JP3008919B2 - カラーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュール - Google Patents
カラーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュールInfo
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Description
レイシステムに関し、特に、強化カラーディスプレイ用
のカラーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジ
ュールに関する。
他の装置では、データを表示するために液晶ディスプレ
イ(LCD:Liquid Crystal Display)を使用すること
が多くなってきている。近頃は能動マトリックス技術及
び受動マトリックス技術を利用するカラーLCDが普通
のことになっている。これらの技術のいずれかを使用す
るディスプレイシステムでは、ユーザーに見せるカラー
ディスプレイを作るためにバックライトからの光を必要
とする。これらのシステムではバックライトがLCDの
下に光の画像面を作り、これによりカラーディスプレイ
を作ることになる。 従来技術で既知のように、LCD
技術ではバックライトが作る光の僅かの部分しか伝えら
れない。従ってこれら技術を内包するディスプレイシス
テムの強度はバックライトの強度に大きく依存する。そ
のため、ユーザーに明るい画像を伝達するためにはバッ
クライトは観察者に与えようとする光度よりも明るくな
ければならない。
の周辺光が存在する場所でディスプレイの視認性が悪く
なる、いわゆる”洗浄作用”を防止するために、特別な
フィルターが屡々LCDディスプレイの前面に使用され
ることを考えると、強力なバックライトが強く要求され
てくる。即ち、この種のフィルターはユーザーに伝達さ
れる光量をさらに減少させるので、かかる用途の場合は
さらに明るいバックライトが必要になる。
ライトは大量の熱を発生し、屡々LCDの作用に問題を
生ずる。従来技術で知られる如く、LCDは比較的狭い
範囲の動作温度で作用する。もし、LCDがこの範囲を
外れて作動されると、完全に修復不可能なほどに破壊さ
れる可能性がある。そのため、LCD内での使用を意図
するならば、如何なる強力なバックライトでも、LCD
の狭い動作範囲を超えてLCDを加熱してはならない。
ものでなければならない。現在のLCDの用途の多くは
移動性のものであるから、可搬性、軽量性及び低い外形
はディスプレイ用バックライトの特性として非常に望ま
しいものである。加えて、バックライトは寿命が長く、
ディスプレイ表面全部に放射される光が均一でなければ
ならない。最後に、バックライトディスプレイのLCD
が要求する波長光を放射し、LCDにその光を供給しな
ければならない。
望ましいバックライトは、動作中に熱を持たず、強力な
光を出力し、外形、質量が小さく、寿命が長く、高い均
一性を有し、必要とされる波長の光を放射しなければな
らない。
般的にこれら望ましい特性の全てを提供することができ
ない。具体的に述べると、米国特許No.4,479,328 は
成形反射鏡に収納したS字型蛍光管を有するバックライ
トを開示している。蛍光管から放射された光は画像面と
成形反射鏡に放射される。反射鏡は画像面に非常に明る
い均一な画像が形成されるように光の一部分を画像面に
放射する。ここで特許権所有者が述べている様に、光フ
ァイバーを用いたバックライトは非常に高価で大きく動
力消費が大きい。それにも拘わらず、従来技術ではこの
様な装置が多い。 1991年8月6日 Hekman 他に発行され
た「反射ノッチカップラー付き繊維光学利用装置」と題
する米国特許No.5,037,172 は、光ファイバー用反射
ノッチカップラーの構造及び製造方法を開示している。
一組の角度を有する平面が光ファイバーの被覆物から延
長し、光ファイバー中心部で出会い、光ファイバー内に
刻み目を作ることにより、光ファイバー内にカップラー
を形成する。平面の一つは反射被覆が施されていて光フ
ァイバーの中心部から光を出し入れする。光が光ファイ
バー中心部を移動し反射面に出会うと光ファイバーにほ
ぼ直角方向に外へ反射される。この様な側面放射光ファ
イバーの変形例は色々なディスプレイにおいて照明装置
として使用されている。
に置かれた複数個の並行光導体から構成され、少なくと
も光導体から出る光が反射面により照明すべき表面に反
射される様にその反射外装部が局部的に除去されている
平面照明用の照明装置が記載されている。光導体は反射
平面の上部に、導体間の間隔と反射面からの距離を空け
て配置されていて、反射面により反射された光が光導体
との距離を通して光導体の反対側にある被照明面に届
き、表面の均一な照明が得られる様になっている。 米
国特許No.4,234,907には繊維を縫い混ぜる代わりに
光ファイバーが織物織り方の一部を構成する光放射織物
が開示されている。該織物は均一に光を放射し、それに
より装飾される。織物の一端で単一の光ファイバーを集
めて束にし、光源により照明される。光ファイバー内を
移動する光は、外部覆いを突き通す小さな掻き傷を通し
