特開 2023-26281 反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023026281

(43)【公開日】2023-02-24

(54)【発明の名称】反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス

(51)【国際特許分類】

   F21V 7/00 20060101AFI20230216BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20230216BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230216BHJP

   F21V 7/09 20060101ALI20230216BHJP

   G02B 5/10 20060101ALI20230216BHJP

   F21Y 101/00 20160101ALN20230216BHJP

【ＦＩ】

F21V7/00 530

G02B5/02 C

F21S2/00 310

F21V7/09 510

G02B5/10 Z

F21Y101:00

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021192112

(22)【出願日】2021-11-26

(31)【優先権主張番号】110129782

(32)【優先日】2021-08-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】593061064

【氏名又は名称】怡利電子工業股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100220917

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 忠大

(72)【発明者】

【氏名】陳 錫勲

【テーマコード（参考）】

2H042

【Ｆターム（参考）】

2H042BA04

2H042BA14

2H042BA20

(57)【要約】      （修正有）

【課題】均一な指向性光ビームを提供し、拡散器作製の困難を緩和し、製造収率を上昇させ、費用を低減する。
【解決手段】反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスは、光源モジュールと、反射狭角拡散器と、凹面反射器と、バックライト型表示パネルとを含む。光源モジュールは、光を投射する。反射狭角拡散器は、反射面として働く凹面又は平坦面を含む。反射面は、アレイ状に広がる複数の微小凹面鏡を備える。光は、均一な指向性光ビームをもたらすように、反射狭角拡散器及び凹面反射器によって反射、拡散される。バックライト型表示パネルは、画像を表示するように展開される。均一な指向性光ビームは、指向性画像光ビームをもたらすように、バックライト型表示パネルを貫通し、次に、指向性画像光ビームを投射領域に投射する。この構成により、低い凹面曲率を有する反射狭角拡散器が展開され、高い指向性の画像投射を達成する。
【選択図】図７Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスであって、
光を投射する光源モジュールと、
反射面として働く凹面又は平坦面を備える反射狭角拡散器であって、前記反射面は、アレイ状に広がる複数の微小凹面鏡を備え、前記反射狭角拡散器は、光を反射し、狭拡散角度で光を均一に拡散させるように構成される、反射狭角拡散器と、
反射面として働く凹面を備える凹面反射器であって、前記凹面は、前記反射狭角拡散器の不十分な凹面曲率を補償し、前記反射狭角拡散器及び前記凹面反射器は、均一な指向性光ビームをもたらすように光を反射する、凹面反射器と、
画像を表示するバックライト型表示パネルと、を備え、
前記均一な指向性光ビームは、指向性画像光ビームをもたらすように、前記バックライト型表示パネルを貫通し、
前記指向性画像光ビームは、投射領域に投射することを特徴とする、
指向性バックライト表示デバイス。

【請求項2】

前記反射狭角拡散器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記反射狭角拡散器の反射面は、前記反射狭角拡散器の凹面を形成するように前記反射狭角拡散器の２つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器の２つの軸に沿って延在し、前記反射狭角拡散器の２つの軸は、前記凹面反射器の２つの軸に対応することを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項3】

前記反射狭角拡散器の反射面は、前記反射狭角拡散器の凹面を形成するように前記反射狭角拡散器の１つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器のもう１つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器の軸方向は、前記反射狭角拡散器のもう１つの軸に直交することを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項4】

前記反射狭角拡散器の反射面は、前記反射狭角拡散器の凹面を形成するように前記反射狭角拡散器の１つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器の２つの軸に沿って延在し、
前記凹面反射器の２つの軸の１つは、前記反射狭角拡散器の軸に平行であることを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項5】

前記反射狭角拡散器の反射面は、平坦面であり、前記凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器の２つの軸に沿って延在することを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項6】

前記凹面反射器は、前記光源モジュールと前記反射狭角拡散器との間の光路上に配置されることを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項7】

前記凹面反射器は、前記反射狭角拡散器と前記バックライト型表示パネルとの間の光路上に配置されることを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項8】

フロントガラスを更に備え、前記指向性画像光ビームは、前記フロントガラスに投射され、前記フロントガラスは、前記指向性画像光ビームの一部を前記投射領域に反射することを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項9】

凹面鏡を更に備え、前記凹面鏡は、前記指向性画像光ビームを反射し、次に、前記指向性画像光ビームを前記フロントガラスに投射し、前記フロントガラスは、前記指向性画像光ビームの一部を前記投射領域に反射することを特徴とする、請求項８に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスに関し、特に、低い曲率又は平坦面を有する反射狭角拡散器を展開し、高い曲率を有する凹面反射器により支援され、凹面の曲率の不足を補償し、高い指向性画像投射を達成し、拡散器を製造する問題を緩和し、収率を上昇させ、費用を低減する、指向性バックライト表示デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

