(57)【要約】【課題】透過型ディスプレイのバックライトにＬＥＤを採用したときのサイズの大形化及び高効率化を目的とする。【解決手段】バックライト（１０４）の基板（１０６）は透過型ディスプレイ（１０２）の背後に配置される。複数の低出力発光ダイオード（１０８〜１１８）が基板（１０６）に取り付けられる。発光ダイオード（１０８〜１１８）はディスプレイ（１０２）の背後に配置され、それぞれの発光ダイオード（１０８〜１１８）は公称で２００ミリアンペア以下で作動する（より好ましくは１００ミリアンペア以下で作動する）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型ディスプレイと、
バックライトとを備え、
前記バックライトは、前記ディスプレイの背後に配置された基板と、前記基板上に装着され、前記ディスプレイの背後に配置された複数の低出力発光ダイオードとを備え、前記発光ダイオードはそれぞれ公称で２００ミリアンペア以下で動作することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記基板はフレキシブルであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フレキシブルな基板はヒートシンクに装着されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクは銅箔であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記フレキシブルな基板は立体的な外形を有するように形成され、前記発光ダイオードは立体的な面によって互いに２つ以上の異なる方向に向けられることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項６】
前記立体的な外形は連続する角張った面を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記立体的な外形は連続する湾曲した面を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記基板上に装着された１つまたは複数の三次元リフレクタをさらに備え、前記発光ダイオードのうち少なくとも一部は前記リフレクタ内に装着されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記発光ダイオードは公称で１００ミリアンペア以下で動作することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオードのうち少なくとも一部は、曲がりくねったパターンで前記基板に装着されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
今日のディスプレイ技術の多くは透過型である。透過型ディスプレイは、表示する画像（複数可）を生成または提供するディスプレイであるが、画像（複数可）を照らすためにバックライトが必要である。透過型ディスプレイの一般的な形は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、広告板、周波数ディスプレイ、アイコンディスプレイを含む。従来、透過型ディスプレイは、白熱電球、または、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）を使用してバックライト照明されている。しばしば、平面型光導波路の縁に隣接してＣＣＦＬを配置することによってＬＣＤをバックライト照明する。ついで、ＣＣＦＬが放射する光は、光導波路によって導かれ反射されてからＬＣＤの背後から屈折される。
【０００２】
最近、高出力の非常に明るい発光ダイオード（ＬＥＤ）が開発されたため、白熱電球やＣＣＦＬの代わりにＬＥＤが使用されることが増えている。ＬＥＤが半導体光源であることを考えると、ＬＥＤはロバスト性に優れ、一般的に数千時間の寿命しかないＣＣＦＬと比べて何万時間という寿命を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ＬＥＤの中でも高出力ＬＥＤはサイズが大きく、効率が低い。本発明は、透過型ディスプレイのバックライトにＬＥＤを採用したときのサイズの大形化及び高効率化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、装置は透過型ディスプレイとバックライトを備える。バックライトは、ディスプレイの背後に位置する基板と、基板に装着される複数の低出力発光ダイオード（ＬＥＤ）とを備える。ＬＥＤはディスプレイの背後に位置し、各ＬＥＤは公称で≦２００ミリアンペアで動作する（より好ましくは≦１００ミリアンペアで動作する）。他の実施形態も開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明を例示する現在好ましい実施形態を図面に示す。
