JPH04234729A - 液晶ディスプレイのバックライトシステム - Google Patents

液晶ディスプレイのバックライトシステム

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JPH04234729A
JPH04234729A JP3057821A JP5782191A JPH04234729A JP H04234729 A JPH04234729 A JP H04234729A JP 3057821 A JP3057821 A JP 3057821A JP 5782191 A JP5782191 A JP 5782191A JP H04234729 A JPH04234729 A JP H04234729A
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light pipe
lamp
stepped
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ケビン・ジェイ・ハザウェイ
Jr Richard M Knox
リチャード・エム・ノックス
Douglas A Arego
ドグラス・エー・アレゴ
Gaylon R Kornfuerhrer
ガイロン・アール・コーンフューラー
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイのバッ
クライトシステムに関し、特にライトパイプシステムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称す
る）は普通、携帯用のコンピュータシステム、テレビ及
びその他の電子デバイスに用いられる。ＬＣＤはある状
態では光を通過させ、また他の状態では光を遮断する光
弁として有効に機能するから、このＬＣＤには操作用の
光源が必要となる。そして改善されたコントラスト比と
十分な明るさとのために、ＬＣＤの背面から光をあてる
こと（バックライト）はパーソナルコンピュータシステ
ムにおける最もポピュラーな光源となって来ている。
【０００３】しかしながら、従来のモノクロームＬＣＤ
は約１２％の光を伝達するに過ぎず、また、カラーＬＣ
Ｄは約２％の光を伝達するに過ぎないから、十分な明る
さを得るためにはかなり多量の一様光が必要である。そ
して若し電力消費量やスペースの点で問題がなければこ
れは可能であるが携帯用のデバイスではその電力消費量
が電池寿命に直接影響し、さらに、スペースが最大の関
心事である。よって、十分に一様で明るいバックライト
をなるべく小電力でかつなるべく小さなスペースで、し
かもなるべく低いコストで得ることが必要となる。
【０００４】バランスのとれたディスプレイを実現させ
るため、これら種々の長所を取り入れたたくさんのデザ
インが存在する。
【０００５】図１には、ＬＣＤをバックライトするため
に使われる従来の一般的なライトカーテンシステムを示
した。
【０００６】ここでは一様出力の２本の冷陰極螢光ラン
プ２０及び２２がシステムＳ１の基本的光源である。ま
たランプ２０及び２２の方向を向いてかつ一般的に白色
の反射面を有する反射器２４は、ＬＣＤ　　Ｄの方向で
はない他の方向にランプ２０及び２２から放射された光
をＬＣＤ　　Ｄの方向に向け直す。なお、光遮断層２６
は、ランプ２０及び２２の直上に生じる高温でかつ一様
でない点を弱めるために使用され、光に第１段階の一様
性を提供する役目をする。この光遮断層２６は、ランプ
２０及び２２の近くでは著しく不透明であり、またラン
プから離れると半透明又は透明になる、そして不透明度
が変化するマイラー（ｍｙｌａｒ）材を使用するのが好
ましい。この変化する不透明度は、一般には光遮断層２
６の表面にパターンをプリントすることによってなされ
る。
【０００７】しかし、光遮断層２６を通過した光はまだ
十分に一様でないので、一般的には半透明なプラスチッ
クでできているディフューザ２８でさらに光を拡散し、
ディスプレイをより一様にする。だがディフューザは、
一般的に光の伝達を約１０〜５０％減らすため、バック
ライトシステムＳ１全体の効率を著しく減少させる。ま
た、ライトカーテンシステムＳ１はかなり厚くなり、し
