(57)【要約】透過型ディスプレイシステムにおいて用いるためのバックライトアセンブリについて記載する。バックライトアセンブリは、光チャンバー（２０）を照射する光源（１６）を具備している。光チャンバーを出射する光が透過型ディスプレイを照射するように、透過型ディスプレイ（１４）は光チャンバーに隣接するように配置される。光チャンバーを出射する光が所望の空間的均一性、偏光、色および／または角度分散を確実に有するようにするために、バックライトアセンブリは、１つ以上の鏡面反射体（２２）および１つ以上の他の光学素子（１８，２６）を具備していてもよい。
2005502904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光チャンバーと、
前記光チャンバーに光を放射する光源と、
前記光源と前記光チャンバーとの間に配置され、前記光チャンバーに入射する光を変化させる第１のコンディショナと、
前記第１のコンディショナによって変化させられる光を反射する前記光チャンバー内部の反射体と、
前記反射体によって反射される光を変化させる第２のコンディショナと、を具備し、光が前記第２のコンディショナを通って前記光チャンバーから出射する、透過型ディスプレイ装置のためのバックライトアセンブリ。
【請求項２】
前記光源が、少なくとも１つの発光ダイオードを具備する、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項３】
前記光源が、多数の発光ダイオードを具備する、請求項２に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のコンディショナが、拡散体フィルムを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のコンディショナが、第１の側面に孔を備えたホーン状の空洞を有し、前記光源からの光が前記孔を通って前記空洞に入射する、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項６】
前記空洞の内壁が反射性である、請求項５に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項７】
前記空洞の第２の側面に配置される拡散体フィルムをさらに含み、該第２の側面が前記第１の側面に対向している、請求項５に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項８】
前記拡散体フィルムに隣接するフレネルレンズをさらに含む、請求項７に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項９】
前記空洞が拡散材料で満たされる、請求項５に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１０】
前記チャンバーが拡散材料で満たされる、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１１】
前記チャンバーの内壁が反射性である、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１２】
前記反射体が、鏡面反射フィルムを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１３】
前記反射体が、反射偏光子である、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１４】
前記反射体が、鏡面反射コーティングを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１５】
前記反射体が、実質的平滑面を有する、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１６】
前記第２のコンディショナが、フレネルレンズを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１７】
前記第２のコンディショナが、望ましくない偏光を有する光を前記チャンバーに反射するための反射偏光子を含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１８】
前記第２のコンディショナが、少なくとも１つのプリズムフィルムを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項１９】
前記第２のコンディショナが、拡散体フィルムを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２０】
前記第２のコンディショナが、偏光子フィルムを含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２１】
前記チャンバーが、第３のコンディショナによって隔てられる２つのチャンバー領域に分割される、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２２】
前記第３のコンディショナが、拡散体フィルムを含む、請求項２１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２３】
前記第３のコンディショナが、偏光子フィルムを含む、請求項２１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２４】
第２の反射体をさらに含み、前記反射体が前記２つのチャンバー領域内にそれぞれ存在する、請求項２１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２５】