図１を参照されたい。特許文献１は、投射器４１によって投射された画像が、反射狭角拡散器２の使用により狭角で反射され、観察者のアイ・ボックス内に拡散され、光の利用率を向上させ、観察画像の輝度を増大させることを開示している。画像の各画素の光が反射狭角拡散器によって反射、拡散された後、光は、観察者のアイ・ボックスに均一に拡散することができる。上述の投射器４１は、ＬＣＤ投射器、ＤＬＰ投射器又はレーザー投射器である。

【0003】

図２を参照されたい。反射狭角拡散器２は、平坦であるか又は湾曲することができ、反射狭角拡散器２は、正方形構成又は六角形ハチの巣状構成で広がる複数の微小湾曲鏡２００から構成されるアレイ（即ち、図７Ａの反射狭角拡散器２０）を有する。各微小湾曲鏡２００は、２．５μｍ～０．２５ｍｍの範囲内でサイズ決定される。複数の微小湾曲鏡２００のそれぞれは、同一又は非同一の曲率及び角度を含む。微小湾曲鏡２００の量は、解像度及び光路設計要件に従ってカスタマイズすることができる。

【0004】

図３Ａを参照されたい。平坦面反射器は、平滑平坦面を特徴とし、入射光の入射角は、反射光の反射角に等しい。このため、ビームの拡散角は、依然として変化せず、拡散効果がなく、視野角が制限される。

【0005】

図３Ｂを参照されたい。投射画面は、平坦面である。観察者が全ての角度から投射画像を見ることを可能にするには、全方向（即ち、拡散角はθ１である）で平面上に投射される光を拡散させる幅広い散乱面が必要であるが、同時に、観察者が観察する画像の輝度は、大幅に低減される。

【0006】

図３Ｃを参照されたい。反射狭角拡散器の微小湾曲鏡は、入射光を予め設定した方向に向けて、予め設定した狭拡散角θ２で拡散することができ、これにより、光は、予め設定した方向の範囲及び拡散角θ２内で観察画像の輝度を著しく増大することができる。とりわけ、微小湾曲鏡の反射面は、凹面であっても、凸形であってもよい。

【0007】

図４Ａを参照されたい。光源１１は、凝縮後、指向性光ビームになるが、輝度が不均一になりやすく、例えば、中心の輝度が高く、周囲の輝度が低い。この問題を改善するため、光源１１は、図４Ｂに示すように反射狭角拡散器に光を投射することができ、微小湾曲鏡アレイによって反射された光は、狭拡散角で予め設定した方向に向けて拡散し、均一な輝度で指向性光ビームをもたらすることができる。

【0008】

図５Ａ及び図５Ｂを参照されたい。反射狭角拡散器は、二重湾曲凹面である、即ち、凹面のＸ軸断面及び凹面のＹ軸断面の両方が湾曲部として示される。

【0009】

凹面の曲率に応じて、凹面は、図６Ｄに示す曲率を一切伴わない平坦面、図６Ｂ及び図６Ｃに示す低い曲率を有する微凹面、並びに図６Ａに示す高い曲率を有する凹面に分割される。

【0010】

上述の反射狭角拡散器は、型を形成する様式で剛性材料（金属材料、セラミック材料又は硬質ポリマー材料等）を使用して製造することができるが、製造費用は比較的高い。

【0011】

拡散器を作製する別の方法を示す図７Ａを参照されたい。弾性材料（ゴム、弾性ポリマー材料等）は、平坦構造体を作製するように展開され、平坦構造体は、微小湾曲鏡２００のアレイを備え、反射膜で被覆され、平坦反射狭角拡散器２０を形成する。二重湾曲凹面基体Ｓ１は、剛性材料で作製され、次に、弾性平坦反射狭角拡散器２０及び二重湾曲凹面基体Ｓ１は、接合工程で取り付けられ、二重湾曲凹面反射狭角拡散器２１を形成する。

【0012】

平坦反射狭角拡散器２０と二重湾曲凹面基体Ｓ１との間の空間は、接合前に空気を含有するため、複数の空気口を基体上に配設した場合でさえ、接合工程の間に気泡が留まる可能性があり、反射面の平坦さに影響を与え、各微小鏡の変形を制御するのがより困難にもなり、光学画像の質に影響を与え、製造収率も低減させる。基体Ｓ１の凹面の曲率がより高いほど、製造工程はより難しくなり、より問題が深刻化する。接合工程は、高い真空環境内で実施することができ、平坦反射狭角拡散器２０は、図８Ａに示すように、残存する気泡の問題を解決するように凸面ジグＴ１上に予め固定されるが、工程及び機器は高額である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８０２５２９１５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本開示は、反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスを対象とし、指向性バックライト表示デバイスは、以下を備える。

【0015】

光源モジュールは、光を投射する。

【0016】

反射狭角拡散器は、反射面を備える。反射面は、アレイ状に広がる複数の微小凹面鏡を備える。

【0017】

凹面反射器は、反射面として働く凹面を備え、凹面は、反射狭角拡散器の凹面の曲率の不足を補償し、このため、光が反射狭角拡散器及び凹面反射器によって反射され、反射狭角拡散器によって拡散され、均一な指向性光ビームがもたらされる。