かもランプが光遮断層の近くに位置するため、配列の問
題がシステムＳ１の経済的な製造を難かしくする。
【０００８】次にライトパイプを使った２つの互いに類
似するシステムが図２及び図３にそれぞれシステムＳ２
及びＳ３として示されている。両システムは共に一様放
射ランプ２０及び２２を有するが、これらのランプはラ
イトパイプ３０の側端面部に配されている。白色の反射
板３２及び３４は、ランプ２０及び２２の周囲に配され
てライトパイプ３０に一様光を供給する。またライトパ
イプ３０は、このライトパイプ３０の前面３６からディ
フューザ２８及びＬＣＤ　　Ｄを経て光を放出するため
に、密度の変化する散乱組織を持つ。
【０００９】バックライトシステムＳ２においては、チ
タン酸化物の粒子などがライトパイプ３０中で散乱機能
を演ずるように使われる。なお上記粒子の密度は、ディ
スプレイの中央付近で大きく、ランプ２０及び２２に近
いディスプレイの側端面部近傍では小さいのが好ましい
。有効な光の密度はライトパイプ３０の中心に近づくに
つれて減少するので、このように粒子密度を変えること
で一様光が得られる。また鏡面または全反射面３８がラ
イトパイプ３０の後面３７に設けられ、その結果この後
面３８の方向に散乱された光はライトパイプ３０の前面
３６を経て伝達されるように反射される。しかし、この
後面３８で反射された光は再び散乱されるため種々の損
失が起こり得る。
【００１０】バックライトシステムＳ３では、前記散乱
効果を得るためにライトパイプ４０の前面４２に散乱組
織がプリントされている。Ｓ２及びＳ３のどちらのシス
テムにも、充分な一様光をＬＣＤ　　Ｄに供給するため
にディフューザ２８が必要とされる。これらのデザイン
では、光はライトパイプ４０中に捕えられ、ライトパイ
プの一側端から他側端に容易に伝達されて失われるので
、総体的な効率が低下される。
【００１１】次に、図４には、代って従来のライトパイ
プデザインであるシステムＳ４が示されている。このＳ
４には、上述したＳ２及びＳ３のシステムの平行なライ
トパイプ３０及び４０とは相違して、２つの２次曲線的
なくさび形状を有するライトパイプ４４が使われている
。またライトパイプ４４の後面４６は、比較的一定の拡
散面で、前面４７はなめらかな面又は鏡面である。さら
に後面４６の形成する曲線は２次曲線であり、その結果
としてこの後面に当る光はライトパイプ４４の中心に近
づくにつれて前面を通りより多く反射される。このよう
にして比較的に一様な光が形成されるが、十分に一様と
なるにはなおディフューザが必要である。またこのデザ
インでは、光が時に低角度で後面から漏出し、また時に
光源に戻るので問題ある。加うるにこのデザインでは、
ディスプレイの中心位置でいくつかの問題がある。
【発明が解決しようとする問題点】
【００１２】かくしてライトパイプシステムＳ２、Ｓ３
及びＳ４は、一般的にライトカーテンシステムＳ１に比
べて薄型であるが、光を９０°回転させるためにライト
カーテンシステムＳ４に比べ低い効率しか得られないと
いう問題点があり、またシステムＳ４も、携帯用のコン
ピュータシステムやテレビに用いるには厚くなりすぎる
という欠点もある。
【００１３】また一般的に従来例では、スペースまたは
効率のためにバックライトの一様性を犠牲にしているも
のが多い。またこれらの例では、光がＬＣＤに入る前の
段階で数々の散乱手段及び直前にはディフューザが使用
されている。なおこれら散乱手段及びディフューザのど
ちらもが、光の損失を生じさせ、光源からＬＣＤへの伝
達効率を減少させる。
【００１４】さらにこれらの例はいくつかのケースでは
満足のいくものであるが、モノクロＬＣＤの寿命と同程
度のより長い電池寿命、あるいはカラーＬＣＤの寿命と
同程度の寿命への要求が、より少いスペースに対する要
望の存在する時に存在する。
【００１５】本発明は上記の諸課題を解決する液晶ディ
スプレイのバックライトシステムを提供するものである
。
【００１６】
【問題点を解決するための手段】本発明においては、ラ
イトパイプの後面は段付されている。好ましくは反射器
又は穴あき螢光ランプであり一様ランプ以外である光源
は、ライトパイプの片方又は両方の側端面に光を供給す
る。ＬＣＤと結合される低損失ディフューザの取り付け
られるライトパイプの前面は平らあり、ライトパイプの
