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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft optische Anzeigen und insbesondere Anzeigesysteme,
die von hinten beleuchtet werden, wie sie in LCD-Monitoren und LCD-Fernsehgeräten
verwendet werden können.
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Hintergrund
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Flüssigkeitskristallanzeigen
(LCDs) sind optische Anzeigen, die in Vorrichtungen wie Laptop-Computern,
Taschenrechnern, Digitaluhren und Fernsehgeräten verwendet
werden. Einige LCDs weisen eine Lichtquelle, die zur Seite der Anzeige
angeordnet ist, mit einer Lichtleitvorrichtung auf, die angeordnet
ist, um das Licht aus der Lichtquelle zur Rückseite des
LCD-Panels zu leiten. Andere LCDs, zum Beispiel einige LCD-Monitore
und LCD-Fernsehgeräte (LCD-TVs), werden direkt beleuchtet,
wobei eine Anzahl von Lichtquellen verwendet wird, die hinter dem
LCD-Panel angeordnet sind. Diese Anordnung wird bei größeren
Anzeigen zunehmend gebräuchlich, da die Lichtleistungsanforderungen,
um einen bestimmten Pegel der Anzeigehelligkeit zu erzielen, mit
dem Quadrat der Anzeigegröße zunehmen, während
der Platz, der zur Anordnung von Lichtquellen längs der
Seite der Anzeige verfügbar ist, nur linear mit der Anzeigegröße
zunimmt. Zusätzlich erfordern es einige LCD-Anwendungen,
wie LCD-TVs, daß die Anzeige hell genug ist, um aus einer
größeren Entfernung als bei anderen Anwendungen
betrachtet zu werden, und die Betrachtungswinkelanforderungen für
LCD-TVs unterscheiden sich im allgemeinen von jenen für
LCD-Monitore und in der Hand gehaltenen Vorrichtungen.
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Einige
LCD-Monitore und die meisten LCD-TVs werden üblicherweise
durch eine Anzahl von Kaltkathodenfluoreszenzlampen (CCFLs) von hinten
beleuchtet. Diese Lichtquellen sind linear und erstrecken sich über
die volle Breite der Anzeige, mit dem Resultat, daß die
Rückseite der Anzeige durch eine Reihe heller Streifen
beleuchtet wird, die durch dunklere Bereiche getrennt sind. Ein
solches Beleuchtungsprofil ist nicht erwünscht, und daher
wird eine Diffusorplatte verwendet, um das Beleuchtungsprofil auf
der Rückseite der LCD-Vorrichtung zu glätten.
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Gegenwärtig
setzen LCD-TV-Diffusorplatten eine Polymermatrix aus Polymethylmethacrylat
(PMMA), Poly(carbonat), Cycloolefinen, statistischen Copolymeren
von Polymethylmethacrylat oder Polystyrol ein, die mit einer Vielfalt
von dispergierten Phasen kombiniert sind, die Glas, Polystyrolkügelchen
und CaCO3-Teilchen umfassen. Diese Platten
verformen oder verziehen sich häufig, nachdem sie den erhöhten
Temperaturen der Lampen ausgesetzt sind. Zusätzlich sind
einige Streuplatten im Bestreben, das Beleuchtungsprofil auf der
Rückseite des LCD-Panels gleichmäßiger
zu machen, mit einer Streucharakteristik versehen, die sich über
ihre Breite räumlich ändert. Solche ungleichmäßigen
Diffusoren werden manchmal als Druckmusterdiffusoren bezeichnet.
Sie sind kostspielig herzustellen, und erhöhen die Herstellungskosten,
da das streuende Muster zur Zeit des Zusammenbaus mit der Beleuchtungsquelle in Übereinstimmung
gebracht werden muß. Zusätzlich erfordern die
Streuplatten eine maßgeschneiderte Extrusionsmischung,
um die streuenden Teilchen gleichmäßig in der
gesamten Polymermatrix zu verteilen, was die Kosten weiter erhöht.
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Um
desweiteren eine Verziehung oder andere Arten von physikalischen
Verwindungen zu verhindern, muß die Diffusorplatte relativ
zur Höhe und Breite eine Mindestdicke aufweisen. Wenn die
Größe der Anzeige zunimmt, bedeutet dies, daß die
Diffusorplatte ebenfalls zunehmend dick wird, wobei sich folglich
das Gewicht der Anzeige erhöht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Anzeigesystem
gerichtet, das eine Lichtquelle, ein Anzeige-Panel und eine Anordnung
von Lichthandhabungsschichten aufweist, die zwischen der Lichtquelle
und dem Anzeige-Panel angeordnet sind. Die Lichtquelle beleuchtet
das Anzeige-Panel durch die Anordnung von Lichthandhabungsschichten.
Die Anordnung von Lichthandhabungsschichten weist eine ausgekehlte
Platte auf, die eine vordere Schicht, die zum Anzeige-Panel weist,
eine hintere Schicht, die zur Lichtquelle weist, und mehrere Verbindungselemente
aufweist, die die vorderen und hinteren Schichten verbinden.
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Eine
andere Ausführungsform der Erfindung ist auf eine Lichthandhabungseinheit
gerichtet, die eine ausgekehlte Schicht aufweist. Die ausgekehlte Schicht
weist eine erste Lichthandhabungsschicht, ein Querelement, das im
wesentlichen parallel zur ersten Lichthandhabungsschicht und von
ihr beabstandet ist, und eine Anordnung von ersten Verbindungselementen
auf, die das Querelement mit der ersten Lichthandhabungsschicht
verbinden.
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Diese
und andere Aspekte der vorliegenden Anmeldung werden aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung deutlich. Auf keinen Fall sollten die
obigen Zusammenfassungen als Einschränkungen des beanspruchten
Gegenstands aufgefaßt werden, wobei dieser Gegenstand nur
durch die beigefügten Ansprüche definiert ist,
die während der Rechtsverfolgung geändert werden
können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten
Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger
verstanden werden, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente
bezeichnen. Es zeigen:
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1 schematisch
eine Anzeigevorrichtung, die eine ausgekehlte Platte verwendet;
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2A schematisch
eine ausgekehlte Platte;
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2B und 2C schematisch
ausgekehlten Platten mit befestigten optischen Folien;
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3 schematisch
eine ausgekehlte Platte, die eine räumlich variable Einzeldurchgangsdurchlässigkeit
aufweist;
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4 schematisch
eine ausgekehlte Platte, die einen räumlich variablen Brechungsindex
aufweist;
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5A und 5B schematisch
ausgekehlte Platten, deren obere und untere Schichten jeweils räumlich
variierende Dicken aufweisen;
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6A und 6B schematisch
ausgekehlte Platten, deren obere und untere Schichten jeweils räumlich
variierende Dicken aufweisen;
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7A, 7B,
und 7C schematisch ausgekehlte Platten, die Hohlkehlen
mit unterschiedlicher Querschnittsform aufweisen;
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8A schematisch
eine Draufsicht einer ausgekehlten Platte, die parallel angeordnete
Hohlkehlen zeigt;
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8B schematisch
eine Draufsicht einer ausgekehlten Platte, die Gruppen von parallelen Hohlkehlen
zeigt, die senkrecht angeordnet sind;
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9 und 10 schematisch
ausgekehlte Platten mit einer optisch nützlichen Oberflächenstruktur;
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11A, 11B, 12A und 12B schematisch
verschiedene optische Folienanordnungen, die eine ausgekehlte Platte
aufweisen;
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13A und 13B schematisch
den Aufbau einer ausgekehlten Platte, die einen Rücken
verwendet, der an einer optischen Folie befestigt ist;
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14A und 14B schematisch
den Aufbau einer ausgekehlten Platte, die einen doppelseitigen Rücken
verwendet, der an optischen Folien befestigt ist;
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15 und 16 schematisch
andere Folienanordnungen, die um einen doppelseitigen Rücken
aufgebaut sind;
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17 schematisch
den Aufbau einer ausgekehlten Platte, der erste und zweite Schichten
verwendet, die gegenseitige Verbindungselemente aufweisen; und
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18 schematisch
ein Anzeigesystem, das einen Wärmeübertragungsmedienfluß durch
Hohlkehlen der ausgekehlten Platte aufweist.