【0018】

バックライト型表示パネルは、画像を表示する。均一な指向性光ビームは、バックライト型表示パネルを貫通し、指向性画像光ビームになり、指向性画像光ビームは投射領域（即ち、観察者のアイ・ボックス）に投射される。

【課題を解決するための手段】

【0019】

従来技術の欠点に鑑みて、本開示は、二重湾曲凹面反射狭角拡散器に取って代わるように、低い曲率を有する反射狭角拡散器及び高い曲率を有する凹面反射器を提供し、均一な指向性光ビームを提供し、拡散器作製の困難を緩和し、製造収率を上昇させ、費用を低減する。

【0020】

図４Ｃを参照されたい。上述の均一な指向性光ビームは、バックライト型表示パネルのバックライトとして働き、バックライト表示パネル（例えば、ＬＣＤパネル）上に表示された画像を照明し、予め設定した観察者のアイ・ボックスに画像を投射するために使用され、画像の各画素を通過する光が、観察者のアイ・ボックスのあらゆる位置に均一に拡散するようにする。

【0021】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器は、互いに直交する２つの軸を有する。反射狭角拡散器の反射面は、２つの軸に沿って延在し、低い曲率を有する二重湾曲微凹面を形成する。凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有する。凹面反射器の反射面は、二重湾曲凹面を形成するように２つの軸に沿って延在する。凹面反射器の凹面の２つの軸は、反射狭角拡散器の２つの軸に対応する。いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器の微凹面の２つの軸に沿った曲率は、凹面反射器の凹面の２つの軸に沿った曲率よりも小さい、又は反射狭角拡散器の微凹面の２つの軸の１つに沿った曲率は、凹面反射器の凹面の対応する軸に沿った曲率よりも小さく、反射狭角拡散器の微凹面のもう１つの軸に沿った曲率は、凹面反射器の凹面の対応する軸に沿った曲率よりも大きい。

【0022】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器は、単一湾曲凹面を形成するように１つの軸に沿って延在する反射面を備える。凹面反射器は、単一湾曲凹面を形成するようにもう１つの軸に沿って延在する反射面を備える。いくつかの実施形態では、凹面反射器の軸は、反射狭角拡散器の軸に直交する。いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器の凹面の軸は、表示画像の垂直方向、水平方向、４５度斜め方向、又は任意の方向に対応する。

【0023】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器は、低い曲率を有する単一湾曲微凹面を形成するように１つの軸に沿って延在する反射面を備える。凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有する。凹面反射器の反射面は、二重湾曲凹面を形成するように２つの軸に沿って延在する。凹面反射器の２つの軸の１つは、反射狭角拡散器の軸に平行である。いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器の凹面の軸は、表示画像の垂直方向、水平方向、４５度斜め方向、又は任意の方向に対応する。

【0024】

いくつかの実施形態では、凹面反射器は、光源モジュールと反射狭角拡散器との間の光路上に配置され、凹面反射器及び反射狭角拡散器が、第１の光の収束及び第２の光の収束を連続的に実施するようにする、又は凹面反射器は、反射狭角拡散器とバックライト型表示パネルとの間の光路上に配置され、反射狭角拡散器及び凹面反射器が、第１の光の収束及び第２の光の収束を連続的に実施するようにする。

【0025】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器は、反射面として働く平坦面を備える。凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有する。凹面反射器の反射面は、二重湾曲凹面を形成するように２つの軸に沿って延在し、光が凹面反射器によって収束され、次に、狭拡散角を有する反射狭角拡散器によって反射、拡散されるようにする。凹面反射器の２つの軸は、表示画像の垂直方向及び水平方向のそれぞれに対応する。凹面反射器の凹面の２つの軸に沿った曲率は、同一又は非同一である。

【0026】

上述の実施形態では、凹面反射器は、光源モジュールと反射狭角拡散器との間の光路上に置かれる、又は凹面反射器は、反射狭角拡散器とバックライト表示パネルとの間の光路上に置かれる。

【0027】

いくつかの実施形態では、フロントガラスは、指向性バックライト表示デバイスの前に含められ、画像光は、フロントガラスに投射され、フロントガラスは、画像光の一部を投射領域に反射する。

【0028】

いくつかの実施形態では、凹面鏡は、指向性バックライト表示デバイス内に含められる。画像は、フロントガラス上に投射される前に凹面鏡によって拡大され、フロントガラスは、画像光の一部を投射領域に反射する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】出願人の従来技術の概略図である。