後面は前記前面に略平行であるが、階段状すなわち段付
された表面をしている。段付面は、好ましくはライトパ
イプの側端面部に注入された光が段付面で反射し前面を
通って出ていく様に形成されている。
【００１７】段付面部間のピッチは、段付構造が人間の
目に見えないような間隔である。ライトパイプの後面の
相隣の平面部間の距離（段付面部の高さ）は、好ましく
はミクロン単位の距離であってランプからの距離と共に
増加する。
【００１８】平面状の白色拡散反射器は高い反射率及び
散乱率を有し、ライトパイプの後面に対して平行に置か
れる。よってライトパイプの後面から上記反射器へ向っ
た光は反射され、ライトパイプの前面から出ていく。ま
た、反射器はのこぎり状すなわち溝列を形成したような
表面であってもよい。のこぎり歯の背の方向は、波状パ
ターンの増大を防止するために、好ましくは段付面部の
列の縦方向から少し傾いている。これらの反射は、光源
には少量の光が戻り、ライトパイプの他端には少量の光
が届き、ライトパイプ中には少量の光しか残らないよう
に満足に制御される。
【００１９】このデザインは、従来例にみられるような
種々の散乱技術における低効率と対照をなしている。段
付面部間のピッチと段付面部の高さが効果的であるので
、従来のようにディフューザをＬＣＤの前に置くことは
必要でなく、高い効率が得られる。しかしながら、波状
パターンを防止するために低損失ディフューザがライト
パイプとディスプレイとの間に置かれることが好ましい
。光の出力を変化させるために、ライトパイプの側端面
部、段付面の様子及びピッチ等を様々に変化させること
ができる。
【００２０】
【実施例】本発明によるバックライトシステムがＳ５と
して図５に示されている。段付され、両側端面から光を
受け取るライトパイプ１００がＬＣＤ　　Ｄに結合され
ている。図５には２つのランプが示されている。一様分
散ランプ１０２は任意で置かれるインジェクタ１０４に
近接して配される。ランプ１０２は好ましくは反射器１
０６に囲まれる。インジェクタ１０４はランプ１０２か
らの光をライトパイプ１００に供給する。さらに好まし
くは、第２の光源として冷陰極の反射器螢光ランプであ
り、ライトパイプ１００の端部１０５に近接した穴を持
ったランプ１０８が用いられる。反射器１０６はランプ
１０８と共に用いられる。モノクロのディスプレイＤを
使用するときは冷陰極ランプの電力消費を最低に保つこ
とが好ましく、それ以上の明るさを必要としない程度に
システムＳ５は十分な効率を持つ。しかし、もしカラー
のディスプレイＤが使用されたならば、最大光出力が必
要であるので熱陰極ランプが好ましい。加うるに、より
好ましい具体例において用いられる直径を持ったランプ
としては反射器ランプが穴あきランプよりも好ましい。 反射器ランプはまず内部に反射剤を被覆された後に穴を
あけられ、最後に内部を完全に螢光体で被覆される。穴
あきランプはまず内部に反射剤を被覆された後に螢光体
を被覆され、最後に穴をあけられる。穴に比較的大きな
弧を設けると、反射器ランプに付加した螢光体は低い明
るさを補って余りがある。これは光が上記穴を被覆した
螢光体を通過しなければならないからである。屈折率整
合材１０７はランプ１０８とライトパイプ１００の間に
任意で置かれる。
【００２１】図５に示すようにライトパイプ１００の上
面は平らでかつ鏡面であって、低損失低散乱ディフュー
ザ１１１と近接している。ディフューザ１１１は、好ま
しくは明るさを１０％以下しか低下させず、ライトパイ
プ１００とＬＣＤＤの間でできた波状パターンを減少さ
せるために使われる。ＬＣＤ　　Ｄはディフューザ１１
１の上部に置かれる。後面の反射器１２６はライトパイ
プ１００の後面１１２に平行に置かれ、後面１１２へ来
た光を反射し前面１１０から出す。図５の全体図では、
ライトパイプ１００の後面１１２は平面状に見えるが、
拡大図である図６及び図７から、後面１１２は階段状す
なわち段付されているのが明らかである。後面１１２は
前面１１０に平行でかつ平らな複数の平面部と、これら
複数の平面部の間にある複数の段付部とからなる。
【００２２】図６は穴あきランプ１０８とライトパイプ
１００の結合部分の拡大図であり、図７はライトパイプ
１００の中央部分の拡大図である。好ましくは、ランプ
