JP3059883B2 - 多重反射射光システムを有し、マイクロプリズムを用いるバックライティング用アセンブリ - Google Patents
多重反射射光システムを有し、マイクロプリズムを用いるバックライティング用アセンブリInfo
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Description
【０００１】本願は、参照することにより本明細書に組
み込まれている1992年10月８日に出願された同時係属出
願第07/958,238号の一部継続出願である。
み込まれている1992年10月８日に出願された同時係属出
願第07/958,238号の一部継続出願である。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に液晶ディスプレ
ーとともに用いるのに特に適したバックライティング・
システムに関する。特に、本発明は、上記の同時係属出
願に開示された種類のバックライティング・システムの
或る改良された特徴を含んでいる。
ーとともに用いるのに特に適したバックライティング・
システムに関する。特に、本発明は、上記の同時係属出
願に開示された種類のバックライティング・システムの
或る改良された特徴を含んでいる。
【０００３】
【関連技術の説明】液晶ディスプレー(LCDs)は、ポータ
ブル・コンピュータ、テレビ、及び他の電子表示装置に
一般に用いられている。大面積、高性能液晶ディスプレ
ーは、稼働のための照明源を必要とする。液晶ディスプ
レーのバックライティングは、映写機タイプのディスプ
レーだけでなく、パーソナル・コンピュータ、テレビの
最もありふれた光源になっている。一般に、できるだけ
少ない電力消費で、十分に明るいバックライティングを
得る要望がある。特定の程度の視準、即ち、制限された
逸脱角度のバックライティング・システムが、三層セル
・スタック・アセンブリ(TSTN)のような構成には必要で
ある。殆どの液晶ディスプレーは、非常に低い透過率と
視角依存性とを有しているため、より明るい画像を提示
するには、一つより多くの光源を効率的に用いることが
望ましいことがよくある。例として、カラー・アクティ
ブ・マトリックス液晶ディスプレーの透過率は、たった
の約２％であり、そのバックライティングには、冷陰極
蛍光ランプよりもずっと多くのエネルギーを消費する熱
陰極蛍光ランプが必要なことがしばしばである。本発明
に従って設計されたバックライティング・アセンブリを
用いると、光を、線状拡散光源から液晶ディスプレー等
の平坦な表示パネルに転用する効率を著しく向上させる
ことができる。よって、本発明は、ポータブル液晶ディ
スプレーに電力を供給する電池の寿命を延ばすことがで
きる。本発明により、持ち運びの便宜のための小スペー
スの他、均一なバックライティングも達成される。
ブル・コンピュータ、テレビ、及び他の電子表示装置に
一般に用いられている。大面積、高性能液晶ディスプレ
ーは、稼働のための照明源を必要とする。液晶ディスプ
レーのバックライティングは、映写機タイプのディスプ
レーだけでなく、パーソナル・コンピュータ、テレビの
最もありふれた光源になっている。一般に、できるだけ
少ない電力消費で、十分に明るいバックライティングを
得る要望がある。特定の程度の視準、即ち、制限された
逸脱角度のバックライティング・システムが、三層セル
・スタック・アセンブリ(TSTN)のような構成には必要で
ある。殆どの液晶ディスプレーは、非常に低い透過率と
視角依存性とを有しているため、より明るい画像を提示
するには、一つより多くの光源を効率的に用いることが
望ましいことがよくある。例として、カラー・アクティ
ブ・マトリックス液晶ディスプレーの透過率は、たった
の約２％であり、そのバックライティングには、冷陰極
蛍光ランプよりもずっと多くのエネルギーを消費する熱
陰極蛍光ランプが必要なことがしばしばである。本発明
に従って設計されたバックライティング・アセンブリを
用いると、光を、線状拡散光源から液晶ディスプレー等
の平坦な表示パネルに転用する効率を著しく向上させる
ことができる。よって、本発明は、ポータブル液晶ディ
スプレーに電力を供給する電池の寿命を延ばすことがで
きる。本発明により、持ち運びの便宜のための小スペー
スの他、均一なバックライティングも達成される。
【０００４】殆どの現存のバックライティング・システ
ムでは、光を光パイプの外に導く機構は、波長依存性で
あるばかりでなくあまり効率的でないランダム散乱の原
理に基づいている。加えて、このアプローチは、視差効
果を回避するため、積み重ね液晶ディスプレー等の用途
に用いることが必要な視準されたバックライティングを
提供することができない。斯かるディスプレー用の視準
されたバックライティングを得るため、幾つかのアプロ
ーチが提案されているが、それらは全て、点光源とレン
ズ及び鏡を基にした光学系とを必要とするものである。
現在利用できる点光源は、一般に、蛍光ランプよりも電
力効率が低く、殆どの場合、送風機等の冷却システムと
大きなスペースをとるレンズ及び鏡を基にした光学系と
を必要とするため、以前に提案された高度に視準された
光源を得るための技術は、ポータブル・コンピュータや
平坦なテレビのバックライティングには非実用的であっ
た。この理由で、積み重ねパネル技術は、目下、映写機
タイプのディスプレーに限定されている。以下で分るよ
うに、本発明に従って設計されたバックライティング・
アセンブリ用いると、光度の高い制御可能な視準を提供
することができるコンパクトな省電光源を、リアル・タ
イム・フラット・ディスプレーの他、積み重ねパネル・
ディスプレー、ポータブル・コンピュータのカラー・デ
ィスプレーに適用することができる。
ムでは、光を光パイプの外に導く機構は、波長依存性で
あるばかりでなくあまり効率的でないランダム散乱の原
理に基づいている。加えて、このアプローチは、視差効
果を回避するため、積み重ね液晶ディスプレー等の用途
に用いることが必要な視準されたバックライティングを
提供することができない。斯かるディスプレー用の視準
されたバックライティングを得るため、幾つかのアプロ
ーチが提案されているが、それらは全て、点光源とレン
ズ及び鏡を基にした光学系とを必要とするものである。
現在利用できる点光源は、一般に、蛍光ランプよりも電
力効率が低く、殆どの場合、送風機等の冷却システムと
大きなスペースをとるレンズ及び鏡を基にした光学系と
を必要とするため、以前に提案された高度に視準された
光源を得るための技術は、ポータブル・コンピュータや
平坦なテレビのバックライティングには非実用的であっ
た。この理由で、積み重ねパネル技術は、目下、映写機
タイプのディスプレーに限定されている。以下で分るよ
うに、本発明に従って設計されたバックライティング・
アセンブリ用いると、光度の高い制御可能な視準を提供
することができるコンパクトな省電光源を、リアル・タ
イム・フラット・ディスプレーの他、積み重ねパネル・
ディスプレー、ポータブル・コンピュータのカラー・デ
ィスプレーに適用することができる。
【０００５】
【発明の概要】以下により詳細に説明するように、液晶
ディスプレーをバックライティングするためのアセンブ
リが、本明細書に開示されている。このアセンブリは、
対向する上面及び底面と二対の対向する側部とを有する
ほぼ方形のバックライティング用光パイプと、光を、一
以上の側部から光パイプに送り、その光を光パイプの一
端から対向する端に向けて移動させるための手段と、光
パイプの底面としての役割をするすぐ隣接したピラミッ
ド又は三角マイクロプリズムの配列を含んでいる。マイ
クロプリズムは、光を、前記光パイプ内を上方に反射し
て光パイプの上面を通過させるよう、本発明の多数の実
施態様に従って設計されている。本明細書に開示された
バックライティング用アセンブリの一実施態様では、二
つの線状光源が、それぞれの線状光源と平行に延びる光
視準アセンブリによって、光パイプの隣接する側部にお
いて光パイプに連結されている。分るように、各光視準
アセンブリは、視準アセンブリ内部の多重反射により、
光を、光パイプの表面と垂直な平面において、或る程度
まで、視準することができる。第二の実施態様に従って
設計されたバックライティング用アセンブリが、更に本
明細書に開示されている。この実施態様では、光視準ア
センブリは、長手方向に延びていて側面で隣接した一連
の光パイプ・セクション又はチャンネルに別れており、
これらのセクション又はチャンネルは、光視準アセンブ
リの入力端からその出力端へと延び、それらのほぼ全長
にわたって互いに光学的に隔離されているため、個々の
光パイプ・セクションは、互いにほぼ独立して入来光に
作用する。バックライティング用アセンブリの第三及び
第四の実施態様では、一つだけの線状光源が用いられて
いる。斯かるシステムは、モノクロ液晶ディスプレー又
はカラーSTN液晶ディスプレー等の光度の低いバックラ
イティングを要する用途のための満足すべきバックライ
ティングを提供することができる。理解することができ
るように、極めて光度の高いバックライティングが必要
な場合には、最大四つまでの光源を用いることができ
る。
ディスプレーをバックライティングするためのアセンブ
リが、本明細書に開示されている。このアセンブリは、
対向する上面及び底面と二対の対向する側部とを有する
ほぼ方形のバックライティング用光パイプと、光を、一
以上の側部から光パイプに送り、その光を光パイプの一
端から対向する端に向けて移動させるための手段と、光
パイプの底面としての役割をするすぐ隣接したピラミッ
ド又は三角マイクロプリズムの配列を含んでいる。マイ
クロプリズムは、光を、前記光パイプ内を上方に反射し
て光パイプの上面を通過させるよう、本発明の多数の実
施態様に従って設計されている。本明細書に開示された
バックライティング用アセンブリの一実施態様では、二
つの線状光源が、それぞれの線状光源と平行に延びる光
視準アセンブリによって、光パイプの隣接する側部にお
いて光パイプに連結されている。分るように、各光視準
アセンブリは、視準アセンブリ内部の多重反射により、
光を、光パイプの表面と垂直な平面において、或る程度
まで、視準することができる。第二の実施態様に従って
設計されたバックライティング用アセンブリが、更に本
明細書に開示されている。この実施態様では、光視準ア
センブリは、長手方向に延びていて側面で隣接した一連
の光パイプ・セクション又はチャンネルに別れており、
これらのセクション又はチャンネルは、光視準アセンブ
リの入力端からその出力端へと延び、それらのほぼ全長
にわたって互いに光学的に隔離されているため、個々の
光パイプ・セクションは、互いにほぼ独立して入来光に
作用する。バックライティング用アセンブリの第三及び
第四の実施態様では、一つだけの線状光源が用いられて
いる。斯かるシステムは、モノクロ液晶ディスプレー又
はカラーSTN液晶ディスプレー等の光度の低いバックラ
イティングを要する用途のための満足すべきバックライ
ティングを提供することができる。理解することができ
るように、極めて光度の高いバックライティングが必要
な場合には、最大四つまでの光源を用いることができ