【図2】反射狭角拡散器の概略図である。

【図3A】反射面上で拡散する投射光を示す概略図である。

【図3B】反射面上で拡散する投射光を示す概略図である。

【図3C】反射面上で拡散する投射光を示す概略図である。

【図4A】均一な指向性バックライトを生成するように展開される反射狭角拡散器を示す概略図である。

【図4B】均一な指向性バックライトを生成するように展開される反射狭角拡散器を示す概略図である。

【図4C】均一な指向性バックライトを生成するように展開される反射狭角拡散器を示す概略図である。

【図5A】二重湾曲凹面反射狭角拡散器の概略図である。

【図5B】二重湾曲凹面反射狭角拡散器の概略図である。

【図6A】ある曲率を有する反射狭角拡散器の概略図である。

【図6B】ある曲率を有する反射狭角拡散器の概略図である。

【図6C】ある曲率を有する反射狭角拡散器の概略図である。

【図6D】ある曲率を有する反射狭角拡散器の概略図である。

【図7A】反射狭角拡散器を接合する概略図である。

【図7B】反射狭角拡散器を接合する概略図である。

【図7C】反射狭角拡散器を接合する概略図である。

【図8A】反射狭角拡散器の接合工程の概略図である。

【図8B】反射狭角拡散器の接合工程の概略図である。

【図8C】反射狭角拡散器の接合工程の概略図である。

【図9A】二重湾曲凹面反射狭角拡散器と二重湾曲微凹面反射狭角拡散器との間の投射の差を示す概略図であり、二重湾曲凹面反射狭角拡散器を示す。

【図9B】二重湾曲凹面反射狭角拡散器と二重湾曲微凹面反射狭角拡散器との間の投射の差を示す概略図であり、二重湾曲微凹面反射狭角拡散器を示す。

【図10A】凹面反射器の概略図であり、凹面反射器は、反射狭角拡散器の投射を支援するように展開される。

【図10B】凹面反射器の概略図であり、凹面反射器は、反射狭角拡散器の投射を支援するように展開される。

【図10C】凹面反射器の概略図であり、凹面反射器は、反射狭角拡散器の投射を支援するように展開される。

【図11A】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図11B】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図12A】二重湾曲凹面反射狭角拡散器と単一湾曲凹面反射狭角拡散器との間の投射の差を示す概略図であり、二重湾曲凹面反射狭角拡散器を示す。

【図12B】二重湾曲凹面反射狭角拡散器と単一湾曲凹面反射狭角拡散器との間の投射の差を示す概略図であり、単一湾曲凹面反射狭角拡散器を示す。

【図12C】二重湾曲凹面反射狭角拡散器と単一湾曲凹面反射狭角拡散器との間の投射の差を示す概略図であり、単一湾曲凹面反射狭角拡散器を示す。

【図13A】単一湾曲凹面反射器の概略図であり、単一湾曲凹面反射器は、単一湾曲凹面反射狭角拡散器を支援するように展開される。

【図13B】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図13C】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図14A】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図14B】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図15A】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図15B】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図16A】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図16B】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図17】平坦面反射狭角拡散器の投射を示す概略図である。

【図18A】二重湾曲凹面反射器の概略図であり、二重湾曲凹面反射器は、平坦面反射狭角拡散器の投射を支援するように展開される。

【図18B】二重湾曲凹面反射器の概略図であり、二重湾曲凹面反射器は、平坦面反射狭角拡散器の投射を支援するように展開される。

【図19A】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図19B】本開示のいくつかの実施形態による概略図である。

【図20】自動車内の一実施形態を示す概略図である。

【図21】自動車内の別の実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本明細書の用語「微凹面」又は「凹面」は、従来の反射狭角拡散器の凹面と比較して、よりわずかな光収束効果を有する。いくつかの実施形態では、凹面の曲率は、微凹面の曲率よりも大きい。いくつかの実施形態では、凹面の曲率及び微凹面の曲率は同じである。

【0031】

本明細書の用語「補償する」又は「支援する」は、光が反射狭角拡散器及び凹面反射器によって反射される際、凹面反射器が、反射狭角拡散器（微小湾曲鏡）が実施する光の反射の間、光の収束不足を支援、補償し、これにより、バックライト型表示パネルを貫通した後、同じ投射領域に全ての光線を収束可能にし、予め設定した投射領域を覆うのに十分であるようにすることを指す。

【0032】

二重湾曲凹面反射狭角拡散器を作製する困難は、反射狭角拡散器の凹面の曲率を低減することによって緩和される。図７Ｂを参照されたい。平坦面反射狭角拡散器２０を二重湾曲微凹面基体Ｓ２に接合することにより、二重湾曲微凹面反射狭角拡散器が作製され、これにより、製造収率を大幅に向上させる。図８Ｂを参照されたい。スピンドル形状の嵌合ローラＴ２は、拡散器を接合するように展開され、これにより、気泡のない密な嵌合を保証する。