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Während
die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative
Formen empfänglich ist, werden deren Besonderheiten beispielhaft
in den Zeichnungen gezeigt und werden im Detail beschrieben. Es
sollte sich jedoch verstehen, daß es die Absicht ist, die
Erfindung nicht auf die besonderen beschriebenen Ausführungsformen
zu beschränken. Im Gegenteil ist es die Absicht, alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abzudecken, die in den Geist und Rahmen der Erfindung
fallen, die durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf Flüssigkeitskristallanzeigen
(LCDs oder LC-Anzeigen) anwendbar, und ist auf LCDs anwendbar, die
direkt von hinten beleuchtet werden, und auf LCDs anwendbar, die
von der Kante beleuchtet werden, zum Beispiel LCDs, die in LCD-Monitoren
und LCD-Fernsehgeräten (LCD-TVs) verwendet werden.
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Die
gegenwärtig in LCD-TVs verwendeten Diffusorplatten beruhen
auf einer Polymermatrix, zum Beispiel Polymethylmethacrylat (PMMA),
Polycarbonat (PC) oder Cycloolefinen, die als eine starre Platte
ausgebildet ist. Die Platte enthält streuende Teilchen,
zum Beispiel organische Teilchen, anorganische Teilchen oder Hohlräume
(Blasen). Diese Platten verformen oder verziehen sich häufig,
nachdem sie den erhöhten Temperaturen der Lichtquellen ausgesetzt
sind, die verwendet werden, um die Anzeige zu beleuchten. Diese
Platten sind außerdem kostspieliger herzustellen und in
der endgültigen Anzeigevorrichtung zu montieren.
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Die
vorliegende Anmeldung offenbart direkt beleuchtete LCD-Vorrichtungen,
die eine Anordnung von Lichthandhabungsschichten aufweisen, die
zwischen dem LCD-Panel selbst und der Lichtquelle angeordnet sind.
Die Anordnung von Lichthandhabungsschichten kann eine Diffusorschicht
aufweisen, deren Durchlässigkeits- und Trübungspegel
so gestaltet sind, daß sie eine direkt beleuchtete LC-Anzeige
bereitstellen, deren Helligkeit über die Anzeige verhältnismäßig
gleichmäßig ist.
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Eine
schematische Ansicht mit aufgelösten Einzeltteilen einer
exemplarischen direkt beleuchteten LC-Anzeigevorrichtung 100 wird
in 1 präsentiert. Eine solche Anzeigevorrichtung 100 kann
zum Beispiel in einem LCD-Monitor oder LCD-TV verwendet werden.
Die Anzeigevorrichtung 100 beruht auf der Verwendung eines
LC-Panels 102, das typischerweise eine LC-Schicht 104 aufweist,
die zwischen Panelplatten 106 angeordnet sind. Die Platten 106 sind
häufig aus Glas ausgebildet, und können Elektrodenstrukturen
und Ausrichtungsschichten auf ihren Innenseiten zur Steuerung der
Orientierung der Flüssigkristalle in der LC-Schicht 104 aufweisen.
Die Elektrodenstrukturen sind üblicherweise so angeordnet,
daß sie LC-Panelpixel, Bereiche der LC-Schicht definieren,
wo die Orientierung der Flüssigkristalle unabhängig
von benachbarten Bereichen gesteuert werden kann. Es kann auch ein
Farbfilter bei einer oder mehreren der Platten 106 enthalten
sein, um dem angezeigten Bild eine Farbe aufzuerlegen.
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Ein
oberer Absorptionspolarisator 108 ist über der
LC-Schicht 104 angeordnet, und ein unterer Absorptionspolarisator 110 ist
unter der LC-Schicht 104 angeordnet. In der dargestellten
Ausführungsform sind die oberen und unteren Absorptionspolarisatoren
außerhalb des LC-Panels 102 angeordnet. Die Absorptionspolarisatoren 108, 110 und
der LC-Panel 102 steuern in Kombination die Lichtdurchlässigkeit
von der Hintergrundbeleuchtung 112 durch die Anzeige 100 zum
Betrachter. In einigen LC-Anzeigen können die Absorptionspolarisatoren 108, 110 mit
ihren Durchlässigkeitsachsen senkrecht angeordnet sein.
Wenn ein Pixel der LC-Schicht 104 nicht aktiviert ist,
kann es die Polarisation von Licht nicht ändern, das dort
hindurch geht. Folglich wird Licht, das durch den unteren Absorptionspolarisator 110 geht, durch
den oberen Absorptionspolarisator 108 absorbiert, wenn
die Absorptionspolarisatoren 108, 110 senkrecht
ausgerichtet sind. Wenn das Pixel hingegen aktiviert ist, wird die
Polarisation des Lichts gedreht, das dort hindurch geht, so daß mindestens
ein Teil des Lichts, das durch den unteren Ab sorptionspolarisator 110 durchgelassen
wird, auch durch den oberen Absorptionspolarisator 108 durchgelassen wird.
Eine selektive Aktivierung der unterschiedlichen Pixel der LC-Schicht 104 zum
Beispiel durch eine Steuereinrichtung 114 führt
dazu, daß das Licht an bestimmten erwünschten
Stellen aus der Anzeige austritt, wobei folglich ein Bild gebildet
wird, das durch den Betrachter gesehen wird. Die Steuereinrichtung
kann zum Beispiel einen Computer oder eine Fernsehgerätesteuereinrichtung
umfassen, die Fernsehbilder empfängt und anzeigt. Es können
eine oder mehrere optionale Schichten 109 über
dem oberen Absorptionspolarisator 108 vorgesehen sein,
um zum Beispiel die Anzeigeoberfläche mit einem mechanischen
und/oder Umgebungsschutz zu versehen. In einer exemplarischen Ausführungsform
kann die Schicht 109 eine Hartbeschichtung über
dem Absorptionspolarisator 108 aufweisen.
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Es
wird erkannt werden, daß eine Art von LC-Anzeigen in einer
Weise arbeiten kann, die sich von der oben beschriebenen unterscheidet.
Zum Beispiel können die Absorptionspolarisatoren parallel ausgerichtet
sein, und das LC-Panel kann die Polarisation des Lichts drehen,
wenn sie sich in einem unaktivierten Zustand befindet. Trotzdem
bleibt die Grundstruktur solcher Anzeigen ähnlich zur oben
beschriebenen.
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Die
Hintergrundbeleuchtung 112 weist eine Anzahl von Lichtquellen 116 auf,
die das Licht erzeugen, das den LC-Panel 102 beleuchtet.
Es werden üblicherweise lineare Kaltkathoden-Fluoreszenzröhren,
die sich über die Anzeigevorrichtung 100 erstrecken,
als die Lichtquellen 116 in der Anzeigevorrichtung 100 verwendet.
Es können jedoch andere Arten von Lichtquellen verwendet
werden, wie Glüh- oder Bogenlampen, lichtemittierende Dioden
(LEDs), Laser, flache Fluoreszenzpanels oder äußere
Fluoreszenzlampen. Es ist nicht beabsichtigt, daß diese
Liste von Lichtquellen einschränkend oder erschöpfend ist,
sondern nur exemplarisch.
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Die
Hintergrundbeleuchtung
112 kann außerdem einen
Reflektor
118 zur Reflexion des Lichts aufweisen, das sich
von den Lichtquellen
116 nach unten, in eine Richtung von
dem LC-Panel
102 weg ausbreitet. Der Reflektor
118 kann
auch nützlich sein, um das Licht in der Anzeigevorrichtung
100 wiederzuverwenden,
wie nachstehend erläutert werden wird. Der Reflektor
118 kann
ein spiegelnder Reflektor sein oder kann ein diffuser Reflektor
sein. Ein Beispiel eines spiegelnden Reflektors, der als der Reflektor
118 verwendet
werden kann, ist die Vikuiti
TM Enhanced
Specular Reflection (ESR) Folie, die von 3M Company, St. Paul, Minnesota
erhältlich ist. Beispiele geeigneter diffuser Reflektoren
umfassen Polymere, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat
(PC), Polypropylen, Polystyrol und dergleichen, die mit diffus reflektierenden
Teilchen, wie Titandioxid, Bariumsulfat, Kalziumkarbonat und dergleichen
beladen sind. Andere Beispiele diffuser Reflektoren, die mikroporöse
Materialien und fibrillenhaltige Materialien enthalten, werden im
US-Patent 6,780,355 (Kretman
u. a.) erläutert.
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Es
ist eine Anordnung 120 von Lichthandhabungsschichten zwischen
der Hintergrundbeleuchtung 112 und der LC-Tafel 102 angeordnet.
