずれへの異方性応答が存在する。しかし、本書に開示される丸い角を持つ矩形形状反射器１１２は、応答がより等方性であるか又はずれの方向に感受性が低くなる反射器形状を有する。従って、本書に開示される丸い角を持つ矩形形状反射器１１２は、純粋に円形の反射器に比べてずれの改善された許容範囲を有する。
図１Ｂは基板１０２上の複数の光源１０６及び反射層１０４の上面図である。光源１０６は複数の行と複数の列を有する２Ｄ配列に配列される。図１Ｂに３行３列の９つの光源１０６が示されているが、他の実施形態ではバックライト１００は、任意の適切な数の行と任意の適切な数の列に配列された任意の適切な数の光源１０６を備えてもよい。光源１０６はまた、他の周期的なパターン、例えば六角形もしくは三角形格子、又は準周期的もしくは厳密には周期的でないパターンに配列されてもよい。例えば、光源１０６間の間隔はバックライトの縁及び／又は角でより小さい場合がある。
基板１０２はプリント基板（ＰＣＢ）、ガラスもしくはプラスチック基板、又は各光源を個々に制御するために電気信号を各光源１０６へ通すための別の適切な基板であってよい。基板１０２は硬い基板又は柔軟な基板であってよい。反射層１０４は、例えば銀、白金、金、銅などの金属箔、誘電材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの重合体）、多孔質重合体材料、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）など、多層誘電干渉膜、又は二酸化チタン、硫酸バリウムなどの白い無機粒子もしくは光を反射するのに適切な他の材料を含む反射性インクから成ってもよい。
各光源１０６は、例えばＬＥＤ、マイクロＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、又は約１００ナノメートルから約７５０ナノメートルの範囲の波長を持つ別の適切な光源であってよい。各光源１０６からの光は導光板１０８に光学的に結合される。本書で使用するように、用語「光学的に結合される」は光源が導光板１０８の表面に位置し導光板１０８と直接又は光学的に透明な接着剤１０９を介して光学的に接触し、全反射のため少なくとも部分的に伝搬する光を導光板に導入することを表すように意図されている。各光源１０６からの光は導光板１０８に光学的に結合され、光の第１部分は導光板１０８内を全反射のため横方向に進み光抽出器１１０によって導光板から外へ抽出され、光の第２部分は、反射層１０４及び丸い角を持つ矩形反射器１１２の反射面での多重反射のため反射層１０４と丸い角を持つ矩形反射器１１２の間を、又は光学膜積層（図４に示す）と反射層１０４の間を横方向に進む。
様々な実施形態によれば、導光板１０８は照明及び表示用途で使用される任意の適切な透明材料から成りうる。本書で使用されるように、用語「透明な」は導光板が、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を通して約７０％超の光透過率を有することを表すように意図されている。実施形態では、代表的な透明材料は紫外（ＵＶ）領域（約１００～４００ナノメートル）において５００ミリメートルの長さを通して約５０％超の光透過率を有してもよい。様々な実施形態によれば、導光板は約４５０ナノメートルから約６５０ナノメートルの範囲の波長の場合、５０ミリメートルの長さを通して９５％以上の光透過率を有してもよい。
