JP2005197227A

JP2005197227A - ライトガイド装置およびその製造方法並びに操作方法

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Publication number: JP2005197227A
Application number: JP2004345823A
Authority: JP
Inventors: Meishin Son; 明申孫
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2005-07-21
Also published as: US20050141837A1; CN100458520C; CN1570732A; TW200521507A

Abstract

【課題】ライトガイド装置とその製造方法並びに操作方法を提供することで、従来技術のライトガイド装置に生じていた問題を解決する。
【解決手段】本発明は、出光表面と収容部とを備え、第一屈折率を有する第一薄膜、および、前記第一薄膜の収容部の中に設けられた複数の互いに平行した第一段と複数の互いに平行した第二段とを備え、前記第一段と前記第二段は交互に配列して波状の構造を形成しており、第二屈折率を有する第二薄膜を含み、且つ、光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に向かって反射されるものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ライトガイド装置に関し、特に、液晶ディスプレイ用のフレキシブルライトガイド装置に関するものである。

液晶ディスプレイ用のライトガイドアセンブリは、通常、光源とくさび型のライトガイド装置を含む。ライトガイド装置は、光源が提供する光線を線形状から平面状に変換する。一般的には、従来のライトガイド装置は、アクリル、またはプラスチック材料からできており、その構造によって決められた光学経路が曲がらないように可撓性を備えていない。また、その材料の特性により、ライトガイド装置のサイズを縮小するのが容易ではない。
特開平９−１３８４０２号公報

よって、上述の従来の技術を克服するライトガイド装置とその製造方法が必要である。つまり、従来技術における光学的ひずみの問題を克服する特殊なフレキシブルな導光板が必要といえる。

これに鑑み、本発明の主な目的は、ライトガイド装置とその製造方法並びに操作方法を提供することで、従来技術のライトガイド装置に生じていた問題を解決することである。

上述の目的を達成するために、本発明は、出光表面と収容部とを備え、第一屈折率を有する第一薄膜、および前記第一薄膜の収容部の中に設けられた複数の互いに平行した第一段と複数の互いに平行した第二段とを備え、前記第一段と前記第二段は交互に配列して波状の構造を形成しており、第二屈折率を有する第二薄膜を含み、且つ、光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に向かって反射されることを特徴とする。ライトガイド装置。

本発明の前記第一段は、前記第一薄膜の出光表面に対して４５度の傾斜をしたものが好ましい。そして、光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に垂直な方向に反射するようにすることが好ましい。

また、本発明の前記第二段は、前記第一薄膜の出光表面に垂直に設けることが好ましい。また、前記第一薄膜内を伝搬する光線は、前記第二段に垂直な方向で前記第一段に放出されるようにすることが好ましい。

本発明の第一薄膜と第二薄膜との材料は、光学接着剤であることが好ましく、また、可撓性であることが望ましい。

そして、本発明のライトガイド装置は、反射板に接続され、集光器に接続され、前記第一薄膜が、反射板に付着された表面を更に含むことが望ましい。

本発明のライトガイド装置は、第一屈折率を有する一対の第一透明薄膜部材を提供するステップ、前記第一透明薄膜部材に基部を形成するステップ、前記基部の上に、先細になった末端を有する突出部を間隔を開けて複数形成するステップ、前記突出部を形成した基部を備える、一方の第一透明薄膜部材と、前記突出部を形成した基部を備える、他方の第一透明薄膜部材とを、前記突出部同士を対向して一方の前記突出部が他方の前記間隔に挿入されるように組み合わせ、前記突出部を交互に配置し、交互に配置された前記突出部間に収容部を形成するステップ、および前記収容部の中に第二屈折率を有する第二透明薄膜部材を注入するステップを含む製法により製造することができる。

本発明の製造方法には、一方の第一透明薄膜部材の突出部の先細になった末端が、他方の第一透明薄膜部材の前記基部に噛み合うようにするステップを更に含むことが望ましく、また、突出部は、前記基部から伸びる第一側と第二側とを有し、前記第一側と前記第二側との末端を接続することにより先細状の末端を形成するステップをさらに含むようにすることが望ましい。

