JPH09133920A - 透過型電気光学変調器用逆光照明システム及び逆光照明システムを有する表示装置 - Google Patents
透過型電気光学変調器用逆光照明システム及び逆光照明システムを有する表示装置Info
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
- G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は直視式で動作する透過型電気
光学変調器用の逆光照明システムを改良することであ
る。 【解決手段】 本発明のシステムは：光線を発生する少
なくとも一つの手段と；方向ｘに光線を返す少なくとも
一つの反射手段と；光線をｘ方向に伝搬させるため反射
器の出口に設けられ、光線の伝搬方向に平行した一方の
面が光線を鏡面反射し実質的にｘ方向と直交した方向ｚ
の光線を取り出すマイクロプリズム状構造を有し、出口
の光線がｚ−ｘ平面内でコリメートされる光透過手段と
からなり；ｘ及びｚ方向と直交した方向ｙに対し放射光
線のコリメーションを少なくともｙ−ｚ平面内で行うコ
リメーション手段を更に有し、テレビ電話、テレビ等に
応用される。
光学変調器用の逆光照明システムを改良することであ
る。 【解決手段】 本発明のシステムは：光線を発生する少
なくとも一つの手段と；方向ｘに光線を返す少なくとも
一つの反射手段と；光線をｘ方向に伝搬させるため反射
器の出口に設けられ、光線の伝搬方向に平行した一方の
面が光線を鏡面反射し実質的にｘ方向と直交した方向ｚ
の光線を取り出すマイクロプリズム状構造を有し、出口
の光線がｚ−ｘ平面内でコリメートされる光透過手段と
からなり；ｘ及びｚ方向と直交した方向ｙに対し放射光
線のコリメーションを少なくともｙ−ｚ平面内で行うコ
リメーション手段を更に有し、テレビ電話、テレビ等に
応用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、直視式で動
作する透過型電気光学変調器用の逆光照明システムに関
する。本発明は、更に、特に、透過モードで使用され、
上記照明システムによって逆光照明された液晶ディスプ
レイ型の表示装置に関する。
作する透過型電気光学変調器用の逆光照明システムに関
する。本発明は、更に、特に、透過モードで使用され、
上記照明システムによって逆光照明された液晶ディスプ
レイ型の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイには、電気光学的な特
性が観る角度に非常に依存するという欠点がある。かく
して、非常に広い視角の場合、コントラストの劣化と、
濃淡スケールの逆転が観察される。上記欠点を除去する
ため、コリメートされた光源を使用し、光を角度的に分
配する手段（特に、マイクロレンズのネットワーク又は
ホログラフィック拡散体）を観察側の変調器と関係付け
ることが提案されている。この例の場合、ある角度でデ
ィスプレイを見る観察者が感じる光は、観察の角度とは
無関係の立体角の範囲内にある液晶ディスプレイによっ
て変調されている。
性が観る角度に非常に依存するという欠点がある。かく
して、非常に広い視角の場合、コントラストの劣化と、
濃淡スケールの逆転が観察される。上記欠点を除去する
ため、コリメートされた光源を使用し、光を角度的に分
配する手段（特に、マイクロレンズのネットワーク又は
ホログラフィック拡散体）を観察側の変調器と関係付け
ることが提案されている。この例の場合、ある角度でデ
ィスプレイを見る観察者が感じる光は、観察の角度とは
無関係の立体角の範囲内にある液晶ディスプレイによっ
て変調されている。
【０００３】コリメートされた光を得ることができる幾
つかのシステムは、当業者にとって周知である。かくし
て、ＳＩＤ９４応用ダイジェストの論文、“フラットコ
リメータ、エネルギー効率のためマイクロプリズムを利
用する逆光照明組立体”には、蛍光管と、管を取り囲む
実質的にパラボラ状の反射器と、反射器を拡張するコリ
メーション部と、下側面にマイクロプリズム状構造が設
けられた光パイプとを有するコリメーションシステムが
記載されている。上記例の場合、管によって放出された
光は、反射器によりコリメーション部の内側に送られ、
次いで、マイクロプリズム状構造からの鏡面反射によっ
て、そこに注がれた実質的に全ての光が伝搬させられる
光パイプの中に送られ、光パイプの上側面と平行に設け
られた変調器の方向に適当な方法でコリメートされる。
つかのシステムは、当業者にとって周知である。かくし
て、ＳＩＤ９４応用ダイジェストの論文、“フラットコ
リメータ、エネルギー効率のためマイクロプリズムを利
用する逆光照明組立体”には、蛍光管と、管を取り囲む
実質的にパラボラ状の反射器と、反射器を拡張するコリ
メーション部と、下側面にマイクロプリズム状構造が設
けられた光パイプとを有するコリメーションシステムが
記載されている。上記例の場合、管によって放出された
光は、反射器によりコリメーション部の内側に送られ、
次いで、マイクロプリズム状構造からの鏡面反射によっ
て、そこに注がれた実質的に全ての光が伝搬させられる
光パイプの中に送られ、光パイプの上側面と平行に設け
られた変調器の方向に適当な方法でコリメートされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
逆光照明システムに対する種々の改良を提案することで
ある。本発明の他の目的は、上記のタイプの照明システ
ムを有する液晶表示タイプの表示装置を提供することで
ある。
逆光照明システムに対する種々の改良を提案することで
ある。本発明の他の目的は、上記のタイプの照明システ
ムを有する液晶表示タイプの表示装置を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の直視式で動作する透過型電気光学変調器用
の逆光照明システムは： − 光線を発生する少なくとも一つの光発生手段と、 − ｘで示された第１の方向に上記光線を返す少なくと