導光板の光学特性は透明材料の屈折率によって影響されうる。様々な実施形態によれば、導光板１０８は約１．３から約１．８の範囲の屈折率を有してよい。他の実施形態では、導光板１０８は比較的低いレベルの光減衰（例えば、吸収及び／又は散乱のため）を有してよい。導光板１０８の光減衰αは、例えば約４２０～７５０ナノメートルの範囲の波長の場合、約５デシベル／メートル未満でありうる。導光板１０８は高分子材料、例えばプラスチック（例えば、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリル酸スチレン（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から成ってもよい。導光板１０８はまた、ガラス材料、例えばアルミノケイ酸塩、アルカリアルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルカリホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、アルカリアルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰、又は他の適切なガラスから成ってもよい。ガラス導光板１０８として使用するのに適した商業的に入手可能なガラスの非限定の例は、米国コーニング社のＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）、Ｌｏｔｕｓ（商標）、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）、Ｉｒｉｓ（商標）、及びＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスを含む。
図１Ｃ及び１Ｄは導光板１０８上の各反射器１１２を囲むパターンを成す光抽出器１１０の上面図である。図１Ｃにおいては、各反射器は丸い角を持つ正方形反射器１１２ａから成り、図１Ｄにおいては、各反射器は丸い角を持つ矩形反射器１１２ｂから成る。丸い角を持つ各正方形反射器１１２ａ（丸い角を持つ矩形反射器の特定の実施形態）は正方形形状光源１０６に対応し、丸い角を持つ各矩形反射器１１２ｂは、反射器１１２ｂと同じ向きの矩形形状光源１０６に対応してよい。図１Ｃ及び１Ｄにおいて、パターンを成す光抽出器１１０は各反射器１１２の縁まで延在するが、他の実施形態では、図１Ａに示すようにパターンを成す光抽出器１１０は各反射器１１２の縁から間隔があいてもよい。
導光板１０８はその上面上にパターンを成す光抽出器１１０を有する。代表的な実施形態では、導光板１０８は、導光板の上面上のパターンを成す光抽出器１１０の代わりに又は加えて導光板の下面にパターンを成す光抽出器を有してもよい。本書で使用されるように、用語「パターン」は導光板の表面上又は下に任意の特定のパターン又はデザイン（例えば、ランダム又は配列された、繰り返し又は非繰り返し、均一又は不均一であってよい）の光抽出器が存在することを表すように意図されている。他の実施形態では、光抽出器は導光板の表面に隣接する（例えば、表面下の）基質内に位置してもよい。例えば、光抽出器は表面に亘って分配されてもよく（例えば、粗面又は隆起した表面を作る織地特徴として）、又は導光板全体に又は一部に分配されてもよい（例えば、レーザー損傷した箇所又は特徴として）。
そのような光抽出器を作製するための適切な方法は、印刷、例えばインクジェット印刷、スクリーン印刷、マイクロ印刷など、エンボスもしくはマイクロ複製、例えば導光板材料自体もしくは導光板の表面上に被覆された追加の材料へのＵＶもしくは熱エンボス、模様付け、機械的荒面仕上げ、エッチング、射出成形、被覆、レーザー損傷、又はそれらの任意の組み合わせを含んでよい。そのような方法の非限定の例は、例えば表面を酸エッチングする、表面をＴｉＯ２粒子充填インク又は塗料で被覆する、表面を様々なサイズの微小重合体又はガラスビーズを含む透明なインクで被覆する、及び表面上又は基板基質内にレーザーをフォーカスすることで基板をレーザー損傷することを含む。