本発明のライトガイド装置は、出光表面と収容部とを備え、第一屈折率を有する第一薄膜と、及び前記第一薄膜の収容部の中に設けられた複数の互いに平行した第一段と複数の互いに平行した第二段とを備え、前記第一段と前記第二段は交互に配列して波状の構造を形成しており、第二屈折率を有する第二薄膜とを含む、ライトガイド装置を提供するステップ、および前記ライトガイド装置に光線を提供する光源を提供するステップを含み、前記光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に向かって反射されるように操作する。

この操作方法の場合、前記ライトガイド装置の一端と前記第一薄膜の異なる表面で前記光源からの光線を反射するステップを更に含むようにすることが好ましく、前記ライトガイド装置に光線を提供する前に、光線を光源に集めるステップを更に含むようにすることが好ましい。

本発明に係る可撓性のあるライトガイド装置によれば、第一薄膜と第二薄膜の材料は、光学接着剤であることなどから柔軟であり、第一薄膜の第一屈折率と第二薄膜の第二屈折率が約１.５と近いため、光学経路の大きいオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）を避けることができ、ライトガイド装置全体に光がいきわたる。尚、この第二薄膜は光学接着剤により調整できるので、その第二屈折率の値もコントロール可能である。従って、第二薄膜の第二屈折率は、例えば、１．４５や１．５５などにすることで、光源からの光線に対する反射や透過を考慮してその比率を決定できる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に基づいたライトガイド装置１０の概略図である。ライトガイド装置１０は、第一屈折率を有する第一薄膜１２と、第一屈折率と異なる第二屈折率を有する第二薄膜１４を含む。第一薄膜１２と第二薄膜１４は、透明の光学薄膜からなる。本発明の実施例に基づくと、第一薄膜１２と第二薄膜１４の材料は、光学接着剤（ｏｐｔｉｃａｌｇｌｕｅ）である。他の実施例としては、第一薄膜１２と第二薄膜１４は可撓性のある、いわゆるフレキシブル材と呼ばれるものが用いることができる。第一薄膜１２は、出光表面１２−２とその中に設置された収容部（図中、逆Ｖ字型の部分）を含む。第二薄膜１４は、波状で第一薄膜１２の収容部内に設けられ、複数の互いに平行した第一段１４−２と、複数の互いに平行した第二段１４−４を含み、これらの第一段１４−２と第二段１４−４は、交互に連続して繰り返して形成されている。

操作において、ライトガイド装置１０内へ伝搬した光線１６は、第二薄膜１４の最初の第一段１４−２に入射する。第一薄膜１２と第二薄膜１４の境界では、一部分の光線１６は、第一段１４−２によって出光表面１２−２に向けて反射され、もう一つの部分の光線１６は、第二薄膜を透過する。境界部での入射光線１６の反射率Ｒと透過率Ｔは、次式のフレネルの法則（Ｆｒｅｓｎｅｌ‘ｓｌａｗ）によって決めることができる。

式中のｎ_１とｎ_２は、それぞれ第一薄膜１２の第一屈折率と、第二薄膜１４の第二屈折率であり、θ_１とθ_２は、それぞれスネルの法則（Ｓｎｅｌｌ‘ｓｌａｗ）の入射角と屈折角に基づく。

第二薄膜１４の第一段１４−２は、第一薄膜１２の出光表面１２−２に交差した際には鋭角を形成する。第二薄膜１４の第二段１４−４は、第一段１４−２を出た光線１６が、屈折することなく第二段１４−４を透過できるように設けられている。よって、第一段１４−２から出た光線１６は、第二段１４−４に垂直に交差する方向で伝搬する。本実施例では、第二薄膜１４の第一段１４−２と第一薄膜の出光表面１２−２との角度は約４５度である。その結果、第一段１４−２から反射された光線１６は、出光表面１２−２にほぼ垂直な方向で透過し、第二薄膜１４の第二段１４−４は、第一薄膜１２の出光表面１２−２に対して垂直に設置されている。

屈折率の差異により、第一段１４−２に入射する光線１６と第一段１４−２から出る光線１６の光学経路にオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）を生じさせる。第一屈折率と第二屈折率の差が大きくなれば、上述のオフセットも大きくなる。大き過ぎるオフセットを避けるために、第一薄膜１２の第一屈折率は、第二薄膜１４の第二屈折率に近くなければならない。本実施例では、第一屈折率は約１.５である。