も一つの反射手段と、 − 上記光線を上記ｘ方向に伝搬させるため上記反射器
の出口に設けられ、上記光線の伝搬方向に平行した一方
の面は、上記光線を鏡面反射し、実質的に、上記第１の
方向と直交したｚで示された第２の方向の上記光線を取
り出すマイクロプリズム状構造を有し、上記出口の上記
光線がｚ−ｘ平面内でコリメートされる光透過手段とか
らなり、ｙが上記第１及び第２の方向と直交した第３の
方向である場合に、上記放出された光線のコリメーショ
ンを少なくともｙ−ｚ平面内で行う第２のコリメーショ
ン手段を更に有することを特徴とする。
め、本発明の直視式で動作する透過型電気光学変調器用
の逆光照明システムは： − 光線を発生する少なくとも一つの光発生手段と、 − ｘで示された第１の方向に上記光線を返す少なくと
も一つの反射手段と、 − 上記光線を上記ｘ方向に伝搬させるため上記反射器
の出口に設けられ、上記光線の伝搬方向に平行した一方
の面は、上記光線を鏡面反射し、実質的に、上記第１の
方向と直交したｚで示された第２の方向の上記光線を取
り出すマイクロプリズム状構造を有し、上記出口の上記
光線がｚ−ｘ平面内でコリメートされる光透過手段とか
らなり、ｙが上記第１及び第２の方向と直交した第３の
方向である場合に、上記放出された光線のコリメーショ
ンを少なくともｙ−ｚ平面内で行う第２のコリメーショ
ン手段を更に有することを特徴とする。
【０００６】他の実施例によれば、上記第２のコリメー
ション手段は、ｙ−ｘ平面で上記光線のコリメーション
を行うため、上記反射器の出口に置いてもよい。マイク
ロプリズム状構造による反射の後、かかるコリメーショ
ンによってｙ−ｚ平面内のコリメーションが得られる。
特定の一実施例によれば、上記コリメーション手段は、
出口面よりも小さい入口面を有するフレア形状の少なく
とも１個の反射素子のユニットよりなる。
ション手段は、ｙ−ｘ平面で上記光線のコリメーション
を行うため、上記反射器の出口に置いてもよい。マイク
ロプリズム状構造による反射の後、かかるコリメーショ
ンによってｙ−ｚ平面内のコリメーションが得られる。
特定の一実施例によれば、上記コリメーション手段は、
出口面よりも小さい入口面を有するフレア形状の少なく
とも１個の反射素子のユニットよりなる。
【０００７】上記システムには幾つかの利点がある。上
記システムは二つの直交した平面内で非常にコリメート
された光を供給する。上記システムは、小形、経済的、
かつ、製造が容易である。本発明の他の目的は、上記の
タイプの照明システムと、液晶表示タイプの透過型電気
光学変調器と、以下、拡散スクリーンと呼ばれる光を角
度的に分配する手段とを有する表示装置によって実現さ
れる。
記システムは二つの直交した平面内で非常にコリメート
された光を供給する。上記システムは、小形、経済的、
かつ、製造が容易である。本発明の他の目的は、上記の
タイプの照明システムと、液晶表示タイプの透過型電気
光学変調器と、以下、拡散スクリーンと呼ばれる光を角
度的に分配する手段とを有する表示装置によって実現さ
れる。
【０００８】上記装置における付加的な特徴によれば、
拡散スクリーンとディスプレイの間の距離は、空間フィ
ルタ効果が得られるよう選択されている。他の特徴によ
れば、着色フィルタの層が上記ディスプレイと上記拡散
スクリーンの間にある。上記着色フィルタの層はブラッ
クマトリックス層を含んでも構わない。
拡散スクリーンとディスプレイの間の距離は、空間フィ
ルタ効果が得られるよう選択されている。他の特徴によ
れば、着色フィルタの層が上記ディスプレイと上記拡散
スクリーンの間にある。上記着色フィルタの層はブラッ
クマトリックス層を含んでも構わない。
【０００９】本発明の更に別の特徴によれば、上記液晶
ディスプレイを形成する透明サブストレートの中の一つ
は、各マイクロレンズが上記拡散スクリーン上に上記デ
ィスプレイの関係した画素の画像を形成する１又は２次
元のマイクロレンズの列を組み込む。他の特徴によれ
ば、上記液晶ディスプレイを形成する透明サブストレー
トの中の一つは、各マイクロレンズが上記ディスプレイ
の関係した画素に入る光を集める１又は２次元のマイク
ロレンズの列を組み込む。
ディスプレイを形成する透明サブストレートの中の一つ
は、各マイクロレンズが上記拡散スクリーン上に上記デ
ィスプレイの関係した画素の画像を形成する１又は２次
元のマイクロレンズの列を組み込む。他の特徴によれ
ば、上記液晶ディスプレイを形成する透明サブストレー
トの中の一つは、各マイクロレンズが上記ディスプレイ
の関係した画素に入る光を集める１又は２次元のマイク
ロレンズの列を組み込む。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴及び利点は、添
付図面を参照して記載された以下の本発明の種々の実施
例の説明を読むことにより明らかになる。説明を簡単に
するため、添付図面において同じ素子は同じ参照番号が
付けられている。最初に、本発明の直視式で動作する透
過型電気光学変調器用の逆光照明システムの別々の例を
図１、２及び３を参照して説明する。
付図面を参照して記載された以下の本発明の種々の実施
例の説明を読むことにより明らかになる。説明を簡単に
するため、添付図面において同じ素子は同じ参照番号が
付けられている。最初に、本発明の直視式で動作する透
過型電気光学変調器用の逆光照明システムの別々の例を
図１、２及び３を参照して説明する。
【００１１】図１に示されているように、照明システム
は、例えば、蛍光管を用いて作成し得る光源１を有す
る。光源は、管によって放出された光線をｘ方向と呼ば
れる第１の方向に反射する反射手段２で蛍光管１の全長
に亘って取り囲まれている。反射器２は、好ましくは、
例えば、用語ＣＰＣ（複合パラボラ集信機）により周知
の光集信機の形を有する。反射器２は、光線をｘ方向に
伝搬させるため反射器からの出口に置かれた光透過手段
３によって拡張される。光透過手段は、好ましくは、例
えば、ガラス、或いは、アクリル材料のような重合有機
材料のような透明材料から形成された導波管である。導