Die Lichthandhabungsschichten beeinflussen das Licht, das sich von
der Hintergrundbeleuchtung 112 ausbreitet, um den Betrieb
der Anzeigevorrichtung 100 zu verbessern. Zum Beispiel
kann eine Anordnung 120 von Lichthandhabungsschichten eine
Diffusorschicht 122 aufweisen. Die Diffusorschicht 122 wird
verwendet, um das von den Lichtquellen empfangene Licht zu streuen,
was zu einer Zunahme der Gleichmäßigkeit des Beleuchtungslichts
führt, das auf die LC-Tafel 102 trifft. Folglich
führt dies zu einem Bild, das durch den Betrachter wahrgenommen
wird, das gleichmäßiger hell ist. Die Diffusorschicht 122 kann
lose streuende Teilchen enthalten, die in der gesamten Schicht verteilt
sind, oder kann eine oder mehrere oberflächenstreuende
Strukturen oder eine Kombination davon aufweisen.
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Die
Anordnung von Lichthandhabungsschichten
120 kann auch einen
Verstärkungsdiffusor aufweisen, eine Schicht, die Licht
im allgemeinen in die Betrachtungsrichtung streut. In einigen Ausführungsformen
enthält ein Verstärkungsdiffusor transparente Teilchen,
die aus der Oberfläche der Folie vorstehen, die folglich
dem Licht, das durch die Teilchen geht, eine Brechkraft bereitstellen.
Dies reduziert die Divergenz des Lichts, was zu einer Zunahme der
Helligkeit auf der Achse führt, die manchmal als Verstärkung
bezeichnet wird. Einige Arten von Verstärkungsdiffusoren
werden in näheren Einzelheiten im
US-Patent Nr. 6,572,961 (Koyarna u.
a.) beschrieben.
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Die
Anordnung 120 von Lichthandhabungsschichten kann auch einen
Reflexionspolarisator 124 aufweisen. Die Lichtquellen 116 erzeugen
typischerweise unpolarisiertes Licht, jedoch läßt
der untere Absorptionspolarisator 110 nur einen einzigen
Polarisationszustand durch, und daher wird etwa die Hälfte des
Lichts, das durch die Lichtquellen 116 erzeugt wird, nicht
zur LC-Schicht 104 durchgelassen. Der Reflexionspolarisator 124 kann
jedoch verwendet werden, um das Licht zu reflektieren, das andernfalls im
unteren Absorptionspolarisator absorbiert werden würde,
und daher kann dieses Licht durch Reflexion zwischen dem Reflexionspolarisator 124 und
dem Reflektor 118 wiederverwendet werden. Mindestens ein
Teil des durch den Reflexionspolarisator 124 reflektierten
Lichts kann depolarisiert werden und anschließend zum Reflexionspolarisator 124 in
einem Polarisationszustand zurückgeworfen werden, der durch
den Reflexionspolarisator 124 und den unteren Absorptionspolarisator 110 zur
LC-Schicht 104 durchgelassen wird. Auf diese Weise kann
der Reflexionspolarisator 124 verwendet werden, um den Bruchteil
des Lichts, das durch die Lichtquellen 116 emittiert wird,
zu erhöhen, das die LC-Schicht 104 erreicht, und
daher ist das durch die Anzeigevorrichtung 100 erzeugte
Bild heller.
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Es
kann jeder geeignete Typ Reflexionspolarisator verwendet werden,
zum Beispiel optische Mehrschichtfolien-(MOF)-Reflexionspolarisatoren; diffus
reflektierende Polarisatinsfolie (DRPF), wie Polarisatoren mit einer
zusammenhängenden/dispersen Phase, Drahtgitterreflexionspolarisatoren
oder cholesterische Reflexionspolarisatoren.
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Sowohl
die MOF-Polarisatoren als auch die Polarisatoren mit einer zusammenhängenden/dispersen
Phase beruhen auf dem Unterschied des Brechungsindex zwischen mindestens
zwei Materialien, normalerweise Polymermaterialien, um selektiv
Licht eines Polarisationszustands zu reflektieren, während Licht
in einem orthogonalen Polarisationszustand durchgelassen wird. Einige
Beispiele von MOF-Reflexionspolarisatoren werden in dem im Miteigentum stehenden
US-Patent Nr. 5,882,774 (Jonza
u. a.) beschrieben. Kommerziell erhältliche Beispiele von MOF-Reflexionspolarisatoren
umfassen die Mehrschicht-Reflexionspolarisatoren Vikuiti
TM DBEF-D200 und DBEF-D440, die streuende
Oberflächen aufweisen, die von 3M Company, St. Paul, Minnesota
erhältlich sind.
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Beispiele
eines geeigneten DRPF umfassen Polarisatoren mit einer zusammenhängenden/dispersen
Phase, wie sie in dem im Miteigentum stehenden
US-Patent Nr. 5,825,543 (Ouderkirk
u. a.) beschrieben werden, und diffus reflektierende Mehrschichtpolarisatoren,
wie sie z. B. in dem im Miteigentum stehenden
US-Patent Nr. 5,867,316 (Carlson u. a)
beschrieben werden. Andere geeignete Arten einer DRPF werden im
US-Patent Nr. 5,751,388 (Larson)
beschrieben.
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Einige
Beispiele geeigneter Drahtgitterpolarisatoren umfassen jene, die
im
US-Patent Nr. 6,122,103 (Perkins
u. a.) beschrieben werden. Drahtgitterpolarisatoren sind u. a. von
Moxtek Inc., Orem, Utah kommerziell erhältlich.
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Einige
Beispiele geeigneter cholesterischer Polarisatoren umfassen jene,
die zum Beispiel im
US-Patent
Nr. 5,793,456 (Broer u. a.) und im
US-Patent 6,917,399 (Pekorny u. a.)
beschrieben werden. Cholesterische Polarisatoren werden häufig
zusammen mit einer Viertelwellenverzögerungsschicht auf der
Ausgangsseite vorgesehen, so daß das durch den cholesterischen
Polarisator durchgelassene Licht in eine lineare Polarisation umgewandelt
wird.
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Die
Anordnung 120 von Lichthandhabungsschichten kann auch eine
helligkeitssteigernde Schicht 128 aufweisen. Eine hellig keitssteigernde Schicht
ist eine, die eine Oberflächenstruktur aufweist, die achsenfernes
Licht in eine Richtung ablenkt, die näher zur Achse der
Anzeige ist. Dies erhöht die Lichtmenge, die sich auf der
Achse durch die LC-Schicht 104 ausbreitet, wobei folglich
die Helligkeit des Bilds erhöht wird, das durch den Betrachter gesehen
wird. Ein Beispiel ist eine prismatische helligkeitssteigernde Schicht,
die eine Anzahl von prismatischen Graten aufweist, die das Beleuchtungslicht
durch Brechung und Reflexion ablenken. Beispiele prismatischer helligkeitssteigernder
Schichten, die in der Anzeigevorrichtung verwendet werden können,
umfassen die VikuitiTM BEFII und BEFIII-Familie prismatischer
Folien, die von der 3M Company, St. Paul, Minnesota erhältlich
sind, einschließlich BEFII 90/24, BEFII 90/50, BEFIIIM
90/50 und BEFIIIT.
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Die
Anordnung 120 von Lichthandhabungsschichten kann außerdem
eine Trägerschicht 130 aufweisen, die verwendet
wird, um für die anderen Lichthandhabungsschichten einen
Halt bereitzustellen. In einigen Anordnungen kann eine der anderen Lichthandhabungsschichten
in der Trägerschicht 130 integriert sein. Zum
Beispiel weisen einige existierende Fernsehgeräte streuende
Teilchen in einer verhältnismäßig dicken
(2–3 mm), starren Polymerplatte auf, die folglich die Funktionen
des Bereitstellens eines Halts und einer optischen Streuung in einer
einzigen Schicht vereinigt.
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Die
Trägerschicht 130 weist vorteilhafterweise eine
ausgekehlte Platte auf, die eine Platte ist, die Hohlkehlen oder
Aussparungen zwischen den beiden Oberflächen der Platte
aufweist. Eine Querschnittsansicht einer exemplarischen ausgekehlten Platte 200 wird
schematisch in 2A dargestellt. Die ausgekehlte
Platte 200 weist eine erste Schicht 202 und eine
zweite Schicht 204 mit Verbindungselementen 206 auf,
die die ersten und zweiten Schichten 202, 204 verbinden.
Die Aussparungen bzw. offenen Räume 208, die von
den Verbindungselementen 206 und den ersten und zweiten
Schichten 202, 204 umgeben werden, können
als Hohlkehlen betrachtet werden.
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Die
ausgekehlte Platte 200 ist selbsttragend und kann in einigen
exemplarischen Ausführungsformen verwendet werden, um den
anderen Lichthandhabungsschichten einen Halt bereitzustellen. Die ausgekehlte
Platte 200 kann aus jedem geeigneten Material bestehen,
zum Beispiel organischen Materialien, wie Polymeren. Zum Beispiel
kann die ausgekehlte Platte 200 unter Verwendung jedes
geeigneten Verfahrens gebildet werden, zum Beispiel Extrusion, Formung
und dergleichen.