てその長さ全体にわたって少量放射される。光ファイバ
ーの非照明端部に反射被覆を施すことにより、光の均一
性と強度が強化される。
ー組立品により後方照明される光放射パネルが開示され
ている。該光ファイバー組立品では単一光ファイバーが
枠の底部を横断して並行配置され、光の横方向放射を許
す様に横方向ノッチが光ファイバーの長さに沿って被覆
内に刻まれている。好適な実施例においては横方向放射
は枠の上面に搭載された拡散面に投射され、光放射パネ
ルの全面にわたって均一な照明を提供する。光ファイバ
ー束の端部に空気流を誘導し、端部に衝突する光エネル
ギーからの熱を除去して端面を冷却することにより光出
力を増強できる。 1992年3月17日 Meyers に発行され
た「光ファイバーバックライトパネル」に関する米国特
許No.5,097,396には ゴム詰め物、膜スイッチ、液晶
ディスプレイ、硬質パネル等の装置にバックライトを提
供する光ファイバーパネルについて述べられている。光
ファイバーパネルは、光を放射する光源と装置を通じて
複数の場所に光を伝送する光ファイバーケーブルからな
る。光ファイバーケーブルは複数の光ファイバーを含
み、各光ファイバーは各々複数の場所の一つで終結して
その場所を照明し、または装置全体にわたって間隔を空
けて配置された装置の所定範囲を均一に照明する。
ト装置の均一な強化した背景照明を提供するに上記特許
5,097,396の光ファイバーバックライトパネルを拡張す
るものである。光ファイバーバックライトパネルは光源
と互いに隣接して配置され装置を通じて異なる場所に光
を伝送する光ファイバーの層を含み、それにより効率的
な背景照明を提供する。光ファイバーは光ファイバーの
層中に一連の角を有する切り込みをジグザグ型に形成
し、選択した場所において終結される。ジグザグ型はパ
ネルの長さと幅にわたって延長し、装置全般を通じて強
化した一定の照明を提供するように各光ファイバーに一
度だけ切り込みされる。液晶ディスプレイを使用する出
願に対する特定の実施例においては、さらに均一な照明
を提供するために光を拡散する泡の層が使用される。
面に沿ってシールされた一つまたは二つ以上の光放射層
を含む光ファイバー放射パネルが開示されている。薄い
フィルム、薄板または被覆がパネル組立品の光放射部の
一面または両面に施されている。もし、さらに明るく、
さらに均一な光放射を望むなら、二つ以上のパネルを繋
ぐことができる。この様なパネルの典型的な応用例とし
て、液晶ディスプレイ、膜スイッチ、文字数字両用ディ
スプレイ等のバックライト照明がある。
ー放射組立品が開示されている。その中で光ファイバー
放射組立品は光ファイバーの不織幾何学的グリッドを使
用する光放射パネルを含んでいる。光ファイバーは空気
の通過を許すようにまたはパネルを通してアクセスでき
る開口部を画成するように配置されている。全ての光放
射能力を失うこと無くパネルを切断したり区分したりで
きるように、不織グリッドを配列することができる。パ
ネルは光伝送薄板で保護した光ファイバーを備え、この
薄板はカプセル保護層から光を放射できるように光放散
型式化が構成されている。
パネルは、パネルの一端にある光源から光を受ける単層
のクラッドが並行接近配置された光放射パネルを開示し
ている。これらの光ファイバーは互いに接合されパネル
の光放射面からは被覆が除去されている。特定の実施例
においては、各光ファイバーの両端が光源に接続されて
いるように、各光ファイバーは光源から離れたパネルの
端部でループ状に構成されている。
特許No.5,307,057には二個の光源を利用する光ファ
イバーディスプレイシステムが述べられている。光ファ
イバーディスプレイは、磁気により駆動される複数の表
示素子を有し、各表示素子は少なくとも二本の光伝送用
の光ファイバーケーブルが接続され、表示を行う。各光
ファイバーケーブルは、表示素子で終結されて光を放射
する放射端面と、他の受光端面に非常に近接して配置さ
れて受光表面を形成する受光端面とを有する。一次光と
二次光を有する光源組立品は受光端面に対して可動とさ
れる。
晶ディスプレイセルを一つずつ積み上げた液晶ディスプ
レイシステムが開示されている。液晶ディスプレイセル
のディスプレイ表面に垂直な方向にのみ光を伝送するよ
うに構成された光ガイドは、観察者に最も近い第一の液
晶ディスプレイセルと第一の液晶ディスプレイセルの後
ろに配置された第二の液晶ディスプレイセルとの中間に
置かれる。光ガイドを備えたため、第二、第三の液晶デ
ィスプレイセル上に形成された画像は光ガイドを通して
観察者の方向から見ると第一液晶ディスプレイセルの後
部表面に結像される。光ガイドは光ファイバーの薄板か
反射フィルムで隔てた膜状の薄板の積み重ねで、その面
はディスプレイ面に垂直である。
層、薄い透明層、一つまたは二つ以上の偏光子及び光フ
ァイバーフェースプレートを含む光ファイバーフェース
プレート液晶ディスプレイを開示している。光ファイバ
ーフェースプレートは、従来技術によるよりも遥かに広
い入射角度からの周囲光でLCDを照明できることに役
立っており、また、照明が困難な場合でも、表面の眩し
い光を避け、明るく照明されるディスプレイをなお区切