１０８は螢光ランプであり、ライトパイプの厚みと同程
度の穴径を持っている。ライトパイプ１００は側端面部
で厚さ５ｍｍ以下であり、中央部で厚さ１ｍｍであるこ
とが好ましい。ライトパイプ１００は好ましくはポリメ
タクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）でできており、その機械
的強度の限界から厚さ１ｍｍが好ましい。他の物質でも
段付構造を形成し維持できる物質であればライトパイプ
１００として用いてもよい。
【００２３】ライトパイプ１００の厚さを５ｍｍ程度と
しているので、このライトパイプ１００をＬＣＤ　　Ｄ
、反射器１２６及び好ましくはディフューザと組み合わ
せても、全ユニットの厚さはランプ１０８を除いて１／
２インチ以下（１．２７ｃｍ以下）となり、従来のライ
トカーテンシステムに比べると大巾にスペースを縮小で
きる。ランプ１０８は、図５及び図６に示すように、ラ
イトパイプ１００の厚さより大きな直径で小さな穴を持
ってもよいし、好ましくは図５及び図１１に示すように
、ライトパイプ１００の厚さとほぼ同じ直径で大きい穴
を持つのがよい。
【００２４】冷陰極ランプがランプ１０８として使われ
ている場合、ランプ１０８の大きさが小さいのでランプ
１０８は最適効率温度よりも下の温度で作動する。よっ
てランプを取り囲む反射器１０６を使用するのが好まし
い。４つの具体例が図１４から図１７に示されている。 図１４ではＵ形をした絶縁物１５０が使われている。絶
縁物１５０の内側でライトパイプの前面及び後面には白
色反射剤１５２が使われる。この反射剤１５２は後から
粘着させてもよいが、好ましくは絶縁物１５０は白色反
射物質で形成されている。好ましい物質としては高密度
ポリスチレンフォームであるが、シリコン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ビニール、クロロプレンゴム（ネ
オプレン）その他同様の性質を持った物質も使われる。 両面接着テープ１５４は絶縁物１５０をライトパイプ１
００に保つために使われる。絶縁物１５０はランプ１０
８で発生した熱を捕え、ランプ操作温度を上昇させるの
でその効率も上昇する。絶縁物１５０及び反射物質は長
い期間にわたって１００℃の温度に耐えかつ耐火性も持
つことが好ましい。
【００２５】図１５においては、ポリスチレンブロック
１５６、又は同様の物質が２本のフォームテープ１５８
で結ばれており反射器１０６を形成している。好ましく
はテープ１５８の粘着面はテープの強化のためにマイラ
ー材を裏打ちされる。
【００２６】図１６においてもフォームテープ１５８が
使われるが、この場合はランプに直接巻かれＵ字形を形
成する。好ましくはＵ字の内側は反射質のテープ１６０
で覆われ、フォームテープ１５８は両面を金属被覆され
たマイラーテープ１６２により固定される。
【００２７】図１７にもう１つの具体例が示されている
。透明のアクリル材１６４がランプ１０８のまわりを取
り囲み、かつ、適当な接着層によってライトパイプ１０
０と接着している。アクリル材１６４の外側表面１６６
は金属被覆材１６８で覆われているのでこの外側表面は
反射器である。このように、ランプ１０８の穴あき部分
以外から放射された光は、図１４から図１６のようにラ
ンプ１０８を通ってではなく、アクリル材１６４を通っ
てライトパイプ１００へ反射される。アクリル材１６４
は多少の絶縁物を備えるが、それはランプ１０８の温度
を所望の温度に上昇させるためには十分ではないので、
フォームテープ１５８がアクリル材１６４の周りに巻か
れて温度上昇を助長する。図１７では、反射層を粘着コ
ートされたフォームテープ１５８の内側面の全面が、ア
クリル材１６４と接着している。
【００２８】ライトパイプから独立したインジェクタ１
０４はランプ１０８から放射された光とライトパイプ１
００を結びつける役目をするが、好ましくはライトパイ
プ１００の側端面部１０５はインジェクタと考えられる
。インジェクタ１０４及び側端面部１０５は磨かれた平
面状の鏡面であり、拡散させず、非反射剤で覆われてい
てもよい。平面状の鏡面は屈折率が１．２以上のライト
パイプ材にとって望ましく、それは段付構造により前面
１１０から放出される注入光をすべて内部反射させる。
