(57)【要約】  【課題】  表示器に使用するための背面照明にいて、光源全体にわたる光を均等の強さの照明用の光として表示器に提供すること。  【解決手段】  表示器に使用するための背面照明は、光学的窓６４を有する光学的空所６２を画成するハウジング６０、このハウジング６０を通る光線を向けるべく位置決めされた光源７４，７６、および第一および第二主要面７１，７２を有し、前記主要面の少なくとも一方に構成体を有する透明材料７０であって、光線が透明材料７０に進入しかつ光学的窓６４に向けて再度向けられるように位置決めされた透明材料７０を包含するものである。そして、主要面の構成体は三角プリズムからなるものである。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示器に使用するための背面照明であって、該背面照明が、光学的窓を有する光学的空所を画成するハウジング、
該ハウジングを通る光線を向けるべく位置決めされた光源、および
第一及び第二主要面を有し、前記主要面の少なくとも一方に構成体を有する透明材料であって、前記光線が前記透明材料に進入しかつ前記光学的窓に向けて再度向けられるように位置決めされた透明材料、
を包含する表示器に使用するための背面照明。
【請求項２】
請求項１に記載された背面照明において、前記構成体が三角プリズムであることからなる表示器に使用するための背面照明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、場所が制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。
【０００３】
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、放物面反射器がエッ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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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射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】
【０００５】
本発明による表示器に使用するための背面照明には、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、透明材料である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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
第１図は、第一主要面および第二主要面をなす構成面11と平滑面12とを有する透明材料である透明フィルムを示す。平滑面12には光反射装置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、構成体をなすプリズム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、面12へ投影されると、その面と45゜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。
【０００７】
プリズム13およびその他の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。
【０００８】
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。
【０００９】
第２図は、 第１図の光線16の場合よりも面14,15の交りから遠い位置で、プリズム13の面14を通って入る光線20を示す。光線20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19を通して出現する。光線16の場合と同じく、光線20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。
【００１０】
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く、プリズムの軸線と平行に延びる軸線の周りにフィルム10を回転させることができる。
【００１１】
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、Ｔが3.2152Hに等しい時に達成される。従ってＨが0.018cmに等しければ、Ｔは0.0579cm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。
【００１２】
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、20゜ほ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。
【００１３】
入って来る光と面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、１゜未満の角は、理論的には可能であっても、一般的には推奨されない。
【００１４】
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45゜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。90゜未満のきょ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゜を超えるきょ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。
【００１５】
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、ほ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ピロー・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30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。
【００１６】
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す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。従って光源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。
【００１７】
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、光源32のような放物面光源によっては、一般に、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30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。
【００１８】
第３図の光源の効率は、発光設備の光源32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、光源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。
【００１９】
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てある。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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50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図からわかるように、拡散体46は、それがそのエッ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パを付されている。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、エッ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。
【００２２】
第５図のテーパ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、この種のテーパ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。
【００２３】
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70の両エッジの光源74,76とがある。光源74,76は、直角反射フィルム70の平たん面72とほとんど平行な方向へ、ほ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70の両側での光源の使用は、表示体68の全区域にわたり均等な照明を付与するのに役立つ。光源74,76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、電池消費量を最小化すべき携帯式計算機用の表示器である。
【００２４】
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90がある。光学的空所82の内側にはまた、直角反射フィルム90の一方のエッジに置かれた光源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、従って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。
【００２５】
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却することなく均等な照明を生成する、という点で、第５図の従来技術の表示器より以上に有利である。従ってそれらは、一層容易に製作でき、故意に光を棄却し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。
【００２６】
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100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。
【００２７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は光フィルムに関し、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として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】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である。
【図２】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である。
【図３】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である。
【図４】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である。
【図５】第５図は従来技術の背面照明表示器の略図である。
【図６】第６図は本発明による第一背面照明表示器の略図である。
【図７】第７図は本発明による第二背面照明表示器の略図である。
【図８】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。
【符号の説明】
【００３０】
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
102:  光源反射フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004185036.tif 000008
【図７】
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【図８】
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