って見られるように観察者が自分の位置を決めるのを可
能としている。
のシステムや技術が液晶ディスプレイ用のバックライト
をとして存在しているが、上述した従来技術の各システ
ムや技術は幾つかの問題点があり、さらに、低温で動作
し、強度の光を出し、外形が低く、質量が小さく、長寿
命で均一性が高く、要求される波長の光を放射するバッ
クライト用システムと技術に向上することが望ましく、
継続して要望されており、本発明はこのようなカラーデ
ィスプレイ用光ファイバーバックライトモジュールを提
供することを目的とする。
プレイ用光ファイバーバックライトモジュールの開発を
指向している。カラーディスプレイ用光ファイバーバッ
クライトモジュールは均一な強い明るさを具合良く供給
し、同時に外形が低く、軽量で動力消費が少なく、発生
熱を効率的に放散する。
プレイ用光ファイバーバックライトモジュールは、整列
され光隔離部品で隔てられた複数の側面放射光ファイバ
ーから成っている。好都合なことに光ファイバーの列は
積み重ねることができるので、放射光の強度を増すこと
が可能である。
プレイ用光ファイバーバックライトモジュールは、他の
バックライトモジュールと結合することができるので、
任意の大きさのバックライトディスプレイを作ることが
できる。
ディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュール
は、高強度モジュールからの放射光を検出できる新しい
光検出光ファイバーを含んでいる。さらに本モジュール
はバックライト上に多種類の光シャッターを置くように
建造でき、それにより光を選択的に放射する事ができ
る。最後に、本モジュールは、強力な装置の広範囲の冷
却作業ができる冷却導管を内蔵している。
ることにより明らかになる。
施例を説明する。同時に下記の説明中にも図面の幾つか
を参照する。
した光学組立品の断面図を示す図であり、良く知られて
いるポリマー光ファイバー(POF)100と一本のP
OFに両側から入って進行する光140、145を表
す。切断再充填領域120は多数の内部鏡130、13
5を有している。内部鏡を含む切断再充填領域120は
一連の微細切断、保護作業、被覆作業及び再充填作業等
を通じて作製されることが好ましい。
一つに衝突すると方向を変える。例えば一本のPOFを
移動する光140は鏡130及び135に衝突し、それ
ぞれ矢印146と144で示すように偏向する。同様に
鏡130と135に衝突した時の光145の偏向をそれ
ぞれ矢印142と148で示す。切断再充填領域120
は都合良く出口または取出し口として作用するので、光
142と148はPOFから逸出できる。当業者は、出
口が両方向性を有し、光が光ファイバーの側面からも導
入できることが容易に分かるであろう。この様な場合、
導入光は鏡に衝突し、一本の光ファイバーを通って伝播
し、分散されるか、または次の取出口から取出される。
ので本発明の目的に対して有効なものとしては、制御可
能な光分散光ファイバーであって、「光分散光ファイバ
ー」と題して本特許譲受人に譲渡され参考としてここに
包含される係属中の米国特許出願に記載されている。
明に好適な実施例に準拠した光学組立品について詳細に
説明する。本技術で良く知られているポリマー光ファイ
バー(POF)100と一本のPOFに両側から入り進
行する光140、145を表す。切断再充填領域120
は複数の内部鏡130、135を有している。内部鏡を
含む切断再充填領域は一連の微細切断、保護作業、被覆
作業及び再充填作業等を通じて作製されることが好まし
い。本図に示す如く各内部鏡130、135はその上に
設けられた分散要素150を有する。
30、135の一つに衝突すると方向を変える。例えば
一本のPOF100を移動する光140は鏡130及び
135に衝突しそれぞれ矢印146と144で示すよう
に偏向する。分散要素150の存在により、内部鏡13
0、135に衝突する光は分散反射される。同様に鏡1
30と135に衝突した時の光145の偏向をそれぞれ
矢印142と148で示す。切断再充填領域120は都
合良く出口または取出し口として作用するので、分散光
142と148はPOF100から逸出できる。当業者
は、出口が両方向性を有し光が光ファイバーの側面から
も導入できることが容易に分かるであろう。この様な場
合、導入光は鏡に衝突し一本の光ファイバーを通り伝播
し分散されるか、または次の取出口から取出される。
す図である。明確に言えば、充填材を光ファイバーの切
断領域内に充填す前に分散要素150を充填材に添加し
たものである。この様にして、内部鏡130、135に
分散要素150を設けることなく、充填材中に入れる分
散要素150の性質、密集度及び配置を選択的に変化で
きるので側面放射光ファイバーの最終製品に広い範囲の
分散特性を与えることができる。
要素を使用できることが容易に理解できよう。特に、分
散要素150は光の屈折または反射のいずれかを生じさ
せるタイプのもので良い。例えば分散要素150は、光
ファイバーのコア部のものとは異なる屈折率を有する透
明材料の小粒でも良い。かかる材料の例として、光ファ
イバーのコア部と異なる種類のポリマー類、プラスチッ
ク、硝子、水晶或いは空気泡がある。反射粒子は金属ま
