(57)【要約】  正確にガイドを出ている照明を制御するために反射器を強化している明るさは、光を光ガイドの限られた領域から抽出することによって反射光の正確な管理を達成する。選択的な摘出のために使用される反射器の構成は、出力光の性質を決定する。反射器は、光ガイドの、そして、電子ディスプレイと連動する出力側の反対側に、好ましくは光ガイドの側にある。
2012529670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ディスプレイシステムであって、
光が全反射によって進む光ガイドと、
前記光ガイドから光の選択抽出を提供する少なくとも１つの光学エレメントと、
複数の反射器表面を備えた反射器エレメントと、
を有し、
前記反射器エレメントが前記光ガイドから光学的に隔離され、前記反射器エレメントが、ディスプマトリクスを介して所定の方向およびパターンに前記光ガイドの外に光を差し向け、
前記ディスプレイマトリクスが黒領域および非黒領域からなり、前記ディスプレイマトリクスを介して差し向けられた光が前記ディスプレイマトリクスの非黒領域を通るように、前記ディスプレイマトリクスと整列し、それにより、前記ディスプレイシステムの出力の輝度が増加することを特徴とする光学ディスプレイシステム。
【請求項２】
前記システムの光源のエレメントが、前記光ガイドのフロントエンドで前記反射器エッジの複数の狭い取付ポイントに取り付けられ、前記取付ポイントが互いに間隔が隔てられ、
横の反射器が、前記取付ポイントから前記横の反射器エッジのベースまで幅が広がり、前記横の反射器エッジのベースが前記光ガイドの主本体部のフロントエンドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項３】
前記光ガイドが、光源が取り付けられる前記光ガイドの端から、前記反射器エレメントが取り付けられる前記光ガイドの端まで厚さが増加することを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項４】
光が前記光ガイドから差し向けられた後、前記光が少なくとも１つの拡散エレメントを通過することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項５】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、エアギャップによって達成されることを特徴とする請求項１に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項６】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、低屈折率の材料の薄い層によって達成されることを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項７】
前記光ガイドの屈折率が、前記反射器エレメントの屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項８】
光が全反射によって進む光ガイドと、
前記光ガイドからの光の選択抽出を提供する少なくとも１つの光学エレメントと、
複数の反射器表面を備えた反射器エレメントと、
を有し、
前記反射器エレメントが、前記光ガイドから光学的に隔離され、
前記システムの光源のエレメントが、前記光ガイドのフロントエンドで前記反射器エッジの複数の狭い取付ポイントに取り付けられ、前記取付ポイントが、互いに間隔が隔てられ、
前記反射器エッジが、前記取付ポイントから横の反射器エッジのベースまで幅が広がり、前記横の反射器エッジのベースが、前記光ガイドの主本体部のフロントエンドに接続される、ことを特徴とする光学ディスプレイシステム。
【請求項９】
前記反射器エレメントが、ディスプマトリクスを介して所定の方向およびパターンに前記光ガイドの外に光を差し向け、前記ディスプレイマトリクスが黒領域および非黒領域からなり、前記ディスプレイマトリクスを介して差し向けられた光が前記ディスプレイマトリクスの非黒領域を通るように、前記ディスプレイマトリクスと整列し、それにより、前記ディスプレイシステムの出力の輝度が増加することを特徴とする請求項８に記載の光ガイドシステム。
【請求項１０】
前記光ガイドが、光源が取り付けられる前記光ガイドの端から、前記反射器エレメントが取り付けられる前記光ガイドの端まで厚さが増加することを特徴とする請求項８に記載の光ガイドシステム。
【請求項１１】
光が前記光ガイドから差し向けられた後、前記光が少なくとも１つの拡散エレメントを通過することを特徴とする請求項８に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項１２】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、エアギャップによって達成されることを特徴とする請求項８に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項１３】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、低屈折率の材料の薄い層によって達成されることを特徴とする請求項８に記載の光ガイドシステム。
