JP2000187450A - 表示器に使用するための背面照明 - Google Patents
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Abstract
光源全体にわたる光を均等の強さの照明用の光として表
示器に提供することができる。 【解決手段】 表示器に使用するための背面照明は、光
学的窓64を有する光学的空所62を画成するハウジン
グ60、このハウジング60を通る光線を向けるべく位
置決めされた光源74,76、および第一および第二主
要面71,72を有し、前記主要面の少なくとも一方に
構成体を有する透明材料70であって、光線が透明材料
70に進入しかつ光学的窓64に向けて再度向けられる
ように位置決めされた透明材料70、を包含するもので
ある。そして、主用面の構成体は三角プリズムからなる
ものである。
Description
り、特に、入射角と相対的に予め定められた一定の角で
光を反射する光学フイルムを利用する背面照明表示器に
関するものである。
の場合、光源により平行光線が得られることが要望され
る。上記の平行光線を得る代表的な方法は、放物面反射
器を利用することである。しかし、放物面反射器の使用
には二つの不利点が存在する。一つの不利点は放物面の
大きさに係わるものである。光源が大きい口径を備える
ことになれば放物面反射器は比較的深くなければなら
ず、従って大きな容積を囲う。これは特に、放物面反射
器が比較的短い焦点距離を備える場合に当てはまる。自
動車の尾灯や背面照明表示器のような、場所が制限され
ている状況においては、このような反射器の大きさが重
大な不利点となる可能性がある。
される光パターンにおける「ホット」スポットの存在に
ある。この種のホット・スポットは、放物面反射器がエ
ッジにおけるよりも中心で一層効率的に光を集める、と
いう事実により発生する。従って放物面反射器は、均等
な強さが必要とされる光源用として最適ではない。
89,921号には、放物面反射器の使用に対する一代
替方法が示されている。その出願に示された方法におい
ては、反射器が円すいの形状に形成された時にそれが放
物面反射器の性質を備えるようにさせるフレネル構造体
を、反射器が備えている。その方法により反射器は同等
の在来の放物面反射器より深さが浅くなり得るが、光源
全体にわたり均等な強さを付与するという問題は解決さ
れない。
用するための背面照明には、光学的窓を有する光学的空
所を画定するハウジングがある。この光学的空所の内側
には、透明材料である構成面と平滑面とを有する光反射
フィルムがある。構成面はそこに複数の三角プリズムを
備えている。光反射装置が前記平滑面に隣接している。
光源は、平滑面とほとんど平行な方向で光がフィルムへ
入る如く光を発出するように位置決めされる。実際の表
示装置は光学的窓内に置かれる。
要面をなす構成面11と平滑面12とを有する透明材料
である透明フィルムを示す。平滑面12には光反射装置
21が備え付けられている。この好適な実施例の場合、
反射器21は、真空蒸着されたアルミニウムの層であ
る。構成面11には、構成体をなすプリズム13のよう
な複数の三角プリズムがある。プリズム13は面14,
15を有する。この好適な実施例においては、面14,
15が直角に交わり、面12へ投影されると、その面と
45°で交わる。従ってこの好適な実施例においては、
直角部が頂部を形成し且つ各辺が一連の溝を形成して、
プリズムの断面が直角二等辺三角形を形成するが、他の
角を選んでも良く、それにより他の角の反射が得られ
る。
のは各々、プリズムの頂部と平行に延びる主軸を有す
る。フィルム上の全てのプリズムの軸は互いに平行に延
びる。
リズム13の面14を通ってフィルム10に入る。光源
16は屈折され、次いでプリズム13の面15から内部
へ全反射される。内部への全反射の後、光線16はフィ
ルム10を通過し、反射器21から反射される。次いで
それがフィルム10を他の方向に通過し、プリズム17
の面19を通って出現する。その時にそれが二度目に屈
折され、入って来る光線16にほぼ垂直な方向へ出現す
る。
4,15の交りから遠い位置で、プリズム13の面14
を通って入る光線20を示す。光線20は、面14を通
過する際に屈折され、面15により内部へ全反射され
る。次いでそれが反射器21により反射され、プリズム
17の面19を通して出現する。光線16の場合と同じ
く、光線20はフィルム10から出現する際に屈折さ
れ、入って来る光線20にほぼ垂直な方向へ出現する。
示す如く、出て行く光線が常に、入って来る光線と相対
的に予め定められた角で出現する、という事実に係わる
ものである。従って、出て行く光線の方向に影響を及ぼ
すことなく、プリズムの軸線と平行に延びる軸線の周り
にフィルム10を回転させることができる。
し、フィルムの厚さ、即ち面12からプリズムの頂部ま
での距離をTと表示している。入って来る光線に垂直な
方向へ光が出現するように意図されているこの好適な実
施例においては、光線が通って入るそれに隣接するプリ
ズムを通して出現する時に性能が最適化されるように定