たは他の材料またはその複合物からなることができる。
さらに分散要素は例えば球形、薄片または多面体等如何
なる形のものでも良い。
135の表面に形成することができる。例えば、適当な
化学製品または溶剤による化学処理により有効的に内部
鏡130、135の表面を霜状とし、それにより分散要
素150を作り出す。加えて、研削加工や噴射加工等の
機械的処理を内部鏡130、135に加えても分散要素
150を創出することができる。
示す。光ファイバー組立品100はPOF100の再充
填領域内に置かれた光シャッター155を有する。光シ
ャッター155を通じて選択的に光の伝送ができる。従
って、内部鏡130、135で反射した光はPOF10
0から逸出する前に光シャッター155を通過しなけれ
ばならない。もし、光シャッター155が透明であるな
らば光は透過し、POF100より逸出する。逆に光シ
ャッター155が不透明であるならば、光は透過できな
い。透明と不透明間で透過度が制御可能な様なシャッタ
ーの変種も可能である。代案として図2(b)に示すよ
うに光シャッターを光ファイバーの側面に接着すること
により、切断部を覆う様に配置することができる。この
様な配置では製造が簡単になる。
した光ファイバー組立品に光シャッター155が付加さ
れている。明確には、分散要素150が切断再充填領域
内に置かれ、光シャッター155で覆われている。図示
するように、内部鏡130、135と衝突する光は分散
要素150に衝突して分散され、分散光は光シャッター
155の状態に応じて選択的に放射される。光シャッタ
ー155の更なる実施例を図3(b)に示す。ここでは
第二の光シャッター156が、他の光シャッター155
で覆われた切断再充填領域の反対側の光ファイバーの側
面に固着されている。この様な配置は両側への光ファイ
バーからの光の選択的放射を許容し、これにより例え
ば、単一光ファイバーを二方面表示に対して使用するこ
とができる。 光シャッターは液晶構造から製造される
ことが好ましい。さらに明白にすれば、光シャッターは
液晶要素の列であり、選択的に特定波長の光を放射する
ことができる。液晶要素は行及び列の形に組み込み、パ
ルス信号によりアドレスすることができる。光シャッタ
ーは選択的に放射光の通過を許容するフィルター、偏向
子、波長板等如何なる構造でも良いことを当業者はさら
に理解できるであろう。光シャッターはレンズとして作
用させることにより、放射光の光学的特性を強化するこ
とさえできる。
ャッターとして利用することができ、放射光の特性、例
えば輝度、色調、偏光等を制御できることを当業者は容
易に理解できよう。このような装置は、一時的または恒
久的に光ファイバーまたは充填領域またはその両方の特
性を変更する所の、材料の熱的、機械的、化学的、電気
化学的及び電気的修正及びそれのみに限定されない修正
を行うことができる。
る材料は、大別して反射要素または伝送要素に分けられ
る。後者の例には切断再充填領域を埋めるのに使用され
るインデックス合致材料とインデックス対比材料が含ま
れる。当業者が容易に理解するように、光が光分散要素
かまたは光シャッターにぶつかると、特定要素との相互
作用によりその振幅、位相、または偏光が変化すること
がある。
てよりフィルターとして働く特別な材料は非常に魅力的
である。この様な材料には二酸化テルル(TeO2)が
含まれる。
法、例えば、伝送光の位相を感度良く変調するが伝送光
の振幅に対しては殆ど影響のない物理的効果による方法
で振幅変調に転換することができる。同様に一定の偏光
素子を使用して、光の偏光の変化を輝度変化に変えるこ
とができる。
ファイバーからの光の放射を制御しまたは変調するのに
使用できる物理的効果は、屈折率、偏光、及び吸収の電
気的または磁気的変調を含み、また、それのみに限定さ
れない。また光変調を使用して、光互変性効果による屈
折率または吸収の光変調を含むこれらパラメーターを制
御することができる。
た、材料中の密度変調の散乱による弾性−光学的効果等
の機械的効果並びに温度効果により、光の性質を制御す
ることもできる。これらの方法のいずれによっても反射
素子の反射係数を修正できる。また、これに加えて、あ
る材料では反射状態から非反射状態に切り替えることが
できる。これらの効果は全て結晶質並びに硝子質または
重合体材料の両方で起こり得る。
pH変化のような要素を含むものとし、化学的または電
気化学的手段により材料中に永久的または不可逆的変化
を生じさせることを制御することにより、素子の光学的
特性を変調することができる。 図4(a)は、光ファ
イバー21と22を積み重ねた本発明による組立品であ
る。図示されるように、また、上述したように、光ファ
イバー21と22内を移動する光が光スクリーン20に
向かって光ファイバー21と22の側面から外へ逸出す
るように、光ファイバー21と22は多くの内部鏡2
3、24、25を備えている。上記各部品は、観察者が
光スクリーン20を見ることができ、光ファイバー21
と22の側面から出て光スクリーン20を貫通する光も
見ることができるように配置されている。図示するよう
に、放射光の内部鏡23、24、25を形成し、結果的