【0033】

図９Ａを参照されたい。二重湾曲凹面反射狭角拡散器２１は、予め設定した投射領域に光Ｌを反射、拡散する。図９Ｂを参照されたい。二重湾曲微凹面反射狭角拡散器２２は、二重湾曲凹面反射狭角拡散器２１に取って代わる。曲率の低減により微小湾曲鏡の曲率も低減するため、反射拡散光Ｌは、予め設定した投射領域を覆うことができず、拡散器の様々な位置での光を同じ領域に投射することができない。

【0034】

反射拡散光Ｌを収束するため、図１０Ａに示すいくつかの実施形態では、凹面反射器３１は、光源１と反射狭角拡散器２２との間に配置されるか、又は図１０Ｂに示すいくつかの実施形態では、凹面反射器３１は、反射狭角拡散器２２の背後に含められ、反射狭角拡散器２２の不十分な軸方向凹面曲率を補償し、これにより、投射光が同じ領域に収束され、予め設定した投射領域を覆うのに十分となる。
図１０Ｃを参照されたい。凹面反射器３１が展開される。各微小鏡の投射光路及び拡散領域を変更するように光路上に凸面レンズ３０を追加するのと同様であり、拡散器上の様々な位置における光が、同じ投射領域に投射、拡散されるようにする。

【0035】

図１１Ａ及び図１１Ｂを参照されたい。本開示は、反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスの一実施形態を提供し、指向性バックライト表示デバイスは、光Ｌを投射する光源モジュール１と、反射狭角拡散器２２と、凹面反射器３１と、バックライト型表示パネル４とを備える。

【0036】

反射狭角拡散器２２は、互いに直交する２つの軸を有する。反射狭角拡散器２２は、２つの軸に沿って延在し、反射面として働く、低い曲率を有する二重湾曲凹面（即ち、二重湾曲微凹面）を形成する。反射面は、光Ｌを反射、拡散するようにアレイ上に広がる複数の微小湾曲鏡２００を備える。

【0037】

凹面反射器３１は、互いに直交する２つの軸を有する。凹面反射器３１は、二重湾曲凹面を形成するように２つの軸に沿って延在する。凹面反射器３１の凹面の２つの軸は、反射狭角拡散器２２の２つの軸に対応する。凹面反射器３１は、反射狭角拡散器２２の凹面の不十分な曲率を補償し、光Ｌが反射狭角拡散器２２及び凹面反射器３１によって反射、拡散され、均一な指向性光ビームＤをもたらすようにする。

【0038】

バックライト型表示パネル４は、画像Ｉを表示し、均一な指向性光ビームＤは、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、指向性画像光ビームＤＩになり、指向性画像光ビームＤＩは、投射領域（即ち、観察者のアイ・ボックスＥ）に投射される。

【0039】

図１１Ａを参照されたい。凹面反射器３１は、光源モジュール１と反射狭角拡散器２２との間の光路上に配置される。凹面反射器３１は、第１の時間の間光Ｌを収束し、反射狭角拡散器２２に光Ｌを反射するように二重湾曲凹面を展開し、反射狭角拡散器２２は、第２の時間の間光Ｌを収束し、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散するように二重湾曲微凹面を展開する。これにより、反射拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0040】

図１１Ｂを参照されたい。凹面反射器３１は、反射狭角拡散器２２とバックライト型表示パネル４との間の光路上に配置される。反射狭角拡散器２２は、第１の時間の間光Ｌを収束し、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散し、光Ｌを凹面反射器３１に反射するように二重湾曲微凹面を展開し、凹面反射器３１は、第２の時間の間光Ｌを収束するように二重湾曲凹面を展開する。これにより、反射拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0041】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器２２の微凹面の２つの軸に沿った曲率は、凹面反射器３１の凹面の２つの軸に沿った曲率よりも小さい。

【0042】

いくつかの実施形態では、２つの軸の１つ（例えば図１１ＡのＸ軸）に沿った反射狭角拡散器２２の微凹面の曲率は、対応する軸に沿った凹面反射器３１の凹面の曲率よりも小さい。もう一方の軸（例えば図１１ＡのＹ軸）に沿った反射狭角拡散器２２の微凹面の曲率は、対応する軸に沿った凹面反射器３１の凹面の曲率よりも大きい。

【0043】

図７Ｃを参照されたい。二重湾曲凹面反射狭角拡散器を作製する困難は、単一湾曲凹面を形成する、１つの軸に沿って延在する反射狭角拡散器を展開することによって緩和される。単一湾曲凹面基体Ｓ３に平坦面反射狭角拡散器２００を接合することにより、単一湾曲凹面反射狭角拡散器が作製され、これにより、製造収率を上昇させる。図８Ｃを参照されたい。円筒形嵌合ローラＴ３は、拡散器を接合するように展開され、これにより、気泡のない密な嵌合を保証する。

