JPH10510929A - フラットパネル液晶表示バックライト装置のプリズム屈折光学アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フラットパネルＬＣＤバックライティング装置のプリズム屈折アレイはプリズム角度を出射窓と、その周囲を取り囲む物質、たとえば、ガラスと空気の臨界角と一致させる。出射窓及びその周囲を取り囲む空気の臨界角に関連して屈折アレイのプリズム角度を選択することにより、出射窓の中の全反射によって失われる光は、全ての光出力を選択された視覚の範囲内で導くことにより、ほぼ零になる。フラットパネルバックライト装置から出力される利用可能な光をより良く利用することにより、ＬＣＤ装置の総効率は向上する。

Description

【発明の詳細な説明】 フラットパネル液晶表示バックライト装置のプリズム屈折光学アレイ 発明の背景 本発明は、一般に、液晶表示装置のバックライトにおける光出力の効率の良い 利用に関し、特に全反射による光の損失を最小限に抑えることに関する。 アクティブマトリクス液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）においてバックライトとし て使用される蛍光ランプへの所定のパワー入力に対して最大の光エネルギー出力 を得ることは、動作上の重要な特徴である。詳細にいえば、ＡＭＬＣＤ装置は供 給されるバックライトをごくわずかしか透過しない。カラーＡＭＬＣＤの場合、 バックライトのわずか２．５％から４％しかＡＭＬＣＤを通過しない。単色表示 に適用する場合には、液晶表示装置（ＬＣＤ）を通過するのはバックライトの１ ２％以下である。いずれの場合でも、所定のパワー入力に対して表示装置から最 大限の光出力を得るためには、バックライトから最も効率良く光を取り出さなけ ればならない。ＬＣＤバックライトシステムにおけるルーメン（光出力）パーワ ット（パワー入力）変換を、蛍光ランプバックライトシステムの効率を表わす尺 度として使用することができる。光損失を最小にすることによって、この効率レ ベルは向上する。 ＡＭＬＣＤには固有の制約があるため、一般に、視角は垂直方向と水平方向の 双方で制限される。従って、ＬＣＤ装置の使用者が視角の範囲内で表示を観察す るときに最大限の利用可能な光を受け取るように、発生する可視光を所定の水平 視角と垂直視角の範囲内にできる限り限定することが望ましい。この結果、ＬＣ Ｄ装置に提示される画像のコントラストが向上する。従って、ハウジング内部の 吸収に起因する損失を最小にするためには、視角を越えて出射するであろうと思 われる光を導き直すことが望ましい。従来の技術では、ＡＭＬＣＤの均一照度の 拡散バックライティングを開発するための努力がなされていた。従来のバックラ イト方式においては、バックライトからの拡散光は、一般的に、ＡＭＬＣＤの水 平視角及び垂直視角により通常規定される観察円錐よりはるかに大きい非常に広 い円錐の中へ出射される。バックライトから、規定された視角と９０度との間の 角度を表示装置の垂線に対して成して出射される光は、フラットパネル表示装置 の面に観察可能なルミナンスを発生するためには効率良く使用されない。従って 、それらの領域で出射される光の大部分は観察者に対しては利用不可能である。 バックライトの光出力を光学的に再び導く従来の方法はフレネルレンズと、非 結像光学反射鏡とを含む。フレネルレンズは十分な拡散を生じさせるが、レンズ どうしが離間しているために光は失われ、また、指向能力を制御するのは容易で はない。非結像光学反射鏡は、１本の蛍光ランプ管については、方向及び効率の 上で十分な性能を発揮することができる。