に光の側面放射を惹起する光ファイバー21と22の側
面の切り込みは、放射光の強度を増すために、放射光の
強度を強めるように垂直に位置している。例えば、光フ
ァイバー22を移動する光は内部鏡24に衝突すると、
スクリーン20に衝突する前に光ファイバー21を通過
するように光ファイバー22外へ逸出する。側面放射す
る光ファイバー21は有利なことに、スクリーンを観察
する観察者が複合放射を見ることができるように内部鏡
24に対して充分な垂直配置関係にある内部鏡25を内
蔵する。本発明による方法において、さらに光ファイバ
ーを積み重ねることにより観察者が観察する放射光強度
を増大することができる。
リーン(本例では21)により近い光ファイバーはさら
に円筒レンズとして作用することができ、それによりス
クリーンからさらに遠い光ファイバー22から出射した
光を集中させるか強化する。その結果、観察者の観察の
ために最終的にスクリーンから出る前に側面放射光が通
過する光ファイバーの幾何学要素を変更することによ
り、放射光に高度に洗練された変化を与えることが可能
である。
6内に二方向に移動するように光を導入することにより
上記形状を強化できることが示されている。詳述する
と、いずれかの端から光ファイバー26に入る光は内部
鏡27により偏向され、その結果、光ファイバー26の
側面から逸出する。このことから容易に理解できるよう
に、光ファイバー26の両端から光を供給して側面放射
を起こさせると放射光の強度は有利に増大される。この
増大現象は図4(a)の積み重ね形状に容易に適用でき
る。
10、320が提示されている。本図では明示されてい
ないが、各光ファイバー300、310、320により
異なる波長(色)の光を別々に伝送できる。図6に示す
例では、六本の別個の光ファイバー、即ち、光ファイバ
ー410、420、430、415、425、435が
三本組二セットとして束400にまとめられている。強
力な光源460は色々な波長を含む光を放射し、この放
射光は次に波長選別器(フィルター)450、452、
454を通過して特定の光ファイバーに入る。この配置
で特定波長の光が特定の光ファイバーまたは光ファイバ
ー群にのみ入る。図示されるようにフィルター450を
通過した光は光ファイバー410と415に入り、フィ
ルター452を通過した光は光ファイバー420と42
5に入り、フィルター454を通過した光は光ファイバ
ー430と435に入る。容易に気付く様に、この形状
はさらに図7に示すように、如何なる数の異なる波長の
光と異なる光ファイバーにも拡張することができる。さ
らに、可視光レーザ等の代案光源も使用できる。全ての
利用レーザ光からの放射光が広範囲の波長を取りうる様
に調節可能である如くこの形状は柔軟性に富んでいる。
図8は各々異なる波長の光、即ち、赤、緑、青の光を放
射する三本のレーザ、602、604、606が特定の
光ファイバーに放射光を注入している形態を示す。
る着色バックライトサブシステムが示されている。詳述
すると、モジュール式サブシステム700は各々複数の
光源702、704、706の一つに接続された複数の
光ファイバーから構成されている。図8および図9に示
すように、三つの異なるカラー光源、即ち、赤、緑、青
色のレーザ702、704、706が示され、各レーザ
からの放射光は図8に示した例と同様に特定の光ファイ
バーに注入されている。
れて三本の光ファイバーのコラム形とされ、各光ファイ
バーコラムは特定の色の光を伝送する。例えば、光ファ
イバーコラム710は光ファイバー711、712、7
13を含み、光ファイバーコラムの各光ファイバーは特
定のカラー光、即ち赤色光を伝送する。同様に光ファイ
バーコラム720は他の光ファイバー721、722、
723を含みこれらも同様に特定のカラー光、この場合
は緑色光を伝送する。最後に光ファイバーコラム730
はさらに他の光ファイバー731、732、733を含
み、これらは他のカラー光、即ち青色光を伝送する。こ
の様にして三つの光ファイバーコラムはバックライトデ
ィスプレイに有効な三種類の光、即ち赤、緑、青色光を
伝送する。好適な組立品においては、赤、緑、青色光伝
送光ファイバーを含むコラムセットは図示するようにサ
ブシステムとして反復配置される。
バーコラムは隔離板740によって互いに他と隔離され
ている。容易に理解することができるように、コラム隔
離板740は光ファイバーコラムに隣接する反射層から
作られ、または光ファイバーコラムに隣接する反射層を
含んで作られ、光ファイバーコラムの光出力を増大す
る。
743をチャンネルの底部に加えることにより、さらに
有効に光出力を増大することができる。参考までに、チ
ャンネル底部は光ファイバー放射光を注視する観察者か
らは最も遠い部分である。図示するように、チャンネル
反射板743はチャンネルの底部に位置し、チャンネル
散光器744がチャンネル上面に位置する。チャンネル
散光器744の目的は光ファイバーコラムからの放射光
を全て散光することである。
ネル内の各光ファイバー間に位置している。光ファイバ
ーからの熱を吸収しまたは運び去る働きをする材料を冷
却導管745内に所在させるかまたは冷却導管745内
を循環させることができる。光が光ファイバー内を伝送
