DE112007000458T5 - Optische Anzeige mit ausgekehlter optischer Platte - Google Patents

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DE112007000458T5
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James T. St.Paul Richard
Mark D. St.Paul Gehlsen
Susan E. St.Paul Anderson
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Abstract

Lichthandhabungseinheit zur Verwendung zwischen einem Anzeige-Panel und einer Hintergrundbeleuchtung, wobei die Lichthandhabungseinheit eine Anzeigepanelseite zur Orientierung zum Anzeige-Panel hin und eine Hintergrundbeleuchtungsseite zur Orientierung zur Hintergrundbeleuchtung hin aufweist, wobei die Einheit aufweist:
eine ausgekehlte Schicht, die eine erste Lichthandhabungsschicht, ein Querelement, das im wesentlichen parallel zur ersten Lichthandhabungsschicht und von ihr beabstandet ist, und eine Anordnung von ersten Verbindungselementen aufweist, die mit dem Querelement integral sind, wobei die ersten Verbindungselemente an der ersten Lichthandhabungsschicht angebracht sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft optische Anzeigen und insbesondere Anzeigesysteme, die von hinten beleuchtet werden, wie sie in LCD-Monitoren und LCD-Fernsehgeräten verwendet werden können.
  • Hintergrund
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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:
  • 1 schematisch eine Anzeigevorrichtung, die eine ausgekehlte Platte verwendet;
  • 2A schematisch eine ausgekehlte Platte;
  • 2B und 2C schematisch ausgekehlten Platten mit befestigten optischen Folien;
  • 3 schematisch eine ausgekehlte Platte, die eine räumlich variable Einzeldurchgangsdurchlässigkeit aufweist;
  • 4 schematisch eine ausgekehlte Platte, die einen räumlich variablen Brechungsindex aufweist;
  • 5A und 5B schematisch ausgekehlte Platten, deren obere und untere Schichten jeweils räumlich variierende Dicken aufweisen;
  • 6A und 6B schematisch ausgekehlte Platten, deren obere und untere Schichten jeweils räumlich variierende Dicken aufweisen;
  • 7A, 7B, und 7C schematisch ausgekehlte Platten, die Hohlkehlen mit unterschiedlicher Querschnittsform aufweisen;
  • 8A schematisch eine Draufsicht einer ausgekehlten Platte, die parallel angeordnete Hohlkehlen zeigt;
  • 8B schematisch eine Draufsicht einer ausgekehlten Platte, die Gruppen von parallelen Hohlkehlen zeigt, die senkrecht angeordnet sind;
  • 9 und 10 schematisch ausgekehlte Platten mit einer optisch nützlichen Oberflächenstruktur;
  • 11A, 11B, 12A und 12B schematisch verschiedene optische Folienanordnungen, die eine ausgekehlte Platte aufweisen;
  • 13A und 13B schematisch den Aufbau einer ausgekehlten Platte, die einen Rücken verwendet, der an einer optischen Folie befestigt ist;
  • 14A und 14B schematisch den Aufbau einer ausgekehlten Platte, die einen doppelseitigen Rücken verwendet, der an optischen Folien befestigt ist;
  • 15 und 16 schematisch andere Folienanordnungen, die um einen doppelseitigen Rücken aufgebaut sind;
  • 17 schematisch den Aufbau einer ausgekehlten Platte, der erste und zweite Schichten verwendet, die gegenseitige Verbindungselemente aufweisen; und
  • 18 schematisch ein Anzeigesystem, das einen Wärmeübertragungsmedienfluß durch Hohlkehlen der ausgekehlten Platte aufweist.
  • 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.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 VikuitiTM 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 VikuitiTM DBEF-D200 und DBEF-D440, die streuende Oberflächen aufweisen, die von 3M Company, St. Paul, Minnesota erhältlich sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nachdem die Folie 1310 befestigt worden ist, bilden die Folie 1310 und der Rücken 1302 zusammen eine Platte, die Hohlkehlen 1316 aufweist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zusammenfassung
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (19)