反射器１１２（１１２ａ及び１１２ｂを含む）は導光板１０８の上面上に直接作製されてもよい。反射器１１２は光源１０６を隠す能力を増加させる。導光板１０８の上面上に直接反射器１１２を作製することはまた、スペースを節約する。代表的な実施形態では、各反射器１１２は拡散反射器であり、各反射器１１２は、導光板１０８内を全反射により伝搬しうるように十分高角度の一部の光線を散乱させることでバックライト１００の性能を更に向上させる。そのような光線は反射器１１２と反射層１０４の間、又は光学膜積層と反射層１０４の間の複数の跳ね返りを経験せず、従って、光強度の損失を防ぎ、バックライトの効率を増加させる。代表的な実施形態では、各反射器１１２は鏡面反射器である。他の実施形態では、各反射器１１２の一部の領域はより拡散性の反射率を有し、他の領域はより鏡面性の反射率を有する。
代表的な実施形態では、各反射器１１２は一定の厚みを有する単一層から成る。各反射器１１２は、例えば白インク、黒インク、金属インク、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、マイクロ印刷など）することで形成されてもよい。各反射器１１２はまた、先ず白又はメタリックな材料から成る切れ目のない層を、例えば物理的気相成長法（ＰＶＤ）又はスロットダイ又はスプレー被覆などの被覆手法で蒸着し、その層に光リソグラフィ又は他の既知の領域選択材料除去方法でパターン付けすることで形成されてよい。各反射器１１２は異なる光学密度を有してもよい。異なる光学密度は、例えば可変の比率の透明及び反射性インクを導光板１０８上に印刷する、又は可変の厚みのインクを印刷することで実現されてもよい。異なる光学密度はまた、反射器１１２をとぎれとぎれにする（反射性材料が所定のパターンに従って幾つかの箇所に存在し他の箇所に存在しないことを意味する）ことで実現されてもよい。代表的な実施形態では、反射器１１２は反射性材料がない小さな隙間を持つ切れ目のない層でありうる。他の実施形態では、反射器１１２は相対的に大きな空きスペースにより分離された反射性材料の相対的に小さな切り離されたパッチから成ってもよい。反射器内の覆われたスペースと空きスペースの比率は０と１００％の間で変わってよい。
代表的な実施形態では、各反射器１１２は複数の層から成る。各層は一定の厚みを有してもよいが、一定の厚みは層毎で異なってもよい。他の実施形態では、各層は可変の厚みを有してもよい。各層は異なる光学密度を有してもよい。各層は他の層と反射、吸収、及び／又は透過が異なってもよい。各層は、例えば黒い材料を含むことで吸収性であってもよい。各層は、例えば白い又はメタリックな材料を含むことで反射性であってもよい。各層はまた、２つ以上の種類の材料、例えば銀、アルミニウムなどの金属粒子が添加されたインクを含むことで吸収性及び反射性両方であってもよい。この場合、吸収及び／又は反射特性はその反射器に亘って異なってもよい。
白い光源１０６が使用される代表的な実施形態では、反射器１１２における可変密度の異なる反射性及び吸収性の材料の存在は、バックライトの各調光ゾーンに亘る色シフトを最小にするのに有益でありうる。反射器１１２と反射層１０４（図１Ａ）の間の光線の複数の跳ね返りはスペクトルの赤部分の光の青部分より多い損失、又はその逆を引き起こすことがある。この場合、例えば少し色付けされた反射性／吸収性の材料、又は反対符号の分散（この場合、分散は反射及び／又は吸収のスペクトル依存性を意味する）を持つ複数の材料を使用することで反射が色中立であるように設計することは、色シフトを最小にしうる。
図２Ａ～２Ｃは、丸い角を持つ正方形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライト１００の詳細を示す。図２Ａはバックライト１００の光源１０６として使用されうる代表的な光源１０６ａの上面図である。この実施形態では、光源１０６ａは正方形形状で、光源の各辺は符号１２０で示す長さＳを有する。図２Ｂはバックライト１００の導光板１０８の断面図である。導光板１０８は符号１２２で示す厚みＴを有する。
図２Ｃは丸い角を持つ代表的な正方形反射器１１２ａの上面図である。丸い角を持つ正方形反射器１１２ａの輪郭内の線は、丸い角を持つ正方形反射器１１２ａの様々な部分の寸法を示すために提供され、反射器の一部ではない。なお、下記の丸い角を持つ正方形反射器１１２ａの様々な部分は単に反射器全体の形状を記述するために使用され、反射器の別々の部品ではない。