められている。これは、Tが3.2152Hに等しい時
に達成される。従ってHが0.018cmに等しけれ
ば、Tは0.0579cmとなるべきである。但し、こ
の比により最適の性能が得られるという事実にも拘わら
ず本発明によるフィルムは、この比から逸脱しても適切
に作用することが見いだされている。
行面から非常に広い範囲にまで逸れると、若干の光はそ
れが通って入るプリズムの反射面に当たらないので、反
射器の効率は低減される。フィルムの屈折率を1.49
5、即ち本発明に用いられる反射フィルムを試験する際
に使用されるフィルムの屈折率、と仮定すれば、入って
来る光線が面12となすべき最大角は13.1°である
が、20°ほどの角でも適切且つ容認できる結果が得ら
れている。特定の用途で、低い効率を許容できるなら
ば、更に大きい角を用いても良い。
小さくなると、鋭さからのわずかな逸脱が極めて重要
な、プリズムの頂部の付近へほとんどの光が入るので、
効率は再び低減される。更にまた、狭い入射角において
は、プリズムの高さの小さな偏差が一層重要となる。そ
れ故、1°未満の角は、理論的には可能であっても、一
般的には推奨されない。
辺プリズムを備え、その両辺が各々、平滑面と45°の
角を形成している。しかし本発明は、このようなプリズ
ムを必要としない。プリズムは90°以外の大きさの角
を包含していても良く、また二等辺である必要はない。
90°未満のきょう角を備える二等辺三角形が使用され
ると、フィルムは前述のそれと同様に作用するが、反射
された光線は90°未満の角で出現する。逆に、90°
を超えるきょう角を備える二等辺プリズムにより、反射
光線は、入って来る光線に関し90°を越える角で出現
する。
設備を示す。この発光設備は、反射器34、レンズ31
および光源32を備える直角反射フィルム30を包含し
ている。光源32は、フイルム30によりその最も効率
的な直角反射が得られる角の範囲内にある角から、ほぼ
平行な光をフィルム30に向ける。レンズ31は、発光
設備と共に一般的に用いられる何れの形式のレンズであ
っても良い。例えば図3の発光設備が自動車の尾灯に使
用されるとすれば、レンズ31は、発出された光を、制
定された安全基準に適合するように分散させる在来のピ
ロー・レンズでも良い。他の形式の発光設備の場合に
は、他の適宜のレンズを選定すれば良い。図3でわかる
ように、直角反射フィルム30がレンズ31に対しある
角でセットされている。これは、光源32からの光が1
°より大きい角で直角反射フィルム30に当たり且つレ
ンズ31に対し垂直に反射され得るようになされる。
放物面反射器を使用する在来の発光設備よりもはるかに
コンパクトである。これは、図3の発光設備が、光源3
2を収容するに足りるだけ広いことしか必要としないた
めである。光源32も極めてコンパクトにすることがで
きる。これは、それが発光設備自体のように大きな開口
を備える必要性がないためである。従って光源32はコ
ンパクトな反射器を使用でき、そのためそれ自体では空
間をほとんど占有しない。必要があれば、1組を超える
光源を用いることもできる。
如く、直角反射フィルム30が湾曲している。これは、
光源32のような放物面光源によっては、一般に、完全
に平行な光が得られないからである。従って直角反射フ
ィルム30に受容される光の束密度は長さに沿って変動
し、直角反射器30が平たんであれば、光源32からよ
り離れた直角反射フィルム30の部分は更に少ない光し
か受けない。図示の湾曲を付与することにより直角反射
フィルム30の全ての部分が均等な束密度を受容し、従
ってこの発光設備により、直角反射フィルム30が平た
んであった場合に得られるよりも更に均等な照明が得ら
れる。湾曲の厳密な形状は、言うまでもなく、光源32
の特質に依存する。必要であれば反射フィルム30は、
結果として得られた発光設備が、光源32から遠い方の
端部で更に明るく見えるような様態に湾曲させることも
できる。
に対向する端部に反射器33を包含することにより向上
させることができる。この鏡は、光源32により発出さ
れながらフィルム30に当たらない光をフィルム30内
へ反射し返すものである。
替実施例を示す。図4の実施例においては、フィルム1
0′がプリズム13′のような一連のプリズムを備えて
いる。前述の実施例における如く直線状に配設されるの
ではなく、図4のプリズムは円形且つ同心である。これ
は、13″で示す位置へプリズム13′が湾曲する行路
により概略的に示してある。この同心プリズムの曲率中
心に光源を位置させることができる。上記の光源は、フ
ィルムが高効率の直角反射を保証する角の範囲内の角で
光をフィルムに衝突させるような方法で向けられる。
強さは特に重要である。重要な形式のこの種表示パネル
が液晶表示(LCD)である。LCDは今日、フラット
パネル・テレビジョン自動車用計器板および低電力消費
計算機表示として使用されている。この種の表示の審美
的な魅力と可読性との両者を最大とするためには、均等
な照明が決定的なものである。
性を付与するため、従来技術においては、各種の案が用