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Die
Dicke der ausgekehlten Platte 200 und die Größe
der Hohlkehlen 208 können abhängig von der
besonderen Anwendung ausgewählt werden. Zum Beispiel kann
die ausgekehlte Platte einige mm dick sein, zum Beispiel im Bereich
von annähernd 1 mm–4 mm, oder kann dicker sein.
Die ausgekehlte Platte 200 kann auch dünner sein,
zum Beispiel eine Dicke von annähernd 50 μm oder
mehr aufweisen. Außerdem kann der Mitte-Mitte-Abstand der
Hohlkehlen 208 so ausgewählt werden, daß er
jeden geeigneten Wert annimmt. Zum Beispiel kann der Abstand im
Bereich von etwa 1–4 mm oder größer sein. In
anderen Ausführungsformen kann der Hohlkehlenabstand kleiner
sein, zum Beispiel bis herab zu etwa 50 μm oder weniger.
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Die
Verwendung einer ausgekehlten Platte kann das Gewicht eines Anzeigesystems,
wie eines Fernsehgeräts reduzieren. Zum Beispiel wiegt
in einem 40-Inch-LCD-TV eine herkömmliche massive Diffusorplatte
typischerweise etwa 2,3 lbs (1 kg), und macht etwa 5% des Gesamtgewichts
des Fernsehgeräts aus. Eine ausgekehlte Platte wiegt nur
ein Bruchteil einer vergleichbaren massiven Platte, im allgemeinen
etwa 25%, und daher würde eine ausgekehlte Platte nur etwa
1% des Gesamtgewichts des Fernsehgeräts bereitstellen.
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Zusätzlich
weist die ausgekehlte Platte die mechanischen Vorteile eines „Doppel-T-Trägers"
mit oberen und unteren Platten auf, die durch einen Luftraum und
ein Verbindungselement getrennt sind. Folglich stellt die ausgekehlte
Platte eine hohe Beständigkeit gegen ein Verziehen und
Einrollen unter den star ken Beleuchtungsbedingungen bereit, die
in vielen Anzeigesystemen typisch sind.
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Die
Richtungen der Hohlkehlen können bezüglich der
Lichtquellen in eine erwünschte Richtung orientiert sein.
Wenn die Lichtquellen zum Beispiel länglich sind, wie bei
den meisten Fluoreszenzlampen, können die Hohlkehlen so
orientiert sein, daß sie parallel zu den Lichtquellen sind,
oder können so orientiert sein, daß sie nicht
parallel sind. Eine spezifische Orientierung zwischen den Lichtquellen
und den Hohlkehlen kann für eine gegebene Gestaltung der
Lichtquelle und der ausgekehlten Platte eine verbesserte Beleuchtungsgleichmäßigkeit
und außerdem eine verbesserte thermische Reaktion, z. B.
Verziehen, Einrollen usw. bereitstellen.
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Geeignete
Polymermaterialien für die ausgekehlte Platte können
amorph oder halbkristallin sein, und können ein Homopolymer,
Copolymer oder Mischungen davon umfassen. Polymerschäume
können ebenfalls verwendet werden. Beispielpolymermaterialien
umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf: amorphe Polymere wie Poly(carbonat)
(PC); Polystyrol) (PS); Acrylate, zum Beispiel Acrylplatten, wie
sie unter der Marke ACRYLITE® durch
Cyro Industries, Rockaway, New Jersey geliefert werden; Acrylcopolymere
wie Isooctylacrylat/Acrylsäure; Poly(methylmethacrylat)
(PMMA); PMMA-Copolymere; Cycloolefine; Cylcoolefincopolymere; Acrylnitril-Butadien-Styrol
(ABS); Styrolacrylnitrilcopolymere (SAN); Epoxide; Poly(vinylcyclohexan);
PMMA/Poly(vinylfluorid)-Mischungen; ataktisches Poly(propylen);
Poly(phenylenoxid) Legierungen; Styrol-Block-Copolymere; Polyimid;
Polysulfon; Poly(vinylchlorid); poly(dimethylsiloxan) (PDMS); Polyurethane;
Poly(carbonat)/aliphatische PET-Mischungen; und halbkristalline
Polymere, wie Polyethylen) (PE); Poly(propylen) (PP); Olefincopolymere,
wie PP/PE-Copolymere; Poly(ethylenterephthalat) (PET); Poly(ethylenenaphthalat)(PEN);
Polyamid; Ionomere; Vinylacetat/Polyethylen-Copolymere; Zelluloseacetat;
Zelluloseacetatbutyrat; Fluorpolymere; Poly(styrol)-Poly(ethylen)-Copoly mere;
PET- und PEN-Copolymere; und Mischungen, die eines oder mehrere
der aufgelisteten Polymere enthalten.
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Einige
exemplarische Ausführungsformen der ausgekehlten Platte 200 weisen
Polymermaterialien auf, die im wesentlichen transparent für
Licht sind. Einige andere exemplarische Ausführungsformen
können ein streuendes Material in der ausgekehlten Platte 200 enthalten,
wobei zum Beispiel eine Polymermatrix verwendet wird, die streuende
Teilchen enthält. Die Polymermatrix kann aus jedem geeigneten
Typ Polymer bestehen, der für sichtbares Licht im wesentlichen
transparent ist, zum Beispiel jedes der oben aufgelisteten Polymermaterialien.
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Die
streuenden Teilchen können aus jeder Art Teilchen bestehen,
die zur Streuung von Licht nützlich sind, zum Beispiel
transparenten Teilchen, deren Brechungsindex sich von der umgebenden
Polymermatrix unterscheidet, diffus reflektierenden Teilchen, oder
Hohlräumen oder Blasen in der Matrix. Beispiele geeigneter
transparenter Teilchen umfassen massive oder hohle anorganische
Teilchen, zum Beispiel Glaskügelchen oder Glasschalen,
massive oder hohle Polymerteilchen, zum Beispiel massive Polymerkugeln
oder Polymerhohlschalen. Beispiele geeigneter diffus reflektierender
Teilchen umfassen Teilchen oder Kügelchen aus PS, PMMA,
Polysiloxan, Titandioxid (TiO2), Kalziumkarbonat
(CaCO3), Bariumsulfat (BaSO4), Magnesiumsulfat
(MgSO4) und dergleichen. Zusätzlich
können Hohlräume in der Polymermatrix zur Streuung
des Lichts verwendet werden. Solche Hohlräume können
mit einem Gas, zum Beispiel Luft oder Kohlendioxid gefüllt
sein.
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Es
können der ausgekehlten Platte andere Zusatzstoffe bereitgestellt
werden. Zum Beispiel kann die ausgekehlte Platte Antioxidationsmittel,
wie Irganox 1010 enthalten, das von Ciba Specialty Chemicals,
Tarrytown, New York erhältlich ist. Andere Beispiele von
Zusatzstoffen können eines oder mehreres des folgenden
umfassen: ein Witterungsbeständigkeitsmittel, UV-Absorber,
ein Lichtstabilisator aus einem gehinderten Amin, ein Dispersionsmittel, ein
Schmiermittel, ein Antistatikmittel, ein Pigment oder ein Farbstoff,
ein Keimbildner, ein Flammenhemmstoff, ein Treibmittel oder Nanoteilchen.
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Es
kann die gesamte ausgekehlte Platte 200 aus einem streuenden
Material ausgebildet sein, oder ausgewählte Abschnitte
der ausgekehlten Platte 200 können aus einem streuenden
Material bestehen. Zum Beispiel kann die erste Schicht 202,
oder die zweite Schicht 204, aus einem streuenden Material
ausgebildet sein, während der Rest der Platte 200 aus
einem anderen Material ausgebildet ist. In anderen Ausführungsformen
können sowohl die erste als auch die zweite Schicht 202, 204 aus
einem streuenden Material ausgebildet sein. Wenn eine ausgekehlte
Platte 200, die aus einem streuenden Material ausgebildet
ist, in einem Anzeigesystem verwendet wird, wie es in 1 veranschaulicht
wird, stellt die ausgekehlte Platte einen mechanischen Halt bereit,
ebenso wie sie eine Streufunktion bereitstellt, so daß eine
getrennte Diffusorschicht weggelassen werden kann.
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In
anderen exemplarischen Ausführungsformen kann die ausgekehlte
Platte 200 mit einer Diffusorschicht 210 versehen
sein, wie zum Beispiel schematisch in 2B dargestellt.
