JPH02228689A - 背面照明表示器 - Google Patents

背面照明表示器

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JPH02228689A
JPH02228689A JP1334624A JP33462489A JPH02228689A JP H02228689 A JPH02228689 A JP H02228689A JP 1334624 A JP1334624 A JP 1334624A JP 33462489 A JP33462489 A JP 33462489A JP H02228689 A JPH02228689 A JP H02228689A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光フィルムに係わり、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ィルムを
利用する背面照明表示器に関するものである。
従　　術　および　明が解　しようとする課多くの場合
、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ｔＩ＋１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。
第二の不利点は、放物面反射器により生成される光パタ
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、放物面反射器がエツジにおける
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。
ここに共通に譲渡された米国特許第４，７８９゜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１Ｍ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。
課題を解決するための手段 本発明による背面照明表示器には、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、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。
Ｋｉ艮並圭旦皇皿 第１図は、構成面１１と平滑面１２とを有する透明フィ
ルムを示す。平滑面１２には光反０４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、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、而１２
へ投影されると、その面と４５６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。
プリズム１３およびその他それと類似のものは各々、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。
光源１６は、面１４．１５の交りに近いプリズム１３の
面１４を通ってフィルム１０に入る。光線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。
第２図は、第１図の光線１６の場合よりも而１４．１５
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８２０を示す。光線２ｏ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１
９を通して出現する。光線１６の場合と同じく、光線２
ｏ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。
本発明の重要な特徴は、第１図および第２図に示す如く
、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
（、プリズムの軸線と平行に延びる軸線の周りにフィル
ム１ｏを回転させることができる。
第１図に戻るが、プリズムの高さをＨと表示し、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、゛「が３．２１５２Ｈに等しい時に達成さ
れる。
従ってＨが０．０１８ｎに等しければ、■は０．０５７
９ｃｍ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。
入って来る光線の方向が面１２に対する平行面から非常
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１．４９５、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、２０６は
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。
入って来る光と而１２との間の角が非常に小さくなると
、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、１６未満
の角は、理論的には可能であっても、−殻内には推奨さ
れない。
前述の如く、本発明のフィルムは直角二等辺プリズムを
備え、その両辺が各々、平滑面と４５６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。９０６未満の
きよ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″を超えるきよ
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。
第３図は、本発明のフィルムを使用する発光設備を示す
。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、フィルム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、はぼ平行な光を
フィルム３０へ向ける。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
。
例えば第３図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ビロー・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。第３図でわかるように、直
角反射フィルム３ｏ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。
第３図に示された形式の発光設備は、在来の放物面反射
器を使用Ｊ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、第３図の発光設備が、光源３２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Ｗ！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。
この好適な実施例においては、第３図に示す如く、直角
反射フィルム３０が湾曲している。これは、光′ａ３２
のような放物面光源によっては、−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３ｏ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。
第３図の光源の効率は、発光設備の光ｉ！１３２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？、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。
第４図は、本発明に用いられるフィルムの代替実施例を
示す。第４図の実施例においては、フィルム１０′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、第４図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
り概略的に示しである。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。
背面照明表示パネルにとり、均等な照明の強さは特に重