しかしながら、複数のランプ管によっ て広い面積を照明しなければならない場合には、反射鏡の接合部で「デッドバン ド」が起こる。広い面を一様に照明する必要があるフラットパネル表示装置に適 用する場合には、このデッドバンドはきわめて望ましくない。 プリズム屈折による指向性利得は、全反射の原理に基づいて動作するｓｃｏｔ ｃｈ^TH光学発光膜（ＳＯＬＦ）の使用により得られるであろう。ＳＯＬＦは、光 を目標領域へ再び導く前に光を拡散させるために、補助フィルタ又は補助反射鏡 を使用することを必要とする。通常、ＳＯＬＦは一方向に４５度のＶ溝が走る構 造で製造されている。 従って、ＬＣＤ表示装置は、ＡＭＬＣＤ視角の外へ出射することによって失わ れるであろう光エネルギーが表示装置の視野の中へ導かれるように利用可能な光 のより多くの部分を表示装置の所定の視角の範囲内へ導くことにより、バックラ イトとして使用される光源によって発生される光をより効率良く使用することが 望ましい。 発明の概要 本発明の好ましい実施形態によれば、所望の視角の中で適正に導かれなかった 光エネルギーは、オムニラジアントバックライトアセンブリから二軸指向性利得 を発生させるためにライトボックスの出射窓にプリズム屈折光学構造を使用する ことによって、視角の範囲内で表示装置から出る。プリズムアレイは、表示パネ ルの正面に所定の視角の中で相対的に高い輝度を発生するために必要な集光特性 と指向特性を示す。 好ましい形態では、本発明は、全反射により失われる光を減少させ且つＬＣＤ 表示装置で使用するのに適する水平方向及び垂直方向の出射角、すなわち、視角 を設定するために、境を接する物質の臨界角と一致するプリズム角度を有する角 錐形プリズムを設ける。これにより、本発明においては、拡散発光面、たとえば 、フラットパネルバックライトからの発光を導いて、表示装置の面上の輝度を増 し、バックライトの照明パターンを、ＡＭＬＣＤ装置の水平方向及び垂直方向の 視角条件に適合する視野の中へ集中させる。このようにして、垂直、水平の両方 向の指向性利得は最適の観察ができるように表示装置の光出力を誘導し、それに より、同じエネルギー入力に対して所定の視角の中の光エネルギー出力を増加さ せることによって、エネルギー効率を向上させる。 本発明の主題は本明細書の末尾の部分に特定して指摘され且つ個別に請求され ている。しかしながら、本発明の編成と動作の方法の双方は、本発明のその他の 利点及び目的と共に、添付の図面と共に以下の説明を参照することにより最も良 く理解されるであろう。尚、図面中、同じ図中符号は同じ要素を指示する。 図面の簡単な説明 本発明をさらに良く理解すると共に、本発明をいかにして実施しうるかを示す ために、実例として、添付の図面を参照する。 図１は、本発明の実現に際してフラットパネル表示装置のバックライトとして 使用されるライトボックスを斜視図で示す。 図２は、図１の線２−２に沿った図１のライトボックスの断面図である。 図３は、図１のライトボックスの出射窓のプリズム屈折アレイを示す。 図４Ａ及び図４Ｂは、屈折の角度が境を接する物質の屈折率によって左右され るというスネルの法則と、臨界角が境を接する物質の屈折率の関数である全反射 の物理的関係とを示す。 図５は、プリズム屈折アレイにおける屈折と、全反射により失われる光を示す 。 図６は、全反射による光の損失を最小限に抑える又は排除するために、本発明 の好ましい一形態に従って臨界角と一致するプリズム角度を使用する図１のライ トボックスの出射窓を通るときの屈折を示す。 好ましい実施形態の詳細な説明 図面に示すような本発明の好ましい使用形態は、一般に、不透明で上面が開い た箱体１２と、透明出射窓１８とを有するライトボックス１０から構成されてい る。