JPH077162B2 - 表示装置用の照明装置 - Google Patents
表示装置用の照明装置Info
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- JPH077162B2 JPH077162B2 JP1318710A JP31871089A JPH077162B2 JP H077162 B2 JPH077162 B2 JP H077162B2 JP 1318710 A JP1318710 A JP 1318710A JP 31871089 A JP31871089 A JP 31871089A JP H077162 B2 JPH077162 B2 JP H077162B2
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—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
- 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
- G02F1/13—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 based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は表示装置用照明方式、特に、カラーテレビジ
ョン画像を作り出すことのできる液晶表示装置のための
照明方式に関するものである。
ョン画像を作り出すことのできる液晶表示装置のための
照明方式に関するものである。
〔発明の背景〕 カラー表示を行うために用いられる液晶表示装置は、一
般には、昼の光が当る条件下で見えるような画像明るさ
を得るために、背面からの照明（バックライティング）
を必要とする。多くの既存の照明装置では、光源からの
光の空間的な分布を滑らかなものとするために、液晶ア
レーの直前に拡散装置が配されている。この拡散装置は
液晶アレーに入る光を広い角度範囲にわたって拡散させ
る。しかし、表示装置のコントラストは、１つの方位に
おける入射光線の角度範囲をアレーに対する垂線から15
°以下にすると改善できることが知られている。角度方
位の向きを持つ光線成分に対しては、何らの制限はな
い。ある従来方式においては、パラボラ状反射器と、各
パラボラ反射器の焦点に配置された光源とが用いられ
て、部分的に平行化（コリメート）された光が得られ
る。液晶セルへの光の入射の角度を更に制御するため
に、種々のレンズ系が用いられる。表示装置の液晶セル
を背面から照明するための別の方式は、固態光導管を用
いるもので、この光導管はその一方の端が照明され、光
を制御しつつ液晶セルに放出するために第２の表面に沿
ってプリズムが配置されている。
般には、昼の光が当る条件下で見えるような画像明るさ
を得るために、背面からの照明（バックライティング）
を必要とする。多くの既存の照明装置では、光源からの
光の空間的な分布を滑らかなものとするために、液晶ア
レーの直前に拡散装置が配されている。この拡散装置は
液晶アレーに入る光を広い角度範囲にわたって拡散させ
る。しかし、表示装置のコントラストは、１つの方位に
おける入射光線の角度範囲をアレーに対する垂線から15
°以下にすると改善できることが知られている。角度方
位の向きを持つ光線成分に対しては、何らの制限はな
い。ある従来方式においては、パラボラ状反射器と、各
パラボラ反射器の焦点に配置された光源とが用いられ
て、部分的に平行化（コリメート）された光が得られ
る。液晶セルへの光の入射の角度を更に制御するため
に、種々のレンズ系が用いられる。表示装置の液晶セル
を背面から照明するための別の方式は、固態光導管を用
いるもので、この光導管はその一方の端が照明され、光
を制御しつつ液晶セルに放出するために第２の表面に沿
ってプリズムが配置されている。
全色スペクトルを生成することの可能な液晶表示装置に
おいては、表示器の各ピクセルはピクセル素子の３つの
組からなっている。ピクセル素子の各々は、原色光の１
つを透過する液晶セルである。液晶セルそれ自体は色を
生じるものではなく、従って、各セルには適当な光透過
能力を持つフィルタを設けなければならない。また、液
晶セルに供給される光は、液晶セルが本質的に持ってい
る機能上の特性のために、偏光される必要がある。85％
にも達する照明光の相当な割合が、フィルタ及び偏光器
で失われていまう。従って、液晶表示装置の照明効率が
非常に低く、照明源は、表示スクリーンを照明するため
に実際に必要とされるよりもはるかに高い強度の光を供
給することを要求される。その結果、表示装置の利用可
能エネルギの非常に大きな部分が照明源によって消費さ