図２は、本発明の実施例に基づいたフレキシブルライトガイド装置１０を示している。第二薄膜１４の第一段１４−２と第一薄膜１２の出光表面１２−２との角度が４５度の時、フレキシブルライトガイド装置１０内で伝搬した光線１６は、第二薄膜１４の第一段１４−２から第一薄膜１２の出光表面１２−２に垂直な方向で反射することができ、フレキシブルライトガイド装置１０全体にいきわたる。

図３Ａ、３Ｂと３Ｃは、本発明の実施例に基づいたライトアセンブリ（ｌｉｇｈｔａｓｓｅｍｂｌｙ）３０を示す概略図である。図３Ａに示すように、ライトアセンブリ３０は、ライトガイド装置３２と光源３４を含む。ライトガイド装置３２は、図１のライトガイド装置１０の構造と同じである。ライトガイド装置３２は、光源３４からの光線４０をライトガイド装置３２の第一表面３２−６に導くようにできており、光源３４が提供する線形状の光を平面状の光に変換する。光線３４は、蛍光管３４−２とこの蛍光管３４−２を囲む反射体３４‐４を含む。ライトガイド装置３２は、光源３４に接続した一端３２−２を含む。

図３Ｂに示すように、他のライトアセンブリ３０では、ライトガイド装置３２と光源３４の間に設置された集光器３６をさらに含む。集光器３６は、光源３４が提供する光線４０を集めるように用いられる。

図３Ｃに示すように、また別のライトアセンブリ３０では、第一反射体３８−２と第二反射体３８−４を更に含む。第一反射体３８−２は、ライトガイド装置３２の末端３２−４に設置される。第二反射体３８−４は、ライトガイド装置３２の第二表面３２−８に付着されている。第一反射体３８−２と第二反射体３８−４は、末端３２−４に到達した光線４０をライトガイド装置３２の第一表面３２−６に向けて伝送するのに用いられる。

図４Ａと４Ｂは、本発明の実施例に基づいたライトガイド装置６０の製造方法を示している。図４Ａに示すように、まず、第一屈折率を有する一対の第一透明薄膜部材（６２，６４）を提供する。第一透明薄膜部材（６２，６４）には、それぞれ基部（７２，７４）と、複数の突出部（８２，８４）とが設けられている。基部７２上の複数の突出部８２は、互いに間隔を開けている。同様に、基部７４上の複数の突出部８４も、互いに間隔を開けている。ここでは、突出部（８２，８４）は、先細になった末端（８２−２，８４−２）を有する。

次に、図４Ｂに示すように、第一透明薄膜部材６２の突出部８２と、他方の第一透明薄膜部材６４の突出部８４とを、互いに挿し込んだようにして、突出部（８２，８４）同士の間に空間（図中逆Ｖ字型となっている部分、符号未記載）を形成する。突出部（８２，８４）同士の挿し込みは、第一透明薄膜部材６２の先細になった末端８２−２と他方の第一透明薄膜部材６４の基部７４と、および他方の第一透明薄膜部材６４の末端８２−２と第一透明薄膜部材６２の基部７４と、が噛み合うことによって達成される。続いて上述の空間内に第一屈折率と異なる第二屈折率を有する第二透明薄膜部材６６を注入する。

本発明の実施例に基づくと、光学接着剤（ｏｐｔｉｃａｌｇｌｕｅ）を用いて第一透明薄膜部材（６２，６４）と第二透明薄膜部材６６を製造することができる。上述の第一屈折率は、第二屈折率に近くなければならない。別の実施例としては、第一透明薄膜部材と第二透明薄膜部材とは、可撓性のある、いわゆるフレキシブル材と呼ばれるものが用いることができる。