丸い角を持つ正方形反射器１１２ａは、中央正方形部１２４、中央正方形部１２４の各角から延びる丸い角部１２６、及び丸い角部１２６同士間の中央正方形部１２４の各辺から延びる矩形部１２８を含む。中央正方形部１２４は符号１３０で示す長さＬを有し、各丸い角部１２６は符号１３２で示す半径Ｒを有する。各矩形部１２８は中央正方形部１２４の各縁に沿って長さＬと丸い角部１２６の各縁に沿って半径Ｒに等しい幅を有する。各丸い角部１２６の半径Ｒは中央正方形部１２４の長さＬより大きいか等しくてよい。代表的な実施形態では、各丸い角部１２６の半径Ｒは中央正方形部１２４の長さＬの２倍より大きいか等しくてもよい。
長さＬと半径Ｒは光源１０６ａの長さＳと導光板１０８の厚みＴの次のような関数であってもよい：
Ｌ＝ａ×Ｓ＋ｂ×Ｔ、
Ｒ＝ｃ×Ｓ＋ｄ×Ｔ
ここでａは約０．１から約０．２の範囲、ｂは約０．２８から約０．４の範囲、ｃは約０．２６から約０．５４の範囲、ｄは約０．７３から約１．０６の範囲である。
代表的な実施形態では、ａは約０．１５８、ｂは約０．３４７、ｃは約０．４０５、ｄは約０．８９５である。例えば、約１．６ミリメートルの長さＳを有する正方形光源１０６ａと約１．１０ミリメートルの厚みＴを有する導光板１０８の場合、中央正方形部１２４の長さＬは約０．６３ミリメートルに等しく、各丸い角部１２６の半径Ｒは約１．６３ミリメートルに等しいであろう。正方形光源１０６ａに対応する丸い角を持つ正方形反射器１１２ａを使用することで、各反射器１１２ａは対応する光源１０６ａからある量まで（例えば、最大約０．５ミリメートルまで）導光板に平行な方向に（例えば、水平又は斜め方向に）ずれてもよい。
図３Ａ～３Ｃは、丸い角を持つ矩形反射器を備える図１Ａの代表的なバックライト１００の詳細を示す。図３Ａはバックライト１００の光源１０６として使用されうる代表的な光源１０６ｂの上面図である。この実施形態では、光源１０６ｂは矩形で、光源の２つの対向する辺は符号１４０で示す長さＳ１を有し他の２つの対向する辺は符号１４２で示す幅Ｓ２を有する。図３Ｂはバックライト１００の導光板１０８の断面図である。導光板１０８は符号１４４で示す厚みＴを有する。
図３Ｃは丸い角を持つ代表的な矩形反射器１１２ｂの上面図である。丸い角を持つ矩形反射器１１２ｂの輪郭内の線は丸い角を持つ矩形反射器１１２ｂの様々な部分の寸法を示すために提供され、反射器の一部ではない。なお、下記の丸い角を持つ矩形反射器１１２ｂの様々な部分は単に反射器全体の形状を記述するために使用され、反射器の別々の部品ではない。
丸い角を持つ矩形反射器１１２ｂは中央矩形部１４６、中央矩形部１４６の各角から延びる丸い角部１４８、丸い角部１４８同士間の中央矩形部１４６の各短辺（例えば、左辺と右辺）から延びる矩形部１５０１、及び丸い角部１４８同士間の中央矩形部１４６の各長辺（例えば、上辺と下辺）から延びる矩形部１５０２を含む。中央矩形部１４６は符号１５２で示す長さＬ１と符号１５４で示す幅Ｌ２を有する。各丸い角部１４８は符号１５６で示す長さ半径Ｒ１と符号１５８で示す幅半径Ｒ２を有する。各矩形部１５０１は中央矩形部１４６の短縁に沿って長さＬ１と丸い角部１４８の各縁に沿って幅半径Ｒ２に等しい幅を有する。各矩形部１５０２は中央矩形部１４６の長縁に沿って幅Ｌ２と丸い角部１４８の各縁に沿って長さ半径Ｒ１に等しい長さを有する。各丸い角部１４８の長さ半径Ｒ１は中央矩形部１４６の長さＬ１より大きいか等しくてもよく、各丸い角部１４８の幅半径Ｒ２は中央矩形部１４６の幅Ｌ２より大きいか等しくてもよい。代表的な実施形態では、各丸い角部１４８の長さ半径Ｒ１は中央矩形部１４６の長さＬ１の２倍より大きいか等しくてもよく、各丸い角部１４８の幅半径Ｒ２は中央矩形部１４６の幅Ｌ２の２倍より大きいか等しくてもよい。
長さＬ１、幅Ｌ２、長さ半径Ｒ１、及び幅半径Ｒ２は光源１０６ｂの長さＳ１及び幅Ｓ２と導光板１０８の厚みＴの次のような関数であってもよい：