れることになる。このことは、特に、ポータブル表示装
置では、電源の寿命、従って、表示装置の可視時間がか
なり短くなってしまうので、不利である。
おいては、表示器の各ピクセルはピクセル素子の３つの
組からなっている。ピクセル素子の各々は、原色光の１
つを透過する液晶セルである。液晶セルそれ自体は色を
生じるものではなく、従って、各セルには適当な光透過
能力を持つフィルタを設けなければならない。また、液
晶セルに供給される光は、液晶セルが本質的に持ってい
る機能上の特性のために、偏光される必要がある。85％
にも達する照明光の相当な割合が、フィルタ及び偏光器
で失われていまう。従って、液晶表示装置の照明効率が
非常に低く、照明源は、表示スクリーンを照明するため
に実際に必要とされるよりもはるかに高い強度の光を供
給することを要求される。その結果、表示装置の利用可
能エネルギの非常に大きな部分が照明源によって消費さ
れることになる。このことは、特に、ポータブル表示装
置では、電源の寿命、従って、表示装置の可視時間がか
なり短くなってしまうので、不利である。
このような理由により、表示装置用のより効率のよい照
明方式に対する要求が生じる。この発明は、この要求を
満たすものである。
明方式に対する要求が生じる。この発明は、この要求を
満たすものである。
この発明によれば、表示装置の軸に対して実質的に平行
な行と列をなして配列された複数のピクセルを有する表
示装置用の照明装置は、ほぼ楕円形の横断面を有し、表
示装置の軸の一方に実質的に平行に並べて配置された複
数の細長い小レンズ（レンズレット）を含んでいる。こ
れらの小レンズは表示装置の軸の一方に沿ってある程度
平行化された光をピクセルに供給する。光箱（ライトボ
ックス）が小レンズに対して平行化されていない光を供
給する。この光箱は、内部が高い拡散反射性を有し、少
くとも１つの光源が光箱の一端近傍に配置されて収容さ
れている。光箱は上記複数の光レンズと一致する光に対
して不透生の反射器を含んでいる。この反射器は、小レ
ンズと実質的に平行に配列され、かつ、光箱からの平行
化されていない光を小レンズに向けて個別に透過させる
ように小レンズに中心合わせされた複数の細長い光透過
生のスロットを含んでいる。
な行と列をなして配列された複数のピクセルを有する表
示装置用の照明装置は、ほぼ楕円形の横断面を有し、表
示装置の軸の一方に実質的に平行に並べて配置された複
数の細長い小レンズ（レンズレット）を含んでいる。こ
れらの小レンズは表示装置の軸の一方に沿ってある程度
平行化された光をピクセルに供給する。光箱（ライトボ
ックス）が小レンズに対して平行化されていない光を供
給する。この光箱は、内部が高い拡散反射性を有し、少
くとも１つの光源が光箱の一端近傍に配置されて収容さ
れている。光箱は上記複数の光レンズと一致する光に対
して不透生の反射器を含んでいる。この反射器は、小レ
ンズと実質的に平行に配列され、かつ、光箱からの平行
化されていない光を小レンズに向けて個別に透過させる
ように小レンズに中心合わせされた複数の細長い光透過
生のスロットを含んでいる。
第１図を参照すると、表示装置10は、内部表面が高拡散
反射率の光箱11を備えている。光源、例えば、12a、12b
が光箱11の端縁の中の２つの端縁に沿って配置されてお
り、表示装置のスクリーンに必要な背面照明を与える。
光源12aと12bは好ましくは管状で、光箱11の側面に実質
的に平行に、光箱の全長にわたって延びている。しか
し、異るタイプの光源を使ってもよい。光箱11には反射
体13が設けられており、この反射体13は高くかつ拡散性
の反射性を呈する表面を持つ。第２図、第３図及び第５
図を参照して後述するように、この反射体13は光箱11か
らの光を表示装置10の観察スクリーンへ透過させる複数
のスロット、または、孔を有する。第２図、第３図及び
第６図を参照して後で詳細に述べるレンズ14が反射体13
に支持されている。このレンズ14は反射体13と一体に形
成してもよい。複数の液晶セル（ピクセル素子）16R、1
6G及び16Bがレンズ14によって支持されている。表示ス
クリーンの各ピクセルはセル16R、16G及び16Bの各１つ
を含む。ピクセル素子16R、16G及び16Bの詳細は第４図
と第５図を参照して後述する。
反射率の光箱11を備えている。光源、例えば、12a、12b
が光箱11の端縁の中の２つの端縁に沿って配置されてお
り、表示装置のスクリーンに必要な背面照明を与える。
光源12aと12bは好ましくは管状で、光箱11の側面に実質
的に平行に、光箱の全長にわたって延びている。しか
し、異るタイプの光源を使ってもよい。光箱11には反射
体13が設けられており、この反射体13は高くかつ拡散性