Die Diffusorschicht 210 kann entweder an der ersten Schicht 202 oder der
zweiten Schicht 204 befestigt sein. Zusätzlich kann
es in einigen Ausführungsformen Diffusorschichten geben,
die an jeder der ersten und zweiten Schichten 202, 204 befestigt
sein. Die Diffusorschicht 210 kann an der ausgekehlten
Platte 200 unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Klebeschicht
befestigt sein, oder in anderen Ausführungsformen kann die
Diffusorschicht 210 selbst eine Klebeschicht sein, die
an der ausgekehlten Platte 200 befestigt ist.
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Kommerziell
erhältliche Materialien, die zur Verwendung in einer streuenden
Schicht geeignet sind, umfassen 3MTM Scotchcal
Diffuser Film, Typ 3635-70 und 3635-30, und 3MTM ScotchcalTM ElectroCutTM Graphic
Film, Typ 7725-314, die von 3M Company, St. Paul, Minnesota erhältlich
sind. Andere kommerziell erhältliche Diffusoren umfassen
Acrylschaumbänder, wie 3MTM VHBTM Acrylic Foam Tape Nr. 4920.
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In
einigen exemplarischen Ausführungsformen weist die Diffusorschicht 210 eine
Streucharakteristik auf, die über ihre Breite gleichmäßig
ist, mit anderen Worten ist der Streubetrag, den das Licht erfährt,
für Punkte über die Breite der Diffusorschicht 210 derselbe.
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Die
Diffusorschicht 210 kann optional gemustert sein, oder
durch einen optional gemusterten Diffusor 210a ergänzt
oder ersetzt werden. Der optional gemusterte Diffusor 210a kann
zum Beispiel eine gemusterte streuende Oberfläche oder
eine gedruckte Diffusorschicht aufweisen, wie Teilchen aus Titandioxid
(TiO2). Der gemusterte Diffusor 210a kann
auf der Diffusorschicht 210, zwischen der Diffusorschicht 210 und
der ausgekehlten Platte 200 liegen. Zusätzlich
kann ein gemusterter Diffusor auf die ausgekehlte Platte 200 aufgetragen
werden, die mindestens teilweise aus streuendem Material ausgebildet
ist.
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Die
ausgekehlte Platte 200 kann mit einem Schutz von ultraviolettem
(UV) Licht versehen sein, indem sie zum Beispiel ein UV-absorbierendes
Material oder ein Material aufweist, das gegen die Wirkungen von
UV-Licht beständig ist. Geeignete UV-absorbierende Verbindungen
sind kommerziell erhältlich, die z. B. CyasorbTM UV-1164,
das von Cytec Technology Corporation of Wilmington, Del. erhältlich
ist, und TinuvinTM 1577 umfassen, das von
Ciba Specialty Chemicals of Tarrytown, N. Y. erhältlich
ist. Die ausgekehlte Platte 200 kann auch helligkeitssteigernde
Leuchtstoffe aufweisen, die UV-Licht in sichtbares Licht umwandeln.
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Es
können andere Materialien in den Schichten der ausgekehlten
Platte
200 enthalten sein, um die nachteiligen Wirkungen
von UV-Licht zu reduzieren. Ein Beispiel eines solchen Materials
ist eine Lichtstabilisierungszusammensetzung aus einem gehinderten
Amin (HALS). Im allgemeinen sind die nützlichsten HALS
jene, die von einem Tetramethylpiperidin abgeleitet werden, und
jene, die als tertiäre Polymeramine betrachtet werden können.
Geeignete HALS-Zusammensetzungen sind zum Beispiel unter dem Handelsnamen „Tinuvin"
von Ciba Specialty Chemicals Corporation of Tarrytown, N. Y. kommerziell
erhältlich. Eine solche nützliche HALS-Zusammensetzung
ist Tinuvin
622. UV-absorbierende Materialien und HALS
werden ferner im
US-Patent Nr. 6,613,819 (Johnson
u. a.) beschrieben.
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In
anderen Ausführungsformen kann die ausgekehlte Platte 200 zwei
Diffusorschichten 210, 212 aufweisen, die jeweils
an den ersten und zweiten Schichten 202, 204 der
ausgekehlten Platte 200 befestigt sind. Die Diffusorschichten 210, 212 können jeweils
direkt auf die jeweilige Schicht 202, 204 der ausgekehlten
Platte 200 aufgetragen werden, wie in 2C dargestellt
wird, oder können unter Verwendung einer (nicht gezeigten)
Klebeschicht befestigt werden.
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Die
beiden Diffusorschichten 210, 212 können
dieselben Streueigenschaften aufweisen, oder können unterschiedliche
Streueigenschaften aufweisen. Zum Beispiel kann die Diffusorschicht 210 einen sich
von der zweiten Diffusorschicht 212 unterscheidenden Durchlässigkeits-
oder Trübungspegel aufweisen, oder kann aus einer anderen
Dicke bestehen.
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Die
optischen Eigenschaften der ausgekehlten Platte können über
ihre Breite gleichmäßig sein, jedoch ist dies
nicht notwendig. In einigen exemplarischen Ausführungsformen,
zum Beispiel der in 3 gezeigten ausgekehlten Platte 300 kann
der Streubetrag, der durch die ausgekehlte Platte 300 selbst
vermittelt wird, räumlich über die Breite der
Platte 300 variieren. Dies kann zum Beispiel erreicht werden,
indem lose streuende Teilchen ungleichmäßig über eine
extrudierte ausgekehlte Platte eingebracht werden. Die graphische
Darstellung über der ausgekehlten Platte zeigt eine räumliche
Variation der Einzeldurchgangsdurchlässigkeit T. Die Einzeldurchgangsdurchlässigkeit
ist der Bruchteil des einfallenden Lichts, der durch die ausgekehlte
Platte 300 durchgelassen wird: höhere Pegel der
Durchlässigkeit zeigen eine geringere Streuung an und niedrigere
Pegel der Durchlässigkeit zeigen eine höhere Streuung
an. Im dargestellten Beispiel ist die Periodizität der
räumlichen Variation der Durchlässigkeit gleich
dem Abstand zwischen den Verbindungselementen 306. Eine
solche räumliche Variation der Streuung kann nützlich
sein, um Ungleichmäßigkeiten der Helligkeit des
durchgelassenen Lichts infolge der Verbindungselemente 306 zu
reduzieren. Es gibt jedoch keine Bedingung, daß die Variation
in T diese Periodizität aufweist, und die Variation in
T kann eine andere Periodizität aufweisen, oder braucht
nicht periodisch zu sein.
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Eine
andere optische Eigenschaft der ausgekehlten Platte, die über
die ausgekehlte Platte 400 variieren kann, ist der Brechungsindex
einer oder beider der ersten und zweiten Schichten 402, 404,
wie in 4 schematisch dargestellt wird. Eine solche Variation
kann zum Beispiel erreicht werden, indem ein Material mit einem
anderen Brechungsindex ungleichmäßig über
einer extrudierten ausgekehlten Platte eingebracht wird. Die graphische
Darstellung über der ausgekehlten Platte 400 zeigt
eine räumliche Variation des Brechungsindex. Im dargestellten Beispiel
ist die Periodizität der räumlichen Variation des
Brechungsindex gleich dem Abstand zwischen den Verbindungselementen 406.
Eine solche räumliche Variation der Streuung kann nützlich
sein, um Ungleichmäßigkeiten der Helligkeit des
durchgelassenen Lichts infolge der Verbindungselemente 406 zu
reduzieren. Es gibt jedoch keine Bedingung, daß die Variation
des Brechungsindex diese Periodizität aufweist, und die
Variation des Brechungsindex kann eine andere Periodizität
aufweisen, oder braucht nicht periodisch zu sein.
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In
einigen exemplarischen Ausführungsformen können
eine oder mehrere der Schichten der ausgekehlten Platte eine Dicke
aufweisen, die über die Platte variiert. Zum Beispiel variiert
in der ausgekehlten Platte 500, die schematisch in 5A dargestellt
wird, die Dicke der ersten Schicht 502 davon, an den Kante
der Platte 500 verhältnismäßig
dünn zu sein, dazu, in der Mitte der Platte 500 verhältnismäßig
dick zu sein, während die zweite Schicht 504 über ihre
Breite eine konstante Dicke beibehält. Eine Variation der
Dicke der ersten Schicht 502 kann unter anderem verwendet
werden, um der Platte eine zusätzliche Festigkeit bereitzustellen
oder um eine Variation der optischen Eigenschaften der Platte bereitzustellen.
