JP2010510545A - 照度の均一性を高めたバックライトディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2006年11月15日出願の米国特許出願第11/560234号「照度の均一性を高めたバックライトディスプレイ(Back-Lit Displays with High Illumination Uniformity)」、米国特許出願第11/560271号「照度の均一性を高めたバックライトディスプレイ(Back-Lit Displays with High Illumination Uniformity)」、米国特許出願第60/865944号「照度の均一性を高めたバックライトディスプレイ(Back-Lit Displays with High Illumination Uniformity)」、及び米国特許出願第11/560250号「照度の均一性を高めたバックライトディスプレイ(Back-Lit Displays with High Illumination Uniformity)」に関連し、これらは参照により組み込まれる。
本発明は、光学ディスプレイに関し、より具体的には、LCDモニター及びLCDテレビに利用することができるような、後方から光源によって直接的に照射される液晶ディスプレイ(LCD)に関する。
バックライト及び光管理ユニットを有する、ディスプレイの照射ユニットの光線追跡モデルを構築して、EUFの様々なパラメーターに応じる照射ユニットの光学性能を調べた。モデル照射ユニット800は、図8に概略的に図説されており、光源の配列空洞804の境界を画定する反射フレーム802と、ランプ808の配列の下の後方反射体806と、ディフューザー層810及びEUF 812と、を備えた。その他の記載のない限り、モデルは、反射体806が鏡面反射体であると想定した。モデルは、ランプ808はそれぞれ、冷陰極蛍光灯に類似の、38,000ニトの細長い光源を備えると想定した。ランプ808は、中央から中央までの距離Sによって、規則的に間隔が置かれ、反射体806とディフューザー層810との間の分離は、Dによって与えられ、ランプ808と反射体806との間の分離距離はHであった。ランプ808の間の間隔Sは、30mmと想定され、ランプの直径2Rは3mmと想定され、Dの値は7mmと想定された。ディフューザー層810は2mmの厚さで、EUF 812はおよそ0.45mmの厚さを有し、ディフューザー層810の下方面と接触していた。空洞には3つのバルブ808が存在した。輝度強化層814及び反射偏光層815は、ディフューザー層810の上に配置された。輝度強化層814は、バルブ808の細長い方向と平行に配向されたプリズム型肋材から形成された。
様々なEUFパラメーターのいくつかの組み合わせを有する照射ユニットの光学特徴がモデル化された。異なる範囲の様々なEUFパラメーターが、表Iに列挙される。「頂点」という用語は、光変向部材の頂角を指し、「平坦」という用語は、平坦領域Fの程度を指し、「R」という用語は、光変向要素の曲率半径を指す。「底」という用語は、光源に面するEUFの下方面を指し、「上」という用語は光源と反対方向に面するEUFの上方面を指す。
EUFを有する照射ユニットの性能を従来の照射ユニットの性能に対して比較するために、EUF812がないことを除き、図8に示されるもののような照射ユニットのいくつかの比較データセットが取得された。これらの比較例で使用されたディフューザー−g及びランプ高さの値は、表IIIに示される。
モデルは、照射ユニットの上の光の輝度、及び照射ユニットのフィルムに対して垂直方向に伝搬する光の輝度の均一性を含め、照射ユニットの様々な操作パラメーターを計算するために使用された。図10は、輝度(ニト)に対してプロットされた相対的輝度の均一性(%)を示す散乱図を表す。例えば、輝度の均一性は、この例では輝度のパーセントとして表される。比較例の7S〜12Sは、より高い伝達の例がより高い輝度を有し、EUF例(1〜6)よりもわずかに高い平均輝度を示す。輝度が最も高いEUFの例である実施例1は、輝度が最も高い比較例である例12Sの輝度のおよそ99.5%の輝度を有し、輝度が最も低いEUFの例である実施例6でも、例12の輝度のおよそ96%の輝度を有する。このように、EUFの実施例1〜6の輝度は、鏡面反射比較例7S〜12Sと比較して、輝度の低下が見られたとしても、有意に低下していない。拡散比較例7D〜12Dは、輝度のレベルがEUFの実施例1〜6よりも低いことを実証する。