の反射性を呈する表面を持つ。第２図、第３図及び第５
図を参照して後述するように、この反射体13は光箱11か
らの光を表示装置10の観察スクリーンへ透過させる複数
のスロット、または、孔を有する。第２図、第３図及び
第６図を参照して後で詳細に述べるレンズ14が反射体13
に支持されている。このレンズ14は反射体13と一体に形
成してもよい。複数の液晶セル（ピクセル素子）16R、1
6G及び16Bがレンズ14によって支持されている。表示ス
クリーンの各ピクセルはセル16R、16G及び16Bの各１つ
を含む。ピクセル素子16R、16G及び16Bの詳細は第４図
と第５図を参照して後述する。
第２図において、レンズ14はレンチキュラレンズアレー
で、このレンチキュラレンズアレーは複数の長い小レン
ズ17が互いに並べて配置され、滑らかな表面18を持つ一
体ユニットに形成されたものである。レンズ14はガラ
ス、好ましくは、成形プラスチック製とすることができ
る。反射器13は滑らかな表面18に固定され、幅Ｓを有す
る複数のスロット19を備えている。スロット19は小レン
ズ17の光軸21に中心合わせされている。レンズ14は、第
７図を参照して後述するように、小レンズ17の断面形状
を決める際に重要となる屈折率ｎを持っている。光軸11
の深さＨはスロット19の幅Ｓに比して大きい。また、反
射体13の光箱11側の表面を含む光箱11の内側表面は反射
率が高く、かつ、拡散反射性を持つ。従って、方向分布
がほぼランダムは比較的均一な光強度が光軸11の全体を
通して得られ、各スロット19は実質的に同じ強度の光を
透過させる。光源12aと12bはスロット19に供給される光
の均一性を高めるために、レンズ14の領域の外に配置さ
れている。
で、このレンチキュラレンズアレーは複数の長い小レン
ズ17が互いに並べて配置され、滑らかな表面18を持つ一
体ユニットに形成されたものである。レンズ14はガラ
ス、好ましくは、成形プラスチック製とすることができ
る。反射器13は滑らかな表面18に固定され、幅Ｓを有す
る複数のスロット19を備えている。スロット19は小レン
ズ17の光軸21に中心合わせされている。レンズ14は、第
７図を参照して後述するように、小レンズ17の断面形状
を決める際に重要となる屈折率ｎを持っている。光軸11
の深さＨはスロット19の幅Ｓに比して大きい。また、反
射体13の光箱11側の表面を含む光箱11の内側表面は反射
率が高く、かつ、拡散反射性を持つ。従って、方向分布
がほぼランダムは比較的均一な光強度が光軸11の全体を
通して得られ、各スロット19は実質的に同じ強度の光を
透過させる。光源12aと12bはスロット19に供給される光
の均一性を高めるために、レンズ14の領域の外に配置さ
れている。
第２図には、光箱11中のランダムな光を代表する多数の
ランダムな方向からの、図面の平面内における光線22a
〜22iが示されている。これらの光線はスロット19を通
過する時、レンズ14の表面18に対して方向を変える。屈
折率ｎを持つ材料について、法線からの角度θとφの間
の関係はスネルの法則により与えられる。空気の屈折率
をほぼ１であるとすると、この角度の関係は、 sin（θ）＝n sin（φ） となる。
ランダムな方向からの、図面の平面内における光線22a
〜22iが示されている。これらの光線はスロット19を通
過する時、レンズ14の表面18に対して方向を変える。屈
折率ｎを持つ材料について、法線からの角度θとφの間
の関係はスネルの法則により与えられる。空気の屈折率
をほぼ１であるとすると、この角度の関係は、 sin（θ）＝n sin（φ） となる。
角度θが最大値90°を持つとすれば、角度φの最大値φ
maxは、 φmax＝arcsin（1/n） （１） 式（１）から、スロット19を通ってレンズ14に入る全て
の光は、レンズ14を形成する材料内で角度＋／−φmax
の範囲内に限定されることが計算できる。一例を挙げる
と、レンズ14が屈折率が1.6であるポリカーボネートで
作られる場合は、内部での最大の角は±38.7°になる。
スロット19はレンズ14の厚さｔに比較して狭く、従っ
て、滑らかな表面18から上方に出て行く光は、対応して
狭い２つの角＋／−αの間に閉じ込められる。再びポリ
カーボネートを例にとると、スロットの幅Ｓがレンズ14
の厚さｔの12％とすると、スロットの端縁部から出る端
の光線はレンズ14の中心を約±4.1°の内部角βで通過
する。レンズ14から出て行く同じ光線についての外側に
おける角αは、スネルの法則に従って大きくなり、約±
6.60°となる。しかし、このような角度の広がりは、液
晶の狭い方向については、液晶表示方向で要求される条