波管３の高さは、好ましくは、光の透過に最大の効率を
得るため光源１の周囲以上である。周知の態様で、導波
管３は、光線をｚ方向に伝搬させるべく光線を鏡面反射
するマイクロプリズム状構造４を下方部に有する。マイ
クロプリズム状構造４は、導波管３の一部分であるか、
或いは、同一又は類似した材料から作成され、導波管と
屈折率整合されている。光線は、全内面反射、又は、マ
イクロプリズム状構造の外面に被覆された金属膜、好ま
しくは、アルミニウムからの反射の何れかでマイクロプ
リズム状構造によって反射される。光を受けた端面と反
対側の端面でｘ方向の導波管から光が現れることを防ぐ
ため、かかる導波管の端面は、反射材５、好ましくは、
アルミニウムによって被覆される。従って、導波管内部
に伝搬された光線は、マイクロプリズム構造４によって
鏡面反射され、ｚ方向に返される。本発明の他の実施例
によれば、システム内の光のフローを増加させるため、
膜５の代わりに導波管の端面に反射器を有する第２の光
源を設置することが可能である。
は、例えば、蛍光管を用いて作成し得る光源１を有す
る。光源は、管によって放出された光線をｘ方向と呼ば
れる第１の方向に反射する反射手段２で蛍光管１の全長
に亘って取り囲まれている。反射器２は、好ましくは、
例えば、用語ＣＰＣ（複合パラボラ集信機）により周知
の光集信機の形を有する。反射器２は、光線をｘ方向に
伝搬させるため反射器からの出口に置かれた光透過手段
３によって拡張される。光透過手段は、好ましくは、例
えば、ガラス、或いは、アクリル材料のような重合有機
材料のような透明材料から形成された導波管である。導
波管３の高さは、好ましくは、光の透過に最大の効率を
得るため光源１の周囲以上である。周知の態様で、導波
管３は、光線をｚ方向に伝搬させるべく光線を鏡面反射
するマイクロプリズム状構造４を下方部に有する。マイ
クロプリズム状構造４は、導波管３の一部分であるか、
或いは、同一又は類似した材料から作成され、導波管と
屈折率整合されている。光線は、全内面反射、又は、マ
イクロプリズム状構造の外面に被覆された金属膜、好ま
しくは、アルミニウムからの反射の何れかでマイクロプ
リズム状構造によって反射される。光を受けた端面と反
対側の端面でｘ方向の導波管から光が現れることを防ぐ
ため、かかる導波管の端面は、反射材５、好ましくは、
アルミニウムによって被覆される。従って、導波管内部
に伝搬された光線は、マイクロプリズム構造４によって
鏡面反射され、ｚ方向に返される。本発明の他の実施例
によれば、システム内の光のフローを増加させるため、
膜５の代わりに導波管の端面に反射器を有する第２の光
源を設置することが可能である。
【００１２】本発明によれば、マイクロプリズム状構造
を有する導波管の一部分の反対側の一部分には、図１に
示されたように少なくともｙ−ｚ平面に放出された光線
のコリメーションを行うコリメーション手段６が設けら
れている。従って、鏡面反射によって導波管から得ら
れ、参照番号７が付けられ、既にｘ−ｚ平面内でコリー
メートされた光は、このコリメーション手段６によって
ｚ−ｙ平面内でコリメートされる。
を有する導波管の一部分の反対側の一部分には、図１に
示されたように少なくともｙ−ｚ平面に放出された光線
のコリメーションを行うコリメーション手段６が設けら
れている。従って、鏡面反射によって導波管から得ら
れ、参照番号７が付けられ、既にｘ−ｚ平面内でコリー
メートされた光は、このコリメーション手段６によって
ｚ−ｙ平面内でコリメートされる。
【００１３】本発明の他の実施例によれば、図２に示さ
れているように、ｙ−ｚ平面内のコリメーションは、導
波管３の入口のちょうど正面で反射器２からの出口に直
接的に置かれたコリメーション手段によって行われる。
このコリメーション手段８は、上記素子６と同一タイプ
である。コリメーション手段８によって、光線は、最
初、ｙ−ｘ平面内でコリメートされ、次いで、マイクロ
プリズム状構造による反射の後に、ｙ−ｚ平面内のコリ
メーションが生じる。
れているように、ｙ−ｚ平面内のコリメーションは、導
波管３の入口のちょうど正面で反射器２からの出口に直
接的に置かれたコリメーション手段によって行われる。
このコリメーション手段８は、上記素子６と同一タイプ
である。コリメーション手段８によって、光線は、最
初、ｙ−ｘ平面内でコリメートされ、次いで、マイクロ
プリズム状構造による反射の後に、ｙ−ｚ平面内のコリ
メーションが生じる。
【００１４】以下、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び
（ｄ）を参照してコリメーション素子６又は８の別の実
施例の説明を行う。図３の（ａ）において、コリメーシ
ョン素子６又は８は、光集信機の列、或いは、より一般
的な態様として、到来する光のコリメーションを得る中
空形状を有する反射器により構成される。上記コリメー
ション素子は、大きい出力面６２を有する反射器のより
小さい入力面６１から光を集める原理を適用することに
より作成される。図３の（ａ）に示された実施例におい
て、反射器の壁６３は、アルミニウムのような反射材に
より形成される。図３の（ｂ）の実施例において、コリ
メーション手段は、ガラス、或いは、アクリル材、ポリ
カーボネート又はポリエステルのような重合有機材料の
如くの透明性材料６４から形成され、コリメーション手
段内部の光は参照番号６５によって示されているように
全内面反射によって反射される。この例の場合、入力面
６１の外側の光をもう一度循環させるため、コリメーシ
ョン手段の外面は、上記実施例の場合に、反射膜６６に
よって被覆される。図３の（ｃ）の実施例において、反
射膜６６は、入力片６１の間の隙間を覆うためコリメー
タ手段の各列の間に設けられた反射片６７で置き換えて
もよい。図３の（ｄ）には、同図の（ａ）乃至（ｃ）に
示されたコリメーション手段とは別のコリメーション手
段の実施例が示されている。この例の場合、コリメーシ
ョン手段は、少なくとも１列の円柱レンズ６８からな