る。
【０００６】本発明は、多数の独特なバックライティン
グ用アセンブリを提供しているが、本発明は、更に、液
晶ディスプレー及び特別に設計された光偏光構成体と組
み合せてバックライティング用アセンブリを含む独特な
システムを提供しており、光偏光構成体は、バックライ
ティング用アセンブリと組み合せて、液晶ディスプレー
によって用いられるためのバックライティング用アセン
ブリからの光のほぼ全てが、適正に偏光されることを確
実にしている。このことは、バックライティング用アセ
ンブリからの光の高々約半分のみが、適当に偏光される
先行技術の偏光構成と対照をなすものである。本明細書
に開示された特定の実施態様では、バックライティング
用アセンブリを出る光の適正な偏光をもたらすため、偏
光構成体は、バックライティング用アセンブリの一部を
形成するマイクロプリズムと協働する再帰反射シート偏
光子を利用している。画像の劣化なしに広い角度から視
ることのできる液晶ディスプレーを提供する能力を含む
本発明の他の特徴が、以下に明らかになろう。添付の図
面に関連して、本発明を以下更に詳細に説明する。
グ用アセンブリを提供しているが、本発明は、更に、液
晶ディスプレー及び特別に設計された光偏光構成体と組
み合せてバックライティング用アセンブリを含む独特な
システムを提供しており、光偏光構成体は、バックライ
ティング用アセンブリと組み合せて、液晶ディスプレー
によって用いられるためのバックライティング用アセン
ブリからの光のほぼ全てが、適正に偏光されることを確
実にしている。このことは、バックライティング用アセ
ンブリからの光の高々約半分のみが、適当に偏光される
先行技術の偏光構成と対照をなすものである。本明細書
に開示された特定の実施態様では、バックライティング
用アセンブリを出る光の適正な偏光をもたらすため、偏
光構成体は、バックライティング用アセンブリの一部を
形成するマイクロプリズムと協働する再帰反射シート偏
光子を利用している。画像の劣化なしに広い角度から視
ることのできる液晶ディスプレーを提供する能力を含む
本発明の他の特徴が、以下に明らかになろう。添付の図
面に関連して、本発明を以下更に詳細に説明する。
【０００７】
【実施例】ここで図面に目を向けると、種々の図面を通
じて同様の構成要素は、同様の数字で示されており、先
ず、図１に注意を向ける。上記のように、この図は、液
晶ディスプレーにバックライトを当てるための本発明に
従って設計されたアセンブリを斜視図で示している。ア
センブリは、x-y-z 座標系に１０で示され、液晶ディス
プレーは、参照番号１２によって全体的に示されてい
る。アセンブリ１０は、対向する端１６と１８との間、
及び対向する側面又は端２０と２２との間を、x-方向及
びy-方向に延ていてそれぞれ(x-y平面を）水平に延びる
対向する上面２４と底面２６とを有するほぼ直方体のバ
ックライティング用光パイプ１４を含んでいる。全体を
２８及び２８’として示されている二つの光視準アセン
ブリ又は構成体が、それぞれ、光を隣接する入射端１６
及び２０において光パイプに送り込み、矢印３０及び３
０’により概略的に示すように、光を入射端１６及び２
０から反対側の端１８及び２２に向けて移動させるため
に設けられている。端１８及び２２は、それぞれ、矢印
３４及び３４’により概略的に示すように、光を入射端
１６及び２０に向けて反射し返すための光反射面を含ん
でいる。
じて同様の構成要素は、同様の数字で示されており、先
ず、図１に注意を向ける。上記のように、この図は、液
晶ディスプレーにバックライトを当てるための本発明に
従って設計されたアセンブリを斜視図で示している。ア
センブリは、x-y-z 座標系に１０で示され、液晶ディス
プレーは、参照番号１２によって全体的に示されてい
る。アセンブリ１０は、対向する端１６と１８との間、
及び対向する側面又は端２０と２２との間を、x-方向及
びy-方向に延ていてそれぞれ(x-y平面を）水平に延びる
対向する上面２４と底面２６とを有するほぼ直方体のバ
ックライティング用光パイプ１４を含んでいる。全体を
２８及び２８’として示されている二つの光視準アセン
ブリ又は構成体が、それぞれ、光を隣接する入射端１６
及び２０において光パイプに送り込み、矢印３０及び３
０’により概略的に示すように、光を入射端１６及び２
０から反対側の端１８及び２２に向けて移動させるため
に設けられている。端１８及び２２は、それぞれ、矢印
３４及び３４’により概略的に示すように、光を入射端
１６及び２０に向けて反射し返すための光反射面を含ん
でいる。
【０００８】更に図１を参照すると、バックライティン
グ・アセンブリ１０は、更に、直接隣接する下方に向い
たピラミッド形マイクロプリズム又は単にピラミッド・
マイクロプリズム(とも称する)からなる構成体３６を含
んでおり、それらのピラミッド・マイクロプリズムは、
光パイプ１４の底面全範囲にわたってx-y 平面を延びて
いて光パイプの底面としての役割をする。各マイクロプ
リズムの基部は、隣のプリズムと直接隣接し、共通の平
面に在ること、この共通の平面は、x-y軸と平行である
ことに留意されたい。図１に示す特定の実施態様では、
図３において全体を４２で示すマイクロプリズムの各々
は、方形の基部及び四つの（二等辺）三角形の光反射側
面を有する規則的な側面が四つのピラミッドであり、側
面の第一の対向する対は、x 方向からの入射光を反射
し、側面の第二の対向する対は、y方向からの入射光を
反射する。各ピラミッドの一対の対向する側面が、図３
に４４及び４６で示されている。さしあたって、この構
成のピラミッド・マイクロプリズムは、光パイプ１４と
同じ又はほぼ同じ屈折率を有するアクリルガラス又はポ
リカーボネート等の適当な材料の何れからなっていても
よいことに言及しておけば十分である。構成体３６は、
光パイプとは別個の構成体、例えば、図３に示されるよ
うな凸ピラミッド状の底面４７を有する別個のシートの
形態に、独立に製造することができる。この場合、構成
体は、光パイプとマイクロピラミッドとの間を通過する
光に対して透明であるように適当な屈折率を有する適当
な接着剤によって光パイプの底面２６に容易に結合させ
ることができる。一方、図３に示すように、ピラミッド
の構成体は、光パイプの一体部分として製造することが
できる。何れの場合にも、ピラミッド・マイクロプリズ
ムの大きさ及び光パイプ部分の高さは、それらが光パイ
プに導入された光に作用する仕方をより十分に理解する
ため、誇張されている。図３に示す特定の実施態様で
は、各規則的なピラミッドは、対向する反射側面間に 1
00度のプリズム角をなしている。本発明は、これらの特
定の物理的パラメータに限定されないことが理解さるべ
きである。ピラミッドの巾及び長さも異なる値を有する
ことができ、x 及びy 方向の角度も異なる値を有するこ
とができる。加えて、ピラミッドの側面が基部平面とな
すx方向の二つの角度及び／又はy 方向の二つの角度
は、異なる値を有することができるため、図１３に示す
ように、ピラミッドの四つの三角面各々は、二等辺でな
くてもよい。後述するように、x-y 平面で体系的に変化
して、より望ましい方向に伝播する出射光を生じさせる
角度を有することも望ましい。ピラミッド・マイクロプ
リズム・シートは、反射を良くするため、凸ピラミッド
の外面にアルミニウム又は他の適当な材料が被覆されて
いるのがよい。
グ・アセンブリ１０は、更に、直接隣接する下方に向い
たピラミッド形マイクロプリズム又は単にピラミッド・
マイクロプリズム(とも称する)からなる構成体３６を含
んでおり、それらのピラミッド・マイクロプリズムは、
光パイプ１４の底面全範囲にわたってx-y 平面を延びて
いて光パイプの底面としての役割をする。各マイクロプ
リズムの基部は、隣のプリズムと直接隣接し、共通の平
面に在ること、この共通の平面は、x-y軸と平行である
ことに留意されたい。図１に示す特定の実施態様では、
図３において全体を４２で示すマイクロプリズムの各々
は、方形の基部及び四つの（二等辺）三角形の光反射側
面を有する規則的な側面が四つのピラミッドであり、側
面の第一の対向する対は、x 方向からの入射光を反射
し、側面の第二の対向する対は、y方向からの入射光を
反射する。各ピラミッドの一対の対向する側面が、図３
に４４及び４６で示されている。さしあたって、この構
成のピラミッド・マイクロプリズムは、光パイプ１４と
同じ又はほぼ同じ屈折率を有するアクリルガラス又はポ
リカーボネート等の適当な材料の何れからなっていても
よいことに言及しておけば十分である。構成体３６は、
光パイプとは別個の構成体、例えば、図３に示されるよ
うな凸ピラミッド状の底面４７を有する別個のシートの
形態に、独立に製造することができる。この場合、構成
体は、光パイプとマイクロピラミッドとの間を通過する
光に対して透明であるように適当な屈折率を有する適当
な接着剤によって光パイプの底面２６に容易に結合させ
ることができる。一方、図３に示すように、ピラミッド
の構成体は、光パイプの一体部分として製造することが
できる。何れの場合にも、ピラミッド・マイクロプリズ
ムの大きさ及び光パイプ部分の高さは、それらが光パイ
プに導入された光に作用する仕方をより十分に理解する
ため、誇張されている。図３に示す特定の実施態様で
は、各規則的なピラミッドは、対向する反射側面間に 1
00度のプリズム角をなしている。本発明は、これらの特
定の物理的パラメータに限定されないことが理解さるべ
きである。ピラミッドの巾及び長さも異なる値を有する
ことができ、x 及びy 方向の角度も異なる値を有するこ
とができる。加えて、ピラミッドの側面が基部平面とな
すx方向の二つの角度及び／又はy 方向の二つの角度
は、異なる値を有することができるため、図１３に示す
ように、ピラミッドの四つの三角面各々は、二等辺でな
くてもよい。後述するように、x-y 平面で体系的に変化
して、より望ましい方向に伝播する出射光を生じさせる
角度を有することも望ましい。ピラミッド・マイクロプ
リズム・シートは、反射を良くするため、凸ピラミッド
の外面にアルミニウム又は他の適当な材料が被覆されて
いるのがよい。
【０００９】以下に認められるように、光が、光パイプ
の入射端１６において、例えば構成体２８によって、光
パイプに導入されると、光は、矢印３８によって概略的
に示すように、上面２４を通って上方に液晶ディスプレ
ー１２の方向に反射される。やはり以下に認められるよ
うに、ピラミッド・マイクロプリズム及び構成体２８、
２８’のこの構成を、面２４を通って光パイプを出る光
が、極めて視準された態様で光パイプを出ることを確実
にするため、互いに協働するように設計するのが良い。
更に図１を参照して、それぞれ光パイプの端１６及び２
０を通して光を光パイプに導入するための構成体２８、
２８’全体を、より詳細に説明する。構成体両者の作用
原理は同じなので、以下の説明は、構成体２８のみに関
するものである。図２に転じると、光源６４及びその合
体固定具６６が、x-y 平面に示されている。構成体２８
は、光パイプの入射端１６と平行に延びる反射プリズム
６２を含んでいる。プリズム６２は、対向する上面５０