件内にある。
maxは、 φmax＝arcsin（1/n） （１） 式（１）から、スロット19を通ってレンズ14に入る全て
の光は、レンズ14を形成する材料内で角度＋／−φmax
の範囲内に限定されることが計算できる。一例を挙げる
と、レンズ14が屈折率が1.6であるポリカーボネートで
作られる場合は、内部での最大の角は±38.7°になる。
スロット19はレンズ14の厚さｔに比較して狭く、従っ
て、滑らかな表面18から上方に出て行く光は、対応して
狭い２つの角＋／−αの間に閉じ込められる。再びポリ
カーボネートを例にとると、スロットの幅Ｓがレンズ14
の厚さｔの12％とすると、スロットの端縁部から出る端
の光線はレンズ14の中心を約±4.1°の内部角βで通過
する。レンズ14から出て行く同じ光線についての外側に
おける角αは、スネルの法則に従って大きくなり、約±
6.60°となる。しかし、このような角度の広がりは、液
晶の狭い方向については、液晶表示方向で要求される条
件内にある。
第３図において、スロット19はレンズ14の表面18から光
箱11の側に偏位させて設けてある。スロット19は小レン
ズ17の光軸21に中心合わせされている。スロット19の端
縁部23は小レンズ17の光軸21に対して角度σで配置され
ている。レンズ14の構造を第３図示のようにすることに
より、レンズの一方の側にあるスロット19とレンズの他
方の側の小レンズ17との間の重要な寸法的関係の全てを
レンズの形成時に設定することが可能となる。例えば、
高温圧縮法や成形法を用いて、レンズ14の両側の部分を
同時に形成することができる。
箱11の側に偏位させて設けてある。スロット19は小レン
ズ17の光軸21に中心合わせされている。スロット19の端
縁部23は小レンズ17の光軸21に対して角度σで配置され
ている。レンズ14の構造を第３図示のようにすることに
より、レンズの一方の側にあるスロット19とレンズの他
方の側の小レンズ17との間の重要な寸法的関係の全てを
レンズの形成時に設定することが可能となる。例えば、
高温圧縮法や成形法を用いて、レンズ14の両側の部分を
同時に形成することができる。
第３図の実施例において、反射体13はスロット19相互間
の表面18に、高反射性でかつ拡散反射性の材料を被着し
て形成される。被着工程中、反射性材料がスロット19を
も覆ってしまう可能性があるが、その場合には、研削あ
るいは研摩によって簡単に除去できる。好ましいこと
に、スロット19は、費用のかからない公知の方法を用い
て、小レンズ17の光軸21に対し正確に位置付けることが
できる。
の表面18に、高反射性でかつ拡散反射性の材料を被着し
て形成される。被着工程中、反射性材料がスロット19を
も覆ってしまう可能性があるが、その場合には、研削あ
るいは研摩によって簡単に除去できる。好ましいこと
に、スロット19は、費用のかからない公知の方法を用い
て、小レンズ17の光軸21に対し正確に位置付けることが
できる。
第４図を参照すると、赤フィルタ24R、緑フィルタ24G及
び青フィルタ24Bが小レンズ17の各々と液晶セル（ピク
セル素子）16R、16G及び16Bとの間に配置されている。
フィルタ24R、24G、24Bは吸収フィルタでも干渉フィル
タでもよい。従って、第４図の実施例においては、小レ
ンズ17の各々は、ある程度平行化された光、即ち、横断
面内の狭い角度範囲内に制限された光（以下、「半平行
化された光」と称する）を、ピクセル素子16R、16G、16
Bの３つ組からなるピクセルの各々に供給する。出て行
く光線をＸ−Ｚ平面に投影して得られる光の成分は、角
度＋αと−αの間の範囲内に半平行化されている。出て
行く光線をＹ−Ｚ平面に投影して得られる光の成分は細
長い円筒状小レンズ17による平行化はなされない。
び青フィルタ24Bが小レンズ17の各々と液晶セル（ピク
セル素子）16R、16G及び16Bとの間に配置されている。
フィルタ24R、24G、24Bは吸収フィルタでも干渉フィル
タでもよい。従って、第４図の実施例においては、小レ
ンズ17の各々は、ある程度平行化された光、即ち、横断
面内の狭い角度範囲内に制限された光（以下、「半平行
化された光」と称する）を、ピクセル素子16R、16G、16
Bの３つ組からなるピクセルの各々に供給する。出て行
く光線をＸ−Ｚ平面に投影して得られる光の成分は、角
度＋αと−αの間の範囲内に半平行化されている。出て
行く光線をＹ−Ｚ平面に投影して得られる光の成分は細
長い円筒状小レンズ17による平行化はなされない。
第５図は第４図におけるフィルタ24R、24G及び24Bを省
略することのできる実施例である。誘電体フイルムの干
渉フィルタ26R、26G及び26Bガスロット19内に順に配置