In einem veranschaulichenden Beispiel, wo die erste Schicht 502 eine
gleichmäßige Konzentration von losen streuenden
Teilchen enthält, kann eine Variation der Dicke der ersten
Schicht 502 verwendet werden, um eine räumlich
variierende Streucharakteristik bereitzustellen. Im dargestellten
Beispiel gibt es eine größere Streuung des Lichts,
das durch den Mittelabschnitt der Platte 500 geht, als
an der Kante.
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In
anderen Ausführungsformen können die zweite Schicht 504,
oder sowohl die erste als auch die zweite Schichte 502, 504 eine
variable Dicke aufweisen. Wie zum Beispiel in 5B dargestellt,
weist eine ausgekehlte Platte 520 eine erste Schicht 522 gleichmäßiger
Dicke und eine zweite Schicht 524 variabler Dicke auf.
Es wird erkannt werden, daß Variationen der Dicke der ersten
und/oder der zweiten Schicht 502, 504, 522, 524 periodisch
oder nicht-periodisch sein können.
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In
einigen Ausführungsformen können die Oberflächen
des Materials, das die Aussparungen oder Hohlkehlen umgibt, parallel
oder senkrecht zu den Außenflächen der ausgekehlten
Platte sein, jedoch ist dies keine notwendige Bedingung. In einigen exemplarischen
Ausführungsformen können die Oberflächen
der ersten oder zweiten Schicht, die die Hohlkehlen definieren,
zur Oberseite der ausgekehlten Platte nicht-parallel sein. Diese
wird schematisch in 6A für eine besondere
ausgekehlte Platte 600 dargestellt, in der die Unterseite 602a der
ersten Schicht 602 zur Oberseite 604b der zweiten
Schicht 604 für mindestens einige der Hohlkehlen 608 nicht-parallel
ist. Folglich sind die Querschnittsformen einiger der Hohlkehlen 608a nicht
quadratisch oder rechteckig.
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Die
Unterseite der Hohlkehle kann ebenfalls zur Unterseite der zweiten
Schicht nicht-parallel sein. Zum Beispiel sind in der Ausführungsform
der 6B die Dicken sowohl der ersten als auch der zweiten
Schicht 622, 624 über die Breite der
Platte 620 nicht gleichmäßig. In anderen
exemplarischen Ausfüh rungsformen kann die erste Schicht
gleichmäßig dick sein, während nur die
zweite Platte eine ungleichmäßige Dicke aufweist.
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Die
Hohlkehlen brauchen in ihrer Form nicht vierseitig zu sein, und
können andere Formen annehmen. Zum Beispiel weist in einer
exemplarischen Ausführungsform, die in 7A schematisch
dargestellt wird, die ausgekehlte Platte 700 dreieckig
geformte Verbindungselemente 706 auf, die zwischen den
ersten und zweiten Schichten 702, 704 verbinden.
Folglich können auch die Hohlkehlen 708 einen dreieckigen
Querschnitt aufweisen. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform,
die in 7B schematisch dargestellt wird,
weist die ausgekehlte Platte 720 obere und untere Schichten 722, 724 auf, die
sinusförmige Innenseiten 722a, 724a aufweisen, die
die Hohlkehlen 728 definieren. Die Verbindungselemente 726 sind
dort ausgebildet, wo die sinusförmigen Oberflächen
zusammentreffen.
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In
einer anderen exemplarischen Ausführungsform, die in 7C schematisch
dargestellt wird, weist die ausgekehlte Platte 730 obere
und untere Schichten 732, 734 auf, die über
gekrümmte Verbindungselemente 736 miteinander
verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform wechseln
sich die gekrümmten Verbindungselemente 736 zwischen einer
Krümmung in eine Richtung und die entgegengesetzte Richtung
ab, um einen Welleffekt zu erzeugen.
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Es
können zusätzlich zu den hierin dargestellten
viele andere Querschnitte für die Verbindungselemente und
die Hohlkehlen verwendet werden. Ferner werden die dargestellten
Ausführungsformen nur zu Veranschaulichungszwecken präsentiert,
und es gibt keine Absicht, den Rahmen der Erfindung nur auf jene
Querschnitte zu beschränken, die hierin dargestellt werden.
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In
einigen exemplarischen Ausführungsformen, zum Beispiel
der ausgekehlten Platte 800, die in 8A schematisch
dargestellt wird, die eine Draufsicht der Platte 800 zeigt,
sind die Hohlkehlen 808 linear und parallel zueinander
angeordnet. In anderen exemplarischen Ausführungsformen,
zum Beispiel der ausgekehlten Platte 820, die in 8B schematisch
dargestellt wird, sind die Hohlkehlen 828 linear, sind
jedoch mit einer ersten Gruppe von Hohlkehlen, die parallel zueinander
sind, und einer zweiten Gruppe von Hohlkehlen 828 angeordnet,
die parallel zueinander, jedoch senkrecht zur ersten Gruppe sind.
In anderen Ausführungsformen können unterschiedliche
Hohlkehlen unter unterschiedlichen Winkeln zueinander verlaufen.
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In
einigen Ausführungsformen kann die Oberfläche
der ersten oder der zweiten Schicht eben sein und mit einer Antireflexionsbeschichtung
versehen sein. In anderen Ausführungsformen kann die erste
und/oder die zweite Schicht eine optische Funktion bereitstellen.
Zum Beispiel können die Außen- oder Innenflächen
der ersten und/oder zweiten Schichten mit einer matten Ausführung
versehen sein. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform
können die ersten und zweiten Schichten mit einer Oberflächenstruktur
versehen sein. Zum Beispiel weist die ausgekehlte Platte 900,
die in 9 schematisch dargestellt wird, erste und zweite
Schichten 902, 904 auf, die über Verbindungselemente 906 aneinander
befestigt sind. In dieser besonderen Ausführungsform ist
die Oberseite 910 der ersten Schicht 902 mit einer
Reihe prismatischer Rippen 912 versehen. Die Rippen 912 können
parallel zueinander verlaufen, wobei in diesem Fall die Oberfläche 910 wie eine
prismatische helligkeitssteigernde Schicht arbeitet, die etwas achsenfernes
Licht, das durch einen Lichtstrahl 914 veranschaulicht
wird, so ablenkt, daß es sich in eine zur Achse 916 mehr
parallele Richtung ausbreitet.
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Die
ausgekehlte Platte kann andere Arten von Oberflächen aufweisen.
In einem anderen Beispiel, das in 10 schematisch
dargestellt wird, weist die erste Schicht 1002 der ausgekehlten
Platte 1000 eine Oberseite 1010 auf, die eine
Reihe von Linsen 1012 aufweist, die dem Licht 1014,
das durch die Platte geht, eine Brechkraft bereitstellen. Die Linsen 1012 können
eine Breite aufweisen, die gleich dem Abstand zwischen den Verbindungselementen 1006 ist,
jedoch ist dies nicht erforderlich. Die Linsen 1012 können
Lentikularlinsen sein, die sich über die Breite der Platte 1000 erstrecken.
Dieser Linsentyp ist besonders gut für eine Platte geeignet,
die unter Verwendung eines Extrusionsverfahrens hergestellt wird.
Es können andere Verfahren verwendet werden, um die Linsen 1012 zu
bilden, wie z. B. Formen.
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Die
ausgekehlte Platte kann zum Halten von anderen optischen Schichten
in einer Anzeige verwendet werden. Zum Beispiel können
eine oder mehrere andere Schichten an der ausgekehlten Platte befestigt
sein. Die folgenden Beispiele werden präsentiert, um einige
mögliche Kombinationen anderer Schichten mit einer ausgekehlten
Platte dazustellen. 11A zeigt eine Anordnung 1100 optischer Schichten,
die eine ausgekehlte Platte 1101 mit einer Reflexionspolarisatorschicht 1110 aufweist,
die an der Oberseite einer oberen Schicht 1102 der ausgekehlten
Platte befestigt ist. Die Reflexionspolarisatorschicht 1110 kann
unter Verwendung eines Klebemittels, zum Beispiel eines klaren Klebemittels
oder eines optisch streuenden Klebemittels befestigt sein. Es kann
eine prismatische helligkeitssteigernde Schicht 1112 über
der Reflexionspolarisatorschicht 1110 befestigt sein. In
einigen exemplarischen Ausführungsformen kann es wünschenswert
sein, daß mindestens ein Teil des Lichts durch eine Luftgrenzfläche
oder eine Grenzfläche, die von einen niedrigen zu einem
hohen Brechungsindex über geht, in die helligkeitssteigernde
Schicht 1112 eintritt. Daher kann eine Schicht mit einem
Material mit einem niedrigen Index, zum Beispiel einem fluorierten
Polymer, zwischen der helligkeitssteigernden Schicht 1112 und
der nächsten Schicht unter der helligkeitssteigernden Schicht 1112 angeordnet
werden.