Ｌ１＝ａ×Ｓ１＋ｂ×Ｔ、
Ｒ１＝ｃ×Ｓ１＋ｄ×Ｔ、
Ｌ２＝ａ×Ｓ２＋ｂ×Ｔ、
Ｒ２＝ｃ×Ｓ２＋ｄ×Ｔ、
ここでａは約０．１から約０．２の範囲、ｂは約０．２８から約０．４の範囲、ｃは約０．２６から約０．５４の範囲、ｄは約０．７３から約１．０６の範囲である。
代表的な実施形態では、ａは約０．１５８、ｂは約０．３４７、ｃは約０．４０５、ｄは約０．８９５である。例えば、約１ミリメートルの長さＳ１と約２ミリメートルの幅Ｓ２を有する矩形光源１０６ｂと約１．１０ミリメートルの厚みＴを有する導光板１０８の場合、中央矩形部１４６の長さＬ１は約０．５３９ミリメートルに等しく、中央矩形部１４６の幅Ｌ２は約０．６９７ミリメートルに等しく、各丸い角部１４８の長さ半径Ｒ１は約１．３８９ミリメートルに等しく、各丸い角部１４８の幅半径Ｒ２は約１．７９４ミリメートルに等しいであろう。矩形光源１０６ｂに対応する丸い角を持つ矩形反射器１１２ｂを使用することで、各反射器１１２ｂは対応する光源１０６ｂからある量まで（例えば、最大約０．５ミリメートルまで）導光板に平行な方向に（例えば、水平又は斜め方向に）ずれてもよい。
図４は代表的な液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１４０の断面図である。ＬＣＤ１４０は図１Ａ～３Ｃを参照して説明し例示した丸い角を持つ矩形反射器１１２を有するバックライト１００を備える。加えて、ＬＣＤ１４０はバックライト１００を覆う拡散板１４６を任意選択で、拡散板１４６を覆う量子ドット膜１４８を任意選択で、量子ドット膜１４８を覆うプリズム膜１５０を任意選択で、プリズム膜１５０を覆う反射偏光板１５２を任意選択で、及び反射偏光板１５２を覆う表示パネル１５４を備える。
バックライト１００の適正な機能のために光源１０６と導光板１０８上の丸い角を持つ矩形反射器１１２の間の整列を維持するために、広い範囲の動作温度に亘って導光板１０８上の丸い角を持つ矩形反射器１１２と基板１０２上の光源１０６両方が互いに良好に位置合わせされているように導光板１０８と基板１０２は同じ又は類似の種類の材料で作られるのが有利である。代表的な実施形態では、導光板１０８と基板１０２は同じプラスチック材料で作られている。他の実施形態では、導光板１０８と基板１０２は同じ種類のガラスで作られている。
導光板１０８と基板１０２上の光源１０６の位置合わせを保つ別の策は、高度に柔軟な基板を使用することである。高度に柔軟な基板は部品の半田付けを許すようにポリイミド又は他の高温耐性重合体膜から作られてもよい。高度に柔軟な基板はまた、通常よりかなり薄い厚みのＦＲ４又はガラスファイバーなどの材料から作られてもよい。代表的な実施形態では、０．４ミリメートル厚のＦＲ４材料は動作温度変化による寸法変化を吸収するのに十分柔軟でありえ、基板１０２として使用されてよい。
図５はバックライトを製造するための代表的な方法２００を示すフロー図である。方法２００は、例えば図１Ａ～３Ｃを参照して説明し例示したバックライト１００を製造するために使用されてよい。図５に示すように、２０２で方法２００は複数の光源を基板上に配列するステップを含む。例えば、複数の光源１０６は基板１０２上に図１Ａに示すように配列されてよい。代表的な実施形態では、複数の光源を基板上に配列するステップは、複数の矩形形状発光ダイオードを基板上に配列するステップから成る。複数の矩形形状発光ダイオードを基板上に配列するステップは、複数の正方形形状発光ダイオードを基板上に配列するステップから成ってもよい。