されている。干渉フィルタ26Rはレンズ14aに赤色光を透
過させ、緑及び青色光を光箱11に反射して返す。同様
に、干渉フィルタ16Gは緑色光をレンズ14aに送り、赤色
光と青色光は光箱11に反射して返す。干渉フィルタ26B
は青色光を通し、赤及び青色光を反射する。干渉フィル
タ26R、26G及び26Bは、小レンズ17aの長手軸に直角な軸
に沿って繰返しパタンをなして配列されている。干渉フ
ィルタ26R、16G、26Bは長く、小レンズ17aとスロット19
の全長にわたって延在する。小レンズ17aはピクセル素
子16R、16G、16Bの幅Ｗに実質的に等しい直径Ｄを持
つ。従って、各小レンズ17aは、１つの原色光に対する
ピクセル素子に対して半平行化された（即ち、ある程度
平行化された）光を供給する。この点は、小レンズ17の
各々が３つのピクセル素子に平行化光を供給する第４図
の実施例と異なる。干渉フィルタ26R、26G、26Bが１色
の光のみを透過するようになっており、選択されなかっ
た色光は光箱11に反射して返され、光箱11内で更に反射
されるためにいくらかは吸収された後、最終的には、適
当する光透過特性を持ったフィルタを有するスロットか
ら出ていくので、スクリーンに対して相当高い光出力が
得られる。
略することのできる実施例である。誘電体フイルムの干
渉フィルタ26R、26G及び26Bガスロット19内に順に配置
されている。干渉フィルタ26Rはレンズ14aに赤色光を透
過させ、緑及び青色光を光箱11に反射して返す。同様
に、干渉フィルタ16Gは緑色光をレンズ14aに送り、赤色
光と青色光は光箱11に反射して返す。干渉フィルタ26B
は青色光を通し、赤及び青色光を反射する。干渉フィル
タ26R、26G及び26Bは、小レンズ17aの長手軸に直角な軸
に沿って繰返しパタンをなして配列されている。干渉フ
ィルタ26R、16G、26Bは長く、小レンズ17aとスロット19
の全長にわたって延在する。小レンズ17aはピクセル素
子16R、16G、16Bの幅Ｗに実質的に等しい直径Ｄを持
つ。従って、各小レンズ17aは、１つの原色光に対する
ピクセル素子に対して半平行化された（即ち、ある程度
平行化された）光を供給する。この点は、小レンズ17の
各々が３つのピクセル素子に平行化光を供給する第４図
の実施例と異なる。干渉フィルタ26R、26G、26Bが１色
の光のみを透過するようになっており、選択されなかっ
た色光は光箱11に反射して返され、光箱11内で更に反射
されるためにいくらかは吸収された後、最終的には、適
当する光透過特性を持ったフィルタを有するスロットか
ら出ていくので、スクリーンに対して相当高い光出力が
得られる。
第２図〜第５図の実施例においては、スロットの幅Ｓは
小レンズの幅Ｄよりも相当小さい。（第２図の実施例で
は、小レンズの幅Ｄは、隣接する小レンズの頂部間の距
離に等しい。） 第２図〜第５図を参照して説明した実施例においては、
小レンズ17及び17aは断面形状が一定した細長い円筒形
であり、従って、光を１方向においてのみ制限するもの
である。第６図には、光を互いに直交する方向に制限
し、レンズの軸の近傍に光を集めるような実施例が示さ
れている。第６図の実施例においては、前述した実施例
における小レンズ17及び17aの代りに、球形小レンズ27
が用いられている。これらの球形小レンズ27は観察スク
リーンの水平軸と垂直軸に平行なマトリクスをなして配
列されている。円形の孔28が小レンズ27の中心軸であり
光軸である軸29に中心合わせされて設けられている。孔
28の半径は、前述した実施例におけるスロット幅を限定
した時のものと同じ、中心軸と一致しない（off-axis）
光線についての諸要件によって限定される。従って、最
大孔径は、レンズ14bのある任意の厚さに対する最大ス
ロット幅に等しい。孔28は、他の実施例のスロット19に
比較して、光箱11の壁面の全面積に占める割合が小さい
ので、スクリーンにおけるある所定の透過光束を得るた
めに光箱11内に必要とされる光の強度は、スロットを用
いた実施例よりも円形孔を用いる実施例における場合の
ほうが大きい。同様の理由で、光が円形孔を通って出る
まだに壁で反射される平均回数が多いので、円形孔構成
のほうが光箱における吸収損失が大きい。
小レンズの幅Ｄよりも相当小さい。（第２図の実施例で
は、小レンズの幅Ｄは、隣接する小レンズの頂部間の距
離に等しい。） 第２図〜第５図を参照して説明した実施例においては、
小レンズ17及び17aは断面形状が一定した細長い円筒形
であり、従って、光を１方向においてのみ制限するもの
である。第６図には、光を互いに直交する方向に制限
し、レンズの軸の近傍に光を集めるような実施例が示さ