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。
背面照明表示器に一層すぐれた照明の均等性を付与する
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第５図に示す。第５図の従来技術
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５
０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。第５図かられかるように、拡散体４
６は、それがそのエツ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バを付されている。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、
エツ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。
第５図のテーバ付き拡散体の使用については、二つの不
利点がある。第一の不利点は、この種のテーバ付き拡散
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。
第６図は、本発明による背面照明表示器を示す。
第６図の実施例には、光学的空所６２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７ｏの両エツジの光源７４．
７６とがある。光源７４．７６は、直角反射フィルム７
０の平たん面７２とほとんど平行な方向へ、はぼ平行な
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７ｏの両側での光源の使用は、表示体６
８の全区域にわたり均等な照明を付与するのに役立つ。
光１ｉ７４．７８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Ｍを最小化すべき携帯式計算機用の表示器で
ある。
第７図は、本発明の別の実施例を示す。第７図において
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８８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９
ｏがある。光学的空所８２の内側にはまた、直角反射フ
ィルム９ｏの一方のエツジに置かれた光源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、従っである
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８４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。
第６図および第７図の背面照明表示器は、それらが第５
図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ｕ１することなく均等な
照明を生成する、という点で、第５図の従来Ｙ！Ｌ術の
表示器より以上に有利である。
従ってそれらは、−層容易に製作でき、故意に光を棄ｆ
ＪＪ　Ｌ／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。
本出願の第８図は、本発明の別の実施例を示す。
第８図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１０ｏ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。
直角フィルム１０２の効果は発光器１００からの光を広
げることであり、従って直角フィルム１０４の光源は線
光源である。光は、直角フィルム１０４の平滑面にほと
んど平行な方向で、直角フィルム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１０２．１０４の
曲率を適切に選ぶことにより、表示体１０８の全体にわ
たり、均等なレベルの照明を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に用いられるフィルムと、一つの三角プ
リズムの頂部付近でフィルムへ入る光線との略図、第２
図は一つの三角プリズムの中心に向かって光線が入る、
本発明に用いられるフィルムの略図、第３図は本発明に
用いられるフィルムを使用した照明エレメントの略図、
第４図は円形の形態を利用した、本発明に用いられるフ
ィルムの代替実施例の略図、第５図は従来技術の背面照
明表示器の略図、第６図は本発明による第一背面照明表
示器の略図、第７図は本発明による第二背面照明表示器
の略図、第８図は本発明による第三背面照明表示器の略
図である。 １０．７０．９０．１０４：光反射フィルム１１．７１
．９１：第一面 １２．７２．９２：第二面 １３．１７：三角プリズム ２１：光反射装置 ６０．８０：ハウジング ６２．８２：光学的空所 ６４　：　８４　：光学的窓 ６６．８６．１０６：光拡散装置 ６８．８８．１０８　：表示装置 ７４：第一光源 ７６：第二光源 ９４；光　源 １００：発光装置 １ｏ２：光源反射フィルム。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光学的窓を有する光学的空所を画定するハウジン
    グと、前記光学的空所内の光反射フィルムとを含み、前
    記光反射フィルムが第一および第二主要面を有し、前記
    第一面が複数の三角プリズムをその上に備える構成面で
    あり且つ前記第二面が平滑面であり、前記第一面から前
    記第二面へ接近する光を反射させる前記第二面に隣接す
    る光反射装置を有し、前記フィルムの前記第二面にほと
    んど平行な方向で前記光が前記フィルムへ接近するよう
    に位置決めされた第一光源と、前記光学的窓内の表示装
    置とを含む背面照明表示器。
  2. （２）請求項１に記載された背面照明表示器において、
    前記表示装置が液晶表示体を包含するようにした背面照
    明表示器。
  3. （３）請求項１に記載された背面照明表示器にして、前
    記反射フィルムと前記表示装置との間に光拡散装置を含
    む背面照明表示器。
  4. （４）請求項１に記載された背面照明表示器において、
    前記第二面と２０°以下の角をなす方向で光線が前記フ
    ィルムに接近するように前記光源が位置決めされるよう
    にした背面照明表示器。
  5. （５）請求項１に記載された背面照明表示器にして、前
    記フィルムの前記第二面にほとんど平行な方向で前記光
    が前記フィルムへ接近するように位置決めされた第二光
    源を含み、前記の第一および第二光源が前記フィルムの
    対向する両端部に隣接して位置されるようにした背面照
    明表示器。
  6. （６）請求項５に記載された背面照明表示器において、
    前記表示装置が液晶表示体を包含するようにした背面照
    明表示器。
  7. （７）請求項１に記載された背面照明表示器において、
    前記フィルムの一方の端部に隣接して前記光源が位置決
    めされ、前記光源に隣接する前記フィルムの前記端部が
    前記フィルムの対向端部よりも前記表示装置から離れる
    ように前記フィルムが湾曲するようにした背面照明表示
    器。
  8. （８）請求項７に記載された背面照明表示器において、
    前記表示装置が液晶表示体を包含するようにした背面照
    明表示器。
  9. （９）請求項１に記載された背面照明表示器において、
    第一および第二主要面を有し、前記第一面が複数の三角
    プリズムをその上に備える構成面であり且つ前記第二面
    が平滑面であり、前記第一面から前記第二面へ接近する
    光を反射させる前記第二面に隣接する光反射装置を有す
    る光反射フィルムと、前記光源反射フィルムの前記第二
    面にほとんど平行な方向で前記光線が前記光源反射フィ
    ルムへ接近するように位置決めされた発光装置とを前記
    光源が含むようにした背面照明表示器。
  10. （１０）請求項７に記載された背面照明表示器において
    、前記表示装置が液晶表示体を包含するようにした背面
    照明表示器。
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