【００２９】表面での反射を除去するためにランプ１０
８とライトパイプ１００とを結合させる屈折率整合材１
０７のように、他の数々の具体例がインジェクタには存
在する。屈折率整合材１０７は、ランプ１０８と側端面
部１０５を結合するシリコンオイル、エポキシ又はポリ
マーのような透明材である。
【００３０】また、インジェクタ１１８は、図１１に示
すように少し間をあけてランプ１０８と同じ型であって
もよい。インジェクタ１１８のこのような曲面はランプ
１０８の配置を容易にする。さらに、円筒フレネルレン
ズを側端面部１０５又はインジェクタ１０４に形成して
ランプ１０８から放射された光を焦点あわせすることも
できる。この場合円筒フレネルレンズは光のもれを制限
する真の円筒レンズが望ましい。代わりのレンズはイン
ジェクタ１０４又は側端面部１０５に形成することがで
き、このレンズと段付面部１１６とが協働して、光がラ
イトパイプ１００を出るときに光の錐体を形成する。好
ましくは、出力される光の錐体はＬＣＤＤの見角と同じ
であり、実質的にはＬＣＤ　　Ｄを見るときに必要でな
い光は失われず、その結果システムの実質効率を増加さ
せる。
【００３１】図８には、ライトパイプ１００の段付面部
１１６をひとつと平面部をいくつか含んだ部分の拡大図
が示されている。図から後面１１４は前面１１０に平行
であることがわかるが、これら両面共が鏡面であるので
ライトパイプ１００は鏡面反射のみを利用し、散乱又は
屈折をほとんど利用しない。鏡面反射のみを行うため光
のコントロールが簡単になり、光を望みでない方向に残
すことがなく、従ってより良い焦点合わせができ、拡散
を少なくする。このようにライトパイプ１００の基本的
な伝搬媒質はライトパイプの平行部であって、くさび形
や２次曲線の部分ではない。段付面部１１６は好ましく
は平行部１１４から１３５°の角度αを持っている。面
１１０及び１１４に平行な光は、前面１１０から出てい
くときにはライトパイプ１００に垂直となるので、この
角度が好ましい角度である。しかしながら角度αは特殊
な出力要請により９０°から１８０°までのどのような
角度でもよい。
【００３２】段付面部間の距離であるピッチＰ（図６参
照）は可視限界値（但しＬＣＤ　　Ｄとの距離に比例す
る）以下でなければならず、それは好ましくは１インチ
あたり２００〜２５０本もしくはそれ以上の値である。 ディフューザ１１１を用いない場合の一例としては、ピ
ッチＰはライトパイプ１００の側端面部であるランプ１
０８の近くでは１インチあたり２００本であるが、ライ
トパイプの中央部分では１インチあたり１０００本であ
り、光密度が小さくなるライトパイプ１００の中央部分
で光を前面１１０に向ける反射がより多く起こる。中央
部分でのピッチは、ライトパイプを大量生産する技術の
限界−ＰＭＭＡの圧縮や射出成形の限界−によって１イ
ンチあたり１０００本に制限される。もしディフューザ
１１１が用いられたならば、ピッチはディフューザ１１
１の拡散効果のために１インチあたり２００本まで下げ
ることができる。ピッチの限界はディフューザの使用に
依存する。このようにディフューザの使用は可視限界値
を変化させると考えられる。
【００３３】本発明の一実施例として、段付面部の高さ
Ｈ（図８参照）は側端面部１０５の近くで約１ミクロン
、ランプから最も遠い中央部分で約１０ミクロンである
。図を見やすくするために、段付面部の高さはピッチよ
りも大きく拡大されている。段付面部の高さの最小値は
従来技術による加工の限界から１ミクロンであり、最大
値はライトパイプ１００の厚さを保つために１００ミク
ロンであることが好ましい。すべての場所において段付
面部の高さを大きくすることはその場所から出される光
の量、すなわち抽出効率を大きくするように、ピッチＰ
、段付面部の高さＨ、段付面角αを変えることにより前
面１１０から出ていく出力光の性質は望むように変えら
れる。
【００３４】ライトパイプ１００の鏡面反射効果を利用
するのであるが、光の一部分は透過成分と反射成分に分
かれる。ライトパイプ１００に注入された光が前面１１
０及び平行部分１１４により内部反射したとしても、光
が段付面１１６に衝突したとき、多くの光は臨界角を超
えて透過成分及び反射成分に別れる。もし光が段付面１