出射窓１８を形成する透明材料は、たとえば、ガラスやプラスチックなどを 含む様々なものであって良い。しかしながら、好ましい形態の出射窓１８は以下 で説明するようにガラスである。箱体１２の内部には、出射窓１８の内向きの面 １８ａに塗布された拡散被覆膜１４に入射する可視光を発生する蛇行形状の光源 １６がある。この可視光は出射窓１８によってボックス１０から出射できる。フ ラットパネルＬＣＤ装置１７（図１には一部のみを示す）が出射窓１８の外向き の面１８ｂに当接して配置されていることがわかるであろう。ＬＣＤ装置で提示 される画像の可視度は、ライトボックス１０から発生するバックライトによって 向上する。 光源１６は、通常は、拡散被覆膜１４と関連して、出射窓１８及びフラットパ ネルＬＣＤ装置１７に対する拡散光源を構成する蛍光源であることがわかるであ ろう。それに代わる構成は紫外線光源１６を含み、拡散被覆膜１４としてりん光 材料を設ける。光源１６により発生されるＵＶ光は、被覆膜１４にあたると、出 射窓１８及びフラットパネルＬＣＤ装置１７に入射する可視拡散光を発生するで あろう。 出射窓１８の外向きの面１８ｂは、光がＬＣＤ装置１７に到達する前にライト ボックス１０を出射するときに通過するプリズムアレイ１９（図３の部分図にさ らに詳細に示す）を含む。ライトボックス１０から出現する光エネルギーを最適 化するために、すなわち、所定の視角の中で最適化するために、アレイ１９の幾 何学的形状は出射窓１８の材料と、その周囲の媒体の屈折率に関連して選択され る。図示されている本発明の実施形態では、プリズムアレイ１９は出射窓１８の 面１８ｂの角錐構造２４により定められる。 図３は、窓１８の外面の角錐構造２４をさらに詳細に示す。角錐構造２４は第 １組のＶ字形溝２０と、それらの溝２０に対して直交する第２組のＶ字形溝２２ とによって区画されている。すなわち、各々の角錐構造２４は、それぞれが出射 窓１８の平面に対し垂直な軸に対して所定の角度を有する４つの三角形の切子面 を含み、それらの切子面は、たとえば、角錐構造２４の頂点２４ａを通っている 。ここで、窓１８に対する垂直軸に関するこの切子面角度というときには、その 角度は「プリズム角」を指す。従って、プリズム角は窓１８の出射面、総じて平 坦 ではない出射境界の角度向きを指定する。 本発明の詳細を示す前に、異なる屈折率を有する２つの物質の境界面における 光の屈折について簡単に論じておくのが妥当である。ここで挙げる角度は、それ ぞれが板５０に対し垂直である平行な軸５２に対するものである。板５０は、そ の平坦な上面５０ａ及び平坦な下面５０ｂで空気と境を接している。異なる屈折 率を有する媒体の境界を光が通過するとき、屈折、すなわち、光線の屈曲は自ら 起こる。この例では、２つの媒体、すなわち、境を接する物質は空気とガラス板 ５０である。光線が板５０に入るときの光線の角変位はスネルの法則を使用して 確定される。すなわち、この角変位は境を接している物質の屈折率の関数である 。 光線５４が板５０の面５０ｂに、垂直軸５２に対して、たとえば３０度のアプ ローチ角₁で接近するものと考える。光線５４は面５０ｂの入射境界を通過する とき、板５０の中の光線５４ａにより指示される角度。に沿った新たな光路へと 屈折する。面５０ａ（面５０ｂと平行である）の出射境界に至ると、光線５４ａ はスネルの法則に従って再び屈折し、板５０に接近したときと同じ角度である出 現角₃に沿って板５０から出るが、出る位置は板５０の厚さの関数だけ側方へず れている。角度₂は次のように計算される： ｎ₁ｓｉｎ₁ ＝ ｎ₂ｓｉｎ₂ 式中、 ₁ ＝ ３０° ｎ₁ ＝ 空気の屈折率 ＝ １．