り、円柱レンズへの入力は、反射片６９によって分離さ
れている。円柱レンズの列は、図３の（ｄ）に示された
ように両凸のレンズでもよく、或いは、単純に凸レンズ
でもよい。
（ｄ）を参照してコリメーション素子６又は８の別の実
施例の説明を行う。図３の（ａ）において、コリメーシ
ョン素子６又は８は、光集信機の列、或いは、より一般
的な態様として、到来する光のコリメーションを得る中
空形状を有する反射器により構成される。上記コリメー
ション素子は、大きい出力面６２を有する反射器のより
小さい入力面６１から光を集める原理を適用することに
より作成される。図３の（ａ）に示された実施例におい
て、反射器の壁６３は、アルミニウムのような反射材に
より形成される。図３の（ｂ）の実施例において、コリ
メーション手段は、ガラス、或いは、アクリル材、ポリ
カーボネート又はポリエステルのような重合有機材料の
如くの透明性材料６４から形成され、コリメーション手
段内部の光は参照番号６５によって示されているように
全内面反射によって反射される。この例の場合、入力面
６１の外側の光をもう一度循環させるため、コリメーシ
ョン手段の外面は、上記実施例の場合に、反射膜６６に
よって被覆される。図３の（ｃ）の実施例において、反
射膜６６は、入力片６１の間の隙間を覆うためコリメー
タ手段の各列の間に設けられた反射片６７で置き換えて
もよい。図３の（ｄ）には、同図の（ａ）乃至（ｃ）に
示されたコリメーション手段とは別のコリメーション手
段の実施例が示されている。この例の場合、コリメーシ
ョン手段は、少なくとも１列の円柱レンズ６８からな
り、円柱レンズへの入力は、反射片６９によって分離さ
れている。円柱レンズの列は、図３の（ｄ）に示された
ように両凸のレンズでもよく、或いは、単純に凸レンズ
でもよい。
【００１５】上記システムによれば、ディスプレイが、
フラット、容易に製造可能、かつ、低価格の液晶スクリ
ーンである表示装置用の逆光照明システムを作成するこ
とが可能になる。上記システムは、特に、携帯型テレ
ビ、携帯型コンピュータ及び“テレビ電話”のような装
置に使用することができる。以下、図４乃至９を参照し
て、コリメートされた光を得ることができる逆光照明シ
ステムを有する表示装置の別の実施例の説明を行う。図
４に示されているように、図１又は２に示されたような
逆光照明システム１０は、非常にコリメートされた光１
１を得ることが可能である。図４に示されているよう
に、上記システムは、本質的に、図４でＬＣＤによって
示されている液晶ディスプレイにより構成され、上記液
晶ディスプレイは、周知の態様で、壁に偏光子１０３及
び１０４が固定された２枚の透明サブストレート１０１
及び１０２の間に閉じ込められた数マイクロメートルの
厚さの液晶１００の層からなる。画素として周知である
画像を形成する各素子は、典型的な態様でブラックマト
リックス１０６によって被覆された受動面で取り囲まれ
た能動面１０５からなる。上記ブラックマトリックスに
よれば、画素のブラック状態へのあらゆる光の漏れを防
止することが可能になる。一般的に、液晶は能動面内の
透明画素電極１０７によってアドレス指定される。好ま
しい一実施例において、光を角度的に分配する手段、特
に、ホログラフィック拡散体１１０が偏光子１０３に取
り付けられ、コリメートされた光を与える照明システム
１０によって全体が照明される。この例の場合、図５に
示されているように、光源１０が、透明サブストレート
１０１、１０２の内側で測定された半分の開口角αで表
わされた円錐体内で均一な光分布を有する場合、拡散ス
クリーン１１０上に形成された能動面１０５の画像は、
図５に示されたような強度分布を有する。この例の場
合、画素の分散は、図５に定義され、拡散体１１０上で
強度が０になる元の画素からの距離を与える距離Ｓによ
って表わすことが可能である。
フラット、容易に製造可能、かつ、低価格の液晶スクリ
ーンである表示装置用の逆光照明システムを作成するこ
とが可能になる。上記システムは、特に、携帯型テレ
ビ、携帯型コンピュータ及び“テレビ電話”のような装
置に使用することができる。以下、図４乃至９を参照し
て、コリメートされた光を得ることができる逆光照明シ
ステムを有する表示装置の別の実施例の説明を行う。図
４に示されているように、図１又は２に示されたような
逆光照明システム１０は、非常にコリメートされた光１
１を得ることが可能である。図４に示されているよう
に、上記システムは、本質的に、図４でＬＣＤによって
示されている液晶ディスプレイにより構成され、上記液
晶ディスプレイは、周知の態様で、壁に偏光子１０３及
び１０４が固定された２枚の透明サブストレート１０１
及び１０２の間に閉じ込められた数マイクロメートルの
厚さの液晶１００の層からなる。画素として周知である
画像を形成する各素子は、典型的な態様でブラックマト
リックス１０６によって被覆された受動面で取り囲まれ
た能動面１０５からなる。上記ブラックマトリックスに
よれば、画素のブラック状態へのあらゆる光の漏れを防
止することが可能になる。一般的に、液晶は能動面内の
透明画素電極１０７によってアドレス指定される。好ま
しい一実施例において、光を角度的に分配する手段、特
に、ホログラフィック拡散体１１０が偏光子１０３に取
り付けられ、コリメートされた光を与える照明システム
１０によって全体が照明される。この例の場合、図５に
示されているように、光源１０が、透明サブストレート
１０１、１０２の内側で測定された半分の開口角αで表
わされた円錐体内で均一な光分布を有する場合、拡散ス
クリーン１１０上に形成された能動面１０５の画像は、
図５に示されたような強度分布を有する。この例の場
合、画素の分散は、図５に定義され、拡散体１１０上で
強度が０になる元の画素からの距離を与える距離Ｓによ
って表わすことが可能である。
【００１６】本発明の利点をより良く示すために、図６
は、上記の如く定義された距離Ｓを、透明サブストレー
ト１０２の厚さと偏光子１０３の厚さの合計に対応する
種々の厚さＤに対しコリメーション角αの関数として表