１６から反射されれば、その光は前面１１０を通って観
測者に送られる。しかし透過成分は後面１１２を通り抜
ける。そこで段付面１１６に反射剤１２２が被覆される
。この反射剤１２２は段付面１１６へ送られたすべての
光を反射させる。ライトパイプ１００の内部へ進むにつ
れてこれと同様な効果が起こるために伝送の大部分がこ
の部分で起こる。
【００３５】前面１１０で反射され後面１１２又は段付
面１１６を通る臨界角を超えた光の総量に基づいた妥協
によるデザインが以下に述べられる。もし多量の光があ
れば光は後面１１２から出ていき損失となるので、図１
０に示すように後面１１２をすべて反射剤１２４で被覆
するのが望ましい。反射剤はアルミニウムや他金属であ
って反射器効率が１００％ではなく典形的には８０％か
ら９０％のものが望ましく、各点で反射のロスがある。 このように光が反射器１２４に衝突する度に効率は低下
するが、角度の大きな光では反射の損失があっても前面
１１０からより多くの光が送り出される。もし平行な光
がより多くランプから送られたならば、平行部分１１４
を反射剤で被覆する必要はなくなる。
【００３６】図９Ａ及びＢに示す実施例ではライトパイ
プ１００に反射剤を被覆していないが、その代わりに反
射板１２６Ａ又は１２６Ｂがライトパイプ１００の後面
１１２近くに置かれている。図９Ａに示す好適な実施例
では、反射板１２６Ａは平面であり、ライトパイプ１０
０の後面１１２に向いた白色散乱面１７０を備える。表
面１７０は高い反射率及び散乱率を有するので後面１１
２を通り抜けてきた光を反射し、その光はライトパイプ
１００及びその前面１１０を通り抜けていく。反射板１
２６Ａの厚さは機械的な強度による。
【００３７】図９Ｂに示す実施例では反射板１２６Ｂの
前面であるライトパイプに面した表面１３２は、のこぎ
り状すなわち、溝列を形成したような表面をしており、
そののこぎりのブレーズ（ｂｌａｚｅ）角βは３０°か
ら６０°の範囲であり、望ましくは約４０°である。の
こぎり歯のピッチＷはライトパイプの段付面部間のピッ
チＰと違い、ライトパイプ１００と反射器１２６Ｂの間
の波状パターンを減ずる役目をする。これらのピッチは
好ましくは一定であり、段付面部間のピッチでは１〜１
０ミリメートルの範囲、反射板の歯のピッチでは１〜１
０ミリメートルの範囲が良く、より好ましくは段付面部
間のピッチＰは６ミリメートル、のこぎり歯のピッチＷ
は４ミリメートルである。のこぎり歯のピッチＷは段付
面部間のピッチが変われば変えられるが、工程上一定の
ピッチが好ましい。反射板１２６Ｂの厚さは機械的な強
度による。
【００３８】加うるに、のこぎり歯の縦軸は段付面部の
列の縦軸から僅かに回転させてあり、これによってより
一層波状パターンの発達を防ぐ。のこぎり歯の表面１３
２は反射剤で被覆されており、これによってのこぎり歯
に衝突した光はすべて図９に示すように、ライトパイプ
１００方向に反射される。さらに、のこぎり歯は光をよ
り良好に反射させるため、上述の限界角度内で異なった
角度であってもよい。
【００３９】のこぎり歯の表面１３２又は散乱面１７０
に到達した光の大部分はライトパイプを通り、その前面
から出てくる。これはライトパイプは、段付面部の面積
の割合が後面１１２の平面部に比べて小さいために、実
質的に平行板であることによる。このようにライトパイ
プ１００の後面１１２へ進んだ光は反射されて前面１１
０から出ていくので、光の損失は小さい。
【００４０】加うるに、実際の段付面１１６は必ずしも
平面である必要はない。図１２に示すように、実際の段
付面は、少々下に凹１２８、上に凸１３０していてもよ
い。段付面１１６はレンズアレイを形成し、光の錐体の
出力を所望のようになるよう湾曲させられる。さらに、
段付面１１６の表面は拡散が増すように荒いものであっ
てもよい。
【００４１】図５に示すライトパイプ１００ではランプ
はその両側端面部に配されているが、図１３に示すよう
にその一方の側端面部だけから光を供給するものであっ
てもよい。光源１０２のない方の側端面部はライトパイ
プ１００′の最も薄い部分であり、そこは光の損失を減
少させるために光を反射する表面１３４となっている。 このライトパイプ１００′においても、平らな前面１１
０、段付後面１１２、反射板１２６、低損失ディフュー