【０００６】
本明細書に定義されるように、高出力ＬＥＤは、公称で＞２００ミリアンペア（ｍＡ）で動作するＬＥＤである。たとえば、典型的な緑色インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）ＬＥＤは３５０ｍＡで動作することができる。高出力ＬＥＤは半導体の性質を有するので、長い寿命および衝撃抵抗などの多くの利点を備えているが、いくつかの問題も有する。たとえば、高出力ＬＥＤは実質的に、面発光装置というより点発光装置である。ディスプレイのバックライト照明用に使用する場合、光をディスプレイ全体に均一に拡散するために、ディフューザを備えた光導波路が必要となる。また高出力ＬＥＤはかなり大きいので、本来的に効率が低い。さらに、高出力ＬＥＤは大きいため大きなパッケージ（たとえば透明または半透明なカプセルの材料またはシェル）が必要となり、場所によっては高出力ＬＥＤの装着が困難である。たとえば、ノート型コンピュータのディスプレイでは深さに制限があるため、高出力ＬＥＤを含むバックライトは、典型的にはディスプレイの側面に装着しなければならない。さらに高出力ＬＥＤは多くの熱を生成するので、使用するために熱効率のよい環境（例えばヒートシンク）の設計が必要となる場合がある。このような設計は複雑で、使いにくく、高価になる可能性がある。
【０００７】
図１と図２は、透過型ディスプレイ１０２をバックライト照明する新しい方法１００を示す。これらの図に示すように、バックライト１０４は、ディスプレイ１０２の背後に位置する基板１０６を備える。複数の低出力発光ダイオード（ＬＥＤ）１０８〜１４２が、基板１０６に装着され、ディスプレイ１０２の背後に位置する。本明細書に定義されるように、「低出力」ＬＥＤは公称で≦２００ｍＡで動作するＬＥＤである（好ましくは≦１００ｍＡで動作する）。たとえば、コントロールシステム（図示せず）が、直流電流（ＤＣ）又はパルス幅変調された（ＰＷＭ）駆動信号を交互にＬＥＤ１０８〜１４２に供給することができる。
【０００８】
側面発光バックライトと同じレベルの光出力を達成するために、図１と図２のバックライト１０４はより多くのＬＥＤ１０８〜１４２を備えていてもよい。バックライト１０４は通常、高出力ＬＥＤを備えた側面発光バックライトと同じ量の光を生成できるが、それでも使用電力は少ないことに注意されたい。たとえば、上記の高出力緑色ＩｎＧａＮ  ＬＥＤは、３５０ｍＡの動作電流で２５ルーメンの光を生成し、ワット損は１ワット（Ｗ）である。対照的に、低出力緑色ＩｎＧａＮ  ＬＥＤは、２０ｍＡの動作電流で２．５ルーメンの光を生成し、ワット損は０．０７Ｗだけである。しかし、１０の低出力ＬＥＤを基板に装着すれば、光出力を組み合わせると２５ルーメンになり、高出力ＬＥＤの光出力と等価になる。しかも１０の低出力ＬＥＤを合計してもワット損はわずか０．７Ｗ（すなわち１０×０．０７Ｗ）である。したがって、より少ないワット損で同じ光出力が達成される。また、低出力ＬＥＤ１０８〜１４２を基板１０６上に分布させる場合、これらの光出力は、ディスプレイの側面に配置された単一の高出力ＬＥＤの光出力より実質的に高い拡散性を有する。さらに、低出力ＬＥＤ１０８〜１４２は各々、０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍの形状因子を有するのに対し、高出力ＬＥＤの形状因子は１．０ｍｍ×１．０ｍｍとなる可能性がある。
【０００９】
低出力ＬＥＤはワット損が少ないので、プリント基板、リードフレーム、フレキシブル基板などのより一般的な（そしてより安価な）形態の基板上に装着することができる。フレキシブル基板はいくつかの理由で特に有用である。まず、熱を吸収する物質はほとんど含まれない。この結果、基板に装着されるＬＥＤが生成した熱を散逸させるヒートシンクは備える必要がない。ヒートシンクが必要な場合、ヒートシンクは基板に接着された銅箔の形態をとってもよい。したがって、ヒートシンクがバックライトに加える容積または重量はわずかである。
【００１０】
またフレキシブル基板３００は、立体的な外形を有するように形成できるという点で有利である。図３と図４を参照されたい。ＬＥＤ１０８〜１４２が立体的な外形の異なる側面に配置されるように基板３００に装着される場合、ＬＥＤ１０８〜１４２を立体的な外形によって互いに２つ以上の異なる方向に向けることができる。この結果、放射された光は大幅に混合されてからディスプレイ１０２をバックライト照明する。たとえば、基板３００の外形は連続して角張っていてもよいし、または連続して湾曲していてもよい。図３と図４をそれぞれ参照されたい。
【００１１】
ＬＥＤ１０８〜１４２は、同じ色でもよいし異なる色でもよい。広い色域を有する白色光を提供するために、ＬＥＤ１０８〜１４２は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを備えていてもよい。一部の場合では、３：６：１など、等しくない数の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを備えてもよい。