０００ ｎ₂ ＝ ガラスの屈折率 ＝ １．５５ １．０００ｓｉｎ３０° ＝ １．５５ｓｉｎ_{2 2}について解くと、 ₂ ＝ ｓｉｎ^-1（０．５０／１．５５） ₂ ＝ 面５０ｂにおいて１８．８° 面５０ａにおける離脱角₃は次のように計算される： １．５５ｓｉｎ１８．８° ＝ １．００ｓｉｎ₃、₃について解くと、 ₃ ＝ ｓｉｎ^-1（０．３２２／１．５５） ₃ ＝ ３０° このように、板５０に入射した光は板５０に入ったときと同じ角度で板５０か ら出るが、その位置は板５０の厚さの関数の分だけ側方へずれている。 出射面５０ａが面５０ｂに対して角度を成している場合、臨界角を越える角度 で進む光線は屈折を伴って透過するのではなく、反射される。図１のバックライ トボックスの場合、それらの光線は全反射によって光拡散被覆膜１４に戻され、 別の角度に散乱するであろうが、最終的に、この光の大部分は透明板５０を通っ て射出する。 図４Ｂの光線６２はガラス板６０に面６０ｂから入射し、光線６２ａにより指 示するように面６０ａで屈折した後に板６０の中を進む。角度。は面６０の出射 境界に対する光線６２ａの角度向きを決める。光線６２と、面６０ａに対し垂直 な軸６４とが成す角度₄の大きさは、光線６２ａの全反射が起こるか否かを決定 する。図示した光線６２の例では、角度₄は臨界角を越えており、光線は面６０ ａで全反射して、光線６２ｂとして板６０の中にとどまる。 臨界角は境を接する物質の屈折率の関数である。１．５５に等しい屈折率ｎ₂ を有するガラスと、１．００に等しい屈折率ｎ₁を有する空気の場合、臨界角。 は次のように計算される： ｓｉｎ_c ＝ ｎ₁／ｎ_{2 c}について解くと、 _c ＝ ｓｉｎ^-1／１．０００／１．５５ _c ＝ ４０．２° 従って、透明出射窓１８の中を進み、空気によって囲まれている出射境界、た とえば、面６０に、その出射境界に対し垂直な軸、たとえば、軸６４に対して４ ０．２度以上の角度で当たった光線は、出射境界で全反射される。 出射境界面に対し垂直な軸に関連して臨界角を識別する。図４Ｂの例では、こ の基準軸は面６０ａの平面に対して垂直な軸６４になるであろう。すなわち、窓 １８の面１８ｂにある構造２４のプリズム角度は臨界角の計算を左右するもので はないが、出射光線に関する出射境界面の向きを識別するときには、このプリズ ム角度を考慮しなければならない。しかしながら、本発明によれば、プリズム角 度は使用する物質の臨界角に関連して選択されている。これにより、光学発光膜 で４５度の溝を使用する現在の装置で起こるような、光が所望の角度より広い角 度で窓１８から出るという事態は阻止される。 図１〜図３に戻ると、ボックス１０の内部で発生し、密度の低い媒体である空 気から密度のより高い窓１８の中へ進んで行く全ての光線は、窓１８によって受 け入れられる。窓１８に入るとき、光線はスネルの法則に従って屈折する。とこ ろが、窓１８に入った全ての光線が必然的に窓１８から出るとは限らない。本発 明によれば、プリズム構造２４のプリズム角度が窓１８及びそれを取り囲む媒体 、たとえば、空気に関する臨界角と一致する場合には、窓１８の中を臨界角より 広い角度で進んで来た光線は、プリズム出射境界からほぼ出射しない。 図５は、窓１８′及びその周囲の空気の屈折率により確定される臨界角と一致 しない、この場合には臨界角を越えるプリズム角度によって起こる全反射の損失 を示す。図５の窓１８は４５度のプリズム角度を有するプリズム構造８０を含む 。ところが、窓１８及び周囲の空気について先に示したように計算した臨界角は ４０．２度である。従って、図５の例では、臨界角はプリズム角度より約４．８ 度小さいことになる。 