わし、図７は、画素の近傍のエネルギーを、上記種々の
厚さＤに対しコリメーション角αの関数として表わして
いる。値Ｄ＝１．５ｍｍは、厚さ０．４ｍｍの通常の偏
光子で最も広範に使用されるガラスの厚さに対応する。
しかし、０．７ｍｍのガラスの厚さを有する液晶スクリ
ーンを作成することが可能であり、この例の場合、Ｄ＝
１．１ｍｍは、０．７ｍｍの厚さのガラスと、０．４ｍ
ｍの厚さの偏光子とに対応し、一方、Ｄ＝０．８ｍｍ
は、特定の偏光子を有する０．７ｍｍのガラスに対応す
る。上記例において、Ｄ＝１．５ｍｍの場合でさえ、４
°のコリメーション角が完全に許容されることに注意が
必要である。かかるコリメーション角は、上記逆光照明
システムにおいてハロゲンランプ、タングステンラン
プ、又は、蛍光管によって容易に得ることができる。更
に、本発明の他の特徴によれば、ある種の応用に対し、
拡散効果がディスプレイの空間的フィルタリングを行う
ため使用される。ディスプレイの画素構造を省くため
に、距離Ｄとコリメーション角αは、ディスプレイの解
像度に影響を与えることなく適当な態様で調整可能であ
る。
は、上記の如く定義された距離Ｓを、透明サブストレー
ト１０２の厚さと偏光子１０３の厚さの合計に対応する
種々の厚さＤに対しコリメーション角αの関数として表
わし、図７は、画素の近傍のエネルギーを、上記種々の
厚さＤに対しコリメーション角αの関数として表わして
いる。値Ｄ＝１．５ｍｍは、厚さ０．４ｍｍの通常の偏
光子で最も広範に使用されるガラスの厚さに対応する。
しかし、０．７ｍｍのガラスの厚さを有する液晶スクリ
ーンを作成することが可能であり、この例の場合、Ｄ＝
１．１ｍｍは、０．７ｍｍの厚さのガラスと、０．４ｍ
ｍの厚さの偏光子とに対応し、一方、Ｄ＝０．８ｍｍ
は、特定の偏光子を有する０．７ｍｍのガラスに対応す
る。上記例において、Ｄ＝１．５ｍｍの場合でさえ、４
°のコリメーション角が完全に許容されることに注意が
必要である。かかるコリメーション角は、上記逆光照明
システムにおいてハロゲンランプ、タングステンラン
プ、又は、蛍光管によって容易に得ることができる。更
に、本発明の他の特徴によれば、ある種の応用に対し、
拡散効果がディスプレイの空間的フィルタリングを行う
ため使用される。ディスプレイの画素構造を省くため
に、距離Ｄとコリメーション角αは、ディスプレイの解
像度に影響を与えることなく適当な態様で調整可能であ
る。
【００１７】以下、図８を参照して着色フィルタが使用
される特定の構造を実現する本発明の照明システムを使
用する表示装置の他の実施例を説明する。図４に示され
た素子と同一の素子には同じ参照番号が付けられた図８
に示されているように、従来の液晶スクリーンの場合に
一つの透明サブストレートの内側にある着色フィルタ
が、図８に参照番号１１７で示されているように外側に
ある。サブストレート１０２の外側で着色フィルタ１１
７を使用することにより、低価格の着色フィルタ、例え
ば、所望の画素構造に露光された簡単な写真フィルムを
使用し得るようになる。図８に示された好ましい実施例
において、ブラックマトリックス１１８を組み込む着色
フィルタ１１７の層は、偏光子１０３と拡散スクリーン
１１０が後に置かれた透明サブストレート１０２の外側
にある。応用と、着色フィルタを作成するため使用され
る材料とに依存して、着色フィルタを偏光子１０３の前
面に置いてもよい。一般的に、付加的なブラックマトリ
ックス１１９は、ブラック状態の中へのあらゆる光の漏
れを防止するため、透明サブストレート上で使用され
る。用語“クロスカラー”によって周知の現象を防止す
るため、着色フィルタからの光を拡散スクリーン上の隣
接した画素の内側に入れてはならないということによっ
て幅が定められた少なくとも１個のブラックマトリック
スが必要である。図９の（ａ）乃至（ｃ）に示されたよ
うに３通りの配置が可能であり、同図においてＰは個別
の着色フィルタのピッチを表わしている。図９の（ａ）
に示されているように、ブラックマトリックスは、着色
フィルタ１１７の層の上だけに作成される。ブラックマ
トリックスは２Ｓの幅を有し、この例における透過率
は、式Ｔ＝（Ｐ−２Ｓ）／ｐ によって与えられる。図
９の（ｂ）には、透明サブストレートの内側に生成され
たブラックマトリックス１１９が示されている。図９の
（ｃ）において、ブラックマトリックス１１８は着色フ
ィルタ１１７の層上に作成され、ブラックマトリックス
１１９は透明サブストレートの外側に作成される。この
例の場合、ブラックマトリックスの幅は、Ｓであり、透
過率は、Ｔ＝（Ｐ−３／２Ｓ）／ｐ である。図９の
（ｃ）に示された解決法は、最大の透過率を与えるの
で、殆どの場合において好ましい解決法である。かくし
て、１００μｍ×３００μｍの画素ピッチを想定した場
合に、２個の別々の透明サブストレートの厚さに対し、
距離Ｓとブラックマトリックス１１８及び１１８の透過
率を表わす表を以下に示す。
される特定の構造を実現する本発明の照明システムを使
用する表示装置の他の実施例を説明する。図４に示され
た素子と同一の素子には同じ参照番号が付けられた図８
に示されているように、従来の液晶スクリーンの場合に
一つの透明サブストレートの内側にある着色フィルタ
が、図８に参照番号１１７で示されているように外側に
ある。サブストレート１０２の外側で着色フィルタ１１
７を使用することにより、低価格の着色フィルタ、例え
ば、所望の画素構造に露光された簡単な写真フィルムを
使用し得るようになる。図８に示された好ましい実施例
において、ブラックマトリックス１１８を組み込む着色
フィルタ１１７の層は、偏光子１０３と拡散スクリーン
１１０が後に置かれた透明サブストレート１０２の外側
にある。応用と、着色フィルタを作成するため使用され
る材料とに依存して、着色フィルタを偏光子１０３の前
面に置いてもよい。一般的に、付加的なブラックマトリ
ックス１１９は、ブラック状態の中へのあらゆる光の漏
れを防止するため、透明サブストレート上で使用され
る。用語“クロスカラー”によって周知の現象を防止す