【請求項１４】
前記光ガイドの屈折率が、前記反射器エレメントの屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の光ガイドシステム。
【請求項１５】
光学ディスプレイシステムであって、
光が全反射によって進む光ガイドと、
前記光ガイドから光の選択抽出を提供する少なくとも１つの光学エレメントと、
複数の反射器表面を備えた反射器エレメントと、
を有し、
前記反射器エレメントが前記光ガイドから光学的に隔離され、
前記光ガイドが、光源が取り付けられる前記光ガイドの端から、前記反射器エレメントが取り付けられる前記光ガイドの端まで厚さが増加することを特徴とする光学ディスプレイシステム。
【請求項１６】
前記反射器エレメントが、ディスプマトリクスを介して所定の方向およびパターンに前記光ガイドの外に光を差し向け、前記ディスプレイマトリクスが黒領域および非黒領域からなり、前記ディスプレイマトリクスを介して差し向けられた光が前記ディスプレイマトリクスの非黒領域を通るように、前記ディスプレイマトリクスと整列し、それにより、前記ディスプレイシステムの出力の輝度が増加することを特徴とする請求項１５に記載の光ガイドシステム。
【請求項１７】
前記システムの光源のエレメントが、前記光ガイドのフロントエンドで前記反射器エッジの複数の狭い取付ポイントに取り付けられ、前記取付ポイントが互いに間隔が隔てられ、
横の反射器が、前記取付ポイントから前記横の反射器エッジのベースまで幅が広がり、前記横の反射器エッジのベースが前記光ガイドの主本体部のフロントエンドに接続される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の光ガイドシステム。
【請求項１８】
光が前記光ガイドから差し向けられた後、前記光が少なくとも１つの拡散エレメントを通過することを特徴とする請求項１５に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項１９】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、エアギャップによって達成されることを特徴とする請求項１５に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項２０】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、低屈折率の材料の薄い層によって達成されることを特徴とする請求項１５に記載の光ガイドシステム。
【請求項２１】
前記光ガイドの屈折率が、前記反射器エレメントの屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の光ガイドシステム。
【請求項２２】
光学ディスプレイシステムであって、
光が全反射によって進む光ガイドと、
前記光ガイドから光の選択抽出を提供する少なくとも１つの光学エレメントと、
複数の反射器表面を備えた反射器エレメントと、
を有し、
前記反射器エレメントが前記光ガイドから光学的に隔離され、前記反射器エレメントが、ディスプマトリクスを介して所定の方向およびパターンに前記光ガイドの外に光を差し向け、
前記ディスプレイマトリクスが黒領域および非黒領域からなり、前記ディスプレイマトリクスを介して差し向けられた光が前記ディスプレイマトリクスの非黒領域を通るように、前記ディスプレイマトリクスと整列し、それにより、前記ディスプレイシステムの出力の輝度が増加し、
前記システムの光源のエレメントが、前記光ガイドのフロントエンドで前記反射器エッジの複数の狭い取付ポイントに取り付けられ、前記取付ポイントが互いに間隔が隔てられ、横の反射器が、前記取付ポイントから前記横の反射器エッジのベースまで幅が広がり、前記横の反射器エッジのベースが前記光ガイドの主本体部のフロントエンドに接続され、
前記光ガイドが、光源が取り付けられる前記光ガイドの端から、前記反射器エレメントが取り付けられる前記光ガイドの端まで厚さが増加することを特徴とする光ガイドシステム。
【請求項２３】
光が前記光ガイドから差し向けられた後、前記光が少なくとも１つの拡散エレメントを通過することを特徴とする請求項２２に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項２４】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、エアギャップによって達成されることを特徴とする請求項２２に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項２５】
前記反射器エレメントからの前記光ガイドの光学的隔離が、低屈折率の材料の薄い層によって達成されることを特徴とする請求項２２に記載の光ガイドシステム。