窓１８′の一次出射円錐角_eは角度_tirを識別することによって得られる。角度_tir は、構造８０の切子面と離脱角_eの境界との角度離間に相当する。構造８０の 切子面間の角度向き、すなわち、_fと、角度_tirがわかれば、離脱角_eを計算でき るであろう。図５の例では、構造８０の側面は互いに対して９０度の位置にある 。すなわち、_f＝９０°であるので、離脱角_eは_f ^-（２^* _tir）として計算される。 角度_tirを計算するために、プリズム角度から臨界角を減じた角度として偏向 角_d1を計算する。この例においては、偏向角_d1は４．８度に等しい。スネルの法 則を使用すると、対応する角度_t1は、窓１８の下面に接近する光線の角度向きの 範囲として識別されるので、光線は偏向角_d1の中で屈折する。この例では、角度_t1 は７．５度に等しい。対応する偏向角_d2は４．８度に等しく、それに対応する 角度_t2は７．５度に等しい。角度_t1と角度_t2の和は_tirにほぼ等しい。この場合 、_tirは約１５度であると計算される。従って、離脱角_eは約６０度、すなわち、 ９０−（２^*１５）である。 全反射によって反射された光は拡散被覆膜１４に戻される。被覆膜１４から光 は領域８０に向かって反射することができ、そこで、光は二次出射円錐へと出射 されるような角度で出射面に当たる。この光は全反射のために失われるものと考 えることができる。 図５のプリズム構造と関連する損失を計算するために、点１０２を中心とし、 １単位の半径を有する、Ｂとしても指示されている半円形１００を考える。半円 １００の平面の中を進み、点１０２に入射する光線は、半円１００の面積により 表わされる。点１０２に入射し、窓１８の内側の全反射によって失われる光の量 は、角度_tirが形成する扇形の面積を計算することによって厳密に近似できる。 すなわち、点ＡＢＣにより指示される扇形の面積により近似できる。 半円１００の面積の公式は、 ａ ＝ １／２ｒ² であり、この例については、 ａ ＝ １．５７１ となる。角度_tirが形成する扇形ＡＢＣの面積ａ_sについて解くと、 ａ_s ＝ １／２ｒ² _tir（_tirはラジアンで表わされる） ａ_s ＝ ．１３１ 従って、図５に示す４５°のプリズム角度と関連する損失（パーセント）は（ ａ_s／ａ）^*１００％、すなわち、（．１３１／１．５７１）^*１００％で、約８ ．３３％となる。 通常は、_tirの範囲内の角度で面５０ｂに入射した光線は、プリズム構造８０ の切子面により規定される出射面境界で全反射する。この結果は効率のより低い 光源である。この場合、結果として得られる光源の効率は約８．３３％低くなる 。 プリズム角度が２つの境を接する物質によって決まる臨界角と一致しない場合 、出射する光線の角変位の限界はプリズム角度と、全反射の角度とにより切り取 られるが、その上限はプリズム角度に対し垂直であり、下限はプリズム角度から 全反射の角度を減じたものである。しかしながら、プリズム角度が本発明による ように臨界角と一致するならば、離脱円錐はプリズム角度に対し垂直な軸により 規定される。 図６は、ライトボックス１０のプリズム角度と臨界角との一致の結果を示す。 さらに詳細にいえば、図６の窓１８はプリズム構造２４を有し、プリズム構造２ ４はその外面、すなわち、出射境界を規定している。プリズム構造２４は窓１８ とその周囲の空気の臨界角に等しいプリズム角度、すなわち、この例では４０． ２度に等しいプリズム角度を有する。その結果、窓１８の出射境界では全反射損 失は全く起こらない。従って、出射窓１８に入った全ての光線は出射角_eの中で 現れる。 この技法は指向性利得をもたらすと共に、入力パワーが同じであってもバック ライトアセンブリの光出力を増加させる。