２０４で、方法２００は基板上に反射層を付けるステップを含む。例えば、反射層１０４は図１Ａに示すように基板１０２に付けられてよい。２０６で、方法２００は導光板にパターンを成す光抽出器を付けるステップを含む。例えば、パターンを成す光抽出器１１０は図１Ａに示すように導光板１０８に付けられてよい。２０８で、方法２００は導光板上に導光板に平行な平面内に丸い角を持つ複数の矩形反射器を付けるステップを含む。例えば、丸い角を持つ複数の矩形反射器１１２が図１Ａに示すように導光板１０８に付けられてよい。代表的な実施形態では、導光板上に複数の反射器を付けるステップは、導光板上に丸い角を持つ複数の正方形反射器を付けるステップから成る。導光板上に複数の反射器を付けるステップは、複数の反射器を導光板上に印刷するステップから成ってもよい。代表的な実施形態では、各反射器は中央矩形部と中央矩形部の各角から延びる丸い角部とを有する。各丸い角部の半径は中央矩形部の長さより大きいか等しくてよい。代表的な実施形態では、各丸い角部の半径は中央矩形部の長さの２倍より大きいか等しくてもよい。
２１０で、方法２００は各反射器が１つの光源と対応するように複数の光源を覆って導光板を配置するステップを含む。例えば、導光板１０８（光抽出器１１０及び反射器１１２を有する）は図１Ａに示すように各反射器１１２が１つの光源１０６と対応するように複数の光源を覆って配置される。代表的な実施形態では、複数の光源を覆って導光板を配置するステップは、各反射器が対応する光源から導光板に平行な方向に（例えば、水平又は斜め方向に）最大０．５ミリメートルまでずれるように複数の光源を覆って導光板を配置するステップから成る。
本開示の要旨と範囲から逸脱することなく様々な改良及び変更が本開示の実施形態に成されうることは当業者には明らかであろう。そのような改良及び変更が添付の請求項とそれらの等価物の範囲内に入る場合、本開示はそれらの改良及び変更を含むことが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
バックライトであって、
基板と、
前記基板に最も近い複数の光源と、
前記複数の光源に最も近い導光板と、
前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ複数の矩形反射器と
を備え、前記各反射器は１つの光源に対応する、バックライト。
実施形態２
前記複数の反射器のそれぞれは、丸い角を持つ正方形反射器から成る、実施形態１記載のバックライト。
実施形態３
前記複数の反射器のそれぞれは、中央矩形部と前記中央矩形部の各角から延びる丸い角部とを有し、
前記各丸い角部の長さ半径は前記中央矩形部の長さより大きいか等しい、実施形態１記載のバックライト。
実施形態４
前記各丸い角部の前記長さ半径は前記中央矩形部の前記長さの２倍より大きいか等しい、実施形態３記載のバックライト。
実施形態５
前記複数の光源のそれぞれは、矩形形状の発光ダイオードから成る、実施形態１記載のバックライト。
実施形態６
前記複数の光源のそれぞれは、正方形形状の発光ダイオードから成る、実施形態５記載のバックライト。
実施形態７
前記複数の反射器のそれぞれは、前記対応する光源から前記導光板に平行な方向に最大０．５ミリメートルまでずれている、実施形態１記載のバックライト。
実施形態８
バックライトであって、
基板と、
前記基板に最も近い複数の矩形の光源と、
前記基板上の反射層と、
前記複数の光源に最も近い導光板であって、パターンを成す光抽出器を含む導光板と、
前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ複数の矩形反射器と
を備え、前記各反射器は１つの光源に対応する、バックライト。
実施形態９
前記複数の光源のそれぞれは、長さ（Ｓ）を有する正方形の光源からなり、
前記導光板は厚み（Ｔ）を有し、
前記複数の反射器のそれぞれは、長さ（Ｌ）を有する正方形の中央部と前記正方形部の各角から延び半径（Ｒ）を有する丸い角部とを有し、
Ｌ＝ａ×Ｓ＋ｂ×Ｔ、
Ｒ＝ｃ×Ｓ＋ｄ×Ｔ
が成立し、ａは０．１から０．２の範囲、ｂは０．２８から０．４の範囲、ｃは０．２６から０．５４の範囲、ｄは０．７３から１．０６の範囲である、実施形態８記載のバックライト。
実施形態１０
前記複数の光源のそれぞれは、長さ（Ｓ１）及び幅（Ｓ２）を有する矩形の光源からなり、
前記導光板は厚み（Ｔ）を有し、