【００１２】
異なる色のＬＥＤが発する光の適切な混合を確実にするため、および／又は、光の良好な分散を確実にするために、ＬＥＤ１０８〜１４２の一部または全部を種々のパターンで基板１０６の上に装着することができる。種々のパターンは、らせん形５００、円形６００、放射スポーク状７００、曲がりくねった形８００などのパターンを含む。これらのパターン５００、６００、７００、８００をそれぞれ、図５から図８に示す。
【００１３】
ＬＥＤのうちの一部または全部は、三角形の群（図９の９００）、四角形の群（図１０の１０００）など、種々のグループで基板に装着してもよい。三角形の群９００の場合には、各群が赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを備えていてもよい。正方形の群１０００の場合には、各群の内に４つの異なる色のＬＥＤを備えてもよいし（たとえば、赤、緑、青、近紫外線）、または、１つの色のＬＥＤをより多く配置してもよい（たとえば１つの赤色ＬＥＤ、２つの緑色ＬＥＤ，１つの青色ＬＥＤ）。
【００１４】
光の混合と分散は、１つまたは複数の三次元のリフレクタ１１００、１１０２、１１０４、１１０６を基板１０６に装着し、ついでリフレクタ１１００〜１１０６の中にＬＥＤ１０８のうち少なくとも一部のＬＥＤを装着することによって行うことができる。一部の場合では、ＬＥＤ１０８は、リフレクタ１１００〜１１０６の中に装着された支持部１１０８、１１１０、１１１２、１１１４上に装着することができる。さらにリフレクタ１１００〜１１０６は種々の形および形態をとることができる。図１１と図１２は、複数のリフレクタトラフを示す。各トラフ１１００〜１１０６の中には複数の異なる色のＬＥＤ１０８が装着されている。
【００１５】
光の混合と分散は、ディスプレイ１０２とバックライト１０４の間に配置された必須でない光導波路によって行ってもよい。図１に必須でない平面型光導波路１２０を示す。別法としては、単一の光導波路１２０の代わりに複数の光導波路を使用してもよい。さらに、光ディフューザ１２２をＬＥＤ１０８〜１４２の上に配置し、ＬＥＤ１０８〜１４２が放射する光がバックライト１０４の中にホットスポット（異常に明るい部分）を生成せずにより均一に分散されるようにすることができる。このような光ディフューザ１２２は、複数の逆ピラミッドを備え、各ピラミッドの先端が対応するＬＥＤ１０８の光学軸と並ぶように配置される。別法としては、光ディフューザ１２２は交互に形成された光学面を有していてもよいし、または、多数の光ディフューザを使用してもよい。装置１００の一実施形態では、ディフューザ１２２の光分散機構（例えば逆ピラミッド型あるいは他の光学的に形成された面）を光導波路１２０に統合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】低出力ＬＥＤを使用して透過型ディスプレイをバックライト照射する例としての方法を示す図である。
【図２】図１に示すバックライトの断面図である。
【図３】連続する角張った面を有するフレキシブル基板に装着された低出力ＬＥＤを示す図である。
【図４】連続する湾曲した面を有するフレキシブル基板に装着された低出力ＬＥＤを示す図である。
【図５】螺旋状パターンで基板に装着されたＬＥＤを示す図である。
【図６】円形パターンで基板に装着されたＬＥＤを示す図である。
【図７】放射状スポークパターンで基板に装着されたＬＥＤを示す図である。
【図８】曲りくねったパターンで基板に装着されたＬＥＤを示す図である。
【図９】三角形の群で基板に装着されたＬＥＤを示す図である。
【図１０】正方形の群で基板に装着されたＬＥＤを示す図である。
【図１１】複数のリフレクタトラフに装着されたＬＥＤを示す図である。
【図１２】図１１のバックライトの立面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０２  透過型ディスプレイ
１０４  バックライト
１０６  基板
１０８〜１４２  低出力発光ダイオード
１２０  平面型光導波路
１２２  光ディフューザ
５００  らせん形
６００  円形
７００  放射スポーク状
８００  曲がりくねった形
９００  三角形の群
１０００  四角形の群
１１００，１１０２，１１０４，１１０６  リフレクタ
１１０８，１１１０，１１１２，１１１４  支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006120632.tif 000010
【図９】
2006120632.tif 000011
【図１０】
2006120632.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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