及び下面５２、並びに対向端５８、６０を有している。
x-y 平面にあるプリズムに入射する光は、プリズムがで
きている材料の屈折率によって決定される最大の逸脱角
度（x-軸７０に対する入射光の角度）を有している（プ
リズムがアクリルガラスでできている場合には、約43
度）。以下に述べるように、バックライティング用光パ
イプ部分１４に入射する光のx-z 平面における逸脱角度
を、或る最大角度以下に維持することが重要である。光
に、送光アセンブリを下ってこの最大角度より大きな角
度でバックライティング用光パイプに伝播させてしまう
と、バックライト出力３８は、液晶ディスプレー(LCD）
のバックライティングの用途に適した光度の分布の所望
の均一性を有しない。構成体２８の入射端５８におい
て、光の最大逸脱角度は、(n1/n2）におけるアーク(arc
s)にほぼ等しく、ここでn1及びn2は、空気及び視準プリ
ズムの屈折率である。アクリルガラスを視準プリズムに
用いると、この逸脱の最大角度は、上記のように、43度
である。送光アセンブリ２８を出て、大きな逸脱角度で
光パイプ１４に入る光は、通常、光パイプの底面に位置
するマイクロプリズムに、光源に近い部分に沿って当
り、そのため、不均一な光度分布のバックライティング
をもたらすため、均一なバックライティング光度を得る
には、最大逸脱角度を十分に小さく維持することが重要
である。光を、光パイプに送るのに望ましい最大逸脱範
囲内、例えば、±20度内に視準する構成体２８を得るに
は、上面５０及び底面５２を、図２に示すように、x-軸
に関して或る傾斜角、例えば約６度をなして構成する。
の入射端１６において、例えば構成体２８によって、光
パイプに導入されると、光は、矢印３８によって概略的
に示すように、上面２４を通って上方に液晶ディスプレ
ー１２の方向に反射される。やはり以下に認められるよ
うに、ピラミッド・マイクロプリズム及び構成体２８、
２８’のこの構成を、面２４を通って光パイプを出る光
が、極めて視準された態様で光パイプを出ることを確実
にするため、互いに協働するように設計するのが良い。
更に図１を参照して、それぞれ光パイプの端１６及び２
０を通して光を光パイプに導入するための構成体２８、
２８’全体を、より詳細に説明する。構成体両者の作用
原理は同じなので、以下の説明は、構成体２８のみに関
するものである。図２に転じると、光源６４及びその合
体固定具６６が、x-y 平面に示されている。構成体２８
は、光パイプの入射端１６と平行に延びる反射プリズム
６２を含んでいる。プリズム６２は、対向する上面５０
及び下面５２、並びに対向端５８、６０を有している。
x-y 平面にあるプリズムに入射する光は、プリズムがで
きている材料の屈折率によって決定される最大の逸脱角
度（x-軸７０に対する入射光の角度）を有している（プ
リズムがアクリルガラスでできている場合には、約43
度）。以下に述べるように、バックライティング用光パ
イプ部分１４に入射する光のx-z 平面における逸脱角度
を、或る最大角度以下に維持することが重要である。光
に、送光アセンブリを下ってこの最大角度より大きな角
度でバックライティング用光パイプに伝播させてしまう
と、バックライト出力３８は、液晶ディスプレー(LCD）
のバックライティングの用途に適した光度の分布の所望
の均一性を有しない。構成体２８の入射端５８におい
て、光の最大逸脱角度は、(n1/n2）におけるアーク(arc
s)にほぼ等しく、ここでn1及びn2は、空気及び視準プリ
ズムの屈折率である。アクリルガラスを視準プリズムに
用いると、この逸脱の最大角度は、上記のように、43度
である。送光アセンブリ２８を出て、大きな逸脱角度で
光パイプ１４に入る光は、通常、光パイプの底面に位置
するマイクロプリズムに、光源に近い部分に沿って当
り、そのため、不均一な光度分布のバックライティング
をもたらすため、均一なバックライティング光度を得る
には、最大逸脱角度を十分に小さく維持することが重要
である。光を、光パイプに送るのに望ましい最大逸脱範
囲内、例えば、±20度内に視準する構成体２８を得るに
は、上面５０及び底面５２を、図２に示すように、x-軸
に関して或る傾斜角、例えば約６度をなして構成する。
【００１０】例として、x-軸に対して43度の逸脱角度で
反射プリズム６２に入射する光線７２が、反射プリズム
の上面５０によって反射され、次いで底面５２によって
反射される。反射ごとに、光線は、その逸脱角度が、6
度の傾斜面によって12度だけ小さくなる。その結果、視
準構成体２８を出て光パイプに入射する光線８２は、所
望の最大送光逸脱範囲である±20度内にある19度の逸脱
角度で、視準構成体２８を出て光パイプに入射する。し
かしながら、光線７４のような、より小さな初期逸脱角
度、例えば12度、を有する光線は、光視準アセンブリ全
体内で一度しか視準光パイプの表面によって反射され
ず、その逸脱角度が12度だけ小さくなる。加えて、6度
よりも小さい逸脱角度を有する光は、面５０及び５２の
何れにも当らず、その方向が変化せずに視準アセンブリ
を通って伝播する。適当に構成された視準アセンブリを
用いると、32度よりも大きな初期逸脱角度を有する光線
は、面５０及び５２によって反射され、視準構成体２８
を出る前に、合計で24度だけそれらの逸脱角度が小さく
なる。11度よりも小さいが、32度よりも大きい初期逸脱
角度を有する光線は、少なくとも一度は面５０又は５２
の何れかによって反射され、それらの逸脱角度が少なく
とも12度だけ小さくなる。11度よりも小さな初期逸脱角
度を有する光線は、多くとも一度、面５０又は５２のう
ちの一方によって反射されることがある。伝播方向にお
ける全ての変化は、総内部反射の結果であるため、光度
の損失がない。
反射プリズム６２に入射する光線７２が、反射プリズム
の上面５０によって反射され、次いで底面５２によって
反射される。反射ごとに、光線は、その逸脱角度が、6
度の傾斜面によって12度だけ小さくなる。その結果、視
準構成体２８を出て光パイプに入射する光線８２は、所
望の最大送光逸脱範囲である±20度内にある19度の逸脱
角度で、視準構成体２８を出て光パイプに入射する。し
かしながら、光線７４のような、より小さな初期逸脱角
度、例えば12度、を有する光線は、光視準アセンブリ全
体内で一度しか視準光パイプの表面によって反射され
ず、その逸脱角度が12度だけ小さくなる。加えて、6度
よりも小さい逸脱角度を有する光は、面５０及び５２の
何れにも当らず、その方向が変化せずに視準アセンブリ
を通って伝播する。適当に構成された視準アセンブリを
用いると、32度よりも大きな初期逸脱角度を有する光線
は、面５０及び５２によって反射され、視準構成体２８
を出る前に、合計で24度だけそれらの逸脱角度が小さく
なる。11度よりも小さいが、32度よりも大きい初期逸脱
角度を有する光線は、少なくとも一度は面５０又は５２
の何れかによって反射され、それらの逸脱角度が少なく
とも12度だけ小さくなる。11度よりも小さな初期逸脱角
度を有する光線は、多くとも一度、面５０又は５２のう
ちの一方によって反射されることがある。伝播方向にお
ける全ての変化は、総内部反射の結果であるため、光度
の損失がない。
【００１１】構成体２８に関して今しがた説明したと同
じ原理は、y-z平面において構成体２８’に入射する光
線に当てはまる。光源６４及び６４’からの光が、送光
アセンブリ２８及び２８’によって光パイプ１４に送ら
れる態様を説明したので、今度は、バックライティング
用光パイプ１４が、ピラミッド・マイクロプリズム構成
体３６と協働して入力光に作用し、出力バックライティ
ング３８をもたらす態様に目を向ける。この目的のた
め、光パイプ１４のx-z 平面における断面図を示す図３
を参照する。ピラミッド・マイクロプリズムの配置が対
象なため、y-z 平面を伝播する光は、x-z 平面を伝播す
る光と同様なので、以下の論述は、y-z 平面を伝播する
送光アセンブリ２８’からの光にも当てはまる。この論
述の目的で、光がバックライティング用光パイプに入射
する最大逸脱角度は、図３に示すように、±20度である
と仮定する。図３に示す特定の実施態様では、各々の規
則的なピラミッドは、隣り合うピラミッド間で 100度の
角度をなしている。更に図３を参照して、x-軸から-20
度だけ逸脱する入来光７６が、ピラミッドの一つの面に
よって曲げられ、次いで垂線から+10 度だけ逸脱する方
向に伝播することに特に留意されたい。x-軸とほぼ平行
に伝播する光線８２は、80度だけ曲げられ、面２４に対
する垂線から-10 度だけ逸脱する方向８４に伝播する。
x-軸から当初+20 度だけ逸脱している光線８６は、上面
２４の下側に当った後下方に伝播し、その結果、光線８
６は、光線７６と同様の態様でピラミッドの一つの面に
よって反射され、それにより、８７で示す垂線に関して
+10度の角度で上方に伝播する。この過程は、x-軸に関
して正の角をなす全ての光線に対して生じる。同様に、
反対方向に伝播する光線も、±10度の逸脱でマイクロピ
ラミッドから反射されて外側に向かって伝播する。その
結果、x-z 平面において上面２４を通って光パイプをで
る全ての光線は、それらの原逸脱角度の二分の一、即
ち、光が光パイプ１４に入射する角度の二分の一に視準
される。
じ原理は、y-z平面において構成体２８’に入射する光
線に当てはまる。光源６４及び６４’からの光が、送光
アセンブリ２８及び２８’によって光パイプ１４に送ら
れる態様を説明したので、今度は、バックライティング
用光パイプ１４が、ピラミッド・マイクロプリズム構成
体３６と協働して入力光に作用し、出力バックライティ
ング３８をもたらす態様に目を向ける。この目的のた
め、光パイプ１４のx-z 平面における断面図を示す図３
を参照する。ピラミッド・マイクロプリズムの配置が対
象なため、y-z 平面を伝播する光は、x-z 平面を伝播す
る光と同様なので、以下の論述は、y-z 平面を伝播する
送光アセンブリ２８’からの光にも当てはまる。この論
述の目的で、光がバックライティング用光パイプに入射
する最大逸脱角度は、図３に示すように、±20度である
と仮定する。図３に示す特定の実施態様では、各々の規
則的なピラミッドは、隣り合うピラミッド間で 100度の
角度をなしている。更に図３を参照して、x-軸から-20
度だけ逸脱する入来光７６が、ピラミッドの一つの面に
よって曲げられ、次いで垂線から+10 度だけ逸脱する方
向に伝播することに特に留意されたい。x-軸とほぼ平行
に伝播する光線８２は、80度だけ曲げられ、面２４に対
する垂線から-10 度だけ逸脱する方向８４に伝播する。
x-軸から当初+20 度だけ逸脱している光線８６は、上面
２４の下側に当った後下方に伝播し、その結果、光線８
６は、光線７６と同様の態様でピラミッドの一つの面に
よって反射され、それにより、８７で示す垂線に関して
+10度の角度で上方に伝播する。この過程は、x-軸に関
して正の角をなす全ての光線に対して生じる。同様に、
反対方向に伝播する光線も、±10度の逸脱でマイクロピ
ラミッドから反射されて外側に向かって伝播する。その
結果、x-z 平面において上面２４を通って光パイプをで