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In
anderen exemplarischen Ausführungsformen kann ein Luftspalt
zwischen der helligkeitssteigernden Schicht 1112 und der
Schicht unter der helligkeitssteigernden Schicht 1112 vorgesehen
sein. Ein Ansatz, den Luftspalt bereitzustellen, ist es, auf einer
oder beiden gegenüberliegenden Flächen der helligkeitssteigernden
Schicht 1112 und der Schicht unter der helligkeitssteigernde
Schicht 1112 eine Struktur aufzunehmen. In der dargestellten
Ausführungsform ist die Unterseite 1114 der helligkeitssteigernden
Schicht 1112 mit Vorsprüngen 1116 strukturiert,
die die benachbarte Schicht berühren. Es werden folglich
Hohlräume 1118 zwischen den Vorsprüngen 1116 gebildet,
mit dem Resultat, daß Licht, das in die helligkeitssteigernde
Schicht 1112 an einer Position zwischen den Vorsprüngen 1116 eintritt,
es durch eine Luftgrenzfläche eintritt. In anderen Ausführungsformen
kann die Reflexionspolarisatorschicht 1110 weggelassen
werden und die prismatische helligkeitssteigernde Schicht 1112 direkt
an der ausgekehlten Platte 1101 befestigt werden. In einigen
Ausführungsformen kann die ausgekehlte Schicht 1101 eine
optische Streuung bereitstellen, oder es kann eine getrennte streuende
Schicht vorgesehen sein, die zum Beispiel an einer unteren Schicht 1104 der
ausgekehlten Schicht 1101 befestigt ist oder an der ersten
Schicht 1102 der ausgekehlten Schicht 1101 zwischen
(i) der ausgekehlten Schicht und (ii) der Reflexionspolarisatorschicht 1110 und/oder
der prismatischen helligkeitssteigernden Schicht 1112 befestigt
ist.
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Es
können andere Ansätze zum Bilden von Hohlräumen
und folglich zum Bereitstellen einer Luftgrenzfläche für
Licht verwendet werden, das in die helligkeitssteigernde Schicht
eintritt. Zum Beispiel kann die helligkeitssteigernde Schicht eine
ebene Unterseite aufweisen, wobei die benachbarte Schicht mit Vorsprüngen
strukturiert ist. Diese und zusätzliche Ansätze
werden im
US-Patent Nr. 7,010,212 (Emmons
u. a.) erläutert. Jede der Ausführungsformen einer
ausgekehlten Platte, die hierin erläutert werden, kann
angepaßt werden, um eine Luftgrenzfläche für
Licht bereitzustellen, das in die helligkeitssteigernde Schicht
eintritt.
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Die
Reihenfolge der Folien, die an der ausgekehlten Platte
1101 befestigt
sind, kann unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann eine Reflexionspolarisatorschicht
1110 an
der prismatischen Oberfläche der helligkeitssteigernden
Schicht
1112 befestigt sein, und die helligkeitssteigernde
Schicht
1112 ist an der ausgekehlten Platte
1101 befestigt.
Diese Anordnung
1120 wird in
11B schematisch
dargestellt. Die Befestigung von optischen Folien an der prismatischen
Oberfläche einer helligkeitssteigernden Schicht wird ferner
im
US-Patent Nr. 6,846,089 (Stevenson
u. a.) beschrieben.
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Eine
exemplarische Ausführungsform, die eine Anordnung 1200 darstellt,
in der eine oder mehrere Folien an der unteren Schicht der ausgekehlten Platte
befestigt sind, wird in 12A schematisch dargestellt.
In dieser Ausführungsform ist ein Reflexionspolarisator 1210 an
der zweiten Schicht 1204 der ausgekehlten Platte 1201 befestigt,
und eine prismatische helligkeitssteigernde Schicht 1212 ist
an der ersten Schicht der ausgekehlten Platte 1201 befestigt.
Es kann eine optionale Diffusorschicht 1214 an der Unterseite
des Reflexionspolarisators 1210 befestigt sein. In anderen
Ausführungsformen kann die ausgekehlte Platte selbst eine
Streuung bereitstellen. In einem solchen Fall kann es erwünscht
sein, daß die ausgekehlte Platte 1201 das Licht,
das durch den Reflexionspolarisator 1210 gegangen ist,
nicht erheblich depolarisiert.
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Eine
andere exemplarische Ausführungsform 1220 einer
ausgekehlten Platte 1201, die an einer Anordnung von Lichthandhabungsfolien
befestigt ist, wird in 12B schematisch
dargestellt. In dieser Ausführungsform 1220 ist
eine Diffusorschicht 1222 an der ausgekehlten Platte 1201 befestigt.
Es ist eine Zwischenschicht 1224 auf der Diffusorschicht 1222 angeordnet,
und eine prismatische helligkeitssteigernde Schicht 1226 ist über
der Zwischenschicht 1224 angeordnet. Die Diffusorschicht 1222 kann
zum Beispiel ein Acrylschaumband sein: das Schaumband verformt sich,
wenn die Zwischenschicht 1224 in das Schaumband gedrückt
wird, wobei ein vertiefter Bereich erzeugt wird, in dem die Zwischenschicht sitzt.
Die Zwischenschicht 1224 kann eine optische Funktion aufweisen:
zum Beispiel kann die Zwischenschicht 1224 eine Reflexionspolarisatorfolie sein.
Beispiele anderer geeigneter Anordnungen von Lichthandhabungsfolien,
die mit einer ausgekehlten Platte verwendet werden kön nen,
werden in näheren Einzelheiten in der US-Anmeldung Veröffentlichungsnr.
2006/0082699 (Gehlsen u. a.) beschrieben.
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Zusätzlich
zum Formen gibt es andere Verfahren zum Herstellen einer ausgekehlten
Platte. Ein Verfahren ist es, einen Rücken, an dem schon
Verbindungselemente angebracht sind, an einer anderen optische Folie
zu befestigen. Dieser Ansatz wird in den 13A und 13B schematisch dargestellt. Der Rücken 1302 weist
ein Querelement 1304 und eine Anordnung von Verbindungselementen 1306 auf.
Die Verbindungselemente 1306 können in das Querelement 1304 integriert
sein. Zum Beispiel kann der Rücken 1302 durch
Formen oder Extrusion gebildet werden. Der Rücken 1302 kann
aus denselben Arten von Materialien gebildet werden, wie sie vorhergehend
für eine ausgekehlte Platte erläutert wurden.
Folglich kann der Rücken 1302 aus einem optisch
transparenten oder optisch streuenden Material gebildet werden.
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Es
wird eine optische Folie 1310 an den Verbindungselementen 1306 befestigt.
Die optische Folie kann aus jedem geeigneten Typ Folie bestehen. Zum
Beispiel kann die Folie 1310 eine prismatische helligkeitssteigernde
Folie, eine Diffusorfolie, eine Reflexionspolarisatorfolie, eine
Verstärkungsdiffusorfolie, eine Linsenfolie, ein Absorptionspolarisator, eine
matte Folie oder dergleichen sein. Zusätzlich kann die
optische Folie 1310 einfach eine transparente Folie sein.
Desweiteren können optische Folien auch am Rücken 1302 unter
dem Querelement 1304 befestigt werden.
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13B zeigt die optische Folie 1310, die
an den Verbindungselementen 1306 befestigt ist. Die Folie 1310 kann
an den Verbindungselementen unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens
befestigt werden. Zum Beispiel können die Unterseite 1312 der
Folie 1310 und/oder die Spitzen 1314 der Verbindungselemente 1306 mit
einem Klebemittel angebracht werden, das gehärtet wird,
nachdem die Unterseite 1312 und die Verbindungselementspitzen 1314 in
Kontakt angeordnet sind. In einem anderen Ansatz, in dem die Folie 1310 und
die Verbindungselemente 1306 beide aus Polymermaterialien
ausgebildet sind, können die Folie 1310 und die
Verbindungselemente 1306 in Kontakt angeordnet werden, bevor
die jeweiligen Polymermaterialien vollständig vernetzt
sind, und die Folie 1310 und die Verbindungselemente 1306 werden
anschließend miteinander vernetzt. Es können einige
andere Ansätze verwendet werden, zum Beispiel die optische
Folie unmittelbar folgend an die Extrusion mit dem geschmolzenen
Polymer in Kontakt zu bringen, um eine Bindung zwischen der optischen
Folie und den Hohlkehlen zu erzeugen. In einem anderen Ansatz können die
Hohlkehlen (nach der Extrusion) erwärmt werden und zu einem
späteren Zeitpunkt laminiert werden. Außerdem
kann auch eine gemeinsam extrudierte Hohlkehle eingesetzt werden,
wodurch die Hohlkehle aus einem Material wie die Matrix (nicht klebendes Formstück)
mit einem Material gebildet wird, das an der Spitze (klebemittelförmiges
Material) gemeinsam extrudiert wird.