すると、一般的には小さな損失が生じて光ファイバーが
発熱する。この熱損失はバックライトサブシステムまた
はその上に置く液晶層の働きに否定的または有害な効果
を及ぼすことがあるので、熱を除去する有効且つ効率的
な手段が必要となる。図から分かる如く、冷却導管74
5により光ファイバー内に生じた熱を除去することがで
きる。
ば、図4(a)に示したように各光ファイバーは内部鏡
組立品を備えるものとして側面放射を可能とし、放射光
が各コラム上面に向かって側面放射されるように構成す
ることが好ましい。さらに図4(a)に示されるよう
に、下部鏡が上層の鏡の直下にならないように側面放射
鏡は垂直に配置してもよい。例えば、光ファイバー71
3内の側面放射鏡は光ファイバー712内の側面放射鏡
の直上には無く、712内の側面放射鏡は光ファイバー
711内の側面放射鏡の上には無いように配置すればよ
い。特定のチャンネル内の鏡は他の鏡の直上には置かれ
ないので、上層の光ファイバーが下層の光ファイバーか
らの放射光を妨げることは無い。さらに、慎重に設計を
して、上層の光ファイバーが下層の光ファイバーからの
放射光に対して円筒レンズとして働く様な大きさと形状
にすることができる。このような構成とすることにより
光ファイバーコラムからの複合放射光はさらに強化され
る。
ステム700の端にある隔離板740には電導性ストリ
ップ746が設けられている。これらの電導性ストリッ
プ746はモジュール式サブシステム700の上面から
底面に対して電導経路を作る。当業者には明らかな如
く、この様な電導経路を作るには色々な方法が利用でき
る。 図10は図9に示した直方体の物と同様な立体式
サブモジュールを示す図である。図示内容から明らかな
ように、九本の光ファイバー811、812、813、
821、822、823、831、832、833が三
つのチャンネル810、820、830に配列され、各
々反射チャンネル隔離板840で隔離されている。各チ
ャンネルの底部には特定チャンネルの光ファイバーから
の放射光をそのチャンネルの上面に向かって反射するチ
ャンネル反射板843がある。反射された放射光は散光
器844により散光され、次いで観察者に観察される。
イバーは特定波長(色)の光を伝送するので、チャンネ
ルの出力はそのカラー光である。例えば、チャンネル8
10は赤、チャンネル820は緑、チャンネル830は
青色光である。最後に、光ファイバーから熱を運び去る
冷却導管845は各チャンネルの光ファイバー間に位置
している。
には多くの変形例が可能である。特に、単一側面放射と
両側面放射ディスプレイのどちらもが、基本的バックラ
イトサブモジュールを使用して作製することができる。
図11(a)は前述のモジュール式サブシステムを使用
して作製した単一側面ディスプレイを示す。詳述する
と、図9に示したものと同様に構成されたモジュール式
サブシステム900に側面パネル910を加えたもの
で、側面パネル910はディスプレイを建造するのに使
用する複数のサブモジュールを繋ぐために都合の良い機
械的連結装置として作用する。
ュールを示す図である。明らかに、三つの個々の光ファ
イバー961〜963、971〜973、981〜98
3をそれぞれ有する三つのチャンネル列960、970
および980はサブモジュールから構成される。この例
において、光ファイバーの側面放射領域は上面及び底面
に配置された光制御板951を通してサブモジュールの
上面及び底面から外へ放射されるように構成されてい
る。付加的に、上面底面間並びに各中間層との間に電導
接続が樹立されるように、導電性リボン953がモジュ
ールの側面に沿って配置されている。
ルから作製した小型のディスプレイモジュールがある。
明らかに光ファイバーがチャンネル1010、102
0、1030に配列され、各チャンネルは三つの積み重
ねた側面放射光ファイバー1011〜1013、102
1〜1023、1031〜1033、を有し、光ファイ
バー側面から逸出する光は上層の光ファイバーを貫通
し、光シャッター1051と側面放射光ファイバーと同
じ方法で作製された側面受光光ファイバーでもある光検
出器1052を貫通して移動する。
バーの各チャンネルは特定色の光を伝送し、各チャンネ
ルは反射チャンネル隔離板により隔離されている。各チ
ャンネルの個々の光ファイバーは冷却導管1045が個
々の光ファイバーに接触する様に建造されている。モジ
ュールの外側は導電性隔離板1100で作られ、隔離板
1100は選択的に導電性リボン1041を有し、各モ
ジュールが接続され任意の大きさのディスプレイを作る
ことができる。基板1038は機械的および電気的な支
持を行い、ディスプレイモジュールと制御器1037と
接続する。基板1038は多くのものが知られており、
その要素はディスプレイの用途により変化する。
ついて図13を参照して説明する。基板上には三つの別
個のディスプレイモジュールがあり、一つの大きなディ
スプレイモジュールは27の個々の光ファイバーから構
成されている。図示内容から容易に分かるように、本出
願の発明は特定の用途の必要性に応じて任意の大きさを
取ることができる。
明は好適な実施例及びその各種変形例に関連して各種提
示説明されたが、例えば、既知のレーザ装置または他の