前記複数の反射器のそれぞれは、長さ（Ｌ１）及び幅（Ｌ２）を有する矩形の中央部と前記矩形部の各角から延び長さ半径（Ｒ１）及び幅半径（Ｒ２）を有する丸い角部とを有し、
Ｌ１＝ａ×Ｓ１＋ｂ×Ｔ、
Ｒ１＝ｃ×Ｓ１＋ｄ×Ｔ、
Ｌ２＝ａ×Ｓ２＋ｂ×Ｔ、
Ｒ２＝ｃ×Ｓ２＋ｄ×Ｔ、
が成立し、ａは０．１から０．２の範囲、ｂは０．２８から０．４の範囲、ｃは０．２６から０．５４の範囲、ｄは０．７３から１．０６の範囲である、実施形態８記載のバックライト。
実施形態１１
前記複数の光源を前記導光板に結合する光学接着剤を更に備え、前記光学接着剤は前記導光板の屈折率より大きいか等しい屈折率を有する、実施形態８記載のバックライト。
実施形態１２
前記複数の反射器のそれぞれは、インクから成る、実施形態８記載のバックライト。
実施形態１３
バックライトであって、
基板と、
前記基板に最も近い複数の光源と、
前記基板上の反射層と、
前記複数の光源に最も近い導光板であって、パターンを成す光抽出器を含む導光板と、
前記導光板に最も近い複数の反射器と
を備え、前記各反射器の形状は１つの対応する光源の形状に対応する、バックライト。
実施形態１４
前記複数の光源のそれぞれは、矩形の光源から成り、前記複数の反射器のそれぞれは、前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ矩形反射器から成る、実施形態１３記載のバックライト。
実施形態１５
前記複数の光源のそれぞれは、正方形の光源から成り、前記複数の反射器のそれぞれは、前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ正方形反射器から成る、実施形態１３記載のバックライト。
実施形態１６
前記複数の反射器のそれぞれは、前記対応する光源から前記導光板に平行な方向に最大０．５ミリメートルまでずれている、実施形態１３記載のバックライト。
実施形態１７
バックライトを製造するための方法であって、
基板上に複数の光源を配列するステップと、
前記基板上に反射層を付けるステップと、
導光板にパターンを成す光抽出器を付けるステップと、
前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ複数の矩形反射器を前記導光板上に付けるステップと、
前記各反射器が１つの光源に対応するように前記導光板を前記複数の光源を覆って配置するステップと
を含む方法。
実施形態１８
前記複数の反射器を前記導光板上に付けるステップは、丸い角を持つ複数の正方形反射器を前記導光板上に付けるステップから成る、実施形態１７記載の方法。
実施形態１９
前記複数の反射器のそれぞれは、中央矩形部と前記中央矩形部の各角から延びる丸い角部とを有し、
前記各丸い角部の長さ半径は前記中央矩形部の長さより大きいか等しい、実施形態１７記載の方法。
実施形態２０
前記各丸い角部の前記長さ半径は前記中央矩形部の前記長さの２倍より大きいか等しい、実施形態１９記載の方法。
実施形態２１
前記複数の反射器を前記導光板上に付けるステップは、前記複数の反射器を前記導光板上に印刷するステップから成る、実施形態１７記載の方法。
実施形態２２
前記基板上に前記複数の光源を配列するステップは、前記基板上に複数の矩形形状の発光ダイオードを配列するステップから成る、実施形態１７記載の方法。
実施形態２３
前記基板上に前記複数の矩形形状の発光ダイオードを配列するステップは、前記基板上に複数の正方形形状の発光ダイオードを配列するステップから成る、実施形態２２記載の方法。
実施形態２４
前記導光板を前記複数の光源を覆って配置するステップは、前記複数の反射器のそれぞれが前記対応する光源から前記導光板に平行な方向に最大０．５ミリメートルまでずれるように前記導光板を前記複数の光源を覆って配置するステップから成る、実施形態１７記載の方法。
１００ バックライト
１０２ 基板
１０４ 反射層
１０６ 光源
１０６ａ 正方形光源
１０６ｂ 矩形光源
１０８ 導光板
１０９ ディスプレイ装置
１１０ 光抽出器