上述の突出部８２は、更に、それぞれ第一側８２−４と第二側とを有し、第一側８２−４と第二側８２−６と接続して形成される、先細になった末端８２−２を有する。同様に、上述の突出部８２はまた、それぞれ第一側８４−４と、先細になった末端８４−２によって第一側８４−４に接続された第二側８４−６を有する。本実施例では、上述の突出部８２の第一側８２−４と基部７２との角度は直角であり、突出部８２の第二側８２−６と基部７２との角度は鋭角である。同様に、上述の突出部８４の第一側８４−４と基部７４との角度も直角であり、突出部８４の第二側８４−６と基部７４との角度も鋭角である。さらに、本実施例では、第二側（８２−６，８４−６）と基部（７２，７４）と角度は４５度としてある。

本発明は、さらにライトガイド装置１０の操作方法を提供する。まず、第一屈折率の第一薄膜１２と第二屈折率の第二薄膜１４を有するライトガイド装置１０を提供する。第一薄膜１２は、出光表面１２−２を有する。第二薄膜１４は、第一薄膜の中に設置され、複数の互いに平行した第一段１４−２と第二段１４−４を含み、これらの第一段１４−２と第二段１４−４は、交互に第一薄膜１２内に波状に設けられる。続いて光線をライトガイド装置１０に入射する光源を提供する。ライトガイド装置１０内で伝搬した光線が第二薄膜１４の第一段１４−２に入射した時、光線の一部分が既定方向に基づいて第一薄膜１２の出光表面１２−２に向けて反射される。

本実施例に基づくと、上述の操作方法では、ライトガイド装置１０の末端で、光源が提供した光線を第一薄膜１２の表面１２−２と、第一薄膜１２の異なる表面に反射させる操作をさらに含む。別の実施例では、上述の操作方法に、光線をライトガイド装置１０に提供する前に光線を集めるステップを更に含むようにできる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

本実施例のライトガイド装置の概略図。本実施例のフレキシブルライトガイド装置１０を示す概略図。本実施例のライトガイドアセンブリを示す概略図。本実施例のライトガイドアセンブリを示す概略図。本実施例のライトガイドアセンブリを示す概略図。本実施例のライトガイド装置の製造方法を示す概略図。本実施例のライトガイド装置の製造方法を示す概略図。

符号の説明

１０，３２，６０ライトガイド装置
１２第一薄膜
１４第二薄膜
１２−２出光表面
１４−２第一段
１４−４第二段
１６，４０光線
３０ライトアセンブリ
３２−２光源に接続したライトガイド装置の一端
３２−４ライトガイド装置の末端
３２−６ライトガイド装置の第一表面
３２−８ライトガイド装置の第二表面
３４光源
３４−２蛍光管
３４−４反射体
３６集光器
３８−２第一反射体
３８−４第二反射体
６２，６４第一透明薄膜部材
６６第二透明薄膜部材
７２，７４基部
８２，８４突出部
８２−２，８４−２先細になった末端
８２−４，８４−４突出部の第一側
８２−６，８４−６突出部の第二側