切断装置を説明した機械的ナイフの代用とすることがで
きるように本発明の教義の範囲から逸脱することなく多
くの他の変形例を作ることができる。同様に内面鏡は平
面である必要が無く、むしろ色々な他の適当な形をも取
ることができる。従って本発明は請求項によってのみ限
定される。
ので、以下に記載するような効果を奏する。
に外形が低く、軽量で動力消費が少なく、発生熱を効率
的に放散することができるとともに任意の大きさのバッ
クライトディスプレイを作ることができることができる
効果がある。
(POF)の断面図で、内部に形成した光分散マイクロ
鏡を示し、(b)はPOFの断面図で、切断再充填領域
内部に形成した光分散要素を示す図である。
部に形成した光放射を制御する光シャッターを示し、
(d)は切断再充填領域内部にこれを覆う形で形成した
光放射を制御する光シャッターを示す図である。
切断再充填領域内部にこれを覆う形で形成し光放射を制
御する光シャッターを示し、(f)はPOFの断面図
で、切断再充填領域内部にこれを覆う形で形成し光放射
を制御する光シャッターと、切断再充填領域と反対側の
光ファイバー側面上にあり、その反対側光ファイバー側
面からの光放射を制限する光シャッターを示す図であ
る。
積み重ねられた多重側面放射光ファイバーの側面図、
(b)は放射光が二方向に放射される側面放射光ファイ
バーの側面図である。
本の個々の光ファイバーを示す図である。
本の個々の光ファイバーを示す図である。
る異なるカラー光を各光ファイバーが伝送する、三本の
個々の光ファイバーを示す図である。
なるカラー光を各光ファイバーが伝送する、三本の個々
の光ファイバーを示す図である。
される異なるカラー光を各光ファイバーが伝送する、三
本の個々の光ファイバーを示す図である。
ィスプレイサブモジュールを形成する3×3列の個々の
光ファイバーを示す。
ジュールを片側ディスプレイに使用した構成を示す図で
あり、(b)は図10に示したディスプレイサブモジュ
ールを両方向ディスプレイに使用した構成を示す図であ
る。
を表面検知器を有する片側ディスプレイに使用した構成
を示す図である。
された図10のディスプレイサブモジュールを示す図で
ある。
光ファイバー 450,452,454 波長選別器 460 光源 700 モジュール式サブシステム 702,704,706 光源 710,720,730 光ファイバーコラム 711〜713 光ファイバー 740 隔離板 743 チャンネル反射板 744 散光器 745 冷却導管 746 導電性ストリップ
Claims (18)
- 【請求項1】 カラーディスプレイ用光ファイバーバッ
クライトモジュールであって、 光源と、 前記光源に接続されて並行に配列され、前記光源からの
放射光を伝送し、側面から光を放射して第一層の光ファ
イバーを形成する複数の側面放射光ファイバーと、 前記側面放射光ファイバーが隣接する間に設けられた複
数のコラム隔離部品と、 隣接する光ファイバーが異なる色の光を伝送して放射す
るように前記光源と前記側面放射光ファイバー間に位置
する光選定手段とを有し、 側面放射光ファイバーの一つまたは二つ以上の追加層が
前記第一層の光ファイバーの上にあり、追加層内の各単
一の光ファイバーが全ての下層の単一の光ファイバーに
並行で且つ前記コラム隔離部品間にあるように位置し、
それにより光ファイバーの縦コラムを形成するとき、光
ファイバーの縦コラム内の前記単一の光ファイバーが各
々同じ色の光を伝送することを特徴とするカラーディス
プレイ用光ファイバーバックライトモジュール。 - 【請求項2】 請求項1記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 前記第一層の側面放射光ファイバーの下に位置する反射
板を有することを特徴とするカラーディスプレイ用光フ
ァイバーバックライトモジュール。 - 【請求項3】 請求項2記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 縦コラムの頂上に位置し、光ファイバーの特定の縦コラ
ム内の側面放射光ファイバーからの放射光を選択的に放
射する光シャッター装置を有することを特徴とするカラ
ーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュー
ル。 - 【請求項4】 請求項3記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 縦コラムからの放射光を検出するための前記縦コラムの
各々の上に位置する光検出装置を有することを特徴とす
るカラーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジ
ュール。 - 【請求項5】 請求項4記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 前記側面放射光ファイバーが各々複数の側面放射口を有
し、 特定の縦コラムからの放射光が強化されるように、特定
の縦コラム内の光ファイバーの側面放射口が下層の光フ
ァイバーの側面放射口の直上に位置しないことを特徴と
するカラーディスプレイ用光ファイバーバックライトモ