１１２ 矩形反射器
１１２ａ 丸い角を持つ正方形反射器
１１２ｂ 丸い角を持つ矩形反射器
１２４ 中央正方形部
１２６ 丸い角部
１２８ 矩形部
１４０ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）

Claims (11)

  1. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板上に配置された複数の光源と、
    前記複数の光源を覆うように配置された導光板と、
    前記導光板の、前記複数の光源に対向する面とは反対側の面上に、前記導光板に平行になるよう配置され、丸い角を持つ複数の矩形反射器と
    を備え、前記各反射器は１つの光源に対応する、バックライト。
  2. 前記複数の反射器のそれぞれは、丸い角を持つ正方形反射器から成る、請求項１記載のバックライト。
  3. 前記複数の反射器のそれぞれは、中央矩形部と前記中央矩形部の各角から延びる丸い角部とを有し、
    前記各丸い角部の長さ半径は前記中央矩形部の長さより大きいか等しい、請求項１又は２記載のバックライト。
  4. 前記複数の光源のそれぞれは、矩形形状の発光ダイオードから成る、請求項１～３のいずれかに記載のバックライト。
  5. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板上に配置された複数の矩形の光源と、
    前記基板上に配置され、前記複数の矩形の光源の各々を囲む反射層と、
    前記複数の光源を覆うように配置された導光板であって、パターンを成す光抽出器を含む導光板と、
    前記導光板の、前記複数の光源に対向する面とは反対側の面上に、前記導光板に平行になるよう配置され、丸い角を持つ複数の矩形反射器と
    を備え、前記各反射器は１つの光源に対応する、バックライト。
  6. 前記複数の光源を前記導光板に結合する光学接着剤を更に備え、前記光学接着剤は前記導光板の屈折率より大きいか等しい屈折率を有する、請求項５記載のバックライト。
  7. バックライトであって、
    基板と、
    前記基板上に配置された複数の光源と、
    前記基板上に配置され、前記複数の光源の各々を囲む反射層と、
    前記複数の光源を覆うように配置された導光板であって、パターンを成す光抽出器を含む導光板と、
    前記導光板の、前記複数の光源に対向する面とは反対側の面上に、前記導光板に平行になるよう配置された複数の反射器と
    を備え、前記各反射器の形状は１つの対応する光源の形状に対応し、
    前記複数の光源のそれぞれは、矩形の光源から成り、前記複数の反射器のそれぞれは、丸い角を持つ矩形反射器から成る、バックライト。
  8. バックライトを製造するための方法であって、
    基板上に複数の光源を配列するステップと、
    前記基板上に反射層を付けるステップと、
    導光板にパターンを成す光抽出器を付けるステップと、
    前記導光板に平行な平面内の丸い角を持つ複数の矩形反射器を前記導光板上に付けるステップと、
    前記各反射器が１つの光源に対応するように前記導光板を前記複数の光源を覆って配置するステップと
    を含む方法。
  9. 前記複数の反射器を前記導光板上に付けるステップは、丸い角を持つ複数の正方形反射器を前記導光板上に付けるステップから成る、請求項８記載の方法。
  10. 前記複数の反射器のそれぞれは、中央矩形部と前記中央矩形部の各角から延びる丸い角部とを有し、
    前記各丸い角部の長さ半径は前記中央矩形部の長さより大きいか等しい、請求項８又は９記載の方法。
  11. 前記基板上に前記複数の光源を配列するステップは、前記基板上に複数の矩形形状の発光ダイオードを配列するステップから成る、請求項８～１０のいずれかに記載の方法。
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