ザ１１１及びその他上述した装置が適用できる。段付の
ピッチ及び高さは、光源１０２により供給される総光量
が少ないことを補う目的で光の方向を大きく変更するた
めに、前述したように変えられることが好ましい。
【００４２】上述した実施例に基づき、技術、工程、材
料、装置などの変更が可能である。これらの変更はすべ
て、上述の特許請求の範囲の精神によりなされる。
【００４３】
【発明の効果】本発明により、ＬＣＤのバックライトシ
ステムに要求される性質である、ディスプレイを一様な
明るさとすること、システムの小電力化、低コスト化及
び省スペース化を同時に実現するＬＣＤバックライトシ
ステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバックライトシステムを示す図
【図２】
従来のバックライトシステムを示す図
【図３】従来のバ
ックライトシステムを示す図
【図４】従来のバックライ
トシステムを示す図
【図５】ライトパイプと光源を含ん
だ本発明によるバックライトシステムを示す図
【図６】図５左端部の拡大図
【図７】図５中央部の拡大図
【図８】図５の部分拡大図であり、光の反射の様子を示
す図
【図９】図５の部分拡大図であり、光の反射の様子を示
す図
【図１０】図５の部分拡大図であり、光の反射の様子を
示す図
【図１１】本発明によるもう一つのインジェクタを示す
拡大図
【図１２】図５のライトパイプにおける刻面の拡大図
【
図１３】本発明による光源を１つだけ備えたバックライ
トシステムを示す図
【図１４】本発明による別のランプ反射器デザインを示
す図
【図１５】本発明による別のランプ反射器デザインを示
す図
【図１６】本発明による別のランプ反射器デザインを示
す図
【図１７】本発明による別のランプ反射器デザインを示
す図
【符号の説明】
１００　　ライトパイプ １０２　　ランプ １０４　　インジェクタ １０６　　反射器 １０８　　ランプ １１１　　ディフューザ Ｄ　　　　　　液晶ディスプレイ

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液晶ディスプレイに光を供給する略平らな
    前面を備え、この前面に平行でかつ略平らな複数の平面
    部と、これらの平面部間にあって前記前面に対して非平
    行に形成された複数の段付面部とを含む段付後面を備え
    ると共に、前記前面を経て伝達される光を受入れるため
    の側端面を少なくとも１つ備えたライトパイプと、前記
    光を受入れるための側端面のそれぞれに近接して設けら
    れかつ前記ライトパイプに光を供給するための光源手段
    と、前記ライトパイプの後面に近接させて略平行に設け
    られると共に、前記ライトパイプを経て光を反射し返す
    反射器手段とからなる液晶ディスプレイのバックライト
    システム。
  2. 【請求項２】前記反射器手段は略平坦であって前記ライ
    トパイプの後面に近接した前面を有し、この反射器手段
    の前面には溝列が形成されかつこの溝列の縦軸は前記段
    付面部の列の縦軸と略平行である請求項１記載のシステ
    ム。
  3. 【請求項３】前記溝列の縦軸と、前記段付面部の列の縦
    軸とは平行でない請求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】前記反射器手段は略平坦でかつ前記ライト
    パイプの後面に近接した前面を備えると共に、この反射
    器手段の前面は高い反射率及び高い散乱率を有する請求
    項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】前記光源手段と前記ライトパイプの間にあ
    って、前記光源手段からの光を前記ライトパイプに導く
    インジェクタ手段を備えた請求項３又は４記載のシステ
    ム。
  6. 【請求項６】前記インジェクタ手段は前記光源手段に対
    向する平面を持つ請求項５記載のシステム。
  7. 【請求項７】インジェクタ手段の前記平面は非反射性被
    覆材で被覆されている請求項６記載のシステム。
  8. 【請求項８】前記インジェクタ手段は前記光源手段と前