  1. Lichthandhabungseinheit zur Verwendung zwischen einem Anzeige-Panel und einer Hintergrundbeleuchtung, wobei die Lichthandhabungseinheit eine Anzeigepanelseite zur Orientierung zum Anzeige-Panel hin und eine Hintergrundbeleuchtungsseite zur Orientierung zur Hintergrundbeleuchtung hin aufweist, wobei die Einheit aufweist: eine ausgekehlte Schicht, die eine erste Lichthandhabungsschicht, ein Querelement, das im wesentlichen parallel zur ersten Lichthandhabungsschicht und von ihr beabstandet ist, und eine Anordnung von ersten Verbindungselementen aufweist, die mit dem Querelement integral sind, wobei die ersten Verbindungselemente an der ersten Lichthandhabungsschicht angebracht sind.
  2. Einheit nach Anspruch 1, wobei die erste Lichthandhabungsschicht eine Diffusorschicht, eine helligkeitssteigernde Schicht oder eine Reflexionspolarisatorschicht aufweist.
  3. Einheit nach Anspruch 1, die ferner eine zweite Lichthandhabungsschicht aufweist, die an der ausgekehlten Schicht angebracht ist.
  4. Einheit nach Anspruch 3, wobei eine Anordnung zweiter Verbindungselemente die zweite Lichthandhabungsschicht und das Querelement verbindet.
  5. Einheit nach Anspruch 3, wobei die zweite Lichthandhabungsschicht mit der ersten Lichthandhabungsschicht so verbunden ist, daß die erste Lichthandhabungsschicht zwischen dem Querelement und der zweiten Lichthandhabungsschicht liegt.
  6. Einheit nach Anspruch 1, wobei die ersten Verbindungselemente an einer Anzeigepanelseite des Querelements angeordnet sind und sich vom Querelement erstrecken, wobei die Einheit ferner zweite Verbindungselemente aufweist, die an einer Hintergrundbeleuchtungsseite des Querelements angeordnet sind, wobei sich die zweiten Verbindungselemente vom Querelement erstrecken, und die ferner eine zweite Lichthandhabungsschicht aufweist, die an den zweiten Verbindungselementen angebracht ist.
  7. Anzeigesystem, das aufweist: eine Lichtquelle; ein Anzeige-Panel; und eine Anordnung von Lichthandhabungsschichten, die zwischen der Lichtquelle und dem Anzeige-Panel so angeordnet sind, daß die Lichtquelle das Anzeige-Panel durch die Anordnung von Lichthandhabungsschichten beleuchtet, wobei die Anordnung von Lichthandhabungsschichten eine ausgekehlte Platte aufweist, wobei die ausgekehlte Platte eine vordere Schicht, die zum Anzeige-Panel weist, eine hintere Schicht, die zur Lichtquelle weist, und mehrere Verbindungselemente aufweist, die die vordere und hintere Schicht verbinden.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Anordnung von Lichthandhabungsschichten eine Reflexionspolarisatorschicht, eine Diffusorschicht und/oder eine prismatische Helligkeitsverstärkungsschicht aufweist.
  9. System nach Anspruch 7, wobei mindestens ein Abschnitt der ausgekehlten Platte aus einem streuenden Material ausgebildet ist.
  10. System nach Anspruch 7, wobei die Anordnung von Lichthandhabungsschichten ferner eine Diffusorschicht, eine Reflexionspolarisatorschicht und/oder eine prismatische helligkeitssteigernde Schicht aufweist.
  11. System nach Anspruch 7, wobei die vordere und/oder hintere Schicht eine erste Lichthandhabungsschicht aufweist.
  12. System nach Anspruch 11, wobei die erste Lichthandhabungsschicht eine prismatische helligkeitssteigernde Schicht, eine Diffusorschicht und/oder eine Reflexionspolarisatorschicht aufweist.
  13. System nach Anspruch 11, wobei die Verbindungselemente erste und zweite Verbindungselemente aufweisen, wobei die ersten Verbindungselemente an einem Querelement angebracht und mit der vorderen Schicht verbunden sind, die zweiten Verbindungselemente am Querelement angebracht und mit der hinteren Schicht verbunden sind, die erste Lichthandhabungsschicht an den ersten Verbindungselementen und/oder den zweiten Verbindungselementen angebracht ist, und das ferner eine zweite Lichthandhabungsschicht aufweist, die mit den anderen der ersten Verbindungselemente und der zweiten Verbindungselemente verbunden ist.
  14. System nach Anspruch 7, das ferner eine Steuereinrichtung aufweist, die gekoppelt ist, um ein Bild zu steuern, das durch das Anzeige-Panel angezeigt wird.
  15. System nach Anspruch 7, wobei das Anzeige-Panel eine Flüssigkeitskristallanzeige (LCD) aufweist.
  16. System nach Anspruch 7, das ferner eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung zum Drücken eines Kühlmediums durch Hohlkehlen der ausgekehlten Platte aufweist.
  17. System nach Anspruch 16, wobei die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung ein Ventilator ist und das Kühlmittel Luft ist.
  18. System nach Anspruch 7, wobei Hohlkehlen der ausgekehlten Platte vertikal angeordnet sind, um einen natürlichen Konvektionsdurchgang von Luft dort hindurch zu ermöglichen.
  19. System nach Anspruch 7, wobei die Verbindungselemente erste Verbindungselemente, die an der vorderen Schicht angebracht sind, und zweite Verbindungselemente aufweist, die an der hinteren Schicht angebracht sind, wobei die ersten Verbindungselemente gegenseitig mit den zweiten Verbindungselementen verriegelt sind.
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