Claims

出光表面と収容部とを備え、第一屈折率を有する第一薄膜、および
前記第一薄膜の収容部の中に設けられた複数の互いに平行した第一段と複数の互いに平行した第二段とを備え、前記第一段と前記第二段は交互に配列して波状の構造を形成しており、第二屈折率を有する第二薄膜を含み、
且つ、光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に向かって反射されることを特徴とするライトガイド装置。
前記第一段は、前記第一薄膜の出光表面に対して４５度傾斜したものである請求項１に記載のライトガイド装置。
前記光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に垂直な方向に反射する請求項１に記載のライトガイド装置。
前記第二段は、前記第一薄膜の出光表面に垂直に設けられた請求項１に記載のライトガイド装置。
前記第一薄膜内を伝搬する光線は、前記第二段に垂直な方向で前記第一段に放出される請求項１に記載のライトガイド装置。
前記第一薄膜と前記第二薄膜との材料は、光学接着剤である請求項１に記載のライトガイド装置。
前記第一薄膜と前記第二薄膜とは、可撓性である請求項１に記載のライトガイド装置。
反射板に接続された請求項１に記載のライトガイド装置。
集光器に接続された請求項１に記載のライトガイド装置。
前記第一薄膜は、反射板に付着された表面を更に含む請求項１に記載のライトガイド装置。
基部と前記基部上に間隔を開けて設けられた複数の突出部を備える一対の第一透明薄膜部材からなり、一対の薄膜透明部材の突出部同士を対向して一方の突出部の間隔へ他方の突出部が挿入されるように組合わされ、且つ、組み合わせ後の隣接した突出部の間に収容部が形成されるとともに、第一屈折率を有する第一透明薄膜、および
前記第一透明薄膜の収容部に形成された複数の第一段と複数の第二段とを備え、隣接する前記第一段と前記第二段とが交互に配置されているとともに、第二屈折率を有する第二透明薄膜を含み、
光線が前記第二透明薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分が前記第一透明薄膜の前記基部に向かって反射されることを特徴とするライトガイド装置。
前記突出部は、第一側と第二側とを有し、前記第一側と前記第二側との末端が接続されて先細状となっている請求項１１に記載のライトガイド装置。
前記第一側は、前記基部に垂直である請求項１２に記載のライトガイド装置。
前記第二側は、前記基部に対して鋭角の傾斜で設けられている請求項１２に記載のライトガイド装置。
前記第二側は、前記基部に対して４５度の傾斜で設けられている請求項１２に記載のライトガイド装置。
前記第一透明薄膜内を伝搬する光線は、前記第二段に垂直な方向で前記第一段に放出される請求項１１に記載のライトガイド装置。
前記光線が前記第一段に入射した時、前記光線の一部分が前記基部に垂直な方向で反射する請求項１１に記載のライトガイド装置。
集光器を経由した光源に接続された請求項１１に記載のライトガイド装置。
前記基部が反射板に付着された請求項１１に記載のライトガイド装置。
前記第一屈折率は１．５である請求項１１に記載のライトガイド装置。
第一屈折率を有する一対の第一透明薄膜部材を提供するステップ、
前記第一透明薄膜部材に基部を形成するステップ、
前記基部の上に、先細になった末端を有する突出部を間隔を開けて複数形成するステップ、
前記突出部を形成した基部を備える、一方の第一透明薄膜部材と、前記突出部を形成した基部を備える、他方の第一透明薄膜部材とを、前記突出部同士を対向して一方の前記突出部が他方の前記間隔に挿入されるように組み合わせ、前記突出部を交互に配置し、交互に配置された前記突出部間に収容部を形成するステップ、および
前記収容部の中に第二屈折率を有する第二透明薄膜部材を注入するステップを含むライトガイド装置の製造方法。
前記第一透明薄膜部材と前記第二透明薄膜部材との材料は、光学接着剤である請求項２１に記載のライトガイド装置の製造方法。
一方の第一透明薄膜部材の突出部の先細になった末端が、他方の第一透明薄膜部材の前記基部に噛み合うようにするステップを更に含む請求項２１に記載のライトガイド装置の製造方法。
前記突出部は、前記基部から伸びる第一側と第二側とを有し、前記第一側と前記第二側との末端を接続することにより先細状の末端を形成するステップをさらに含む請求項２１に記載のライトガイド装置の製造方法。
前記第一側が、前記基部に対して直角に形成されたものである請求項２４に記載のライトガイド装置の製造方法。
前記第二側が、前記基部に対して鋭角の傾斜で形成されたものである請求項２４に記載のライトガイド装置の製造方法。
前記第二側が、前記基部に対して４５度の傾斜で形成されたものである請求項２４に記載のライトガイド装置の製造方法。
出光表面と収容部とを備え、第一屈折率を有する第一薄膜と、及び前記第一薄膜の収容部の中に設けられた複数の互いに平行した第一段と複数の互いに平行した第二段とを備え、前記第一段と前記第二段は交互に配列して波状の構造を形成しており、第二屈折率を有する第二薄膜とを含む、ライトガイド装置を提供するステップ、および
前記ライトガイド装置に光線を提供する光源を提供するステップを含み、
前記光線が前記第二薄膜の第一段に入射した時、前記光線の一部分は、前記第一薄膜の出光表面に向かって反射されることを特徴とするライトガイド装置の操作方法。
前記ライトガイド装置の一端と前記第一薄膜の異なる表面で前記光源からの光線を反射するステップを更に含む請求項２８に記載のライトガイド装置の操作方法。
前記ライトガイド装置に光線を提供する前に、光線を光源に集めるステップを更に含む請求項２８に記載のライトガイド装置の操作方法。