    記ライトパイプとの間にあってかつこれらに接する屈折
    率整合材を含む請求項５記載のシステム。
  9. 【請求項９】前記インジェクタ手段は前記光源手段の表
    面に略沿うように形成されている請求項５記載のシステ
    ム。
  10. 【請求項１０】前記インジェクタ手段は、その表面にフ
    レネルレンズが形成されている請求項５記載システム。
  11. 【請求項１１】前記フレネルレンズは円柱状フレネルレ
    ンズである請求項１０記載のシステム。
  12. 【請求項１２】前記ライトパイプの側端面のそれぞれは
    平面を有する請求項３又は４記載のシステム。
  13. 【請求項１３】前記側端面は非反射性被覆材で被覆され
    ている請求項１２記載のシステム。
  14. 【請求項１４】前記側端面は、その表面にフレネルレン
    ズが形成されている請求項１２記載のシステム。
  15. 【請求項１５】前記側端面のフレネルレンズは円柱状フ
    レネルレンズである請求項１４記載のシステム。
  16. 【請求項１６】前記ライトパイプの側端面のそれぞれは
    前記光源手段の表面に略沿うように形成されている請求
    項３又は４記載のシステム。
  17. 【請求項１７】前記光源手段は螢光ランプである請求項
    ３又は４記載のシステム。
  18. 【請求項１８】前記ランプは反射形ランプである請求項
    １７記載のシステム。
  19. 【請求項１９】前記ランプは穴あきランプである請求項
    １７記載のシステム。
  20. 【請求項２０】前記ランプは冷陰極ランプである請求項
    １７記載のシステム。
  21. 【請求項２１】前記ランプは絶縁物によって部分的に囲
    まれている請求項２０記載のシステム。
  22. 【請求項２２】前記絶縁物は前記ランプと対向する反射
    面を備える請求項２１記載のシステム。
  23. 【請求項２３】前記ランプは熱陰極ランプである請求項
    １７記載のシステム。
  24. 【請求項２４】前記光源手段は一様分散螢光ランプであ
    る請求項３又は４記載のシステム。
  25. 【請求項２５】前記光源手段は光を前記ライトパイプに
    向けて反射させるために前記ランプのまわりに反射器を
    有する請求項２４記載のシステム。
  26. 【請求項２６】前記ライトパイプはポリメタクリル酸メ
    チルを成分とする請求項３又は４記載のシステム。
  27. 【請求項２７】前記段付面部が前記平面部となす角は９
    ０°〜１８０°の範囲にある請求項３又は４記載のシス
    テム。
  28. 【請求項２８】前記段付面部が前記平面部とのなす角は
    約１３５°である請求項２７記載のシステム。
  29. 【請求項２９】前記段付面部間のピッチは人間の眼の識
    別閾を超えるに必要な距離よりも小さい請求項３又は４
    記載のシステム。
  30. 【請求項３０】前記ピッチは不規則に変えられる請求項
    ２９記載のシステム。
  31. 【請求項３１】前記ピッチは一様でかつ最大約１０００
    ／インチ（約３９４／ｃｍ）にまで変えられる請求項２
    ９記載のシステム。
  32. 【請求項３２】前記ライトパイプの相隣の平面部間に介
    在する前記段付面部の高さは２つの限界の間で変化する
    請求項３又は４記載のシステム。
  33. 【請求項３３】前記ライトパイプの段付面部の高さはそ
    の２つの限界が約１ミクロンと１００ミクロンである請
    求項３２記載のシステム。
  34. 【請求項３４】前記ライトパイプの前記前面に近接して
    位置しかつそれと略平行であるディフューザを含む請求
    項３又は４記載のシステム。
  35. 【請求項３５】前記ライトパイプの前面と略平行にかつ
    近接して配されたデイフューザをさらに含む請求項１記
    載のシステム。
  36. 【請求項３６】前記段付面部は略平坦である請求項３又
    は４記載のシステム。
  37. 【請求項３７】前記段付面部は略円弧面である請求項３
    又は４記載のシステム。
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