れている。第６図の実施例においては、前述した実施例
における小レンズ17及び17aの代りに、球形小レンズ27
が用いられている。これらの球形小レンズ27は観察スク
リーンの水平軸と垂直軸に平行なマトリクスをなして配
列されている。円形の孔28が小レンズ27の中心軸であり
光軸である軸29に中心合わせされて設けられている。孔
28の半径は、前述した実施例におけるスロット幅を限定
した時のものと同じ、中心軸と一致しない（off-axis）
光線についての諸要件によって限定される。従って、最
大孔径は、レンズ14bのある任意の厚さに対する最大ス
ロット幅に等しい。孔28は、他の実施例のスロット19に
比較して、光箱11の壁面の全面積に占める割合が小さい
ので、スクリーンにおけるある所定の透過光束を得るた
めに光箱11内に必要とされる光の強度は、スロットを用
いた実施例よりも円形孔を用いる実施例における場合の
ほうが大きい。同様の理由で、光が円形孔を通って出る
まだに壁で反射される平均回数が多いので、円形孔構成
のほうが光箱における吸収損失が大きい。
第７図は、レンズ14、14a及び14bの好ましい材料である
ポリカーボネートの屈折率である1.6の屈折率を有する
レンズ材料についての、代表的なレンズプロフィールを
示す。座標系の原点はレンズの表面18上でスロット19の
中心において光軸上にとってある。第７図は光軸21から
の異なる角度におけるレンズの半径ｒとroを示してい
る。このプロフィールは複雑なものではなく、レンズ14
を高温圧縮あるいはモールドにより形成するために、適
当な輪郭形状（等高線）を有する多数の平行な溝を設け
た型は簡単に製造できる。
ポリカーボネートの屈折率である1.6の屈折率を有する
レンズ材料についての、代表的なレンズプロフィールを
示す。座標系の原点はレンズの表面18上でスロット19の
中心において光軸上にとってある。第７図は光軸21から
の異なる角度におけるレンズの半径ｒとroを示してい
る。このプロフィールは複雑なものではなく、レンズ14
を高温圧縮あるいはモールドにより形成するために、適
当な輪郭形状（等高線）を有する多数の平行な溝を設け
た型は簡単に製造できる。
第７図に示すように、レンズに対する接線と原点を通る
線との間の角をγで表わし、roを光軸に沿うレンズの厚
さとすると、レンズの輪郭形状は次の式で与えられる。
線との間の角をγで表わし、roを光軸に沿うレンズの厚
さとすると、レンズの輪郭形状は次の式で与えられる。
ここで、角度γと内部屈折角δの間の関係は次の式で与
えられる。
えられる。
δ＝arcsin（n sin（γ））−γ （３） 式（２）と（３）は次の形の単純な楕円で解くことがで
きる。
きる。
ｒ＝ro（n-1）／（n-cos（δ）） （４） ここで、楕円の偏心は1/nである。
この輪郭形状の式は非常に狭いスロットについてのみ厳
密に正しいと言える。しかし、液晶セルは約15°までの
中心軸と一致しない光線方向をも許容するので、これら
の式は、前述した例におけるようなレンズ厚さｔの約12
％までのスロット幅に適用できる。従って、小レンズ17
及び17aの断面構成は楕円形成である。しかし、円形プ
ロフィールというのは楕円プロフィールの特殊な場合で
あり、これらの小レンズに対して用いることのできる構
成である。他のレンズプロフィールも用いることができ
る。例えば、角度的な集中に対する要求に応じて、パラ
ボラプロフィールあるいは双曲線プロフィールを用いる
ことができる。従って、この明細書で用いる用語「ほぼ
楕円形」は光線をピクセル素子上に集中させる任意の曲
線プロフィールをも包含するものとする。
密に正しいと言える。しかし、液晶セルは約15°までの
中心軸と一致しない光線方向をも許容するので、これら
の式は、前述した例におけるようなレンズ厚さｔの約12
％までのスロット幅に適用できる。従って、小レンズ17
及び17aの断面構成は楕円形成である。しかし、円形プ
ロフィールというのは楕円プロフィールの特殊な場合で
あり、これらの小レンズに対して用いることのできる構
成である。他のレンズプロフィールも用いることができ
る。例えば、角度的な集中に対する要求に応じて、パラ
ボラプロフィールあるいは双曲線プロフィールを用いる
ことができる。従って、この明細書で用いる用語「ほぼ
楕円形」は光線をピクセル素子上に集中させる任意の曲
線プロフィールをも包含するものとする。
第１図は、この発明の推奨実施例を具備する液晶表示装
置の概略構造を、その一部分を除去して示す斜視図、 第２図は、第１の推奨実施例の一部を示す断面図、 第３図は、第２図の推奨実施例の一部を示す断面図、 第４図は、第２図と第３図の推奨実施例について、細長
い小レンズ・カラーフィルタ及びピクセル素子の間の関