EUFを有する、及び有さないライトボックスによって生成された光の実験測定が、図15に示される。ライトボックスは、幅が約33cmで、中央から中央までの間隔が35mmの8つの蛍光灯を含んだ。ライトボックスの深さは8mmであったので、S/D比の値は約4.4であった。すべての事例で、ランプの上にディフューザー層が存在した。曲線1502は、ディフューザー層にわたる位置に応じて、測定されたルミナンス(Cdm−2)を示す。この曲線は、強度の有意な空間的変動を示す。曲線1504は、ディフューザー層の下にEUFの存在下で行われたのと同様の測定を表すが、EUFが出力強度を更に均一にすることにおいて有意な影響を及ぼすことを示す。これらの実験結果を生み出すために使用されるEUFは、両面EUFであり、それぞれの面は、肋材の間に平坦領域がなく肋材自体にも平坦領域がない、一連のプリズム型肋材を含んだ。下方の光変向面上には、ランプに面して、プリズム頂角が66°であって、上方の光変向面上には、ディフューザー層に面して、プリズム頂角が100°であった。
Claims (45)
- 直接照射型ディスプレイユニットであって、
ディスプレイパネルと、
該ディスプレイパネルの後方に配置され、照射光を生成することが可能な1つ以上の光源と、
該1つ以上の光源と該ディスプレイパネルとの間に配置されたディフューザーと、
該1つ以上の光源と該ディフューザーとの間に配置された光変向層と、
を備え、該光変向層は、該1つ以上の光源に面する第1の光変向面を備え、該第1の光変向面は、該光変向層と直交する第1の光変向平面で最初に該光変向層上に垂直に入射する光を変向し、該光変向層は、該ディフューザーに面する第2の光変向面を更に備え、該第2の光変向層は、該光変向層に対して垂直な方向に該光変向層内を伝搬する光を、該第1の変向平面に平行ではない第2の変向平面に好適に変向するように構成されている、ディスプレイユニット。 - 前記第1の変向平面が、前記第2の変向平面に対して実質的に垂直である、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1の光変向面が、表面の不連続性によって分割された少なくとも2つの隣接する表面部分を有する光変向要素を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記ディフューザーが、前記光変向層に取り付けられている、請求項1に記載のユニット。
- 前記光変向層に面する前記ディフューザーの側面上に接着層を更に備え、前記第2の光変向面の部分が該接着層に貫入している、請求項4に記載のユニット。
- 前記第2の光変向面の少なくとも一部が、前記ディフューザーに平行であり、かつ該ディフューザーに取り付けられている、請求項4に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、前記光変向層に垂直な軸に対し非対称である光変向部材を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、前記光変向層に平行である表面部分を有する光変向部材を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、2つの隣接する光変向部材の間に少なくとも1つの平坦な表面部分を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、前記光変向層にわたって延在する細長い光変向部材を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記細長い光変向部材が、該細長い光変向部材の長さに実質的に沿って一定の高さを有する、請求項10に記載のユニット。
- 前記細長い光変向部材が、該細長い光変向部材の長さに沿って変化する高さを有する、請求項11に記載のユニット。
- 前記細長い光変向部材が、該細長い光変向部材の長さに沿って変化する幅を有する、請求項10に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、高さが同じではない、2つの隣接する光変向部材を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記ディフューザーと前記ディスプレイパネルとの間に配置された1つ以上の光管理フィルムを更に備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記1つ以上の光管理フィルムが、少なくとも第1の輝度強化フィルムと、反射型偏光フィルムとを備える、請求項15に記載のユニット。
- 前記第1の輝度強化フィルムのプリズム構造に対して実質的に直交して配向されたプリズム構造を有する第2の輝度強化フィルムを更に備える、請求項16に記載のユニット。
- 前記ディスプレイパネルが、液晶ディスプレイ(LCD)パネルを備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記1つ以上の光源が少なくとも1つの発光ダイオードを備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記1つ以上の光源が少なくとも1つの蛍光灯を備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記ユニットによって表示される画像を制御するように、前記ディスプレイパネルに接続された制御ユニットを更に備える、請求項1に記載のユニット。