前記光源および前記第２のコンディショナが、前記チャンバーの同一の側面に配置される、請求項２１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２６】
前記光源および前記第２のコンディショナが、前記チャンバーの対向する側面にそれぞれ配置される、請求項２１に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項２７】
光チャンバー、
前記光チャンバーに光を放射する光源、
前記光源と前記光チャンバーとの間に配置され、前記光チャンバーに入射する光を変化させる第１のコンディショナ、
前記第１のコンディショナによって変化させられる光を反射する前記光チャンバー内部の反射体、および
前記反射体によって反射される光を変化させる第２のコンディショナ、を具備するバックライトアセンブリと、
前記第２のコンディショナに隣接するディスプレイとを具備する、透過型ディスプレイシステム。
【請求項２８】
光源と、
光チャンバーと、
ディスプレイと、を具備し、前記光源が前記光チャンバーを照射し、前記光チャンバーが前記ディスプレイを照射し、前記光源および前記ディスプレイが前記光チャンバーの共通の側面に沿って配置される、透過型ディスプレイシステム。
【請求項２９】
前記光チャンバーが第１のチャンバー領域および第２のチャンバー領域を含み、前記光源が前記第１のチャンバー領域に隣接して配置され、前記ディスプレイが前記第２のチャンバー領域に隣接して配置される、請求項２８に記載の透過型ディスプレイシステム。
【請求項３０】
前記光チャンバーが、前記光源から前記ディスプレイに向かって放射される光を反射する少なくとも１つの反射体を含む、請求項２８に記載の透過型ディスプレイシステム。
【請求項３１】
前記光源から放射される光を変化させる少なくとも１つのコンディショナをさらに含む、請求項２８に記載の透過型ディスプレイシステム。
【請求項３２】
光源と、
光チャンバーと、
ディスプレイと、を具備し、前記光源が前記光チャンバーを照射し、前記光チャンバーが前記ディスプレイを照射し、前記光源および前記ディスプレイが前記光チャンバーの対向する側面に沿ってそれぞれ配置される、透過型ディスプレイシステム。
【請求項３３】
前記光チャンバーが第１のチャンバー領域および第２のチャンバー領域を含み、前記光源が前記第１のチャンバー領域に隣接して配置され、前記ディスプレイが前記第２のチャンバー領域に隣接して配置される、請求項３２に記載の透過型ディスプレイシステム。
【請求項３４】
前記光チャンバーが、前記光源から前記ディスプレイに向かって放射される光を反射する少なくとも１つの反射体を含む、請求項３２に記載の透過型ディスプレイシステム。
【請求項３５】
前記光源から放射される光を変化させる少なくとも１つのコンディショナをさらに含む、請求項３２に記載の透過型ディスプレイシステム。
【請求項３６】
第１の光チャンバー領域および第２の光チャンバー領域を含む光チャンバーと、
光を前記第１の光チャンバー領域に放射する光源と、
前記第１の光チャンバー領域に入射する光を変化させる第１のコンディショナと、
前記第１のコンディショナによって変化させられる光を反射する前記第１の光チャンバー領域内部の第１の反射体と、
前記第１の反射体によって反射される光を変化させ、前記第１の光チャンバー領域と前記第２の光チャンバー領域との間に配置される第３のコンディショナと、
前記第３のコンディショナによって変化させられる光を反射する前記第２の光チャンバー領域内部の第２の反射体と、
前記第２の反射体によって反射される光を変化させる第２のコンディショナと、を具備する、透過型ディスプレイ装置のためのバックライトアセンブリ。
【請求項３７】
前記第１のコンディショナおよび前記第２のコンディショナが、前記光チャンバーの共通の側面に配置されている、請求項３６に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項３８】
前記第１のコンディショナおよび前記第２のコンディショナが、前記光チャンバーの対向する側面にそれぞれ配置されている、請求項３６に記載のバックライトアセンブリ。
【請求項３９】
光チャンバーと、
前記光チャンバーに光を放射するための、前記光チャンバーに隣接する光源手段と、
前記光チャンバーに入射する光を変化させる第１の調整手段と、
前記第１の調整手段によって変化させられる光を反射するための前記光チャンバー内部の反射手段と、
前記反射手段によって反射される光を変化させる第２の調整手段と、を具備し、光が前記第２の調整手段を通って前記光チャンバーから出射する、透過型ディスプレイのためのバックライトアセンブリ。
【請求項４０】
光チャンバーと、
前記光チャンバーに光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、
前記光源と前記光チャンバーとの間に配置され、第１の側面に孔を有するように形成されたホーン状の空洞を有し、前記光源からの光が前記孔を通って前記空洞に入射し、前記空洞の第２の側面に配置された第１の拡散体フィルムを含み、前記第２の側面が前記第１の側面に対向している、第１のコンディショナと、
前記第１のコンディショナによって変化させられる光を反射する前記光チャンバー内部の鏡面反射体と、
前記反射体によって反射される光を変化させ、フレネルレンズ、プリズムフィルム、第２の拡散体フィルム、反射偏光子および偏光子を含む第２のコンディショナと、を具備する、透過型ディスプレイのためのバックライトアセンブリ。
【請求項４１】
第１の光チャンバーと、
前記第１の光チャンバーに照射する第１の光源と、
第２の光チャンバーと、
前記第２の光チャンバーに照射する第２の光源と、