係を示す図、 第５図は、第３の推奨実施例の一部を示す断面図、 第６図は、第４の推奨実施例の一部分を示す図、 第７図は、細長い小レンズの断面形状の決定の仕方を説
明するための図である。 11……光箱、12a、12b……光源、13……反射体、17、17
a、27……小レンズ、18……滑らかな表面、19……スロ
ット、26R、26G、26B……フィルタ、28……円形孔。
置の概略構造を、その一部分を除去して示す斜視図、 第２図は、第１の推奨実施例の一部を示す断面図、 第３図は、第２図の推奨実施例の一部を示す断面図、 第４図は、第２図と第３図の推奨実施例について、細長
い小レンズ・カラーフィルタ及びピクセル素子の間の関
係を示す図、 第５図は、第３の推奨実施例の一部を示す断面図、 第６図は、第４の推奨実施例の一部分を示す図、 第７図は、細長い小レンズの断面形状の決定の仕方を説
明するための図である。 11……光箱、12a、12b……光源、13……反射体、17、17
a、27……小レンズ、18……滑らかな表面、19……スロ
ット、26R、26G、26B……フィルタ、28……円形孔。
Claims (5)
- 【請求項１】表示装置の軸に実質的に平行な行と列とを
なして配列された複数のピクセルを有する上記表示装置
のための照明装置であって、 ほぼ楕円形の断面を有し、上記表示装置の軸の一方と実
質的に平行に並べて配置され、上記ピクセルに対して上
記軸の一方に沿って半平行化された光を供給する複数の
並置された細長い小レンズと、 上記小レンズに対して平行化されていない光を供給する
光箱であって、内部が高反射性でかつ拡散反射性を呈
し、その一端縁近傍に配置された少くとも１つの光源を
収容するものであり、さらに、上記小レンズと一致した
光不透過性の反射体を備えており、この反射体には、上
記小レンズの幅よりも相当小さな幅を有し、上記小レン
ズに実質的に平行に配置されかつ上記小レンズに対して
中心合わせされていて、上記光箱からの平行化されてい
ない光を個別的に上記小レンズに通過させるようにされ
た複数の細長い光透過性のスロットが設けられている、
上記光箱と、 上記スロット中に繰返しパタンをなして順に配置されて
いる第１と第２と第３の干渉フィルタであって、上記第
１のフィルタは第１の原色光を通過させかつ第２と第３
の原色光を上記光箱に反射して返し、上記第２のフィル
タは第２の原色光を通過させかつ他の２つの原色光を上
記光箱に反射して返し、上記第３のフィルタは第３の原
色光を通過させかつ他の２つの原色光を上記光箱に反射
して返すようにされた上記第１と第２と第３の干渉フィ
ルタと、 を含む、表示装置用の照明装置。 - 【請求項２】表示装置の軸に実質的に平行な行と列とを
なして配列されたピクセル素子のマトリクスを有する上
記表示装置のための照明装置であって、 上記ピクセル素子と整列するように配置され、上記ピク
セル素子に半平行化された光を供給する実質的に円形の
小レンズからなるマトリクスと、 上記小レンズに対して平行化されていない光を供給する
光箱であって、内部が高反射性でかつ拡散反射性を呈
し、その一端縁近傍に配置された少くとも１つの光源を
収容するものであり、さらに、上記小レンズと一致した
光不透過性の反射体を備えており、この反射体には、上
記小レンズに対して中心合わせされていて、上記光箱か
らの平行化されていない光を個別的に上記小レンズに通
過させるようにされており、その半径が上記小レンズの
半径より相当小さなものである光透過性の孔からなるマ
トリクスが設けられている、上記光箱と、 上記孔中に繰返しパタンをなして順に配置されている第
１と第２と第３の干渉フィルタであって、上記第１のフ
ィルタは第１の原色光を通過させかつ第２と第３の原色
光を反射して上記光箱に返し、上記第２のフィルタは第
２の原色光を通過させかつ他の２つの原色光を反射して
上記光箱に返し、上記第３のフィルタは第３の原色光を
通過させかつ他の２つの原色光を反射して上記光箱に返
すようにされている上記第１と第２と第３の干渉フィル
タと、 を含む、表示装置用の照明装置。 - 【請求項３】表示装置の軸に実質的に平行な行と列とを
なして配列された複数のピクセル素子を有する上記表示
装置のための照明装置であって、 上記ピクセル素子の幅と実質的に等しい幅とほぼ楕円形
の断面を有し、上記表示器の軸の一方と実質的に平行に
並べて配置され、上記ピクセル素子に対して上記軸の一
方に沿って半平行化された光を供給する複数の並置され
た細長い小レンズであって、滑らかな表面を持った一体
化されたレンチキュラーレンズとして形成されている上
記複数の小レンズと、 上記小レンズに対して平行化されていない光を供給する
光箱であって、内部が高反射性でかつ拡散反射性を呈