る全ての光線は、それらの原逸脱角度の二分の一、即
ち、光が光パイプ１４に入射する角度の二分の一に視準
される。
【００１２】図３に関連して今しがた説明した特定の実
施態様では、ピラミッド４２は、隣接するピラミッド間
に 100度の角を形成し、入来光は、x-軸に対して±20度
の逸脱帯域内で入来すると仮定した。光を光パイプに導
入する目的で、ピラミッド配列は、許容逸脱角度と光パ
イプの屈折率とによって決定される角度を有するべきで
ある。ピラミッド配列は、90度と許容逸脱角度の合計に
ほぼ等しいピラミッド角度を有するべきである。実用的
には、ピラミッドの大きさ及び反復距離に関して、ピラ
ミッドを、人間の目の最小解像距離よりも短い反復距離
で製造することができ、バックライティングに適当に適
用することができる限り、制限はない。しかしながら、
干渉に対するシステム上の影響を回避できるように、液
晶ディスプレーのピッチの長さ、又はそれらの倍数、又
は約数に近いピラミッド反復距離を選択しないのが賢明
であろう。図４に転じると、図４は、反射鏡層８８を付
した光パイプ端１８を示している。図には示していない
が、同様の鏡層が、端又は側部２２に備わっている。光
パイプ１４に入射する光は視準されているので、光の一
部は、ピラミッドとの相互作用なしに光パイプ全体を通
って伝播し、遠端１８（及び端２２）に到達することが
ある。鏡層８８は、光線９０のような光線を戻し、それ
らが漏出するのを防止するとともに、バックライティン
グの均一性を改善することを意図している。鏡層は、マ
イクロピラミッドに向かって少し傾斜していることに注
目されたい。その結果、x-軸とほぼ平行に伝播する光線
９０のような入射光は、鏡によって反射されて下方に曲
げられる。この様にして、もしもこの様でないならば光
源からより離れた端１８及び２２よりも光源により近い
端１６及び２０の附近からより多くの光３８が光パイプ
を出る傾向があるため、光パイプを出る光３８は、バッ
クライティング領域全体にわたってより均一に光パイプ
を出る。
施態様では、ピラミッド４２は、隣接するピラミッド間
に 100度の角を形成し、入来光は、x-軸に対して±20度
の逸脱帯域内で入来すると仮定した。光を光パイプに導
入する目的で、ピラミッド配列は、許容逸脱角度と光パ
イプの屈折率とによって決定される角度を有するべきで
ある。ピラミッド配列は、90度と許容逸脱角度の合計に
ほぼ等しいピラミッド角度を有するべきである。実用的
には、ピラミッドの大きさ及び反復距離に関して、ピラ
ミッドを、人間の目の最小解像距離よりも短い反復距離
で製造することができ、バックライティングに適当に適
用することができる限り、制限はない。しかしながら、
干渉に対するシステム上の影響を回避できるように、液
晶ディスプレーのピッチの長さ、又はそれらの倍数、又
は約数に近いピラミッド反復距離を選択しないのが賢明
であろう。図４に転じると、図４は、反射鏡層８８を付
した光パイプ端１８を示している。図には示していない
が、同様の鏡層が、端又は側部２２に備わっている。光
パイプ１４に入射する光は視準されているので、光の一
部は、ピラミッドとの相互作用なしに光パイプ全体を通
って伝播し、遠端１８（及び端２２）に到達することが
ある。鏡層８８は、光線９０のような光線を戻し、それ
らが漏出するのを防止するとともに、バックライティン
グの均一性を改善することを意図している。鏡層は、マ
イクロピラミッドに向かって少し傾斜していることに注
目されたい。その結果、x-軸とほぼ平行に伝播する光線
９０のような入射光は、鏡によって反射されて下方に曲
げられる。この様にして、もしもこの様でないならば光
源からより離れた端１８及び２２よりも光源により近い
端１６及び２０の附近からより多くの光３８が光パイプ
を出る傾向があるため、光パイプを出る光３８は、バッ
クライティング領域全体にわたってより均一に光パイプ
を出る。
【００１３】図１に関連して説明したバックライティン
グ・アセンブリ１０では、出力光３８は、高度に視準さ
れた照明を必要としないため出力光をx 及びy 方向の両
方に視準するための特別の手段を必要としない液晶ディ
スプレーをバックライティングするのに供されている。
一方、先に説明したように、或る積重ねられた液晶ディ
スプレーをバックライティングするためには、高度に視
準された出力光が望まれる。図５は、出力光を二つの次
元において視準するように設計されたバックライティン
グ・アセンブリ１０’を示している。アセンブリ１０’
は、対応する光視準アセンブリ２８及び２８’とは幾分
異なるその光視準アセンブリ２８''及び２８''' を除
き、全てアセンブリ１０の構成要素と同じ構成要素を有
している。光視準アセンブリ２８''及び２８''' は、対
応する光視準アセンブリ２８及び２８’と同じ最外郭を
有している。しかしながら、各々のアセンブリ２８''及
び２８''' におけるプリズムは、長手方向に延びていて
側面で隣接した一連のセクション又はチャンネルに別れ
ており、これらのセクション又はチャンネルは、その送
光アセンブリの入力端からその出力端へと延び、それら
のほぼ全長にわたって互いに光学的に隔離されており、
そのため、個々のチャンネル又はセクションは、互いに
ほぼ独立に入来光に作用する。個々の送光チャンネル内
部での視準過程を詳細に説明する。やはり、両アセンブ
リ２８''及び２８''' は、同様にして構成されているの
で、以下の説明は、アセンブリ２８''のみを参照する。
グ・アセンブリ１０では、出力光３８は、高度に視準さ
れた照明を必要としないため出力光をx 及びy 方向の両
方に視準するための特別の手段を必要としない液晶ディ
スプレーをバックライティングするのに供されている。
一方、先に説明したように、或る積重ねられた液晶ディ
スプレーをバックライティングするためには、高度に視
準された出力光が望まれる。図５は、出力光を二つの次
元において視準するように設計されたバックライティン
グ・アセンブリ１０’を示している。アセンブリ１０’
は、対応する光視準アセンブリ２８及び２８’とは幾分
異なるその光視準アセンブリ２８''及び２８''' を除
き、全てアセンブリ１０の構成要素と同じ構成要素を有
している。光視準アセンブリ２８''及び２８''' は、対
応する光視準アセンブリ２８及び２８’と同じ最外郭を
有している。しかしながら、各々のアセンブリ２８''及
び２８''' におけるプリズムは、長手方向に延びていて
側面で隣接した一連のセクション又はチャンネルに別れ
ており、これらのセクション又はチャンネルは、その送
光アセンブリの入力端からその出力端へと延び、それら
のほぼ全長にわたって互いに光学的に隔離されており、
そのため、個々のチャンネル又はセクションは、互いに
ほぼ独立に入来光に作用する。個々の送光チャンネル内
部での視準過程を詳細に説明する。やはり、両アセンブ
リ２８''及び２８''' は、同様にして構成されているの
で、以下の説明は、アセンブリ２８''のみを参照する。
【００１４】x-z 平面における光線に関しては、光視準
アセンブリ２８''内部の視準過程は、図２に示すよう
な、アセンブリ２８の内部視準過程と同じである。先に
説明したように、各送光セクション６２の上面５０及び
下面５２は、図２に示すように、x-z 平面において視準
を行なうため、或る傾斜角度で構成されている。しかし
ながら、アセンブリ２８''では、多重チャンネル光パイ
プ構成は、更に、x-y 平面において光を視準する能力を
提供する。今度は、図６に示すように、光がx-y平面に
おいて、これら個々の送光セクションの各々に入射する
態様に目を向ける。この平面では、x-z 平面におけるよ
うに、光が、入射端５８において、視準アセンブリがで
きている材料の屈折率によって決定される逸脱角度で、
視準アセンブリに入射する。最大逸脱角度(視準アセン
ブリがアクリル製である場合には43度）は、通常、許容
最大角度よりもはるかに大きい。最大逸脱角度を小さく
するため、各光視準セクションの対向する側部５４及び
５６が、例えば、送光セクション内での総内部反射の限
界(critical)角度を、図２に関連して説明した所望の最
大逸脱角度の値に制限するための適当な被膜９２を含ん
でいる。そのため、許容逸脱角度内で各光視準セクショ
ンに入射する光線、例えば光線９４及び９６は、被膜９
２を有する面からの総内部反射の分だけ反射され、光度
の損失なしに視準セクションを通過する。一方、所望の
逸脱角度の範囲外の角度で各送光セクションに入射する
光線、例えば光線９８は、被膜層９２内に透過して被膜
の塗布外面に達し、そこで吸収される。その結果、各光
視準セクションを横切って伝播する光のほぼ全てが、x-
y 平面において所望の視準の程度に視準される。最大逸
脱角度は、それ未満で、如何なる損失もなしに光が視準
セクションを通過できるのであるが、90度−(n1 ／n2）
におけるアークによって決定され、ここで、n1及びn2
は、被膜９２及びプリズム６２の屈折率である。例示の
被膜９２の場合には、具体的には、被膜９２は、n1＝1.
45のエポキシであり、アクリルプリズム６２との組み合
せで、最大逸脱角度は、±13度である。
アセンブリ２８''内部の視準過程は、図２に示すよう
な、アセンブリ２８の内部視準過程と同じである。先に
説明したように、各送光セクション６２の上面５０及び
下面５２は、図２に示すように、x-z 平面において視準
を行なうため、或る傾斜角度で構成されている。しかし
ながら、アセンブリ２８''では、多重チャンネル光パイ
プ構成は、更に、x-y 平面において光を視準する能力を
提供する。今度は、図６に示すように、光がx-y平面に
おいて、これら個々の送光セクションの各々に入射する
態様に目を向ける。この平面では、x-z 平面におけるよ
うに、光が、入射端５８において、視準アセンブリがで
きている材料の屈折率によって決定される逸脱角度で、
視準アセンブリに入射する。最大逸脱角度(視準アセン
ブリがアクリル製である場合には43度）は、通常、許容
最大角度よりもはるかに大きい。最大逸脱角度を小さく
するため、各光視準セクションの対向する側部５４及び
５６が、例えば、送光セクション内での総内部反射の限
界(critical)角度を、図２に関連して説明した所望の最
大逸脱角度の値に制限するための適当な被膜９２を含ん
でいる。そのため、許容逸脱角度内で各光視準セクショ
ンに入射する光線、例えば光線９４及び９６は、被膜９
２を有する面からの総内部反射の分だけ反射され、光度
の損失なしに視準セクションを通過する。一方、所望の
逸脱角度の範囲外の角度で各送光セクションに入射する
光線、例えば光線９８は、被膜層９２内に透過して被膜
の塗布外面に達し、そこで吸収される。その結果、各光
視準セクションを横切って伝播する光のほぼ全てが、x-
y 平面において所望の視準の程度に視準される。最大逸
脱角度は、それ未満で、如何なる損失もなしに光が視準
セクションを通過できるのであるが、90度−(n1 ／n2）
におけるアークによって決定され、ここで、n1及びn2
は、被膜９２及びプリズム６２の屈折率である。例示の
被膜９２の場合には、具体的には、被膜９２は、n1＝1.