【請求項２６】
前記光ガイドの屈折率が、前記反射器エレメントの屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項２２に記載の光ガイドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に液晶タイプ・ディスプレイに関し、特に、光がより良い視聴および効率のためのディスプレイによって進む方向を制御する光ガイドを備える光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの製品は、光学的システムが光を広域に広げて、システムを出る光の方向を制御することを必要とする。製造の費用を同時に引き下げることに結びつくＬＥＤの性能の最近の改良は、ＬＥＤに多くのアプリケーションのためのより現実的なオプションを設けた。しかし、多くのアプリケーション（例えばLCDバックライト、バックライトを備えるサイン、オーバーヘッド照明および自動車照明）は、ＬＥＤによって発生する集中した光が比較的かなりの面積に広げられることを必要とする、その一方で、光の方向をさらに制御する。これらのアプリケーションは、改良された光学システムが所望の光制御を提供することを必要とする。
【０００３】
LCD技術に基づくディスプレイはまた、何十年も進化してきた。しかし、現在の技術ディスプレイは、まだいくつかの欠点を有する。現在の技術装置の多数の主要な欠点は、過剰なエネルギー消費である。65インチ対角HDTV LCD TVは、典型的には、約1キロワットの半分で描画する。これが、現在の技術の低い効率の結果である。
【０００４】
LCDディスプレイの効率を改善する１つの方法は、光源からビューアによって最も容易に見られる領域の方へ、できるだけ多くのものを導くことである。ハンドヘルドディスプレイデバイスについては、電力消費が明らかに重要な点であり、ビューアに向けられる狭く曲げられた光が要求される。
【０００５】
現行のアプリケーション（例えばTV）では、ディスプレイの表面に垂直な方向において突設される光の最高の強度セグメントを有することは、望ましい。標準の左右に光の有意な量を提供することはまた、重要である。最適視聴（スクリーンに垂直な）位置にない視聴者のために、これは必要である。スクリーンに垂直な角度の上下に突設される光の量を減らすことはまた、これらの現行アプリケーションで望ましい。離れて垂直の方向において概して目指す光が好適な角度にリダイレクトされる場合、好適な方向において送信される光の強度は増加する。
【０００６】
３つのグループの従来技術リファレンスは、液晶タイプ・ディスプレイの光の制御について述べた。リファレンスの最も一般的な種類は、プリズム・タイプ「輝度増強フィルム」（BEF）デバイスである。BEFデバイスの１つの実施形態は、1995年11月14日に発行されたコカワショウゾウ等による米国特許第5,467,208号「液晶ディスプレイ」である。このリファレンスは、プリズム・タイプ・フィルムの従来技術を議論し、改良技術に開示する。プリズム・フィルムに対する１つの欠点は、それらが光出力の角度の制御を制限するだけだったということである。プリズム機能に対する変化は、光出力におけるわずかな変化だけに結果としてなる。プリズム・フィルムは、また、二次元の構造に限られている。アプリケーションが複数の方向の光の制御を必要とする場合、多数のBEFが配備されなければならない。
【０００７】
図１は、プリズム・タイプBEF薄膜を有する液晶ディスプレイの典型的構造を例示する。液晶ディスプレイ１は、分解したバックライト部品を示す。ＬＣＤセル２は、（この見地では分解されていない）多くのサブコンポーネントから成る。サブコンポーネントは、偏光フィルタ、ガラス製基板、液晶、電子機器およびカラーフィルタを含むが、これに限定されるものではない。２つのプリズム薄膜3および4は、ＬＣＤセル2の後ろにある。これらのフィルムは、ビューアの方へ光をリダイレクトする。ディスプレイ１の次の構成要素は、拡散フィルム5である。ビューアによって見られる光度が全てのディスプレイエリアさえ通じてあるために、光ガイド6によってＬＥＤ 7からの光を実行して、光が均一に出ることができる。ディスプレイ1の最後の構成要素は、反射器8である。ＬＣＤセル2の方へ、そして、ビューアにとって、要求されるそれの反対側に、方向において突設される光ガイド6から、反射器8は光をリダイレクトする。
【０００８】
次いで図２を参照すると、ＬＣＤセル2の拡大されたクローズアップは、視聴者がディスプレイを見る斜視図を示す。不透明な領域10は、青いカラーフィルタ11、緑のカラーフィルタ12および赤いカラーフィルタ13周辺でマトリックスを形成する。カラーフィルタ11、12、13は、典型的には矩形に形成される。マトリックス域10は、ディスプレイを駆動するために用いる電子機器を隠すために黒いのが一般的である。プリズム薄膜については、マトリックス域10は、さもなければディスプレイを通過する光の著しい部分を吸収する。この吸収は、ＬＣＤセルに受け取られている光の総量の50%と同じ程度である。ビューアによって見られる明るさを増やすために黒いマトリックスの有意な分の効果を除去することが、本発明の目的である。