し、その一端縁近傍に配置された少なくとも１つの光源
を収容するものであり、さらに、上記小レンズに一致し
た光不透過性の反射体を備えており、この反射体には、
上記小レンズの幅よりも相当小さな幅を有し、上記小レ
ンズと実質的に平行に配置されかつ上記小レンズに対し
て中心合わせされていて、上記光箱からの平行化されて
いない光を個別的に上記小レンズに通過させる複数の細
長い光透過性のスロットが設けられている、光箱と、 を含み、上記小レンズと光箱とスロットとが上記滑らか
な表面に対して偏位している、 表示装置用の照明装置。 - 【請求項４】表示装置の軸に実質的に平行な行と列とを
なして配列された複数のピクセルを有する上記表示装置
のための照明装置であって、 ほぼ楕円形の断面を有し、上記表示装置の軸の一方と実
質的に平行に並べて配置され、上記ピクセルに対して上
記軸の一方に沿って半平行化された光を供給する複数の
並置された細長い小レンズと、 上記小レンズに対して平行化されていない光を供給する
光箱であって、内部が高反射性でかつ拡散反射性を呈
し、その一端縁近傍に配置された少くとも１つの光源を
収容するものであり、さらに、上記小レンズに一致した
光不透過性の反射体を備えており、この反射体には、上
記小レンズと実質的に平行に配置されかつ上記小レンズ
に対して中心合わせされていて、上記光箱からの平行化
されていない光を個別的に上記小レンズに通過させる複
数の細長い光透過性のスロットが設けられている、光箱
と、 上記スロット中に繰返しパタンをなして順に配置されて
いて、それぞれが、第１の原色光、第２の原色光及び第
３の原色光のみを透過させる第１と第２と第３のフィル
タと、 を含む、表示装置用の照明装置。 - 【請求項５】表示装置の軸に実質的に平行な行と列とを
なして配列された複数のピクセルを有する上記表示装置
のための照明装置であって、 ほぼ楕円形の断面を有し、上記表示装置の軸の一方と実
質的に平行に並べて配置され、上記ピクセルに対して上
記軸の一方に沿って半平行化された光を供給する複数の
並置された細長い小レンズと、 上記小レンズに対して平行化されていない光を供給する
光箱であって、内部が高反射性でかつ拡散反射性を呈
し、その一端縁近傍に配置された少くとも１つの光源を
収容するものであり、さらに、上記小レンズに一致した
光不透過性の反射体を備えており、この反射体には、上
記小レンズと実質的に平行に配置されかつ上記小レンズ
に対して中心合わせされていて、上記光箱からの平行化
されていない光を個別的に上記小レンズに通過させる複
数の細長い光透過性のスロットが設けられている、光箱
と、 を含み、 上記小レンズは上記光箱に対向する滑らかな表面を持っ
た一体成形されたレンチキュラーレンズであり、 上記反射器は上記滑らかな表面に永久的に固着されてお
り、 上記スロットは上記滑らかな表面から偏位している、 表示装置用の照明装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/280,842 US4924356A (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | Illumination system for a display device |
| US280842 | 1988-12-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02214287A JPH02214287A (ja) | 1990-08-27 |
| JPH077162B2 true JPH077162B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=23074866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1318710A Expired - Lifetime JPH077162B2 (ja) | 1988-12-07 | 1989-12-06 | 表示装置用の照明装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4924356A (ja) |
| EP (1) | EP0372525B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077162B2 (ja) |
| KR (1) | KR0145710B1 (ja) |
| DE (1) | DE68915963T2 (ja) |
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