前記第１の光チャンバーおよび前記第２の光チャンバーの両方に隣接する拡散体フィルムと、を具備する、透過型ディスプレイのためのバックライトアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型ディスプレイに関し、さらに詳細には透過型ディスプレイと共に用いるためのバックライトアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型ディスプレイシステムは一般に、透過光の特性を変更することによって、像を目に見えるように機能する。従来の透過型ディスプレイシステムは一般に、透過型ディスプレイを照射する光源を具備している。透過型ディスプレイは、たとえばビデオボードまたはディスプレイドライバからの入力信号を受信する。入力信号は、ディスプレイシステムによって表示されることができる像を規定する。光が透過型ディスプレイを通過するとき、透過型ディスプレイは光源からの光を変化させて、入力信号によって規定される像を目で見えるような形で表示する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光源からの光、すなわちバックライトは、典型的には、透過型ディスプレイを照射する前に調整を必要とする。たとえば、透過型ディスプレイは、輝度および／または色が空間的に均一にされた光を必要とする場合がある。さらに、一部の透過型ディスプレイは、光を偏光する必要がある。透過型ディスプレイに適切な照明を供給するために、さまざまな従来型のバックライトアセンブリ構成が開発されてきている。バックライトアセンブリを改良することによって、透過型ディスプレイシステムによって生成される目に見える形の表示の見た目も改良することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般に、本発明は、透過型ディスプレイシステムにおいて用いるためのバックライトアセンブリに関する。透過型ディスプレイシステムは、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）などのバックライトアセンブリによって照射される透過型ディスプレイを具備している。バックライトアセンブリは、光チャンバーを照射する光源を具備している。光チャンバーを出射する光が透過型ディスプレイを照射するように、透過型ディスプレイは、光チャンバーに隣接するように配置される。光チャンバーを出射する光を適切に調節し、強度を十分に均一にすることを確実にするために、バックライトアセンブリは、１つ以上の反射体および１つ以上の他の光学素子を具備することができる。言い換えれば、光学素子は、バックライトアセンブリを出射する光がたとえば、所望の空間的均一性、偏光、色および角度分散をはじめとする所望の照射特性を有するように、光を調整するために用いられる。このように、バックライトアセンブリは、透過型ディスプレイが像を適切に目に見えるような形で表示することができるように、透過型ディスプレイに適切な照明を提供することができる。
【０００５】
さまざまな実施形態のさらなる詳細は、添付図面および以下の説明に記載される。他の特徴、目的および利点は、詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明による透過型ディスプレイシステム１０の側断面図である。システム１０は、バックライトアセンブリ１２および透過型ディスプレイ１４を具備している。透過型ディスプレイ１４は、たとえば、表示対象の像を規定する入力信号を受信するために、ビデオボード（図示せず）に連結されることができる。バックライトアセンブリ１２は、透過型ディスプレイ１４が像を目に見える形で表示するために、入力信号に応じて変化するような光を供給する。たとえば、透過型ディスプレイ１４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの光弁または光源からの照明を必要とする任意の他の透過型ディスプレイであってもよい。
【０００７】
バックライトアセンブリ１２は、たとえば発光ダイオード（「ＬＥＤ」）などの１つ以上の点状光源を含む光源１６を具備している。あるいは、光源１６は、蛍光灯などを含む任意の光生成装置を具備していてもよい。しかし、蛍光灯は比較的嵩張り、電気的に雑音が多く、大量のエネルギーを用いる可能性がある。このため、ＬＥＤなどの半導体光源が一般的に好ましい。相対的に、半導体光源は必要とするエネルギーが比較的少量で済み、バックライトアセンブリ１２のサイズを著しく削減するために、他の光源の代わりに用いることができる。一例として、光源１６としては、日本の日亜化学工業株式会社（Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なモデルＮＳＣＭ３１０などの三色ＬＥＤまたは日本の日亜化学工業株式会社（Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なモデルＮＳＣＷ１００などの白色ＬＥＤを挙げることができる。一部の実施形態において、光源１６は、所望の光を集光して生成する多数のＬＥＤを表す。
【０００８】
バックライトアセンブリ１２はまた、第１のコンディショナ１８、すなわちプレコンディショナを具備してもよい。たとえば、第１のコンディショナ１８は、光源１６から放射される光の偏光、空間的均一性、角度分散および／または色を変更することができる。このように、光源１６から放射される光は、透過型ディスプレイ１４の照明に用いるように適合させることができる。第１のコンディショナ１８の複数の特に有用な実施形態については、以下にさらに詳細に述べる。
【０００９】
第１のコンディショナ１８を通過する光は、光チャンバー２０に入射する。反射体２２は、光チャンバー２０の中にあり、第１のコンディショナ１８によって調整された光を反射する。光チャンバー２０は、中空（反射体２２を除く）であってもよく、または固体ガラスまたはプラスチックなどの充填材で満たされていてもよい。たとえば、コンディショナ１８の代わりに光を調整するために、充填材を用いることも可能である。光チャンバー２０の１つ以上の壁は、反射性であってもよい。