45のエポキシであり、アクリルプリズム６２との組み合
せで、最大逸脱角度は、±13度である。
【００１５】図５のアセンブリ１０’では、構成体２
８''' は、構成体２８''と同様にして構成されている。
光パイプ内部で光フィールドが視準されているので、マ
イクロピラミッド構成体３６は、図３に示すような先に
説明したと同様な態様で作用し、視準されたバックライ
ティング３８をもたらす。図７は、やはり、両方の次元
(x-z及びx-y)において或る度合いに視準された出力光を
提供することのできる他の実施態様を示している。この
実施態様では、多重チャンネル送光セグメントが、並び
合って位置するピラミッドプリズム６２’の列からなっ
ている。先に説明したx-z 平面における光視準機構と同
じx-y 平面における光視準機構によって、バックライテ
ィング光パイプ１４に入射する前に、多重反射により光
を視準することができる。この実施態様では、光が光源
６４に面する端においてのみ入射することを確実にし、
それによりプリズムに入射する光の最大逸脱角度、アク
リル系製品ではx-軸に対して43度の角度、が総内部反射
によってのみ決定されるよう、ピラミッドの空き部分に
遮蔽要素を用いるべきである。適当な遮蔽要素には、図
７に示す間隙９９を充填又は遮蔽する光に対し不透明又
は反射性の材料９７がある。光源を、間隙９９に面する
部分に反射要素で被覆し、光りを遮蔽してシステムの効
率を高めることもできる。
８''' は、構成体２８''と同様にして構成されている。
光パイプ内部で光フィールドが視準されているので、マ
イクロピラミッド構成体３６は、図３に示すような先に
説明したと同様な態様で作用し、視準されたバックライ
ティング３８をもたらす。図７は、やはり、両方の次元
(x-z及びx-y)において或る度合いに視準された出力光を
提供することのできる他の実施態様を示している。この
実施態様では、多重チャンネル送光セグメントが、並び
合って位置するピラミッドプリズム６２’の列からなっ
ている。先に説明したx-z 平面における光視準機構と同
じx-y 平面における光視準機構によって、バックライテ
ィング光パイプ１４に入射する前に、多重反射により光
を視準することができる。この実施態様では、光が光源
６４に面する端においてのみ入射することを確実にし、
それによりプリズムに入射する光の最大逸脱角度、アク
リル系製品ではx-軸に対して43度の角度、が総内部反射
によってのみ決定されるよう、ピラミッドの空き部分に
遮蔽要素を用いるべきである。適当な遮蔽要素には、図
７に示す間隙９９を充填又は遮蔽する光に対し不透明又
は反射性の材料９７がある。光源を、間隙９９に面する
部分に反射要素で被覆し、光りを遮蔽してシステムの効
率を高めることもできる。
【００１６】図８は、本発明に従って設計された送光又
は視準構成体の他の実施態様を示している。この実施態
様では、送光構成体の上面５０及び底面５２は、それぞ
れ二つの部分５０' Ａ、５０' Ｂ及び５２' Ａ、５２'
Ｂを有しており、二つの部分は各々異なる勾配を有して
いる。大きな逸脱角度を有する光りは、入射端に近い位
置で送光構成体の上面／底面に当り、入射端に近い大き
い方の勾配が、大きい逸脱角度を有する光線を補正する
のにより有効である。図８に示す特定の実施態様では、
面５０' 及び５２' の部分５０' Ａ及び５２' Ａは11.5
度傾斜しているが、一方、部分５０' Ｂ及び５２' Ｂは
５度しか傾斜していない。光線１００、１０２のよう
に、30度以上の初期逸脱角度を有する光線は、たった一
度の反射で所望の逸脱角度、例えば20度になるが、より
小さい逸脱角度が望ましい場合には、図７に点線で示す
ように、延長した反射面の第二の反射により、更にその
伝播方向の補正をすることができる。図２に示す一勾配
だけの構造と比較して、図８の実施態様に係わる送光ア
センブリは、大きさがよりコンパクトであり、光の視準
がより効率的である。種々の傾斜角度の部分の数は、特
定の光源の必要な照明特性及び視準の所望程度を満たす
よう、適宜選択することができる。加えて、必要程度の
視準を行なうため、湾曲面を有する光視準プリズムを用
いることもできる。また、バックライティング・アセン
ブリ用に利用できる空間の形状及び大きさにおける制限
しだいで、送光構成体の形態を特別に設計することもで
きる。利用できる空間が、面積において（即ち、x-y 平
面において）よりも厚さにおいて（即ち、z-方向におい
て）制限されている場合には、送光構成体は、異なる傾
斜角を有するより小数の部分からなるより傾斜が小さく
てより広くなった反射面を有するべきである。逆が当て
はまる場合には、送光構成体は、種々の傾斜角を有する
より多数の部分からなる広がりの少ない反射面を有する
べきである。
は視準構成体の他の実施態様を示している。この実施態
様では、送光構成体の上面５０及び底面５２は、それぞ
れ二つの部分５０' Ａ、５０' Ｂ及び５２' Ａ、５２'
Ｂを有しており、二つの部分は各々異なる勾配を有して
いる。大きな逸脱角度を有する光りは、入射端に近い位
置で送光構成体の上面／底面に当り、入射端に近い大き
い方の勾配が、大きい逸脱角度を有する光線を補正する
のにより有効である。図８に示す特定の実施態様では、
面５０' 及び５２' の部分５０' Ａ及び５２' Ａは11.5
度傾斜しているが、一方、部分５０' Ｂ及び５２' Ｂは
５度しか傾斜していない。光線１００、１０２のよう
に、30度以上の初期逸脱角度を有する光線は、たった一
度の反射で所望の逸脱角度、例えば20度になるが、より
小さい逸脱角度が望ましい場合には、図７に点線で示す
ように、延長した反射面の第二の反射により、更にその
伝播方向の補正をすることができる。図２に示す一勾配
だけの構造と比較して、図８の実施態様に係わる送光ア
センブリは、大きさがよりコンパクトであり、光の視準
がより効率的である。種々の傾斜角度の部分の数は、特
定の光源の必要な照明特性及び視準の所望程度を満たす
よう、適宜選択することができる。加えて、必要程度の
視準を行なうため、湾曲面を有する光視準プリズムを用
いることもできる。また、バックライティング・アセン
ブリ用に利用できる空間の形状及び大きさにおける制限
しだいで、送光構成体の形態を特別に設計することもで
きる。利用できる空間が、面積において（即ち、x-y 平
面において）よりも厚さにおいて（即ち、z-方向におい
て）制限されている場合には、送光構成体は、異なる傾
斜角を有するより小数の部分からなるより傾斜が小さく
てより広くなった反射面を有するべきである。逆が当て
はまる場合には、送光構成体は、種々の傾斜角を有する
より多数の部分からなる広がりの少ない反射面を有する
べきである。
【００１７】図９に示すように、光視準アセンブリの上
面に、底面の勾配よりも大きな勾配を賦与するのも好ま
しい。底面の勾配よりも大きな勾配を有する上面を備え
たこの構成は、光パイプの底面に位置するマイクロプリ
ズムに対して、光源を幾分「低めの位置」に配置するも
のであり、したがって、光源から直接マイクロプリズム
に到達するx-y平面に対する逸脱角度のより小さい光線
をもたらす。この構成は、バックライティングのための
光パイプの面全体にわたって、より均等に分布した出力
光強度をもたらす。図１０に示すように、バックライテ
ィング・システムの大きさを最小限にするため、光視準
プリズムの上部斜面５０''は、光パイプ１４の上面に延
びていてもよい。図１１は、隣接するピラミッドの最上
稜を除去して、それらピラミッド間に平坦部を形成した
形態として見ることのできる変更を施したピラミッド・
マイクロプリズムの構成３６' を示している。１０３で
示すこれらの平坦部は、光パイプ１４の上面２４と平行
であり、上面２４と協働して、光源からもっと離れた領
域に光線を導くための手段としての役割を果たし、その
ため、より均等に分布した光の出力を達成する。図１２
は、比較的大きな逸脱角度で光パイプに入射する二つの
光線１０４、１０６を描いている。光線１０４は、変更
を施していない図３のバージョンと同様の態様で、一度
ピラミッドのうちの一つの光反射側面に当ると、光パイ
プを離れ出る。しかしながら、光線１０６は、未変更バ
ージョンにおいてであるならば、点線で示すように、光
線１０４と近接して光パイプを離れ出ているのである
が、ここでは、平坦部１０３によって反射され、光源か
ら更に遠ざかってバックライティング光パイプを離れ出
る。このアプローチにより、バックライティングのため
のより均等に分布した出力光強度を得ることができる。
最も均一な照明を達成するため、平坦部の大きさは、位
置依存変化を有していてもよい。例えば、図１３を参照
されたい。図１３では、平坦部は、１０３ａ、１０３
ｂ、１０３ｃ及び１０３ｄで示すように、バックライテ
ィング・アセンブリの光源端からその反対側の端へと、
大きさが初めは小さくなり、次いで大きくなる。光パイ
プ内での光の視準を更に向上させるため、これらの平坦
部は、上面に対して各々鋭角をなしていてもよい。
面に、底面の勾配よりも大きな勾配を賦与するのも好ま
しい。底面の勾配よりも大きな勾配を有する上面を備え
たこの構成は、光パイプの底面に位置するマイクロプリ
ズムに対して、光源を幾分「低めの位置」に配置するも
のであり、したがって、光源から直接マイクロプリズム
に到達するx-y平面に対する逸脱角度のより小さい光線
をもたらす。この構成は、バックライティングのための
光パイプの面全体にわたって、より均等に分布した出力
光強度をもたらす。図１０に示すように、バックライテ
ィング・システムの大きさを最小限にするため、光視準
プリズムの上部斜面５０''は、光パイプ１４の上面に延
びていてもよい。図１１は、隣接するピラミッドの最上
稜を除去して、それらピラミッド間に平坦部を形成した
形態として見ることのできる変更を施したピラミッド・
マイクロプリズムの構成３６' を示している。１０３で
示すこれらの平坦部は、光パイプ１４の上面２４と平行
であり、上面２４と協働して、光源からもっと離れた領
域に光線を導くための手段としての役割を果たし、その
ため、より均等に分布した光の出力を達成する。図１２
は、比較的大きな逸脱角度で光パイプに入射する二つの
光線１０４、１０６を描いている。光線１０４は、変更
を施していない図３のバージョンと同様の態様で、一度
ピラミッドのうちの一つの光反射側面に当ると、光パイ
プを離れ出る。しかしながら、光線１０６は、未変更バ
ージョンにおいてであるならば、点線で示すように、光
線１０４と近接して光パイプを離れ出ているのである
が、ここでは、平坦部１０３によって反射され、光源か
ら更に遠ざかってバックライティング光パイプを離れ出
る。このアプローチにより、バックライティングのため
のより均等に分布した出力光強度を得ることができる。
最も均一な照明を達成するため、平坦部の大きさは、位
置依存変化を有していてもよい。例えば、図１３を参照
されたい。図１３では、平坦部は、１０３ａ、１０３
ｂ、１０３ｃ及び１０３ｄで示すように、バックライテ
ィング・アセンブリの光源端からその反対側の端へと、
大きさが初めは小さくなり、次いで大きくなる。光パイ
プ内での光の視準を更に向上させるため、これらの平坦
部は、上面に対して各々鋭角をなしていてもよい。
【００１８】先に説明したように、大きな逸脱角度を有
する光線は、早めに光パイプの底面に当るため、光源に
近めの部分で光パイプを離れ出る。一方、より小さな逸
脱角度を有する光線は、光パイプの底に当る前に、より
長い距離を伝播することができ、光源からより隔たった
部分で光パイプを離れ出ることができる。十分に小さな
逸脱角度を有する光線は、傾斜面１８（図４参照）によ
って反射された後にのみ光パイプの底に当る。その結
果、出力光の逸脱角度は、マイクロプリズムが同じにで
きていれば、光パイプの範囲にわたって対称的な変化を
有する。出力光の逸脱角度のより望ましい分布を得るた
めには、図１３に示すように、マイクロプリズムの面が
底平面となす角を、光パイプの範囲にわたって対称的に
変化するよう適正に設計すべきである。ピラミッドプリ
ズムのこれらの角度及び位置の偏移は、米国特許出願第
07/958,238号で説明されている三角プリズムであって、
更に図１６及び図１７に示されてもいる三角プリズムに
も等しく適用することができることが理解さるべきであ
る。本発明の多くの先に説明した特徴は、一つの光源の
みを用いるバックライティング・アセンブリにも適用す
ることができる。図１４は、光度の高いバックライティ
ングを効率的にもたらす斯かるバックライティング・ア
センブリ１０''' を示している。図１５は、視準された
バックライティングを提供するバックライティング・ア
センブリ１０''' の変更バージョン、具体的には１
０''''を示している。何れの実施態様においても、各場
合における単一の光源の使用を除き、殆どの構成要素
が、実施態様１０、１０' と同様の形態を有している。
これら後者の実施態様においても、ピラミッド・プリズ