ジュール。 - 【請求項6】 請求項5記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 側面放射光ファイバーの特定の縦コラム内の各側面放射
光ファイバーが下層の光ファイバーからの放射光に対し
て円筒レンズとして作用することを特徴とするカラーデ
ィスプレイ用光ファイバーバックライトモジュール。 - 【請求項7】 請求項1記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 前記光源がさらに複数のレーザ装置を含むことを特徴と
するカラーディスプレイ用光ファイバーバックライトモ
ジュール。 - 【請求項8】 請求項1記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 各縦コラムからの放射光が各コラムの上面及び底面の両
方から放射されるように、前記側面放射光ファイバーの
各々が二方向性側面放射光ファイバーであることを特徴
とするカラーディスプレイ用光ファイバーバックライト
モジュール。 - 【請求項9】 請求項8記載のカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュールにおいて、 各縦コラムの頂上及び底面に位置し、光ファイバーの特
定の縦コラム内の側面放射光ファイバーからの放射光を
選択的に放射する光シャッター装置を有することを特徴
とするカラーディスプレイ用光ファイバーバックライト
モジュール。 - 【請求項10】 請求項9記載のカラーディスプレイ用
光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 各縦コラムの上面及び底面からの放射光を検出する為各
縦コラムの上側及び下側に位置する光検出装置を有する
ことを特徴とするカラーディスプレイ用光ファイバーバ
ックライトモジュール。 - 【請求項11】 請求項10記載のカラーディスプレイ
用光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 前記光検出装置が側面放射光ファイバーであることを特
徴とするカラーディスプレイ用光ファイバーバックライ
トモジュール。 - 【請求項12】 請求項1記載のカラーディスプレイ用
光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 コラム隔離部品が光ファイバーの最外側コラムに接して
配置され、光ファイバーのコラム上面から光ファイバー
コラム底面への電気伝導性を与えるために隔離部品上面
に電導性ストリップが配置されたことを特徴とするカラ
ーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュー
ル。 - 【請求項13】 請求項1記載のカラーディスプレイ用
光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 斜めに隣接する光ファイバーと前記コラム隔離部品間に
位置する複数の冷却導管を有することを特徴とするカラ
ーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュー
ル。 - 【請求項14】 請求項13記載のカラーディスプレイ
用光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 各前記冷却導管が、各前記単一の光ファイバーを冷却す
るに適した気体で循環されていることを特徴とするカラ
ーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュー
ル。 - 【請求項15】 請求項13記載のカラーディスプレイ
用光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 各前記冷却導管が、各前記単一の光ファイバーを冷却す
るに適した液体で循環されていることを特徴とするカラ
ーディスプレイ用光ファイバーバックライトモジュー
ル。 - 【請求項16】 請求項1記載のカラーディスプレイ用
光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 特定の光ファイバーが赤色光を伝送し、隣接する光ファ
イバーが緑色光を伝送し、次の隣接光ファイバーが青色
光を伝送することを特徴とするカラーディスプレイ用光
ファイバーバックライトモジュール。 - 【請求項17】 請求項3記載のカラーディスプレイ用
光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 前記光シャッター装置が、液晶ディスプレイ装置である
ことを特徴とするカラーディスプレイ用光ファイバーバ
ックライトモジュール。 - 【請求項18】 請求項3記載のカラーディスプレイ用
光ファイバーバックライトモジュールにおいて、 前記光シャッター装置が、偏光フィルムであることを特
徴とするカラーディスプレイ用光ファイバーバックライ
トモジュール。
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