【０００９】
ここで再び図１を参照すると、ＬＣＤセル２は、その前後の表面上の偏光フィルタを含む。ディスプレイと良いコントラスト比率をつくるために、偏光フィルタは高品質でなければならない。ディスプレイが垂直な角度から表示面まで見られるときに、コントラストは最も高い。オフアクシスコントラスト比率は、ビューアがつい直から離れると更にテーパフォーマンスが急速に低下する。見られるコントラストの低下は、偏光フィルタを使用しているディスプレイの固有の特性である。コントラスト比率は、ＬＣＤセル2において使用される液材料技術によって、更に減少する。垂直でない視聴位置からのコントラストを増やすことは、本発明の別の目的である。
【００１０】
従来技術の第２のクラスは、2002年7月16日に発行されたヤマグチアキラによる米国特許第6,421,103号によって例証される「液晶ディスプレイ装置・・・」 である。ヤマグチのリファレンスは、液晶表示パネルに入る光を制御するのに用いられる他の種類のデバイスを開示する。ヤマグチ特許は、光源、基板（光ガイドとして使われない）、開口および基板上の反射する領域を開示する。光は、ある反射面のそばの反射して開口を通過する。開口を通過する光は、光の方向を制御するために用いるレンズによって捕えられる。ヤマグチは、出力光の角度の制限に液晶タイプ・ディスプレイのビューアで、直接より多くの光に集中することを教示する。ヤマグチデバイスは、BEFデバイスを有することができるより、非常に大きな出力光の制御を提供する。しかし、ヤマグチデバイスに対する欠点は、それが極めて非効率的であるということである。光が開口を出る前に、光は多くの時間、反射面の中で離れて反射しなければならない。反射面が高い反射率材料によって作られるときでも、強度の損失は相当である。したがって、ヤマグチタイプのデバイスを有する光の制御がBEFデバイスのそれより優れる一方、装置の効率は非常に低い。
【００１１】
1995年3月7日に発行されたKarl Beesonによる米国特許第5,396,350号「バックライト装置…」および、2008年3月18日に発行されたNeil Lubartによる米国特許第7,345,824号「Light Collimating Device」は、ＬＥＤ光源装置のための光制御光学の第三のクラスの装置を開示する。BeesonおよびLubartのリファレンスは、光ガイド側の反射構造を開示する。これらの反射構造の制御の範囲は限定され、ヤマグチのような装置によって提供される制御とは等しくない。更に、反射構造は液晶表示パネルの非常に近くに配置され、それによってそれらの出力の欠陥がディスプレイのビューアによって容易に見られることができる。
【００１２】
上で議論される従来技術の欠点からみて、極めて効率的である光ガイドを、光学的ディスプレイシステムに提供することは、本発明の目的である。
【００１３】
本発明の他の目的は、それによって製造の費用を減らし、より複雑でない光ガイドを提供することである。
【００１４】
ディスプレイシステムのオフアクシスコントラスト比率を改善することは、本発明の別の目的である。
【００１５】
エレクトロニクス黒いマトリックスを避けることは、更に、本発明の別の目的である。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、光出力の方向の極めて正確な制御を提供する光ガイドを提供することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、光がシステムを出るとき、正確に光の角度を制御する光ガイドの光学システムである。システムは、携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、コンピュータ・モニタ、TVおよび市販のディスプレイにおいて使用されるようなLCDディスプレイに概して利用される。システムは、離散的な位置で光ガイドから抽出される光を提供する。反射器と組み合わせて摘出要素を使用して、システムの出力光は、平行または、異なるか収束であるように制御され得る。光はまた、ＬＣＤセルの黒いマトリックス領域の間で焦点合わせされ得る。
【００１８】
選択的な抽出手段を有する光ガイドを利用するディスプレイシステムのための技術を可能にすることは、出願人の同時係属特許出願である出願番号12/319,171および出願番号12/319,172（ともに01/02/2009に出願）において開示され、それらは本願明細書にリファレンスとして組み入れられる。
【００１９】
本発明の光学システムの効果は、システムが正確に出力光の角度を制御するということである。
【００２０】
本発明の光学システムの他の効果は、システムが従来技術装置より能率的に光を送信するということである。
【００２１】