【００１０】
反射体２２から反射される光は、第２のコンディショナ２６、すなわちポストコンディショナに向かって指向される。第２のコンディショナ２６の特定の実施形態について、さらに詳細に概略を後述する。簡単に言えば、第２のコンディショナ２６は、透過型ディスプレイ１４を照射するために用いられる直前に、光をさらに調整する。第２のコンディショナはまた、望ましくない光をフィルタリングしてもよく、または反射してもよい。アパーチャ２８が、第２のコンディショナ２６の外面の周囲に形成されてもよい。次に、第２のコンディショナ２６によって調整される光は、アパーチャ２８を通過して、透過型ディスプレイ１４を照射する。
【００１１】
反射体２２は、内側部分２４および外側部分２５に光チャンバー２０を分割していると見なすことができる。内側部分２４および外側部分２５は中空であってもよく、または一方または両方の部分２４，２５が充填材を含んでいてもよい。たとえば、一実施形態において、反射体２２は単なる部分反射性であってもよい。その場合には、反射体２２を通過する光は、反射体２２を通って内側部分２４に再入射する前に、外側部分２５または外側部分２５内部の拡散物質充填材で反射してもよい。このように、光は、透過型ディスプレイ１４の有用な照明器として用いるために調整されるまで、光チャンバー２０の中で拡散および循環されてもよい。
【００１２】
反射体２２は、光チャンバー２０の内側部分２４または外側部分２５を規定する成形面に蒸着されるきわめて反射率の高い反射コーティングまたは部分反射コーティングを含んでいてもよい。あるいは、反射体２２は、適切なフィルム基板をコーティングすることによって形成される反射フィルムを含んでいてもよい。反射体２２はまた、所望のスペクトル範囲において高い反射性または部分反射性のポリマー多層光学フィルム（「ＭＯＦ」）を含んでいてもよい。たとえば、反射体２２は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長範囲全体にわたって反射すると同時に、赤外光を透過する反射性ＭＯＦであってもよく、または必要に応じてより狭いスペクトル範囲を反射する色付きミラーＭＯＦであってもよい。いずれの場合においても、反射性ＭＯＦは、透過型ディスプレイ１４に向かって望ましい波長を有する光のみを反射することによって、透過型ディスプレイシステム１０に対する利点を提供することができる。
【００１３】
反射体２２はまた、実質的に１つのタイプの偏光を有する光を反射するポリマーＭＯＦ反射偏光子であってもよい。たとえば、反射体２２は、第１の直線偏光を有する光を反射し、直交する直線偏光を有する光を透過してもよく、または第１の円偏光を有する光を反射し、逆向きの円偏光を有する光を透過してもよい。直線反射体偏光子の一例は、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ））から入手可能な輝度上昇フィルム（Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  Ｆｉｌｍ（「ＤＢＥＦ」））である。反射円偏光子の一例は、日本の日東電工株式会社（Ｎｉｔｔｏ−Ｄｅｎｋｏ）から入手可能な「ニポックス（Ｎｉｐｏｃｓ）TM」などのコレステリックフィルムである。たとえば、光チャンバー２０に入射する光を偏光するため、またはバックライトアセンブリ１２において用いられる他の偏光子を補強するために、偏光反射フィルムを用いることができる。これは、透過型ディスプレイ１４が偏光を必要とするディスプレイである場合には、ディスプレイシステム１０の有用性を増大させることができる。
【００１４】
反射体２２は、平滑鏡面反射フィルムなどの鏡面反射体であってもよい。鏡面反射フィルムは反射によって光の円偏光を逆転するように作用してもよく、または反射体２２は直線偏光を回転するように作用する４分の１波長ミラーであってもよい。反射時のこのような偏光の逆転は、後述する一部の実施形態のように、反射偏光子を用いる偏光再循環構成に有用である場合がある。鏡面反射フィルムは、従来のバックライトアセンブリに用いられることが多いパターン形成された反射面または成形プラスチックチャンバーに比べて、光の制御が改善されている。さらに、鏡面反射フィルムは、パターン形成された反射面または成形プラスチックチャンバーより光の指向が一般に効率的である。
【００１５】
反射体２２の表面テキスチャは、透過型ディスプレイ１４の照明の空間的均一性を改善するために、一般に滑らかである。最終的なバックライト出力の輝度を最大にするために、反射体２２の形状を利用してもよい。たとえば、反射体２２は、第１のコンディショナ１２から第２のコンディショナ２６まで光を集光するように湾曲していてもよい。あるいは、またはさらに、反射体２２は、最終的なバックライト出力の均一性を改善してもよい。曲率は、放物線またはドーム状に構成されてもよい。たとえば、内側部分２４および外側部分２５のうちの一方または両方が充填材で満たされている場合には、鏡面反射フィルムは、内側部分２４または外側部分２５の面に沿って放物線上に湾曲していてもよい。
【００１６】
反射体２２はまた、たとえば光チャンバー２０に挿入する前に予め成形されていてもよい。反射体２２を形成するために、射出成形工程、流延（ｃａｓｔ）および硬化工程または射出成形工程、流延および硬化工程の組合せを用いることが可能である。いずれの場合も、反射体２２は、適切に形成されたプラスチック面上に反射コーティングを含んでいてもよく、または熱成形されたミラーフィルムを含んでいてもよい。反射体２２がパターン形成面を必要としない場合には、反射体２２の作製を簡単化することができる。
【００１７】