ムを、光線が一方の側のみから光パイプ１４に入射する
ため、一次元光出力カップリングのための図１６に示す
ような本願の態様に形作られたマイクロプリズムに取り
替えることもできる。図１７に示すように、バックライ
ティング光度の更にいっそう均一な分布を得るため、三
角プリズムの上部稜を修正して平坦部を形成するのもよ
い。平坦部は、各々、バックライティング光パイプの上
面と角をなしていてもよい。更に、光パイプの内部の光
は、例えば±20度内に、視準されているため、光線は、
マイクロプリズムの底部先端域に到達しない。その結
果、マイクロプリズムの先端構造は、必須のものではな
く、バックライティング・システムの性能に影響を及ぼ
すことなしに円くする又は取り除くことができる。
する光線は、早めに光パイプの底面に当るため、光源に
近めの部分で光パイプを離れ出る。一方、より小さな逸
脱角度を有する光線は、光パイプの底に当る前に、より
長い距離を伝播することができ、光源からより隔たった
部分で光パイプを離れ出ることができる。十分に小さな
逸脱角度を有する光線は、傾斜面１８（図４参照）によ
って反射された後にのみ光パイプの底に当る。その結
果、出力光の逸脱角度は、マイクロプリズムが同じにで
きていれば、光パイプの範囲にわたって対称的な変化を
有する。出力光の逸脱角度のより望ましい分布を得るた
めには、図１３に示すように、マイクロプリズムの面が
底平面となす角を、光パイプの範囲にわたって対称的に
変化するよう適正に設計すべきである。ピラミッドプリ
ズムのこれらの角度及び位置の偏移は、米国特許出願第
07/958,238号で説明されている三角プリズムであって、
更に図１６及び図１７に示されてもいる三角プリズムに
も等しく適用することができることが理解さるべきであ
る。本発明の多くの先に説明した特徴は、一つの光源の
みを用いるバックライティング・アセンブリにも適用す
ることができる。図１４は、光度の高いバックライティ
ングを効率的にもたらす斯かるバックライティング・ア
センブリ１０''' を示している。図１５は、視準された
バックライティングを提供するバックライティング・ア
センブリ１０''' の変更バージョン、具体的には１
０''''を示している。何れの実施態様においても、各場
合における単一の光源の使用を除き、殆どの構成要素
が、実施態様１０、１０' と同様の形態を有している。
これら後者の実施態様においても、ピラミッド・プリズ
ムを、光線が一方の側のみから光パイプ１４に入射する
ため、一次元光出力カップリングのための図１６に示す
ような本願の態様に形作られたマイクロプリズムに取り
替えることもできる。図１７に示すように、バックライ
ティング光度の更にいっそう均一な分布を得るため、三
角プリズムの上部稜を修正して平坦部を形成するのもよ
い。平坦部は、各々、バックライティング光パイプの上
面と角をなしていてもよい。更に、光パイプの内部の光
は、例えば±20度内に、視準されているため、光線は、
マイクロプリズムの底部先端域に到達しない。その結
果、マイクロプリズムの先端構造は、必須のものではな
く、バックライティング・システムの性能に影響を及ぼ
すことなしに円くする又は取り除くことができる。
【００１９】知られているように、殆どの液晶ディスプ
レーの作動においては、直線偏光が必要である。典型的
な場合においては、特定の方向にのみ偏光された光に対
して透明な偏光子を用いて斯かる偏光を得ている。しか
しながら、この標準的なアプローチを用いると、自然光
の半分未満しか所定の偏り(polarity)の直線偏光として
偏光子を透過しないが、これは、反対の偏りを有する偏
光である他の半分が偏光子によって阻止又は吸収される
ためである。以下に説明するように、偏光を要し、先に
説明した種類のバックライティング・アセンブリを利用
した液晶ディスプレー・システムが、本明細書に開示さ
れている。しかしながら、やはり理解されるように、こ
の特定のシステムは、バックライティング・アセンブリ
からの光のほぼ全てが適正な方向に偏光され、そのた
め、そのほぼ全体が液晶ディスプレーによって使用され
得るという点で先行技術のシステムと異なっている。こ
の目的で、説明するシステムは、情報表示装置協会92年
度ダイジェスト版、427 〜429 頁にあるエム・エフ・ウ
ェーバーによる再帰反射シート偏光子と題する刊行物(R
ETROREFLECTING SHEET POLARIZER by M.F.Weber in SID
92 Digest, page 427-429)に記載されている種類の公
知の再帰反射シート偏光子を利用している。
レーの作動においては、直線偏光が必要である。典型的
な場合においては、特定の方向にのみ偏光された光に対
して透明な偏光子を用いて斯かる偏光を得ている。しか
しながら、この標準的なアプローチを用いると、自然光
の半分未満しか所定の偏り(polarity)の直線偏光として
偏光子を透過しないが、これは、反対の偏りを有する偏
光である他の半分が偏光子によって阻止又は吸収される
ためである。以下に説明するように、偏光を要し、先に
説明した種類のバックライティング・アセンブリを利用
した液晶ディスプレー・システムが、本明細書に開示さ
れている。しかしながら、やはり理解されるように、こ
の特定のシステムは、バックライティング・アセンブリ
からの光のほぼ全てが適正な方向に偏光され、そのた
め、そのほぼ全体が液晶ディスプレーによって使用され
得るという点で先行技術のシステムと異なっている。こ
の目的で、説明するシステムは、情報表示装置協会92年
度ダイジェスト版、427 〜429 頁にあるエム・エフ・ウ
ェーバーによる再帰反射シート偏光子と題する刊行物(R
ETROREFLECTING SHEET POLARIZER by M.F.Weber in SID
92 Digest, page 427-429)に記載されている種類の公
知の再帰反射シート偏光子を利用している。
【００２０】すぐ上で触れた再帰反射シート偏光子は、
図１８に図示され、全体が参照番号１０８で示されてい
る。この特定の装置は、二つの90度三角マイクロプリズ
ム・シートである上部シート１１０及び下部シート１１
２を用いることにより構成されており、これらのシート
は、図１８に示す態様で間隔をおいて配置されている。
これらのシートは、現実にはウェーバーの発表で説明さ
れているような二つのスコッチ光学照明フィルム(Scotc
h Optical Lighting Film: SOLF)は、噛み合う微細構造
面の一方又は両方に薄い光学層１１４を蒸着した(depos
ited) 後、光学接着剤により接合する。隣り合う層の屈
折率は、底部プリズム１１２に対する法線入射が、光学
層１１４に関するブルースター角にちょうど該当する(j
ust under)ように選択される。図１８に示すように、偏
光子に入射するバックライト３８は、層の法線及び入射
光を含む入射面に偏光されるp-偏光１１６の通過に帰着
し、一方、入射面に垂直に偏光されるs-偏光１１８は、
180 度反対の方向に向かって二度反射される。再帰反射
シート偏光子１０８を説明したので、今度は、液晶ディ
スプレー・システム全体において、再帰反射シート偏光
子が、先に説明したバックライティング・アセンブリの
一つと組み合せて使用される態様に目を向ける。偏光子
１０８とバックライティング・アセンブリ１０''''との
組み合せが、図１９に描かれている。そこに見られるよ
うに、偏光子は、説明の目的で、アセンブリ１０''''の
一部を形成する光パイプ１４' 上面の真上に示され、光
パイプ上面の上方で上に向かって傾斜している。実地で
は、偏光子は、協働する液晶ディスプレーのすぐ下で、
光パイプ１４' の上面と平行に向き合う関係に配置され
る。図示の特定の実施態様では、やはり説明の便宜のた
め、偏光子の一部を形成するマイクロプリズムは、マイ
クロプリズム構成体３６''の一部を形成するマイクロプ
リズム４２' が延びている方向と45度の角度をなして延
びている。
図１８に図示され、全体が参照番号１０８で示されてい
る。この特定の装置は、二つの90度三角マイクロプリズ
ム・シートである上部シート１１０及び下部シート１１
２を用いることにより構成されており、これらのシート
は、図１８に示す態様で間隔をおいて配置されている。
これらのシートは、現実にはウェーバーの発表で説明さ
れているような二つのスコッチ光学照明フィルム(Scotc
h Optical Lighting Film: SOLF)は、噛み合う微細構造
面の一方又は両方に薄い光学層１１４を蒸着した(depos
ited) 後、光学接着剤により接合する。隣り合う層の屈
折率は、底部プリズム１１２に対する法線入射が、光学
層１１４に関するブルースター角にちょうど該当する(j
ust under)ように選択される。図１８に示すように、偏
光子に入射するバックライト３８は、層の法線及び入射
光を含む入射面に偏光されるp-偏光１１６の通過に帰着
し、一方、入射面に垂直に偏光されるs-偏光１１８は、
180 度反対の方向に向かって二度反射される。再帰反射
シート偏光子１０８を説明したので、今度は、液晶ディ
スプレー・システム全体において、再帰反射シート偏光
子が、先に説明したバックライティング・アセンブリの
一つと組み合せて使用される態様に目を向ける。偏光子
１０８とバックライティング・アセンブリ１０''''との
組み合せが、図１９に描かれている。そこに見られるよ
うに、偏光子は、説明の目的で、アセンブリ１０''''の
一部を形成する光パイプ１４' 上面の真上に示され、光
パイプ上面の上方で上に向かって傾斜している。実地で
は、偏光子は、協働する液晶ディスプレーのすぐ下で、
光パイプ１４' の上面と平行に向き合う関係に配置され
る。図示の特定の実施態様では、やはり説明の便宜のた
め、偏光子の一部を形成するマイクロプリズムは、マイ
クロプリズム構成体３６''の一部を形成するマイクロプ
リズム４２' が延びている方向と45度の角度をなして延
びている。
【００２１】図２０に示すように、光線１２０は、協働
するマイクロプリズム４２'から上に向かって反射して
光パイプ１４' を出て、偏光子１０８の底面と垂直な平
面(x-z又はy-z 平面）を上に向かって伝播するよう導か
れる。光の50％が、図２０においてp-偏光１２２として
示す透過される正(right）偏光を有すると仮定すると、
異(wrong）偏光を有する光の成分（s-偏光１２４として
示す）は、180 度だけ反射され、プリズム構成体３６''
に向かって伝播する。しかしながら、プリズム構成体３
６''は、偏光子に関して45度の角度で延びているため、
反射された光線は、偏光子に対してはs-偏光されている
のであるが、構成体３６''に対してはs-偏光されていな
い。この構成に関し、後ろ向きに反射された偏光は、図
２０においてp'及びs'で示されるようなプリズム４２'
に関するp 及びs 成分に再び分解される。各成分は、プ
リズムの表面での反射の後、それぞれθp及びθsだけ変
化した位相角度を有する。用いた材料では、２θp-２θ
s(模式図に示す二度の内部反射の勘定）は、90度に近い
値を有し、偏光子１０８に向かって反射された光線は、
ほぼ円偏光になる。ここで、円偏光１２６は、ちょうど
未偏光１２０のように、偏光子に関して同量のs 及びp
成分を有する。その結果、円偏光の50％は、再びp-偏光
として偏光子を透過し、他の半分は、s-偏光として反射
されてマイクロプリズム構成体３６''に向かって戻る。
この過程は反復され、したがって、偏光子を透過する光
の合計は、l1+l2+l3+ ‥‥=l0 であり、ここでl0は、最
初に光パイプ１４' に入射する光である。実際には、各
反射で損失が生じており、したがって、未偏光に関する
変換効率は、100％の理論的理想値よりも幾分小さい
が、変換効率における利得は、それでも尚、２の因数(f
actor of２）に近いものにできる。ここで、上記の機構
が働くためには、一次元のみにおける視準が必要である
ことにも留意すべきである。しかしながら、上記の機構
で自然光を偏光に変換するのには、変更を施したマイク
ロプリズム／マイクロピラミッドは、効率的に働かな
い。全ての未偏光を所望の偏光に変換することによって
液晶ディスプレーの明るさを高めることは、再帰反射偏
光子の透過軸が、マイクロプリズムの延び又はマイクロ
ピラミッドの基部の何れに対しても平行でも垂直でもな
い限り、マイクロプリズム構成体３６''に関してもマイ
クロピラミッド構成体３６に関しても達成することがで
きる。
するマイクロプリズム４２'から上に向かって反射して
光パイプ１４' を出て、偏光子１０８の底面と垂直な平
面(x-z又はy-z 平面）を上に向かって伝播するよう導か
れる。光の50％が、図２０においてp-偏光１２２として
示す透過される正(right）偏光を有すると仮定すると、
異(wrong）偏光を有する光の成分（s-偏光１２４として