【0044】

図１２Ａを参照されたい。二重湾曲凹面反射狭角拡散器２１は、予め設定した投射領域に光を反射、拡散する。図１２Ｂ及び図１２Ｃを参照されたい。単一湾曲凹面反射狭角拡散器２３は、二重湾曲凹面反射狭角拡散器２１に取って代わる。光は、単一湾曲反射狭角拡散器２３によって反射、拡散され、拡散器の異なる位置における反射拡散光は、同じ領域に投射可能ではなく、反射拡散光は、反射狭角拡散器２３の非湾曲軸方向で予め設定した投射領域を越えて分散される。
図１２Ｂを参照されたい。Ｙ軸は、反射狭角拡散器２３の非湾曲軸として働き、反射拡散光は、Ｙ軸内で予め設定した投射領域を越えて分散される。図１２Ｃを参照されたい。Ｘ軸は、反射狭角拡散器２３の非湾曲軸として働き、反射拡散光は、Ｘ軸内の予め設定した投射領域を越えて分散される。

【0045】

図１３Ａを参照されたい。反射拡散光を収束するため、単一湾曲凹面反射狭角拡散器２３は、単一湾曲凹面反射器３３により支援され、反射狭角拡散器の軸方向凹面の曲率の不足を補償する。反射狭角拡散器２３の凹面がＸ軸に沿って延在する場合、単一湾曲凹面反射器３３の凹面は、Ｙ軸に沿って延在する。反射狭角拡散器２３の凹面がＹ軸に沿って延在する場合、単一湾曲凹面反射器３３の凹面はＸ軸に沿って延在する。反射狭角拡散器２３の凹面及び凹面反射器３３の凹面は、互いに相補形であり、これにより、投射された光線が全て同じ領域に収束され、予め設定した投射領域を覆うのに十分となる。

【0046】

図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照されたい。本開示は、反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスの一実施形態を提供し、指向性バックライト表示デバイスは、光Ｌを投射する光源モジュール１と、反射狭角拡散器２３と、凹面反射器３３と、バックライト型表示パネル４とを備える。

【0047】

反射狭角拡散器２３は、反射面として働く単一湾曲凹面を形成するように１つの軸に沿って延在する。反射面は、アレイ上に広がる複数の微小湾曲鏡２００を備え、光Ｌを反射、拡散させる。

【0048】

凹面反射器３３は、単一湾曲凹面を形成するように１つの軸に沿って延在する。凹面の軸は、反射狭角拡散器２３の凹面の軸に直交する。凹面反射器３３は、反射狭角拡散器２３の凹面の軸方向曲率の不足を補償し、光Ｌが反射狭角拡散器２３及び凹面反射器３３によって反射、拡散され、均一な指向性光ビームＤをもたらすようにする。

【0049】

バックライト型表示パネル４は、画像Ｉを表示し、均一な指向性光ビームＤは、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、指向性画像光ビームＤＩになり、指向性画像光ビームＤＩは、投射領域（即ち、観察者のアイ・ボックスＥ）に投射される。

【0050】

図１３Ｂ及び図１３Ｃを参照されたい。凹面反射器３３は、光源モジュール１と反射狭角拡散器２３との間の光路上に配置される。凹面反射器３３は、第１の時間の間光Ｌを収束し、反射狭角拡散器２３に光Ｌを反射するように単一湾曲凹面を展開し、反射狭角拡散器２３は、第２の時間の間光Ｌを収束し、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散するように異なる軸で単一湾曲凹面を展開する。これにより、反射、拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0051】

図１４Ａ及び図１４Ｂを参照されたい。凹面反射器３３は、反射狭角拡散器２３とバックライト型表示パネル４との間の光路上に配置される。反射狭角拡散器２３は、第１の時間の間光Ｌを収束し、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散し、光Ｌを凹面反射器３３に反射するように単一湾曲凹面を展開する。凹面反射器３３は、第２の時間の間光Ｌを収束するように異なる軸で単一湾曲凹面を展開する。これにより、反射、拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0052】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器２３の凹面の軸は、表示画像Ｉの垂直方向、水平方向、４５度斜め方向、又は任意の方向に対応する。

【0053】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器の曲率は、更に低減される。例えば、単一湾曲微凹面反射狭角拡散器は、製造工程を単純化するように展開され、費用を低減する。反射拡散光を収束するため、単一湾曲微凹面反射狭角拡散器は、二重湾曲凹面反射器により支援され、不十分で不足している反射狭角拡散器の軸方向凹面曲率を補償する。、これにより、投射光は、同じ領域に収束され、予め設定した投射領域を覆うのに十分となる。

【0054】

図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照されたい。本開示は、反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスの一実施形態を提供し、指向性バックライト表示デバイスは、光Ｌを投射する光源モジュール１と、反射狭角拡散器２４と、凹面反射器３１と、バックライト型表示パネル４とを備える。

【0055】

反射狭角拡散器２４は、反射面として働く、低い曲率を有する単一湾曲凹面（即ち、単一湾曲微凹面）を形成するように１つの軸に沿って延在する。反射面は、光Ｌを反射、拡散するようにアレイ上に広がる複数の微小湾曲鏡２００を備える。