透過型ディスプレイシステム１０は、従来の構成に比べて複数の利点を提供する。特に、光チャンバー設計により、バックライトアセンブリ１２は、比較的コンパクトなサイズを実現することができる。必要に応じて、光導波路および／または嵩高い蛍光灯の使用を避けることができる。さらに、反射体２２は、従来のパターン形成された反射体または非鏡面の成形プラスチックチャンバーに比べて、効率および制御という利点を提供する鏡面反射体であってもよい。さらに、製作コストをさらに削減するために、バックライトアセンブリ１２の組立て前に、第１のコンディショナ１８および第２のコンディショナ２６を作製することができる。重要なことは、透過型ディスプレイ１４の照明に利用するために、バックライトアセンブリ１２が光を効率的に調整することができることである。光源１６をさらに効率的に利用するために、適切に調整されていない光は、フィルタリングされるか、または可能であれば光チャンバー２０において再循環されてもよい。
【００１８】
図２および図３は、第１のコンディショナ１８の具体的な実施形態の側断面図である。図２に示されているように、第１のコンディショナ１８Ａの筐体３２は、空洞３４を形成する。空洞３４はホーン状構成を有してもよく、空洞３４の断面直径は、光が伝搬する方向にしたがってより大きくなる。空洞３４は孔を有するように形成され、（矢印によって示されているように、）孔を通って光源から光が入射することができる。空洞３４の内側壁は、大きな角度で空洞に入射する光が第１のコンディショナ１８Ａを通って伝播するように、内側壁で反射または散乱することができるように、反射性であってもよい。拡散体フィルム３６は、空洞３４の広い方に存在してもよい。拡散体フィルム３６は、第１のコンディショナ１８Ａを出射する光が強度において空間的により均一であるように、入射光を拡散する。言い換えれば、空洞３４に入射する光は１つ以上の点光源からくるため、拡散体フィルム３６に向かって指向される光は、拡散体フィルム３６の入射面の特定の位置にさらに集中していてもよい。しかし、拡散体フィルム３６を出射する光は、拡散体フィルム３６の出射面に比べて、強度がより空間的に均一であってもよい。これにより、今度は、透過型ディスプレイ１４（図１）を最終的に照射する光の空間的均一性を向上させることができる。
【００１９】
拡散体フィルム３６は、キャリアフィルム上に面拡散体または拡散コーティングを含んでいてもよい。あるいは、拡散体フィルム３６を実現するために、基板のないバルク拡散体を用いることが可能である。別の実施例において、白い成形プラスチックの薄い部分を用いることが可能である。空洞２４および拡散体フィルム３６の組合せは、光が拡散体フィルム３６の面領域にわたって実質的に均一であるように、第１のコンディショナ１８Ａから光を指向するように作用することができる。一例として、適切な拡散体フィルムは、それ以外は透明なフィルムの面に凸凹にすることによって形成することが可能である。あるいは、樹脂および散乱粒子を含むコーティングを透明フィルムに塗布した後、硬化して適切な拡散体フィルムを実現することも可能である。
【００２０】
一部の実施形態において、フレネルレンズ３８を拡散体フィルム３６に隣接するように配置することができる。フレネルレンズ３８は、光チャンバー２０（図１）に入射する光の角度分散を低減するために、比較的コンパクトであるように形成されている。フレネルレンズ３８は、成形プラスチックの個別部品を含んでもよく、または光チャンバー２０の縁の成形部分を形成してもよい。あるいは、フレネルレンズ３８は、第１のコンディショナ１８Ａの縁の成形部分を形成してもよい。フレネルレンズ３８は、直線、円形または楕円形の溝構造を有してもよい。いずれの場合も、フレネルレンズ３８の存在により、透過型ディスプレイ１４に照明効果を最終的に向上させることができる。フレネルレンズ３８の別法として、ホログラフィック光学素子（「ＨＯＥ」）を用いることも可能である。
【００２１】
図３は、第１のコンディショナ１８の別の実施形態を示している。図３において、第１のコンディショナ１８Ｂは、拡散材料４２で満たされる空洞を含む。拡散材料は、第１のコンディショナ１８Ｂを出射する光の強度がより均一であるように、入射光を拡散する。たとえば、樹脂を散乱粒子と混合して、その混合物を第１のコンディショナ１８Ｂの空洞に注入することによって、適切な拡散材料を形成することが可能である。次に、その混合物を硬化することができる。散乱粒子の例としては、二酸化チタンまたは、硬化樹脂とは異なる屈折率を有する透明材料が挙げられる。
【００２２】
空洞を拡散材料で満たすことにより、図２の実施形態に比べて、光の拡散を改善することができる。しかし、空洞を拡散材料で満たすことは、拡散体フィルムを用いる場合より、困難であり、費用がかかる可能性がある。一部の実施形態において、空洞を拡散材料で満たすことができ、拡散体フィルムも同様に用いることができる。さらに、光チャンバー２０（図１）に入射する光の角度分散を低減するために、フレネルレンズ３８も用いてもよい。また、光チャンバー２０に入射する光を適切に偏光するために、偏光子フィルム（図示せず）を用いることも可能である。適切な偏光子フィルムの例としては、日本のサンリッツ（Ｓａｎｒｉｔｚ）から入手可能なＨＬＣ２５６１８Ｓフィルムが挙げられる。
【００２３】
さらに別の実施形態において、第１のコンディショナ１８は、第１の波長を有する光を第２の波長を有する光に変換するフィルムまたはコーティングを含む。たとえば、光源１６は、紫外（「ＵＶ」）光を放射することができる。そのような場合には、第１のコンディショナ１８は、ＵＶ光を可視スペクトル中の光に変換する蛍光材料を含むフィルム、コーティングまたは充填材を含んでいてもよい。
【００２４】