- 前記ディフューザーが拡散面である、請求項1に記載のユニット。
- 前記ディフューザーが拡散層である、請求項1に記載のユニット。
- 直接照射型ディスプレイユニットであって、
ディスプレイパネルと、
該ディスプレイパネルの後方に配置され、照明光を生成することが可能な1つ以上の光源と、
該ディスプレイパネルと該1つ以上の光源との間に配置されたディフューザーと、
該1つ以上の光源と該ディフューザーとの間に配置された光変向層と、
を備え、該光変向層は、該1つ以上の光源に面する第1の光変向面と該ディフューザーに面する第2の光変向面とを備え、該光変向層に対して実質的に垂直な方向に該光変向層内を伝搬する、該1つ以上の光源からの光の少なくとも第1の部分は、該第2の光変向面の平坦部分を介して実質的に伝達され、該光変向層に対して実質的に垂直な方向に該光変向層内を伝搬する、該1つ以上の光源からの光の少なくとも第2の部分は、該第2の光変向面の傾斜部分で内部全反射される、ディスプレイユニット。 - 前記1つ以上の光源から前記第1の光変向面上に入射する光が、第1の光変向平面へ実質的に変向され、該第1の光変向面から前記第2の光変向面上に入射する光が、該第1の光変向平面と平行ではない第2の光変向平面へ実質的に変向される、請求項24に記載のユニット。
- 前記第1の光変向平面が、前記第2の光変向平面に対して実質的に垂直である、請求項24に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、表面の不連続性によって分割された少なくとも2つの隣接する表面部分を有する光変向要素を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記ディフューザーが、前記光変向層に取り付けられる、請求項24に記載のユニット。
- 前記光変向層に面する前記ディフューザーの側面上に接着層を更に備え、前記第2の光変向面の部分が該接着層に貫入している、請求項28に記載のユニット。
- 前記第2の光変向面の少なくとも一部が、前記ディフューザーに平行であり、かつ該ディフューザーに取り付けられている、請求項28に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、前記光変向層に垂直な軸に対して非対称な光変向要素を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、前記光変向層に平行である表面部分を有する光変向要素を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、2つの隣接する光変向要素の間に少なくとも1つの平坦な表面部分を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、前記光変向層にわたって延在する細長い部材を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記細長い部材が、該細長い部材の長さに実質的に沿って一定の高さを有する、請求項34に記載のユニット。
- 前記細長い部材が、該細長い部材の長さに沿って変化する高さを有する、請求項34に記載のユニット。
- 前記細長い光変向部材が、該細長い部材の長さに沿って変化する幅を有する、請求項34に記載のユニット。
- 前記第1及び第2の光変向面のうちの少なくとも1つが、高さが同じではない2つの隣接する光変向要素を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記ディフューザーと前記ディスプレイパネルとの間に配置された1つ以上の光管理フィルムを更に備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記1つ以上の光管理フィルムが、少なくとも第1の輝度強化フィルムと反射型偏光フィルムとを備える、請求項39に記載のユニット。
- 前記第1の輝度強化フィルムのプリズム構造に対して実質的に直交して配向されたプリズム構造を有する第2の輝度強化フィルムを更に備える、請求項40に記載のユニット。
- 前記ディスプレイパネルが、液晶ディスプレイ(LCD)パネルを備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記1つ以上の光源が少なくとも1つの発光ダイオードを備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記1つ以上の光源が少なくとも1つの蛍光灯を備える、請求項24に記載のユニット。
- 前記ユニットによって表示される画像を制御するように、前記ディスプレイパネルに接続された制御ユニットを更に備える、請求項24に記載のユニット。
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