るため、着色フィルタからの光を拡散スクリーン上の隣
接した画素の内側に入れてはならないということによっ
て幅が定められた少なくとも１個のブラックマトリック
スが必要である。図９の（ａ）乃至（ｃ）に示されたよ
うに３通りの配置が可能であり、同図においてＰは個別
の着色フィルタのピッチを表わしている。図９の（ａ）
に示されているように、ブラックマトリックスは、着色
フィルタ１１７の層の上だけに作成される。ブラックマ
トリックスは２Ｓの幅を有し、この例における透過率
は、式Ｔ＝（Ｐ−２Ｓ）／ｐ によって与えられる。図
９の（ｂ）には、透明サブストレートの内側に生成され
たブラックマトリックス１１９が示されている。図９の
（ｃ）において、ブラックマトリックス１１８は着色フ
ィルタ１１７の層上に作成され、ブラックマトリックス
１１９は透明サブストレートの外側に作成される。この
例の場合、ブラックマトリックスの幅は、Ｓであり、透
過率は、Ｔ＝（Ｐ−３／２Ｓ）／ｐ である。図９の
（ｃ）に示された解決法は、最大の透過率を与えるの
で、殆どの場合において好ましい解決法である。かくし
て、１００μｍ×３００μｍの画素ピッチを想定した場
合に、２個の別々の透明サブストレートの厚さに対し、
距離Ｓとブラックマトリックス１１８及び１１８の透過
率を表わす表を以下に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】図８に示されたようにブラックマトリック
スを有する着色フィルタの層は、例えば、多数の方法で
得られる。かくして、写真フィルムが所望の着色フィル
タ構造を用いて露光され、次に現像される写真プロセス
を使用することが可能である。更に、印刷プロセスを使
用可能である。着色フィルタの層は、二色性干渉フィル
タ、ホログラフィック処理、又は、液晶ポリマーを使用
する複屈折干渉を用いて得られる。
スを有する着色フィルタの層は、例えば、多数の方法で
得られる。かくして、写真フィルムが所望の着色フィル
タ構造を用いて露光され、次に現像される写真プロセス
を使用することが可能である。更に、印刷プロセスを使
用可能である。着色フィルタの層は、二色性干渉フィル
タ、ホログラフィック処理、又は、液晶ポリマーを使用
する複屈折干渉を用いて得られる。
【００２０】その他の改良を本発明による表示装置と共
に使用することができる。かくして、上記拡散スクリー
ンは、光を所定の角度範囲に向ける非−ランバート(non
-lambertian)特性を有し、ランバート拡散体(lambertia
n diffuser) よりも上記範囲における輝度を増加させる
拡散スクリーンでもよい。システムのコントラストを最
適化するため、液晶スクリーンのコントラスト特性と一
致するよう逆光照明システムによって供給されたコリメ
ート光の角度分布を選択できる。更に、マイクロレンズ
の列がスクリーン１１０上に関係した画素の画像を形成
する透明サブストレート１０２に組み込まれた場合に、
システムの光出力を改良することが可能である。この例
の場合、ブラックマトリックス１１８は冗長である。関
連した画素の能動面１０５への全入射光を集めるため、
同様な態様で、マイクロレンズの列を透明サブストレー
ト１０１の中又は上に組み込んでも構わない。マイクロ
レンズの列は、水平及び垂直方向の画像の数と対応した
数の円柱レンズの１次元の列でも構わない。液晶スクリ
ーンの画素によって形成されたマトリックスと同じ大き
さの２次元の列を用いてもよい。
に使用することができる。かくして、上記拡散スクリー
ンは、光を所定の角度範囲に向ける非−ランバート(non
-lambertian)特性を有し、ランバート拡散体(lambertia
n diffuser) よりも上記範囲における輝度を増加させる
拡散スクリーンでもよい。システムのコントラストを最
適化するため、液晶スクリーンのコントラスト特性と一
致するよう逆光照明システムによって供給されたコリメ
ート光の角度分布を選択できる。更に、マイクロレンズ
の列がスクリーン１１０上に関係した画素の画像を形成
する透明サブストレート１０２に組み込まれた場合に、
システムの光出力を改良することが可能である。この例
の場合、ブラックマトリックス１１８は冗長である。関
連した画素の能動面１０５への全入射光を集めるため、
同様な態様で、マイクロレンズの列を透明サブストレー
ト１０１の中又は上に組み込んでも構わない。マイクロ
レンズの列は、水平及び垂直方向の画像の数と対応した
数の円柱レンズの１次元の列でも構わない。液晶スクリ
ーンの画素によって形成されたマトリックスと同じ大き
さの２次元の列を用いてもよい。
【００２１】一つの重要な改良は周囲光の下における表
示装置のコントラストに関係し：ピントグラス(ground
glass)又はホログラフィック拡散体を用いて効果的な態
様で生成され得る分配手段１１０の選択に依存して、周
囲光の下でコントラストが、素子１１０からの後方散乱
によって屡々制限される。ＬＣＤから発出する光が偏光
され、かつ、かかる偏光が、一般的に、素子１１０（例
えば、上記例では、ピントグラス又はホログラフィック
拡散体）によって維持されることにより利点が得られ、
一方、同一の素子１１０によって後方散乱された周囲光
の偏光は、一般的に、消失されるが、図１０に示された
ように拡散手段１１０の後に偏光子１２０を置くことに
より、周囲の光のコントラストをかなり（４倍まで）増
大させることが可能である。偏光子の向きは、ＬＣＤの
出口の偏光子に対し平行である。ＬＣＤから発出する光
の偏光が素子１１０を通過する際に非常に良好に保たれ
ている場合、偏光子１２０はＬＣＤの出口の偏光子の機
能を引き受け得るので、ディスプレイシステムの輝度を
改良するため、ＬＣＤの出口の偏光子を省くことが可能
である。
示装置のコントラストに関係し：ピントグラス(ground
glass)又はホログラフィック拡散体を用いて効果的な態
様で生成され得る分配手段１１０の選択に依存して、周
囲光の下でコントラストが、素子１１０からの後方散乱
によって屡々制限される。ＬＣＤから発出する光が偏光