図４は、第２のコンディショナ２６の具体的な一実施形態の側断面図である。第２のコンディショナ２６は、第２のコンディショナ２６から来る光が必要なスペクトル成分、適切な光分布および必要な偏光状態を有するように、さまざまなフィルムまたは成形光学素子を含んでいてもよい。たとえば、第２のコンディショナ２６は、（矢印によって示される）入射光を平行化するために、フレネルレンズ４６を含むことができる。
【００２５】
第２のコンディショナ２６はまた、反射偏光子４８を含んでもよい。反射偏光子４８は、再循環するために、望ましくない偏光の光を光チャンバーに戻すように反射することによって、輝度上昇素子として作用してもよい。言い換えれば、反射偏光子４８は、偏光される光を正確に通過させることができるだけであってもよい。望ましくない偏光を有する光は反射される。反射偏光子４８から反射される光は、光チャンバーに再入射し、可能であれば正確に偏光された後、反射偏光子４８を通過してもよい。このように、光源１６からの光をさらに効率的に用いることができる。適切な反射偏光子の例としては、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ））から入手可能なＤＢＥＦが挙げられる。
【００２６】
第２のコンディショナ２６はまた、光チャンバー２０を出射する光の角度分散を低減するように作用する１つ以上のプリズムフィルム５２を含んでもよい。たとえば、プリズムフィルム５２は、プリズムフィルム５２に対して特定の角度で光チャンバー２０から出射する光を再指向してもよい。プリズムフィルム５２によって再指向される光はまた、再循環され、最終的には、プリズムフィルム５２を通過する角度で光チャンバー２０から出射することができる。たとえば、プリズムフィルム５２を実現するために、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ））から入手可能な輝度上昇フィルム（「ＢＥＦ」）を用いることが可能である。あるいは、プリズムフィルム５２は、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ））から入手可能なＴＲＡＦを含んでいてもよい。ＴＲＡＦは、大きな角度で入射する光を再指向して、異なる角度で出射する。
【００２７】
一部の実施形態において、２つ以上のプリズムフィルム５２を、互いに対して９０°回転するのではなく、互いに隣接するように配置することも可能である。そのような場合には、２つのプリズムフィルムは、いわゆる「交差プリズムフィルム」と呼ばれるフィルムを合わせて含んでいてもよい。
【００２８】
第２のコンディショナ２６はまた、拡散体フィルム５０および偏光子フィルム５４を含んでいてもよい。拡散体フィルム５０は、光の空間的均一性を改善することができる。さらに、拡散体フィルムは、光の望ましくない波長をフィルタリングするために色付きであってもよい。あるいは、所望のスペクトル出力を確実にするために、個別のカラーフィルタ（図示せず）を用いることも可能である。偏光子フィルム５４は、望ましくない偏光を有する光を吸収または反射し、所望の偏光の光を透過する。また、第２のコンディショナ２６から出射する光の光学的品質を劣化させる可能性がある迷光を遮断するために、アパーチャ５６を追加することができる。適切な拡散体フィルムおよび適切な偏光子フィルムの例については、上述した。
【００２９】
第２のコンディショナ２６の素子は、さまざまな順序で配置することができる。しかし、素子が図４に示されているように配置されているとき、第２のコンディショナ２６は最も効率的に作用する可能性がある。たとえば、光は、フレネルレンズ４６を通過し、次に拡散体フィルム５０を通過し、続いてプリズムフィルム５２を通過して、次いで反射偏光子４８を通過してから、偏光子５４を通過し、最終的にアパーチャ５６を通過することができる。
【００３０】
再び図１を参照すると、素子間の接続を容易にするために、追加特徴部はまた、１つ以上のさまざまな素子を含んでいてもよい。たとえば、第２のコンディショナ２６は、透過型ディスプレイ１４の筐体と接合するために、テーパ付きフレームおよびクリップなどを含んでいてもよい。同様に、第１のコンディショナ１８は、光源１６との接合を容易にするための特徴部を含んでいてもよい。たとえば、機械的要素が接合を容易にする可能性がある。あるいは、接着剤または結合材料を用いることも可能である。
【００３１】
図５は、本発明による透過型ディスプレイシステム６０の別の実施形態の側断面図である。この実施形態において、光チャンバー６２は、２つの個別の光チャンバー領域６４，６６を含む。さらなる第３のコンディショナ６８が、２つの光チャンバー領域６４，６６の間に配置されてもよい。この構成により、光源１６を光チャンバー６２において第２のコンディショナ２６と同一の側面に配置することができる。言い換えれば、透過型ディスプレイシステム６０において、光源１６は、透過型ディスプレイ１４と共通の側面に沿って配置される。光チャンバー６２の共通の側面に沿って透過型ディスプレイ１４および光源１６を配置することによって、従来の透過型ディスプレイシステムにおいてよく用いられるさらなるフレックス回路を必要とすることなく、透過型ディスプレイ１４および光源１６を主回路基板に直接結合することができる。言い換えれば、光源１６および透過型ディスプレイ１４は、主回路基板に直接結合することが可能である。しかし、主回路基板は、透過型ディスプレイ１６を見るための孔を形成する必要があると考えられる。
【００３２】
動作中、光源１６からの光は第１のコンディショナ１８を通過するときに調整される。光は、光を第３のコンディショナ６８に向かって反射させる形状を有する反射体２２Ａから反射する。光は、第３のコンディショナ６８を通過し、光を第２のコンディショナ２６に向かって反射させる形状を有する反射体２２Ｂから反射する。次に、光は、第２のコンディショナ２６を通過して、透過型ディスプレイ１４を照射する。反射体２２Ａ，２２Ｂは、上述の反射体２２（図１）と類似であってもよい。同様に、第１のコンディショナ１８は図２または図３に示されているものと類似であってもよく、第２のコンディショナ２６は図４に示されているものと類似であってもよい。第３のコンディショナ６８は、所望の特性によって光をさらに調整する拡散体フィルムまたは偏光子フィルムなどの１つ以上の光学素子を含んでいてもよい。適切な拡散体フィルムおよび適切な偏光子フィルムの例については、上述した。