示す）は、180 度だけ反射され、プリズム構成体３６''
に向かって伝播する。しかしながら、プリズム構成体３
６''は、偏光子に関して45度の角度で延びているため、
反射された光線は、偏光子に対してはs-偏光されている
のであるが、構成体３６''に対してはs-偏光されていな
い。この構成に関し、後ろ向きに反射された偏光は、図
２０においてp'及びs'で示されるようなプリズム４２'
に関するp 及びs 成分に再び分解される。各成分は、プ
リズムの表面での反射の後、それぞれθp及びθsだけ変
化した位相角度を有する。用いた材料では、２θp-２θ
s(模式図に示す二度の内部反射の勘定）は、90度に近い
値を有し、偏光子１０８に向かって反射された光線は、
ほぼ円偏光になる。ここで、円偏光１２６は、ちょうど
未偏光１２０のように、偏光子に関して同量のs 及びp
成分を有する。その結果、円偏光の50％は、再びp-偏光
として偏光子を透過し、他の半分は、s-偏光として反射
されてマイクロプリズム構成体３６''に向かって戻る。
この過程は反復され、したがって、偏光子を透過する光
の合計は、l1+l2+l3+ ‥‥=l0 であり、ここでl0は、最
初に光パイプ１４' に入射する光である。実際には、各
反射で損失が生じており、したがって、未偏光に関する
変換効率は、100％の理論的理想値よりも幾分小さい
が、変換効率における利得は、それでも尚、２の因数(f
actor of２）に近いものにできる。ここで、上記の機構
が働くためには、一次元のみにおける視準が必要である
ことにも留意すべきである。しかしながら、上記の機構
で自然光を偏光に変換するのには、変更を施したマイク
ロプリズム／マイクロピラミッドは、効率的に働かな
い。全ての未偏光を所望の偏光に変換することによって
液晶ディスプレーの明るさを高めることは、再帰反射偏
光子の透過軸が、マイクロプリズムの延び又はマイクロ
ピラミッドの基部の何れに対しても平行でも垂直でもな
い限り、マイクロプリズム構成体３６''に関してもマイ
クロピラミッド構成体３６に関しても達成することがで
きる。
【００２２】図２１に転じると、全体として参照番号１
２８によって示す液晶ディスプレーシステム全体に目を
向ける。このシステムは、液晶ディスプレー１２の真下
の位置に、先に説明したバックライティング・アセンブ
リのうちの一つ、例えばバックライティング・アセンブ
リ１０' を含んでいる。これらの構成要素に加え、シス
テム１２８は、バックライティング・アセンブリ１０'
によって照明される液晶セル１２の上部に配置する一枚
のマット(matte）シートグラス又は他の光拡散性透明シ
ートを含んでいる。バックライティング・アセンブリか
ら出てくる光３８は、高度に視準されているため、液晶
セル又は積み重ねたセル構成の場合には複数の液晶ディ
スプレーセルに表示される画像が、ちょうど映写機によ
ってスクリーンに形成される実像のように、拡散シート
１３０の散乱面１３２に形成される。光は、拡散要素表
面から散乱して視る者の目に目の角位置とは無関係に入
射し、それにより、視る者の感度の角依存性(viewer an
gle sensitivity)を排除する。本明細書に開示された多
重反射光視準装置は、米国特許第 5,050,946号のファセ
ット平行面光パイプ・デザインのような光パイプに基く
全ての平坦パネル・バックライティング・システムにも
適用することができる。
２８によって示す液晶ディスプレーシステム全体に目を
向ける。このシステムは、液晶ディスプレー１２の真下
の位置に、先に説明したバックライティング・アセンブ
リのうちの一つ、例えばバックライティング・アセンブ
リ１０' を含んでいる。これらの構成要素に加え、シス
テム１２８は、バックライティング・アセンブリ１０'
によって照明される液晶セル１２の上部に配置する一枚
のマット(matte）シートグラス又は他の光拡散性透明シ
ートを含んでいる。バックライティング・アセンブリか
ら出てくる光３８は、高度に視準されているため、液晶
セル又は積み重ねたセル構成の場合には複数の液晶ディ
スプレーセルに表示される画像が、ちょうど映写機によ
ってスクリーンに形成される実像のように、拡散シート
１３０の散乱面１３２に形成される。光は、拡散要素表
面から散乱して視る者の目に目の角位置とは無関係に入
射し、それにより、視る者の感度の角依存性(viewer an
gle sensitivity)を排除する。本明細書に開示された多
重反射光視準装置は、米国特許第 5,050,946号のファセ
ット平行面光パイプ・デザインのような光パイプに基く
全ての平坦パネル・バックライティング・システムにも
適用することができる。
【図１】本発明の一実施態様に従って設計され、液晶デ
ィスプレーと組み合せて示されたバックライティング用
アセンブリの斜視図であり、バックライティング用アセ
ンブリは、便宜の目的でx,y,z 座標系に示されている。
ィスプレーと組み合せて示されたバックライティング用
アセンブリの斜視図であり、バックライティング用アセ
ンブリは、便宜の目的でx,y,z 座標系に示されている。
【図２】送光アセンブリのx-z 平面に添う断面図であ
る。
る。
【図３】図１のバックライティング用アセンブリの一部
を形成するバックライティング・パイプの部分の断面図
であり、本発明に従って設計されたピラミッド・プリズ
ムのシートと協働する光パイプに光が出入りする様子を
具体的に示している。
を形成するバックライティング・パイプの部分の断面図
であり、本発明に従って設計されたピラミッド・プリズ
ムのシートと協働する光パイプに光が出入りする様子を
具体的に示している。
【図４】図１のバックライティング用アセンブリの端部
の断面図であり、特に、光が端部鏡によって反射される
様子を示している。
の断面図であり、特に、光が端部鏡によって反射される
様子を示している。
【図５】本発明の他の実施態様に従って設計されたバッ
クライティング用アセンブリの斜視図である。
クライティング用アセンブリの斜視図である。
【図６】図５のバックライティング用アセンブリの多重
チャンネル送光セグメントの一部を形成する送光チャン
ネルのx-y 平面に添う断面図である。
チャンネル送光セグメントの一部を形成する送光チャン
ネルのx-y 平面に添う断面図である。
【図７】本発明の他の実施態様に従って設計された列に
なった平坦な端を有するピラミッド・プリズムからなる
多重送光セグメントの断面図である。
なった平坦な端を有するピラミッド・プリズムからなる
多重送光セグメントの断面図である。
【図８】本発明の更に別の実施態様による送光アセンブ
リの断面図である。
リの断面図である。
【図９】本発明の更に別の実施態様による送光アセンブ
リの断面図である。
リの断面図である。
【図１０】本発明の更に別の実施態様による送光アセン
ブリ及び光視準アセンブリの断面図である。
ブリ及び光視準アセンブリの断面図である。
【図１１】図１のバックライティング用アセンブリの一
部として用いるための変更を施したピラミッド・マイク
ロプリズムのシートの一部分の斜視模式図である。
部として用いるための変更を施したピラミッド・マイク
ロプリズムのシートの一部分の斜視模式図である。
【図１２】図８の変更を施したピラミッド・マイクロプ
リズムを用いた本発明のバックライティング用パイプの
一部分の断面図であり、特に、光が、光パイプに入射
し、光パイプを通って伝播し、光パイプを出る様子を示
している。
リズムを用いた本発明のバックライティング用パイプの
一部分の断面図であり、特に、光が、光パイプに入射
し、光パイプを通って伝播し、光パイプを出る様子を示
している。
【図１３】本発明に従って設計された変更を施したバッ
クライティング用アセンブリの側面模式図である。
クライティング用アセンブリの側面模式図である。
【図１４】本発明の更に別の実施態様に従って設計され
たバックライティング用アセンブリの斜視図である。
たバックライティング用アセンブリの斜視図である。
【図１５】本発明の更に他の実施態様に従って設計され
たバックライティング用アセンブリの斜視図である。
たバックライティング用アセンブリの斜視図である。
【図１６】本発明の更に別の実施態様に従って設計され
たマイクロプリズムのシートの一部分の斜視模式図であ
る。
たマイクロプリズムのシートの一部分の斜視模式図であ
る。
【図１７】図１６のマイクロプリズム・シートの変更態
様の一部分の斜視模式図である。
様の一部分の斜視模式図である。
【図１８】再帰反射シート偏光子の側面模式図である。
【図１９】図１のバックライティング用アセンブリと図
１８の再帰反射シート偏光子との組み合せを示す斜視図
である。
１８の再帰反射シート偏光子との組み合せを示す斜視図
である。
【図２０】本発明に従って光を偏光するため、図１９の
バックライティング用アセンブリの一部を形成するマイ
クロプリズムの構成体が、図１８の再帰反射シート偏光
子の構成体と協働する様子を模式的に示す図である。
バックライティング用アセンブリの一部を形成するマイ
クロプリズムの構成体が、図１８の再帰反射シート偏光
子の構成体と協働する様子を模式的に示す図である。
【図２１】液晶ディスプレー・アセンブリ、本発明に従
って設計されたバックライティング用アセンブリ、本発
明に従って前記バックライティング用アセンブリと組み
合せて設計された偏光構成体、及び光散乱拡散プレート
を含む液晶ディスプレー・システム全体の側面模式図で
ある。
って設計されたバックライティング用アセンブリ、本発
明に従って前記バックライティング用アセンブリと組み
合せて設計された偏光構成体、及び光散乱拡散プレート
を含む液晶ディスプレー・システム全体の側面模式図で
ある。
１０…バックライティング用アセンブリ １２…液晶ディスプレー １４…光パイプ １６…光パイプの上面 １８…光パイプの下面 ２０、２２…光パイプの対向する側部 ２４、２６…光パイプの対向する端 ２８…光視準アセンブリ ３６…ピラミッド・マイクロプリズムの構成体 ４２…マイクロプリズム
フロントページの続き (72)発明者 ハン ツォウ アメリカ合衆国 オハイオ州 43609 トレドエアポート ハイウェイ 23375 アパートメント 24 (56)参考文献 特開 平５−127157（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−72533（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−237590（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 F21V 8/00 G02F 1/13357
Claims (30)
- 【請求項１】 (a) 光パイプの厚さを画定する上面及び
底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定する
対向する端を有するバックライティング用光パイプと、 (b) 実質上一つまたは複数の内部光源のみから発光され
た光を前記光パイプに送り、前記光に前記光パイプを通
過させるための手段と、 (c) 光パイプの底面全範囲にわたって光パイプの一方の
側部からその対向する側部へと光パイプの長手方向に対
して垂直に延び、光パイプの底面としての役割をする列
になったすぐ近接するピラミッド・マイクロプリズムの
配列であって、各々の前記ピラミッド・マイクロプリズ
ムは、方形の基部から下方に延びる頂点を有し、実質上
全部内部反射によって前記光を、前記光パイプ内を上方
に反射してほぼ視準された態様で光パイプの上面を通過
させるための対向し、上方に向かって傾斜した光反射面
セグメントの第一及び第二の対を前記頂点から形成する
ピラミッド・マイクロプリズムの配列とを、 備えたことを特徴とする液晶ディスプレーをバックライ
ティングするためのアセンブリ。 - 【請求項２】 光を前記光パイプに送るための前記手段
は、前記光パイプの一方の端から前記光パイプに光を送
り、光を対向する端に向けて移動させるための第一の光
源手段と、前記光パイプの一方の側部から前記光パイプ
に光を送り、光を対向する側部に向けて移動させるため
の第二の光源手段とを含んでいることを特徴とする請求
項１記載のアセンブリ。 - 【請求項３】 前記光パイプの前記対向する端及び前記
対向する側部は、それぞれ、前記一方の端及び前記一方
の側部に面する光反射端面及び光反射側面を有し、それ
により、前記一方の端から前記光パイプに入射する光
が、光反射面セグメントの前記第一の対によって最終的
に上方に反射され、前記一方の側部から前記光パイプに
入射する光が、光反射面セグメントの前記第二の対によ
って最終的に上方に反射されることを特徴とする請求項
２記載のアセンブリ。 - 【請求項４】 前記光反射端面及び光反射側面の各々
は、やや下方に向かって傾斜していることを特徴とする
請求項３記載のアセンブリ。 - 【請求項５】 前記ピラミッド・マイクロプリズムの基