本発明の光学システムのさらにもう一つの効果は、システムが構造上単純で、したがって、容易に製造が経済的であるということである。
【００２２】
本発明の光学システムのさらに別の効果は、ＬＣＤセルの中の黒いマトリックスが出力光の明るさを増やすために避けられるということである。
【００２３】
図面にて例示したように、および、本願明細書において記載されているように、本発明のこれらの、および他の、目的および利点は、発明を実施する最もベストモードの方法の記述からみて、当業者にとって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、LCDバックライティングの従来技術装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、従来技術LCDディスプレイの拡大図である。
【図３】図３は、本発明の光学システムの分解斜視図である。
【図４】図４は、光学システムの光ガイドおよびＬＥＤだけを示す。
【図５】図５は、光学システムの光源端の部分的な、拡大された側部部分図である。
【図６】図６は、図５に示す光学システムの小さい部分の拡大図である。
【図７】図７は、図６に示される光学システムの小さい部分の更なる拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この説明は、最初に、本発明（ＬＣＤディスプレイアセンブリ20）の分解図を示す図３を参照する。ディスプレイアセンブリ20は、全体的な液晶ディスプレイ20のものと概して等しい平面領域を取り囲む光ガイド21を有する。図示するように、光ガイド21は、比較的厚い光源端から、かなりより薄い末端まで厚みが減少する。光ガイド21の実際の幾何学的な構成が、ディスプレイの意図された使用に従い変化することができる点に留意する必要がある。光ガイド21のテーパが、線形、カーブ、または、方形でもよいことはまた、強調されなければならない。本発明の教示を保持しながら、光ガイドの当業者は、さまざまな方法で光ガイドを構成することができる。本発明によって考察される湾曲の多くのバリエーションに加え、光ガイド21はまた、その全ての長さに沿って同一の厚みによって作られることができる。
【００２６】
好ましい実施形態では、光源（ＬＥＤ 22）は、光ガイド21の厚い端のフロントエッジに取り付けられる。光を発するＬＥＤ 22の表面は、光ガイド21の外縁部の近位にある。ＬＥＤ22、並びに、ＬＥＤ 22が位置する光ガイド21の側の数および色は、サイズ、形状およびディスプレイシステム20のアプリケーションの機能である。ＬＥＤ 22は電子機器が適当なレベルでそれらを駆動することを必要とし、ＬＥＤドライバ・エレクトロニクスの当業者はこのタスクを達成するために多くの異なる回路を考案することができる。図３において例示されるディスプレイシステム20の好ましい実施形態は、光ガイド21の厚い端に沿って、全体的に等間隔に設置されて示される合計6つのＬＥＤ 22から成る。他の種類の白熱または蛍光照明のような光源がまた、光ガイド21のための光源として使われることができると認識されなければならない。
【００２７】
光ガイド21は、ＬＣＤセル23の底面に近くかその上に固定される。説明の明快さのために、光ガイド21は、ＬＣＤセル23から取り除かれて、図3に示される。通常のアプリケーションにおいて、光ガイド21とＬＣＤセル23との間の非常に小さいギャップだけが、概してある。事実、光ガイド21およびＬＣＤセル23は、必要に応じて低インデックス接着剤と共に接着されることができる。本発明の好ましい実施形態において、拡散フィルタ24は、ＬＣＤセル23の上部側に配置される。一般的に、拡散フィルタ24は、接着剤を有するＬＣＤセル23に接着される。
【００２８】
図４は、光ガイド21、光源ＬＥＤ 22、光ガイド21のフロントエンドの複数の横の反射器30を示す。横の反射器エッジ30は、ＬＥＤ 22によって発生する光のかなりのパーセンテージを、光ガイド21の正面エッジに、実質的に垂直な方向で光ガイド21の範囲内で進行するように差し向けるように提供される。ＬＥＤ 22の取付位置から、横の反射器エッジ30に注目すると、横の反射器エッジ30は、カーブされるか角度がついた逆のテーパ・パターンを有する。横の反射器エッジ30は、反射器エッジ30が光ガイド21の主本体部のフロントエンドを形成するために組み合わさるまで、各々から切り離されて、外へテーパがつく位置に上がっている複数の狭いＬＥＤから拡大する。横の反射器エッジ30の先細形状によって、ＬＥＤ 22によって発生する光のより多くが光ガイド21の正面の端に、実質的に垂直な方向で光ガイド21に導かれることができる。実際問題として、光ガイド21の主本体部が作られるとき、横の反射器エッジ30は光ガイド21に切断される。
【００２９】