【００３３】
図５に関連する一実施形態において、反射体２２Ａおよび反射体２２Ｂは、単独の反射フィルムを含む。そのような場合には、反射フィルムは、反射体２２Ａおよび反射体２２Ｂの両方を規定するために形成される反射偏光子またはミラーフィルムであってもよい。
【００３４】
図６は、本発明による透過型ディスプレイシステム７０の別の実施形態の側断面図である。この実施形態において、光チャンバー７２も、２つの個別の光チャンバー領域７４，７６を含み、さらなる第３のコンディショナ７８が、２つの光チャンバー領域７４，７６の間に配置されてもよい。この構成により、光源１６を光チャンバー７２において第２のコンディショナ２６に対向する側面に配置することができる。言い換えれば、透過型ディスプレイシステム７０において、光源１６は、透過型ディスプレイ１４に対して光チャンバー７２の対向する側面に配置される。光チャンバー６２の対向する側面に沿って透過型ディスプレイ１４および光源１６を配置することは、利点を提供することができる。たとえば、従来の透過型ディスプレイシステムにおいて、光源１６を主回路基板に結合するためによく用いられるさらなるフレックス回路の必要性を排除することができる。従来の構成に比べて、図６の実施形態は、光源１６を主回路基板に直接結合することができる。透過型ディスプレイ１４のみがフレックス回路を必要とすることになる。図５の実施形態と比べた場合の利点としては、透過型ディスプレイ１４は、回路基板上にさらなる孔を形成する必要がないことが分かる。
【００３５】
動作中、光源１６からの光が第１のコンディショナ１８を通過するときに調整される。光は、光を第３のコンディショナ７８に向かって反射させる形状を有する反射体２２Ｃから反射する。光は、第３のコンディショナ７８を通過し、光を第２のコンディショナ２６に向かって反射させる形状を有する反射体２２Ｄから反射する。次に、光は、第２のコンディショナ２６を通過して、透過型ディスプレイ１４を照射する。また、反射体２２Ｃ，２２Ｄは、上述の反射体２２（図１）と類似であってもよい。同様に、第１のコンディショナ１８は図２または図３に示されているものと類似であってもよく、第２のコンディショナ２６は図４に示されているものと類似であってもよい。第３のコンディショナ７８は、所望の特性によって光をさらに調整する拡散体フィルムまたは偏光子フィルムなどの１つ以上の光学素子を含んでいてもよい。
【００３６】
図６に関連する一実施形態において、反射体２２Ｃおよび反射体２２Ｄは、単独の反射フィルムを含む。そのような場合には、反射フィルムは、反射偏光子であることが必要であると推測される。単独の反射フィルムはまた、第３のコンディショナ７８の要素も含むと推測される。第３のコンディショナ７８によって曲げられる反射体２２Ｃおよび反射体２２Ｄの両方を規定するために、反射フィルムを形成することが可能である。反射体２２Ｃからの光が第３のコンディショナ７８を確実に通過するように、反射偏光子の透過軸はチャンバーの縁に対して４５°であることが好ましいと推測される。
【００３７】
図７は、透過型ディスプレイシステムにおいて用いるためのバックライトアセンブリ１００のさらに別の実施形態の斜視図である。図示されているように、バックライトアセンブリ１００は、光が第１のコンディショナ１８を通過するような光源１６を具備している。次に、光は、光を第３のコンディショナ１０８に向かって反射させるような形状を有する反射体２２Ｅによって反射される。光は、第３のコンディショナ１０８を通過し、光を第２のコンディショナ２６に向かって反射させる形状を有する反射体２２Ｆによって反射される。次に、光は、第２のコンディショナ２６を通過する。照射させるために、第２のコンディショナ２６に隣接するように透過型ディスプレイ（図示せず）を配置することができる。図７に示された構成は、一部のコンパクトなディスプレイシステムのための空間的な利点を提供することができる。
【００３８】
図８および図９は、２つ以上の光チャンバーを利用するバックライトアセンブリの側断面図である。これらの実施形態は、透過型ディスプレイのための照明領域を増大するバックライトシステムの実現と組合わせて、上述の教示を利用する。たとえば、図８に示されているように、光源１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ光を第１のコンディショナ１８Ｃ，１８Ｄを経て光チャンバー２０Ａ，２０Ｂに通過させることができる。次に、光は、第２のコンディショナ２６を照射する前に、反射体２２Ｇ，２２Ｈから反射されてもよい。照射させるために、第２のコンディショナ２６に隣接するように透過型ディスプレイ（図示せず）を配置することができる。第２のコンディショナ２６は、上部拡散体フィルム、すなわち、光チャンバー２０Ａ，２０Ｂの連結線に沿って均一な照射を実現するために、第２のコンディショナ２６の最外層を含むさらなる拡散体フィルムをさらに含んでいてもよい。
【００３９】
図９は、別の実施例を示している。図９において、光源１４Ｃ，１4Ｄは、それぞれ光を第１のコンディショナ１８Ｅ，１８Ｆを経て光チャンバー２０Ｃ，２０Ｄに通過させることができる。次に、光は、第２のコンディショナ２６を照射する前に、反射体２２Ｇ，２２Ｈから反射されてもよい。また、照射させるために、第２のコンディショナ２６に隣接するように透過型ディスプレイ（図示せず）を配置することができる。第２のコンディショナ２６は、上部拡散体フィルム、すなわち、光チャンバー１４Ｃ，１４Ｄの連結線に沿って均一な照射を実現するために、第２のコンディショナ２６の最外層を含むさらなる拡散体フィルムをさらに含んでいてもよい。