され、かつ、かかる偏光が、一般的に、素子１１０（例
えば、上記例では、ピントグラス又はホログラフィック
拡散体）によって維持されることにより利点が得られ、
一方、同一の素子１１０によって後方散乱された周囲光
の偏光は、一般的に、消失されるが、図１０に示された
ように拡散手段１１０の後に偏光子１２０を置くことに
より、周囲の光のコントラストをかなり（４倍まで）増
大させることが可能である。偏光子の向きは、ＬＣＤの
出口の偏光子に対し平行である。ＬＣＤから発出する光
の偏光が素子１１０を通過する際に非常に良好に保たれ
ている場合、偏光子１２０はＬＣＤの出口の偏光子の機
能を引き受け得るので、ディスプレイシステムの輝度を
改良するため、ＬＣＤの出口の偏光子を省くことが可能
である。
【００２２】特許請求の範囲に記載された内容の範囲を
逸脱することなく、上記システムに多数の改良を加える
ことが可能である。
逸脱することなく、上記システムに多数の改良を加える
ことが可能である。
【図１】本発明の第１の実施例の略斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例の概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、コリメ
ーション手段の種々の実施例のｚ−ｙ平面による断面図
である。
ーション手段の種々の実施例のｚ−ｙ平面による断面図
である。
【図４】コリメートされた光を与える逆光照明システム
を使用する表示装置の略断面図である。
を使用する表示装置の略断面図である。
【図５】所定のコリメーション角度に対するスクリーン
上の光分布の強度を示す曲線を表わす図である。
上の光分布の強度を示す曲線を表わす図である。
【図６】コリメーション角αの関数としての画素の拡散
の関数として距離ｓを与える曲線を表わす図である。
の関数として距離ｓを与える曲線を表わす図である。
【図７】別々の液晶スクリーンの厚さに対しコリメーシ
ョン角αの関数として隣接した画素に入るエネルギーの
パーセンテージを示す図である。
ョン角αの関数として隣接した画素に入るエネルギーの
パーセンテージを示す図である。
【図８】本発明に使用される液晶ディスプレイ内の着色
フィルタの配置を示す図である。
フィルタの配置を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明による種
々のブラックマトリックスを表わす図である。
々のブラックマトリックスを表わす図である。
【図１０】付加的な偏光子の使用を示す図である。
１ 光源 ２ 反射器 ３ 光透過手段 ４ マイクロプリズム状構造 ５ 反射材 ６，８ コリメーション手段 １０ 逆光照明システム １１ コリメート光 ６１ 入力面 ６２ 出力面 ６３ 反射材 ６４ 透明材料 ６５ 全内面反射 ６６ 反射膜 ６７，６９ 反射片 ６８ 円柱レンズ １００ 液晶 １０１，１０２ 透明サブストレート １０３，１０４ 偏光子 １０５ 能動面 １０６，１１８，１１９ ブラックマトリックス １０７ 透明画素電極 １１０ ホログラフィック拡散体 １１７ 着色フィルタ １２０ 偏光子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントワーヌ デュポン ドイツ連邦共和国 78048 ヴィリンゲン −シュヴェニンゲン マンハイマー・シュ トラーセ 24 (72)発明者 グンター ハース ドイツ連邦共和国 71229 レーオンベル ク ザンクト・ローレンツ・ヴェーク ２ (72)発明者 エリ マルセリン−ディボン フランス国 35000 レンヌ リュ・ド・ ディナン 91 デ (72)発明者 ブリュノ ムレイ フランス国 38500 ヴワロン レ・パリ ファルディエレ （番地なし) (72)発明者 クハレド サラエディン フランス国 35410 ヌヴワト リュ・デ ュ・ドウェル 12
Claims (22)
- 【請求項１】 − 光線を発生する少なくとも一つの光
発生手段と、 − ｘで示された第１の方向に上記光線を返す少なくと
も一つの反射手段と、 − 上記光線を上記ｘ方向に伝搬させるため上記反射器
の出口に設けられ、上記光線の伝搬方向に平行した一方
の面は、上記光線を鏡面反射し、実質的に、上記第１の
方向と直交したｚで示された第２の方向で上記光線を取
り出すマイクロプリズム状構造を有し、上記出口の上記
光線がｚ−ｘ平面内でコリメートされる光透過手段とか
らなる直視式で動作する透過型電気光学変調器用の逆光
照明システムであって、 ｙが上記第１及び第２の方向と直交した第３の方向であ
る場合に、上記放出された光線のコリメーションを少な
くともｙ−ｚ平面内で行う第２のコリメーション手段を
更に有することを特徴とする逆光照明システム。 - 【請求項２】 ｙ−ｚ平面で上記光線のコリメーション
を行うコリメーション手段が上記反射器の出口にあるこ
とを特徴とする請求項１記載の逆光照明システム。 - 【請求項３】 上記コリメーション手段は、出口面より
も小さい入口面を有するフレア形状の少なくとも１個の
反射素子のユニットよりなることを特徴とする請求項１
又は２記載の逆光照明システム。 - 【請求項４】 反射器の素子は反射材から形成されるこ
とを特徴とする請求項３記載の逆光照明システム。 - 【請求項５】 各反射器素子は透明材料から形成され、
全内面反射（ＴＩＲ）によって上記光線を伝搬させるこ
とを特徴とする請求項３記載の逆光照明システム。 - 【請求項６】 上記透明材料は、ガラス、或いは、アク
リル材、ポリカーボネート又はポリエステルのような重
合有機材料であることを特徴とする請求項５記載の逆光
照明システム。 - 【請求項７】 各反射素子の外側面は反射膜で被覆され
ていることを特徴とする請求項５又は６記載の逆光照明
システム。 - 【請求項８】 ２個の隣接した反射器素子の入口面を隔
離する部分が反射面を有することを特徴とする請求項５
又は６記載の逆光照明システム。 - 【請求項９】 上記コリメーション手段は少なくとも１