図４に図示したように、ＬＥＤ22によって生成される光は、様々な角度で進む。図４は、両方の浅い角度光線31のサンプリングおよびＬＥＤ 22から発生する広い角度光線33を示す。それらが光ガイド21のメインパネル領域32に、ＬＥＤ22から直接に進行するので、浅い角度光線31は、横の反射器エッジ30によって影響を受けない。広い角度光線33は、光ガイド21の横の反射器エッジ30のより高いインデックス領域と接触する。横の反射器エッジ30は、直角からより浅い角度まで、広い角度光線33を反射し、その結果、広い角度光線33がまた、光ガイド21のメインパネル領域32に差し向けられる。広い角度光線33の角度の減少の影響は、ＬＣＤセル23の偏光フィルタによって、最終的に実現される。光線33の角度の減少の効果は、後で更に詳細に議論される。
【００３０】
図５は、光ガイド21の内部において進む代表的な光線35の側面図を示す。光線35は、結局光ガイド21の表面に影響を与える。光ガイド21の表面と光線35の接触角度が浅いとき、光は光ガイド21の表面の中で、離れて反射する。この反射は、以下の式によって支配される：
Ａ= arcsine ( Ns / NIg )
ここで、NIgは光ガイドの屈折率であり、Nsが光ガイドの外側の媒体の屈折率であり、Ａは、光ガイドの表面に対する垂直からの角度である
空気または他の低屈折率材料に関しては、Nsは1.35以下である。プラスチックまたはガラス光ガイド21に関しては、NIgは1.5であってよい。これらの値のための角度Ａは、64度である。
【００３１】
光がＡより大きい角度で光ガイド21の表面にぶつかる場合、全反射（TIR）で、光は表面から離れて反射する。それが反射器薄膜40に達するまで、TIR光線36は、光ガイド21の下でTIR反射し続ける。
【００３２】
図５で、見た目に自然な拡大の見地から、光ガイド21のテーパが明白でない点に留意する必要がある。しかし、好ましい実施形態では、光ガイド21の厚みは、図3に示すように、ＬＥＤ 22が光ガイド21の末端に載置される端から減少する。
【００３３】
次いで図５ないし７を参照すると、反射器薄膜40は、複数の離散的な接触領域38から成る。各々の接触領域38は、光ガイド21と反射器薄膜40と間の接触の離散的な領域である。反射器薄膜40の屈折率は、好ましくは光ガイド21の屈折率以上である。屈折する光線37として反射器薄膜40に入るように、図６は、僅かに屈折しているTIR光線36を示す。光ガイド21のテーパのために、屈折する光線37の実質的に全てが、結局反射器薄膜40の反射器表面41にぶつかる。反射器薄膜40の反射器表面41は造られ、その結果、反射された光線42が正確にＬＣＤセル23に差し向けられ、次いで、結局ビューアに差し向けられる。
【００３４】
次いで図６を参照すると、反射された光線42は、光ガイド21を通過し、次いで、ＬＣＤセル23のリア偏光フィルタ50を通過する。反射された光線42は、リアガラス51を介してＬＣＤセル23まで続く。反射された光線42は結局、リアガラス51の上面52に着く。ＬＣＤディスプレイマトリックス53は、リアガラス51の上面52にある。（図2に関して、ＬＣＤディスプレイマトリックスの一般の構造は、上の従来技術断面において開示された）。ＬＣＤディスプレイマトリックス53は、ディスプレイシステムの制御電子機器を隠すように設計されている黒い領域の典型的ＬＣＤ表示基盤である。ディスプレイの当業者は、LCDディスプレイのいかなる数の構成および本発明において効果的に機能するディスプレイの範囲内で、マトリックスを有する他の表示技術を想像することができる。反射された光線42は、ＬＣＤディスプレイマトリックス53から成る黒い領域の間を通過するように反射器面41によって焦点合わせされる。好ましい実施形態では、反射された光線42は、システムの表示基盤のピッチと同様に、反射器面41のピッチを作ることによってディスプレイマトリックスの黒い領域の方向に差し向けられる。反射器薄膜40の反射器表面41は、ディスプレイシステムの組立ての間、マトリックス53によって適切に配列される。
【００３５】
反射された光線42がＬＣＤディスプレイマトリックス53を通過したあと、光線42はＬＣＤセル23のフロントガラスを通って続く。反射された光線42は、フロント偏光子54を通り、ビューアまで拡散フィルタ24を通って続く。拡散フィルタ24は、ディスプレイの所望の出力に従って変化する制御方法において見える光43を拡散する。所望の出力は、ディスプレイの意図された使用の関数であり、拡散フィルタ24の構造はしかるべく変化する。
【００３６】
反射光は、フロント偏光子54およびリア偏光子50に対して垂直な方向に一般に進行する。（従来技術の項目で上述したように）偏光フィルタ50、54の表面に垂直な方向の光の衝突によって、偏光子50、54がそれらの最大の効果を発揮するように使われることができる。光が垂直またはほぼ垂直な角度から、それらの平坦面までそれらを通過するとき、偏光フィルタ50、54はそれらのピークのパフォーマンスを成し遂げる。したがって、本発明の構造によって、システムがピーク効率で機能することができる。
【００３７】