【００４０】
図８および図９の実施形態は、透過型ディスプレイのための照明領域を増大させるという利点を提供することができる。しかし、比較的嵩高い素子の利用を依然として避けることができ、それによって、システムを照明領域のサイズに比べて比較的コンパクトな形状係数を維持することができるようにする。本発明によれば、ますます大きな照明領域を実現するために、さらなる光源および光チャンバーを組合わせることが可能である。
【００４１】
図１０は、本発明によるディスプレイを照射するための工程を示す流れ図である。図示されているように、光源が光を供給し（１１２）、次に光が第１のコンディショナによって調整される（１１４）。続いて、第２のコンディショナが光を反射して（１１６）調整する（１１８）。次に、光によってディスプレイを効率的に照射することができる（１２０）。第１および第２のコンディショナは、上述したものと実質的に対応していてもよい。同様に、反射体は、上述した反射体の１つと実質的に対応していてもよい。たとえば、光を調整するために、反射体を用いることが可能である。図５または図６に示したように、さらなる第３のコンディショナおよび第２の反射体を用いることも可能である。
【００４２】
図１１は、本発明のさらに別の実施形態による透過型ディスプレイシステム１３０の側断面図である。特に、透過型ディスプレイシステム１３０は、図１に示したシステム１０と実質的に類似である。しかし、透過型ディスプレイシステム１３０は、光チャンバーの外側部分２５（図１）を削除する。その代わりに、内側部分２４は、外側部分のない光チャンバーを含む。
【００４３】
本発明は、複数の利点を提供することができる。たとえば、バックライトアセンブリのサイズを縮小するために、本発明を用いることができる。これは、小型ディスプレイ、すなわち対角線の大きさが３ｃｍ未満のディスプレイで用いる場合に特に有用である。このようなディスプレイは、ディジタルカメラおよびビデオカメラまたは頭部装着型ディスプレイなどのビューファインダに実装されることが多い。本発明は、嵩高い従来の素子を用いる必要性を排除することによって、比較的コンパクトな形状係数を実現する。
【００４４】
たとえば、本発明によって構成される光チャンバーは、蛍光灯によって通常は照射される平面光導波路を用いる必要性を排除する。蛍光灯は通常、大量のパワーおよび専用の高電圧ドライバを必要とするため、電子雑音を持ち込む可能性がある。しかし、本発明は、このようなコストのかかる嵩高い素子を必要としない。それどころか、光導波路および蛍光灯の代わりに、発光ダイオードなどの効率的な「点状」光源を用いることができる。したがって、蛍光ドライバ回路の必要性も排除される。
【００４５】
本発明は、光を反射するために、光チャンバー内部に平滑鏡面反射体を利用することができる。平滑鏡面反射体は、パターン形成された反射体または非鏡面成形プラスチックチャンバーに比べて、バックライトシステムの効率を向上させることができる。さらに、平滑鏡面反射体は、パターン形成された反射体または非鏡面成形プラスチックチャンバーに比べて、光をよりよく制御することができる。
【００４６】
本発明は、輝度および色の必要な空間的均一性を有する透過型ディスプレイを照射するために、個別の点状光源からの光を分散するための効率的かつ効果的なアセンブリを提供する。さらに、一部の実施形態において、本発明は、ディスプレイを主回路基板に接続するフレックス回路などのコストのかかるコネクタの必要性を排除することができる。光チャンバーの共通の側面に沿って、または光チャンバーの対向する側面に、ディスプレイおよび光源を配置することによって、さらなるフレックス回路を必要とすることなく、ディスプレイを主回路基板に直接結合することができる。別の利点は、製作コストおよびアセンブリのコストに関し、本発明のさまざまな態様によって著しく削減することができる。
【００４７】
本発明のさまざまな実施形態について説明してきた。たとえば、バックライトアセンブリは、透過型ディスプレイシステムにおいて用いるためであると説明してきた。しかし、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな改変を加えることができる。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による透過型ディスプレイシステムの側断面図である。
【図２】本発明による第１のコンディショナの具体的な実施形態の側断面図である。
【図３】本発明による第１のコンディショナの具体的な実施形態の側断面図である。
【図４】本発明による具体的な第２のコンディショナの側断面図である。
【図５】本発明による透過型ディスプレイシステムのさらなる実施形態の側断面図である。
【図６】本発明による透過型ディスプレイシステムのさらなる実施形態の側断面図である。
【図７】透過型ディスプレイシステムにおいて用いるためのバックライトアセンブリ１００のさらに別の実施形態の斜視図である。
【図８】２つ以上の光チャンバーを利用するバックライトアセンブリの側断面図である。
【図９】２つ以上の光チャンバーを利用するバックライトアセンブリの側断面図である。
【図１０】本発明の実施形態によるディスプレイを照射する工程例を示す流れ図である。
【図１１】本発明による別の透過型ディスプレイシステムの側断面図である。
【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2005502904.tif 000034
2005502904.tif 000035
2005502904.tif 000036
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