列の円柱レンズよりなることを特徴とする請求項１又は
２記載の逆光照明システム。 - 【請求項１０】 ２個の隣接したレンズの入口面を隔離
する部分が反射面を有することを特徴とする請求項９記
載の逆光照明システム。 - 【請求項１１】 逆光照明システムと、液晶ディスプレ
イ型の透過型電子光学変調器と、光を角度的に分配する
手段とを有する表示装置であって、上記逆光照明システ
ムは請求項１乃至１０のうちいずれか１項の記載に従っ
て作成されることを特徴とする表示装置。 - 【請求項１２】 上記光を角度的に分配する手段は、マ
イクロレンズのネットワークと、ピントグラスと、ホロ
グラフィック拡散体とからなることを特徴とする請求項
１１記載の表示装置。 - 【請求項１３】 拡散スクリーンとディスプレイの間の
距離は、空間フィルタ効果が得られるよう選択されるこ
とを特徴とする請求項１１又は１２記載の表示装置。 - 【請求項１４】 着色フィルタの層が上記ディスプレイ
と上記拡散スクリーンの間にあることを特徴とする請求
項１１乃至１３のうちいずれか１項記載の表示装置。 - 【請求項１５】 上記着色フィルタの層は、二色性干渉
フィルタ、ホログラフィック処理、複屈折干渉、写真処
理を用いて作成されることを特徴とする請求項１４記載
の表示装置。 - 【請求項１６】 上記着色フィルタの層は、ブラックマ
トリックスを組み込むことを特徴とする請求項１４又は
１５記載の表示装置。 - 【請求項１７】 付加的なブラックマトリックス層が上
記ディスプレイの能動素子のレベルに組み込まれている
ことを特徴とする請求項１１乃至１６のうちいずれか１
項記載の表示装置。 - 【請求項１８】 上記拡散スクリーンが非−ランバート
性角度特性を有することを特徴とする請求項１１乃至１
７のうちいずれか１項記載の表示装置。 - 【請求項１９】 上記液晶ディスプレイの出口の偏光子
は上記拡散スクリーンの後に置かれることを特徴とする
請求項１１乃至１８のうちいずれか１項記載の表示装
置。 - 【請求項２０】 上記液晶ディスプレイの出口の偏光子
と平行に向けられた付加的な偏光子が、上記拡散スクリ
ーンの後に置かれることを特徴とする請求項１１乃至１
９のうちいずれか１項記載の表示装置。 - 【請求項２１】 上記液晶ディスプレイを形成する透明
サブストレートの中の一つは、各々が上記拡散スクリー
ン上に上記ディスプレイの関係した画素の画像を形成す
る１又は２次元のマイクロレンズの列を組み込むことを
特徴とする請求項１１乃至１８のうちいずれか１項記載
の表示装置。 - 【請求項２２】 上記液晶ディスプレイを形成する透明
サブストレートの中の一つは、各々が上記ディスプレイ
の関係した画素に入る光を集める１又は２次元のマイク
ロレンズの列を組み込むことを特徴とする請求項１１乃
至１９のうちいずれか１項記載の表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9509752 | 1995-08-11 | ||
| FR9509752A FR2737789B1 (fr) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Systeme d'eclairage arriere pour modulateur electro-optique transmissif et dispositif d'affichage comportant un tel systeme d'eclairage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133920A true JPH09133920A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=9481881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8208336A Pending JPH09133920A (ja) | 1995-08-11 | 1996-08-07 | 透過型電気光学変調器用逆光照明システム及び逆光照明システムを有する表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0762182B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09133920A (ja) |
| DE (1) | DE69638277D1 (ja) |
| FR (1) | FR2737789B1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001042328A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-16 | Hitachi Ltd | 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置 |
| JP2008502001A (ja) * | 2004-06-03 | 2008-01-24 | イーストマン コダック カンパニー | 集光装置を有する明るさ増強フィルム |
| US7370999B2 (en) | 2004-10-14 | 2008-05-13 | Tsinghua University | Light guide plate and surface light source using same |
| CN100462797C (zh) * | 2004-08-20 | 2009-02-18 | 清华大学 | 导光板 |
| KR100889222B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2009-03-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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