いられている。この種の一つの案を図5に示す。図5の
従来技術の背面照明表示器においては、ハウジング40
が光学的空所42を画定している。この光学的空所42
は光学的窓44を備えている。光学的窓44内には拡散
体46と表示体48とがある。光学的空所42の内側に
は光源50がある。一般にハウジング40の内壁52は
反射するようにされている。図5からわかるように、拡
散体46は、それがそのエッジにおけるよりも光源50
付近で一層厚くなるようにテーパを付されている。拡散
体46は光源50のごく近くで厚くなるので、その領域
では、エッジにおいて吸収されるよりも多くの光が吸収
される。その結果、表示体48を通る更に均等なレベル
の照明が得られる。
は、二つの不利点がある。第一の不利点は、この種のテ
ーパ付き拡散体の製作の困難さである。第二の不利点
は、若干の領域でより多くの光を吸収することにより照
明の均等性が達成されるため、所望の明るさのレベルを
達成するには、更に多くの光の総量を供給しなければな
らないことである。
めの背面照明を示す。図6の実施例には、光学的空所6
2を画定するハウジング60が包含されている。光学的
空所62は光学的窓64を備えている。光学的窓64内
には拡散体66と表示体68とがある。光学的空所62
の内側には、構成面71と反射するようにされた面72
とを有する直角フィルム70と、直角フィルム70の両
エッジの光源74,76とがある。光源74,76は、
直角反射フィルム70の平たん面72とほとんど平行な
方向へ、ほぼ平行な光線を発出するように設計され且つ
位置決めされる。直角反射フィルム70の両側での光源
の使用は、表示体68の全区域にわたり均等な背面照明
を付与するのに役立つ。光源74,76は、何れの形式
の発光エレメントであっても良い。一つの可能性は、発
光ダイオード(LED)の使用である。LEDは、低電
力消費量が必要とされる用途に対して特に有利である。
この種の用途の一例が、電池消費量を最小化すべき携帯
式計算機用の表示器である。
においては、ハウジング80が光学的空所82を画定し
ている。光学的空所82は光学的窓84を備えている。
光学的窓84内には拡散フィルム86と表示体68とが
ある。光学的空所82の内側には、構成面91と平たん
な、反射するようにされた面92とを有する直角反射フ
ィルム90がある。光学的空所82の内側にはまた、直
角反射フィルム90の一方のエッジに置かれた光源94
がある。光源94は、平たん面92とほとんど平行な方
向で直角反射フィルム90へ向かうように配置され、従
ってある程度平行な光が拡散体86と表示体88とを通
して向けられる。直角反射フィルム90は、光学的窓8
4の全区域にわたり均等な照明を生成するために湾曲さ
れる。
は、それらが図5のテーパ付き拡散体を必要とせず、ま
たそれらが利用可能ないかなる光をも故意に棄却するこ
となく均等な背面照明を生成する、という点で、図5の
従来技術の表示器より以上に有利である。従ってそれら
は、一層容易に製作でき、故意に光を棄却してエネルギ
を浪費することはない。更にまた本発明の表示器は極め
て薄く作ることができ、それらをコンパクトにさせ、且
つそれらの重量を軽くさせる。
す。図8の実施例においては、光源に発生器100と直
角フィルム102とが包含されている。発光器100は
なるべくなら効果的に、平行な点光源であることが望ま
しい。それは例えば、平行反射器を備えた白熱灯、発光
ダイオード(LED)またはレーザーであっても良い。
発光器100からの光は、直角フィルム102の平滑面
にほとんど平行な方向へ進む。
からの光を広げることであり、従って直角フィルム10
4の光源は線光線である。光は、直角フィルム104の
平滑面にほとんど平行な方向で、直角フイルム102を
離れる。直角フィルム104による反射の後、それが拡
散体106と表示体108とを通過する。フィルム10
2,104の曲率を適切に選ぶことにより、表示体10
8の全体にわたり、均等なレベルの背面照明を達成する
ことができる。
リズムの頂部付近でフィルムへ入る光線との略図であ
る。
る、本発明に用いられるフィルムの略図である。
レメントの略図である。
ィルムの代替実施例の略図である。
る。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 表示器に使用するための背面照明であっ
て、該背面照明が、 光学的窓を有する光学的空所を画成するハウジング、 該ハウジングを通る光線を向けるべく位置決めされた光
源、および第一および第二主要面を有し、前記主要面の
少なくとも一方に構成体を有する透明材料であって、前
記光線が前記透明材料に進入しかつ前記光学的窓に向け
て再度向けられるように位置決めされた透明材料、 を包含する表示器に使用するための背面照明。 - 【請求項2】 請求項1に記載された背面照明におい
て、前記構成体が三角プリズムであることからなる表示
器に使用するための背面照明。
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