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Nachdem
die Folie 1310 befestigt worden ist, bilden die Folie 1310 und
der Rücken 1302 zusammen eine Platte, die Hohlkehlen 1316 aufweist.
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In
einer anderen Ausführungsform, die schematisch in den 14A (getrennte Elemente) und 14B (aneinander befestigte Elemente) dargestellt
wird, weist ein Rücken 1402 Sätze von
Verbindungselementen 1406a, 1406b auf jeweiligen
Seiten eines Querelements 1404 auf. Es können
zwei optische Folien 1410a, 1410b an den jeweiligen
Sätzen der Verbindungselemente 1406a, 1406b befestigt werden.
Die optischen Folien 1406a, 1406b können jeder
erwünschte Typ einer optischen Folie sein, wie eine transparente
Folie, eine Diffusorfolie, eine prismatische helligkeitssteigernde
Folie, eine reflektierende polarisierende Folie oder dergleichen.
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Nachdem
mindestens eine der Folien 1410a, 1410b am Rücken 1402 befestigt
worden ist, bilden die Folien 1410a und 1410b und
der Rücken 1402 zusammen eine Platte, die Hohlkehlen 1416 aufweist.
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Eine
besondere Ausführungsform einer Anordnung 1500 optischer
Folien, die einen Rücken 1502 des in 14B dargestell ten Typs aufweist, wird in 15 schematisch
dargestellt. In dieser Ausführungsform ist eine Diffusorschicht 1510 an den
unteren Verbindungselementen 1506b befestigt, und eine
prismatische helligkeitssteigernde Schicht 1512 ist an
den oberen Verbindungselementen befestigt. Es kann optional eine
Reflexionspolarisatorschicht 1514 an der strukturierten
Seite der prismatischen helligkeitssteigernden Schicht 1512 befestigt sein.
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Eine
andere veranschaulichende Anordnung 1600 wird in 16 schematisch
dargestellt, in der der Reflexionspolarisator 1514 zwischen
der Diffusorschicht 1510 und dem Rücken 1502 angeordnet ist.
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Ein
anderer Ansatz, zwei Schichten aneinander zu befestigen, ist es,
Schichten zu verwenden, die gegenseitig verbindbar sind. Zum Beispiel
können die beiden Schichten mechanisch aneinander befestigbar
sein, wobei ein Befestigungsmechanismus verwendet wird, wie jener,
der verwendet wird, um Nahrungsmittelaufbewahrungsbeutel abzudichten.
Eine exemplarische Ausführungsform eines solchen Mechanismus
wird in 17 dargestellt, die Teile der
oberen und unteren Schichten 1702, 1704 zeigt.
Jede Schicht 1702, 1704 weist jeweilige gegenseitige
Verbindungselemente 1706, 1708 auf, die zur anderen
Schicht gerichtet sind. Wenn die beiden Schichten 1702, 1704 zusammengedrückt
werden, verriegeln sich die gegenseitigen Verbindungselemente 1706, 1708 miteinander,
um die Verbindungselemente zu bilden. Die Schichten 1702, 1704 mit den
jeweiligen gegenseitigen Verbindungselementen 1706, 1708 können
zum Beispiel unter Verwendung eines Extrusionsverfahrens gebildet
werden. Die gegenseitigen Verbindungselemente 1706 können
dieselbe Form wie die gegenseitigen Verbindungselemente 1708 aufweisen,
jedoch ist dies nicht erforderlich.
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Ob
Rücken verwendet werden, um die oberen und unteren Schichten
zu verbinden, oder nicht, die ausgekehlte Platte kann in einem teilweise
kontinuierlichen Verfahren gebildet werden. Die Folien, die die
oberen und unteren Schichten, und den opti onalen Rücken
bilden, können von jeweiligen Rollen abgezogen und aneinander
befestigt werden. Sobald die Schichten aneinander befestigt sind,
ist das resultierende ausgekehlte Produkt verhältnismäßig
steif. Es können einzelne Platten vom kontinuierlichen ausgekehlten
Produkt abgeschnitten werden.
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Eine
ausgekehlte Platte kann verwendet werden, um die Wärmehandhabung
in einem Anzeigesystem, wie einer Fernsehanzeige oder einem Monitor
zu verbessern. Eine exemplarische Ausführungsform eines
Anzeigesystems 1800, das in 18 schematisch
dargestellt wird, weist eine oder mehrere Lichtquellen 1802,
eine ausgekehlte Platte 1804, eine Anordnung von Lichthandhabungsschichten 1806 und
ein Anzeige-Panel 1808 auf. Es kann ein Kühlmittel
durch die Hohlkehlen der ausgekehlten Platte 1804 fließen,
was zu einer niedrigeren Betriebstemperatur des Anzeigesystems führt.
Das Kühlmittel kann Luft sein, und in einigen Ausführungsformen kann
die Luft einfach infolge natürlicher Konvektion durch vertikal
orientierte Hohlkehlen strömen. In anderen Ausführungsformen
kann das Kühlmittel durch eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung
durch die Hohlkehlen gedrückt werden. Zum Beispiel kann
ein Ventilator 1810 verwendet werden, um Luft durch die Hohlkehlen
der ausgekehlten Platte 1804 zu drücken. In anderen
Ausführungsformen kann eine transparente Flüssigkeit,
wie Wasser durch eine Pumpe durch die Hohlkehlen gedrückt
werden.
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Es
wird erkannt werden, daß es viele andere mögliche
Anordnungen innerhalb des Rahmens der Erfindung gibt, in denen andere
Schichten in anderen Reihenfolgen vom unten nach oben in der Anordnung,
oder an anderen Positionen in Bezug zum Rücken erscheinen.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht so betrachtet werden, daß sie
auf die besonderen Beispiele beschränkt ist, die oben beschrieben
werden, sondern sollte vielmehr so verstanden werden, daß sie alle
Aspekte der Erfindung abdeckt, die in den beigefügten Ansprüchen
deutlich dargelegt werden. Es werden leicht verschiedene Modifikationen, äquivalente
Verfahren, so wie zahlreiche Strukturen, auf die die vorliegende
Erfindung anwendbar sein kann, Fachleuten der Technik, auf die die
vorliegende Erfindung gerichtet ist, bei der Durchsicht der vorliegenden
Beschreibung offenbar werden. Zum Beispiel können auch
freistehende optische Folien in einer Anzeigevorrichtung neben einer
ausgekehlten Platte verwendet werden, die an anderen optischen Schichten
befestigt ist. Auch kann eine Anzeige mehr als eine ausgekehlte
Platte verwenden. Die Hohlkehlen der mehreren ausgekehlten Platten
können parallel zueinander angeordnet sein, oder die Hohlkehlen
einer Platte können nichtparallel zu den Hohlkehlen einer
anderen ausgekehlten Platte orientiert sein. Die Ansprüche
sind dazu bestimmt, solche Modifikationen und Vorrichtungen abzudecken.
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Zusammenfassung
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Ein
Anzeigesystem weist eine Lichtquelle, ein Anzeige-Panel und eine
Anordnung von Lichthandhabungsschichten auf, die zwischen der Lichtquelle
und dem Anzeige-Panel angeordnet sind. Die Lichtquelle beleuchtet
das Anzeige-Panel durch die Anordnung von Lichthandhabungsschichten.
Die Anordnung von Lichthandhabungsschichten weist eine ausgekehlte
Platte auf, die eine vordere Schicht, die zur Anzeigetafel weist,
eine hintere Schicht, die zur Lichtquelle weist, und mehrere Verbindungselemente aufweist,
die die vordere und hintere Schicht verbinden. In einigen Ausführungsformen
weist die ausgekehlte Platte eine erste Lichthandhabungsschicht, ein
Querelement, das im wesentlichen parallel zur ersten Lichthandhabungsschicht
und von ihr beabstandet ist, und eine Anordnung von ersten Verbindungselementen
auf, die das Querelement und die erste Lichthandhabungsschicht verbinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6780355 [0035]
- - US 6572961 [0037]
- - US 5882774 [0040]
- - US 5825543 [0041]
- - US 5867316 [0041]
- - US 5751388 [0041]
- - US 6122103 [0042]
- - US 5793456 [0043]
- - US 6917399 [0043]
- - US 6613819 [0062]
- - US 7010212 [0079]
- - US 6846089 [0080]