【0056】

凹面反射器３１は、互いに直交する２つの軸を有する。凹面反射器３１は、二重湾曲凹面を形成するように２つの軸に沿って延在する。凹面の２つの軸の１つは、反射狭角拡散器２４の微凹面の２つの軸の１つに対応する。凹面反射器３１は、反射狭角拡散器２４の微凹面の不十分で不足する軸方向曲率を補償し、光Ｌが反射狭角拡散器２４及び凹面反射器３１によって反射、拡散され、均一な指向性光ビームＤをもたらすようにする。

【0057】

バックライト型表示パネル４は、画像Ｉを表示し、均一な指向性光ビームＤは、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、指向性画像光ビームＤＩになり、指向性画像光ビームＤＩは、投射領域（即ち、観察者のアイ・ボックスＥ）に投射される。

【0058】

図１５Ａ及び図１５Ｂを参照されたい。凹面反射器３１は、光源モジュール１と反射狭角拡散器２４との間の光路上に配置される。凹面反射器３１は、第１の時間の間光Ｌを収束し、反射狭角拡散器２４に光Ｌを反射するように二重湾曲凹面を展開し、反射狭角拡散器２４は、第２の時間の間光Ｌを収束し、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散するように単一湾曲微凹面を展開する。これにより、反射、拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0059】

図１６Ａ及び図１６Ｂを参照されたい。凹面反射器３１は、反射狭角拡散器２４とバックライト型表示パネル４との間の光路上に配置される。反射狭角拡散器２４は、第１の時間の間光Ｌを収束し、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散し、光Ｌを凹面反射器３１に反射するように単一湾曲微凹面を展開する。凹面反射器３１は、第２の時間で光Ｌを収束するように二重湾曲凹面を展開し、これにより、反射、拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0060】

いくつかの実施形態では、反射狭角拡散器２４の微凹面の軸は、表示画像Ｉに対して垂直方向、水平方向、４５度斜め方向、又は任意の方向に対応する。

【0061】

いくつかの実施形態では、平坦面反射狭角拡散器は、拡散器の湾曲面を接合する必要がないように展開され、これにより、製造収率を上昇させ、費用を下げる。

【0062】

図１７を参照されたい。反射狭角拡散器２０は、反射面として働く平坦面（平坦面の曲率はゼロである）を備え、反射拡散光は、予め設定した投射領域を覆うことができず、拡散器の様々な位置での光を同じ領域に射影することができない。

【0063】

反射拡散光Ｌを収束するため、図１８Ａに示すように、二重湾曲凹面反射器３１は、光源１と平坦面反射狭角拡散器２０との間に配置されるか、又は図１８Ｂに示すように、二重湾曲凹面反射器３１は、平坦面反射狭角拡散器２０の後に含められ、軸方向凹面曲率の不足を補償する。これにより、投射光線は全て同じ領域に収束され、予め設定した投射領域を覆うのに十分となる。

【0064】

図１９Ａ及び図１９Ｂを参照されたい。本開示は、反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスの一実施形態を提供し、指向性バックライト表示デバイスは、光Ｌを投射する光源モジュール１と、反射狭角拡散器２０と、凹面反射器３１と、バックライト型表示パネル４とを備える。

【0065】

反射狭角拡散器２０は、反射面として働く平坦面を備える。反射面は、光Ｌを反射、拡散するようにアレイ上に広がる複数の微小湾曲鏡２００を備える。

【0066】

凹面反射器３１は、互いに直交に交差する２つの軸を有する。凹面反射器３１は、二重湾曲凹面を形成するように２つの軸に沿って延在し、２つの軸内で反射狭角拡散器２０の湾曲面の曲率の不足を補償する。光Ｌは、反射狭角拡散器２０及び凹面反射器３１によって反射、拡散され、均一な指向性光ビームＤをもたらす。

【0067】

バックライト型表示パネル４は、画像Ｉを表示し、均一な指向性光ビームＤは、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、指向性画像光ビームＤＩになり、指向性画像光ビームＤＩは、投射領域（即ち、観察者のアイ・ボックスＥ）に投射される。

【0068】

図１９Ａを参照されたい。凹面反射器３１は、光源モジュール１と反射狭角拡散器２０との間の光路上に配置される。凹面反射器３１は、光Ｌを収束し、次に、反射狭角拡散器２０に光Ｌを反射するように二重湾曲凹面を展開し、反射狭角拡散器２０は、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散する。これにより、反射、拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0069】

図１９Ｂを参照されたい。凹面反射器３１は、反射狭角拡散器２０とバックライト型表示パネル４との間の光路上に配置される。反射狭角拡散器２０は、狭拡散角で光Ｌの各点を拡散し、光Ｌを凹面反射器３１に反射し、凹面反射器３１は、光Ｌを収束するように二重湾曲凹面を展開する。これにより、反射、拡散された均一な指向性光ビームＤが、バックライト型表示パネル４を貫通し、次に、高い指向性でアイ・ボックスＥに投射される。