光ガイドアセンブリ１の別の構成は、図8に示され、反射器が41’が、ディスプレイマトリックス53の非黒領域の方に焦点合わせされる光を緊密に視準しないように構成される。（ビューアによって見られる表示された光の明るさを増やす）黒いマトリックスを避けることの利点は、この別の構成では犠牲にされる。しかし、出力光の角度および光のより効果的な伝送の正確な規制の効果は、さらに実現される。
【００３８】
ぎりぎりの視聴角度だけが必要であるいくつかのアプリケーションでは、本発明の他の変更態様が使用されることができる。拡散フィルタ24は、ディスプレイの厚さ、および、製造コストの更なる減少のためにシステムから削除されることができる。
【００３９】
上記の開示に限定されることを意図しない。当業者は直ちにその多数の変更態様を観察し、本発明の教示を保持すると共に、装置の変更をなすことができる。したがって、添付の請求の範囲の限定だけによって限定されるように、上記の開示は解釈されなければならない。
【図１】
2012529670.tif 000003
【図２】
2012529670.tif 000004
【図３】
2012529670.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012529670.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月10日(2012.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒領域および非黒領域からなるディスプレイマトリクスと、
光が全反射によって進む光ガイドと、
離散した接触領域を除いて前記光ガイドから光学的に分離された反射器フィルムと
を有し、
光が前記光ガイドから選択的に抽出され、前記反射器フィルムが、前記ディスプレイマトリクスを介して所定の方向およびパターンで前記接触領域で前記光ガイドから抽出された光を差し向けるための反射器表面を有し、前記反射器表面が前記ディスプレイマトリクスと整列され、その結果、前記ディスプレイマトリクスを介して差し向けられた前記光が、前記ディスプレイマトリクスの前記非黒領域を通過することを特徴とする光学ディスプレイシステム。
【請求項２】
前記システムの光源のエレメントが、前記光ガイドのフロントエンドで前記反射器エッジの複数の狭い取付ポイントに取り付けられ、前記取付ポイントが互いに間隔が隔てられ、
横の反射器が、前記取付ポイントから前記横の反射器エッジのベースまで幅が広がり、前記横の反射器エッジのベースが前記光ガイドの主本体部のフロントエンドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項３】
前記光ガイドが、光源が取り付けられる前記光ガイドの端から距離が増加して厚さが増加することを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項４】
前記光ガイドから差し向けられた光が通過する拡散エレメントを更に有することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項５】
前記離散した接触領域を除いて前記反射器フィルムから前記光ガイドを光学的に分離するエアギャップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の光学ディスプレイシステム。
【請求項６】
前記離散した接触領域を除いて前記反射器フィルムから前記光ガイドを光学的に分離するために低屈折率を備えた材料の薄い層を更に有することを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項７】
前記光ガイドの屈折率が前記反射器フィルムよりも更に小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項８】
前記反射器フィルムが、前記光ガイドの屈折率と等しい材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項９】
前記ディスプレイマトリクスの前記非黒領域がピッチを備え、
前記離散的な接触領域が、前記ディスプレイマトリクスの前記非黒領域の前記ピッチと等しいピッチを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項１０】
前記反射器表面が、前記ディスプレイマトリクスの前記非黒領域の前記光ガイドから抽出された前記光を焦点合わせするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。
【請求項１１】
前記光ガイドが、前記光ガイドのフロントエンドに沿って空間的に隔てられた取付ポイントを有し、反射器エッジが前記取付ポイントから逆テーパで延び、
前記光ガイドシステムが、取付ポイントの各々でＬＥＤを更に有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ガイドシステム。 
【国際調査報告】
2012529670.tif 000011
2012529670.tif 000012
2012529670.tif 000013