部は、前記光パイプの上面と平行な共通の平面に在り、
どのピラミッド・マイクロプリズムの基部も、上方を向
いた水平な光反射面セグメントによって、隣り合うピラ
ミッド・マイクロプリズムの基部から間隔をおいて位置
していることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。 - 【請求項６】 前記第一の光源手段は、光パイプの長手
方向軸に対して光が前記光パイプに入射する最大角度を
制限するための第一の手段を含んでおり、前記第二の光
源手段は、光パイプの巾方向軸に対して光が前記光パイ
プに入射する最大角度を制限するための第二の手段を含
んでいることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。 - 【請求項７】 前記第一及び第二の光角度制限手段の各
々は、光視準光パイプであって、その厚さを画定する対
向する上面及び底面、巾を画定する対向する側部、及び
長さを画定する対向する後端及び前端を有する光視準光
パイプを含み、前記光視準光パイプの各々は、前記バッ
クライティング用光パイプの光入射端又は光入射側部と
端と端とが当接した関係に直に隣接して配置され、各光
視準光パイプの上面と底面とは、光視準光パイプの後端
から前端へと外側に先細りになっていることを特徴とす
る請求項６記載のアセンブリ。 - 【請求項８】 前記光視準光パイプ各々の上部及び底部
先細り面の各々は、互いに異なる角度で外側に先細りに
なっている二つの長手方向セグメントを含んでいること
を特徴とする請求項７記載のアセンブリ。 - 【請求項９】 前記光視準光パイプの各々は、互いに光
学的に隔離された長手方向に延びていて側面で隣接した
一連の光パイプ・セクションに別れていることを特徴と
する請求項７記載のアセンブリ。 - 【請求項１０】 (a) 光パイプの厚さを画定する上面及
び底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定す
る対向する端を有するバックライティング用光パイプ
と、 (b) 光パイプの底面全範囲にわたって延びていて光パイ
プの底面としての役割をする光反射面の配列であって、
光を、前記光パイプ内を上方に反射してほぼ視準された
態様で光パイプの上面を通過させるための配列と、 (c) 光を少なくとも一方の端又は一方の側部から前記光
パイプに送り、その光に前記光パイプの前記一方の端又
は一方の側部から対向する端又は側部に向かって移動さ
せるための手段とを、 備えた液晶ディスプレーをバックライティングするため
のアセンブリであって、前記光を前記光パイプに送るた
めの手段は、光パイプの長手方向及び／又は巾方向軸に
対して光が光パイプに入射する最大角度を所定の角度よ
りも大きくない角度に制限するための手段を含んでお
り、前記光反射面は、前記光パイプに入射する光が、前
記上面と垂直な線に対して前記最大角度の半分よりも大
きくない角度で光パイプの上面に向かって光反射面から
反射されることを特徴とする液晶ディスプレーをバック
ライティングするためのアセンブリ。 - 【請求項１１】 前記光反射面は、ピラミッド・マイク
ロプリズムの配列によって形成されていることを特徴と
する請求項１０記載のアセンブリ。 - 【請求項１２】 (a) 光パイプの厚さを画定する上面及
び底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定す
る対向する端を有するバックライティング用光パイプ
と、 (b) 光パイプの底面全範囲にわたって延びていて光パイ
プの底面としての役割をするピラミッド・マイクロプリ
ズムの配列であって、光を、前記光パイプ内を上方に反
射してほぼ視準された態様で光パイプの上面を通過させ
るための配列と、 (c) 光を少なくとも一方の端又は一方の側部から前記光
パイプに送り、その光に前記光パイプの前記一方の端又
は側部から対向する端又は側部に向かって移動させるた
めの手段であって、光パイプの長手方向軸に関して光が
光パイプに入射する最大角度を制限するための光制御手
段を含む前記光を前記光パイプに送るための手段とを、 備えたことを特徴とする液晶ディスプレーをバックライ
ティングするためのアセンブリ。 - 【請求項１３】 (a) 対向する上面及び底面、並びに対
向する側部を有し、対向する端の間を長手方向に延びる
バックライティング用光パイプと、 (b) 未偏光の光を、前記光パイプに送り、その光に前記
光パイプの一方の端から対向する端に向かって移動させ
るための手段と、 (c) 光パイプの底面としての役割をするピラミッド・マ
イクロプリズムの配列であって、光を、前記光パイプ内
を上方に反射してほぼ視準された態様で光パイプの上面
を通過させるための配列と、 (d) 前記光パイプの上面を通って前記光パイプから送ら
れた光を所定の偏光方向にに直線偏光するための手段で
あって、前記光パイプの上面を通って前記光パイプから
送られた光のほぼ全てが前記所定の偏光方向に直線偏光
さるように前記ピラミッド・マイクロプリズムの配列と
協働する偏光構成体を含み、長手方向に延びる平行に隣
接した一連の三角プリズムを含む再帰反射シート偏光子
を含んでおり、前記再帰反射シート偏光子は、前記三角
プリズムが前記光パイプのマイクロプリズムを横切るが
マイクロプリズムと垂直ではない方向に延びるように、
前記光パイプの上面と平行な関係でその上面の前に配置
可能である偏光手段とを、備えたことを特徴とする液晶
ディスプレーをバックライティングするためのアセンブ
リ。 - 【請求項１４】 (a) 光パイプの厚さを画定する上面及
び底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定す
る対向する端を有するバックライティング用光パイプ
と、 (b) 光パイプの底面全範囲にわたって延びていて光パイ
プの底面としての役割をするピラミッド・マイクロプリ
ズムの配列であって、光を、前記光パイプ内を上方に反
射してほぼ視準された態様で光パイプの上面を通過させ
るための配列と、 (c) 光を少なくとも一方の端又は一方の側部から前記光
パイプに送り、その光に前記光パイプの前記一方の端又
は側部から対向する端又は側部に向かって移動させるた
めの手段であって、光パイプの長手方向又は巾方向軸に
関して光が光パイプに入射する最大角度を制限するため
の光制御手段を含んでおり、前記光制限手段は、光視準
光パイプであって、その厚さを画定する対向する上面及
び底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定す
る対向する後端及び前端を有する光視準光パイプを含
み、前記光視準光パイプは、前記バックライティング用
光パイプの光入射端又は光入射側部と端と端とが当接し
た関係に直に隣接して配置され、光視準光パイプの上面
と底面とは、光視準光パイプの後端から前端へと外側に
先細りになっている前記光を前記光パイプに送るための
手段とを、 備えたことを特徴とする液晶ディスプレーをバックライ
ティングするためのアセンブリ。 - 【請求項１５】 前記光視準光パイプ各々の上部及び底
部先細り面の各々は、互いに異なる角度で外側に先細り
になった二つの長手方向セグメントを含んでいることを
特徴とする請求項１４記載のアセンブリ。 - 【請求項１６】 前記光視準光パイプは、互いに光学的
に隔離された長手方向に延びていて側面で隣接した一連
の光視準光パイプ・セクションに別れており、外側に先
細りになっている上面及び底面を含んでいることを特徴
とする請求項１４記載のアセンブリ。 - 【請求項１７】 各々の前記光視準光パイプ・セクショ
ンは、その後端から前端へと外側に先細りになった対向
する側部を含んでいることを特徴とする請求項１６記載
のアセンブリ。 - 【請求項１８】 各光視準光パイプセクションの先細り
側部の各々は、互いに異なる角度で外側に先細りになっ
た二つの長手方向セグメントを含んでいることを特徴と
する請求項１７記載のアセンブリ。 - 【請求項１９】 前記光視準光パイプの外側に先細りに
なった上面は、光視準光パイプの先細りになった底面を
越えて延びていて前記バックライティング用光パイプの
上面の一部を形成する最前部を含んでいることを特徴と
する請求項１４記載のアセンブリ。 - 【請求項２０】 (a) 光パイプの厚さを画定する上面及
び底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定す
る対向する端を有するバックライティング用光パイプ
と、 (b) 光を一方の端又は一方の側部から前記光パイプに送
り、その光を対向する端又は側部に向かって移動させる
ための光源手段であって、光パイプの長手方向又は巾方
向軸に関して光が前記光パイプに入射する最大角度を制
限するための手段を含んでおり、前記光角度制限手段
は、光視準光パイプであって、各々が、その厚さを画定
する対向する上面及び底面、巾を画定する対向する側
部、及び長さを画定する対向する後端及び前端を有する
光視準光パイプを含み、前記光視準光パイプは、前記バ
ックライティング用光パイプの光入射端又は光入射側部
と端と端とが当接した関係に直に隣接して配置され、各
光視準光パイプの上面と底面とは、光視準光パイプの後
端から前端へと外側に互いに先細りになっている前記光
源手段と、 (c) 光パイプの底面全範囲にわたって延びていて光パイ
プの底面としての役割をするすぐ隣り合った光反射面の
配列であって、光を、前記光パイプ内を上方に反射して
ほぼ視準された態様で光パイプの上面を通過させるため
の配列とを、 備えたことを特徴とする液晶ディスプレーをバックライ
ティングするためのアセンブリ。 - 【請求項２１】 前記光視準光パイプの上部及び底部先
細り面の各々は、互いに異なる角度で外側に先細りにな
った二つの長手方向セグメントを含んでいることを特徴
とする請求項２０記載のアセンブリ。 - 【請求項２２】 前記光視準光パイプは、光学被膜を有
し、互いに光学的に隔離されていることを特徴とする請
求項２０記載のアセンブリ。 - 【請求項２３】 (a) 対向する上面及び底面、並びに対
向する側部を有し、対向する端の間を長手方向に延びる
バックライティング用光パイプと、 (b) 光を、前記光パイプに送り、その光を前記光パイプ
の一方の端から対向する端に向かって移動させるための
手段と、 (c) 光を、前記光パイプ内を上方に反射してほぼ視準さ
れた態様で光パイプの上面を通過させるため、光パイプ
の底面全範囲にわたって延びていて光パイプの底面とし
ての役割をするマイクロプリズムの配列であって、前記
マイクロプリズムは、互いに所定であるが変化する距離
の間隔をおいて配置され、対応して変化する平坦な、上
方に向いた光反射面セグメントを隣り合うマイクロプリ
ズム間に形成するマイクロプリズムの配列とを、 備えたことを特徴とする液晶ディスプレーをバックライ
ティングするためのアセンブリ。 - 【請求項２４】 前記上方に向いた光反射面セグメント
は、前記バックライティング用パイプの上面と鋭角をな
していることを特徴とする請求項２３記載のアセンブ
リ。 - 【請求項２５】 前記上方に向いた光反射面セグメント
のうちの或るものが、前記セグメントのうちの他のもの
と異なる角度で上方に延びていることを特徴とする請求
項２３記載のアセンブリ。 - 【請求項２６】 前記マイクロプリズムは、三角プリズ
ムであることを特徴とする請求項２３記載のアセンブ
リ。 - 【請求項２７】 前記マイクロプリズムは、ピラミッド
プリズムであることを特徴とする請求項２３記載のアセ
ンブリ。 - 【請求項２８】 (a) 光パイプの厚さを画定する上面及
び底面、巾を画定する対向する側部、及び長さを画定す
る対向する端を有するバックライティング用光パイプ
と、 (b) 実質上一つまたは複数の内部光源のみから発光され
た光を前記光パイプに送り、前記光に前記光パイプを通
過させるための手段と、 (c) 光パイプの底面全範囲にわたってに延びていて光パ
イプの底面としての役割をするすぐ近接するマイクロプ
リズムの配列であって、各々の前記マイクロプリズム
は、前記バックライティング用光パイプの上面から離れ
る方向にその最下部セグメントへと下方に延び、実質上
全部内部反射によって前記光を、前記光パイプ内を上方
に反射してほぼ視準された態様で光パイプの上面を通過
させるための前記最下部セグメントから上方に角をなす
光反射面セグメントを形成するマイクロプリズムの配列
とを、 備えたことを特徴とする液晶ディスプレーをバックライ
ティングするためのアセンブリ。 - 【請求項２９】 各マイクロプリズムの最下部セグメン
トは、平坦であることを特徴とする請求項２８記載のア
センブリ。 - 【請求項３０】 各マイクロプリズムの最下部セグメン
トは、円いことを特徴とする請求項２８記載のアセンブ
リ。
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