【0070】

いくつかの実施形態では、凹面反射器３１の両方の軸は、表示画像Ｉへの垂直方向及び水平方向にそれぞれ対応する。

【0071】

いくつかの実施形態では、凹面反射器３１の凹面の両方の軸に沿った曲率は、同一又は非同一である。

【0072】

図２０を参照されたい。本開示のいくつかの実施形態には、フロントガラス５が含められ、観察者が投射画像、及びフロントガラス５の外側の景色を観察することを可能にする。光源モジュール１は、光Ｌを投射する。光Ｌは、凹面反射器３及び反射狭角拡散器２によって反射、拡散され、均一な指向性光ビームＤをもたらす。均一な指向性光ビームＤは、バックライト型表示パネル４を貫通し、指向性画像光ビームＤＩをもたらし、指向性画像光ビームＤＩは、フロントガラス５に投射され、フロントガラス５は、指向性画像光ビームＤＩの一部をアイ・ボックスＥに反射する。

【0073】

図２１を参照されたい。本開示のいくつかの実施形態には、凹面鏡６が含められ、画像を拡大し、仮想画像距離を延長する。光源モジュール１は、光Ｌを投射する。光は、凹面反射器３及び反射狭角拡散器２によって反射、拡散され、均一な指向性光ビームＤをもたらし、均一な指向性光ビームＤは、バックライト型表示パネル４を貫通し、指向性画像光ビームＤＩをもたらす。指向性画像光ビームＤＩは、凹面鏡６に投射され、凹面鏡６は、指向性画像光ビームＤＩをフロントガラス５に反射し、フロントガラス５は、指向性画像光ビームＤＩの一部をアイ・ボックスＥに反射する。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】

【図20】

【図21】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-18

【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】

反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイスであって、
光を投射する光源モジュールと、
反射面として働く凹面又は平坦面を備える反射狭角拡散器であって、前記反射面は、アレイ状に広がる複数の微小凹面鏡を備え、前記反射狭角拡散器は、光を反射し、狭拡散角度で光を均一に拡散させるように構成される、反射狭角拡散器と、
反射面として働く凹面を備える凹面反射器であって、前記凹面反射器の凹面の一方の軸に沿った曲率は、前記反射狭角拡散器の凹面の、前記一方の軸と同じ軸方向に沿った曲率よりも大きく、前記凹面は、前記反射狭角拡散器の不十分な凹面曲率を補償し、前記反射狭角拡散器及び前記凹面反射器は、均一な指向性光ビームをもたらすように光を反射する、凹面反射器と、
画像を表示するバックライト型表示パネルと、を備え、
前記均一な指向性光ビームは、指向性画像光ビームをもたらすように、前記バックライト型表示パネルを貫通し、
前記指向性画像光ビームは、投射領域に投射することを特徴とする、
指向性バックライト表示デバイス。

【請求項2】

前記反射狭角拡散器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記反射狭角拡散器の反射面は、前記反射狭角拡散器の凹面を形成するように前記反射狭角拡散器の２つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器の２つの軸に沿って延在し、前記反射狭角拡散器の２つの軸は、前記凹面反射器の２つの軸に対応することを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項3】

前記反射狭角拡散器の反射面は、前記反射狭角拡散器の凹面を形成するように前記反射狭角拡散器の１つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器のもう１つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器の軸方向は、前記反射狭角拡散器のもう１つの軸に直交することを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項4】

前記反射狭角拡散器の反射面は、前記反射狭角拡散器の凹面を形成するように前記反射狭角拡散器の１つの軸に沿って延在し、前記凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器の２つの軸に沿って延在し、
前記凹面反射器の２つの軸の１つは、前記反射狭角拡散器の軸に平行であることを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項5】

前記反射狭角拡散器の反射面は、平坦面であり、前記凹面反射器は、互いに直交する２つの軸を有し、前記凹面反射器の反射面は、前記凹面反射器の凹面を形成するように前記凹面反射器の２つの軸に沿って延在することを特徴とする、請求項１に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項6】

前記凹面反射器は、前記光源モジュールと前記反射狭角拡散器との間の光路上に配置されることを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項7】

前記凹面反射器は、前記反射狭角拡散器と前記バックライト型表示パネルとの間の光路上に配置されることを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項8】

フロントガラスを更に備え、前記指向性画像光ビームは、前記フロントガラスに投射され、前記フロントガラスは、前記指向性画像光ビームの一部を前記投射領域に反射することを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。

【請求項9】

凹面鏡を更に備え、前記凹面鏡は、前記指向性画像光ビームを反射し、次に、前記指向性画像光ビームを前記フロントガラスに投射し、前記フロントガラスは、前記指向性画像光ビームの一部を前記投射領域に反射することを特徴とする、請求項８に記載の反射器の曲率により拡散器を支援する指向性バックライト表示デバイス。