最大限の効率を達成し且つ全反射によ る損失を回避するために、色消し屈折プリズムのプリズム角度は境を接する物質 の臨界角と厳密に一致されている。視角はプリズム角度と材料の選択によって決 まり、これら２つの関数を制御することはフラットパネルバックライト方式にお いて望ましい。 さらに、本発明によれば、視角、すなわち、離脱角を選択し、次に、選択した 離脱角を満足させるために、周囲の物質、典型的には空気の屈折率に対して出射 窓の屈折率を操作することが考えられている。屈折率の選択を許す多様な材料に よって、本発明のこの面が可能になる。 出射窓１８の面１８ｂの上でごく小さなプリズム構造２４の製造を実現するた めに超小型成形技法を使用できることが示唆される。 特許法に従うと共に、新規な原理を適用し且つそのような特殊化された構成要 素を必要に応じて構成し、使用するために必要である情報を当業者に提供するた めに、本発明を相当に詳細に説明した。しかしながら、本発明が以上説明し且つ 図示した特定の実施形態には限定されず、特定の点で異なる機器や装置により本 発明を実施できること、及び機器の詳細と動作手順の双方について、本発明自体 の範囲から逸脱せずに様々な変形を実行できることを理解すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１１月１１日 【補正内容】 補正請求の範囲 １．フラットパネルライトボックスを有するＬＣＤ装置において、 フラットパネルライトボックスの内部に配置されたＵＶ光源と； 前記ライトボックスからの光の出射平面を決める第１及び第２の面を有し、所 定の屈折率と、周囲を取り囲む媒体の関数としての臨界角とを有する透明な出射 窓と； 光源と最も近接する出射窓の第１の面に配置され、紫外線放射を可視放射に変 換するりん光被覆膜の層と； 前記出射窓と一体であり、複数のプリズム構造から構成されており、各プリズ ム構造は複数の切子面を有し、前記切子面の各々の向きは前記出射平面に対し垂 直な軸に対して前記臨界角を成すように定められている切子面構造と を具備するＬＣＤ装置。 ２．前記光源は可視光を発する蛍光ランプである請求項１記載の改良。 ３．前記出射窓は透明材料であり且つ前記屈折率は１．１５から２．９である 請求項１記載の改良。 ４．前記透明出射窓はガラス及びプラスチックの一方の材料から形成されてい る請求項２記載の改良。 ５．前記周囲を取り囲む媒体は空気である請求項１記載の改良。 ６．前記切子面構造は複数の隣接する平行な溝から構成されており、前記溝の 内面が前記切子面を定める請求項１記載の改良。 ７．前記溝はＶ字形溝である請求項６記載の改良。 ８．前記切子面構造はプリズム構造から構成されており、各プリズム構造は少 なくとも４つの切子面を有する請求項１記載の改良。 ９．ＵＶ光源と、 前記光源を収納しており、前記光源にさらされる内面と、前記内面とは反対の 側の外面とを規定する平坦で透明な出射窓を含み、前記外面は前記内面とほぼ平 行であり、前記出射窓は、周囲を取り囲む媒体と関連して臨界角が決まる所定の 屈折率を有し、前記内面は平坦であり且つＵＶ光を可視光に変換するりん光被覆 膜を有し、前記外面は平坦ではなく、切子面を定める複数の切子面構造を含み、 前記切子面の向きは前記外面に対し垂直な軸に対して前記臨界角を成すように定 められているような箱体と； 前記外面に対して対面す関係の液晶パネルと を具備するＬＣＤ装置。 １０．前記出射窓はガラス及びプラスチック材料の一方から形成されている請 求項９記載のＬＣＤ装置。 １１．前記切子面構造は複数の隣接する平行な溝から構成されており、前記溝 の内面が前記切子面を定める請求項９記載のＬＣＤ装置。 １２．前記溝はＶ字形溝である請求項１１記載のＬＣＤ装置。 １３．前記切子面構造はプリズム構造から構成されており、各プリズム構造は 少なくとも４つの切子面を有する請求項９記載のＬＣＤ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 独占的所有権又は権利を請求する発明の実施形態は次のように定義される： １．液晶表示装置（ＬＣＤ）でバックライトとして使用するための光源を含む フラットパネルライトボックスにおいて、 所定の屈折率と、周囲を取り囲む媒体の関数としての臨界角とを有し、前記ラ イトボックスからの光の出射平面を規定する透明出射窓と； 前記出射窓と一体であり且つ前記出射平面に対して前記臨界角の関数として向 きを定められている切子面を規定する切子面構造とを具備して成る改良。 ２．前記光源は可視光を発する蛍光ランプである請求項１記載の改良。 ３．前記出射窓は透明材料であり且つ前記屈折率は１．１５から２．９である 請求項１記載の改良。 ４．前記透明出射窓はガラス及びプラスチックの一方の材料から形成されてい る請求項２記載の改良。 ５．光源は紫外線放射を発するランプであり且つ出射窓は紫外線放射を可視放 射に変換するりん光被覆膜を有する請求項１記載の改良。 ６．前記周囲を取り囲む媒体は空気である請求項１記載の改良。 ７．前記切子面構造は複数の隣接する平行な溝から構成されており、前記溝の 内面が前記切子面を規定する請求項１記載の改良。 ８．前記溝はＶ字形溝である請求項７記載の改良。 ９．前記切子面構造はプリズム構造から構成されており、各プリズム構造は少 なくとも４つの切子面を有する請求項１記載の改良。 １０．各切子面の向きは前記出射平面に対し垂直な軸に対して前記臨界角を成 すように定められている請求項９記載の改良。 １１．光源と； 前記光源を収納しており、前記光源にさらされる内面と、前記内面とは反対の 側の外面とを規定する平坦で透明な出射窓を含み、前記外面は前記内面とほぼ平 行であり、前記出射窓は、周囲を取り囲む媒体と関連して臨界角を規定する所定 の屈折率を有し、前記内面と前記外面のうち少なくとも一方は平坦ではなく、複 数の切子面を規定する切子面構造を含み、前記切子面は前記内面と前記外面の前 記少なくとも一方に対して、前記臨界角の関数である向きを有するような箱体と ； 前記外面に対して対面する関係にある液晶パネルとを具備するＬＣＤ装置。 １２．前記出射窓はガラス及びプラスチック材料の一方から形成されている請 求項１１記載のＬＣＤ装置。 １３．前記臨界角の関数である前記切子面の前記向きは、前記切子面を前記外 面に対し垂直な軸に対して前記臨界角を成すように設定する請求項１１記載のＬ ＣＤ装置。 １４．前記切子面構造は複数の隣接する平行な溝から構成されており、前記溝 の内面が前記切子面を規定する請求項１１記載のＬＣＤ装置。 １５．前記溝はＶ字形溝である請求項１４記載のＬＣＤ装置。 １６．前記切子面構造はプリズム構造から構成されており、各プリズム構造は 少なくとも４つの切子面を有する請求項１１記載のＬＣＤ装置。 １７．各切子面の向きは前記外面に対し垂直な軸に対して前記臨界角を成すよ うに定められている請求項１６記載のＬＣＤ装置。 １８．可視光源と、前記光源を収納し、前記拡散光を出射させることができる 箱体と、複数の光透過部分及び表示の提示を実現するときに選択的に不透明にな る複数の部分を含む表示パネルとを含む表示装置にあって、前記拡散光を前記表 示提示に対して視覚の範囲内で導く出射窓において、 前記拡散光源にさらされる第１の平坦な面を含み、前記第１の面は前記表示 装置の出射平面を規定し、第１の屈折率を有する透明で、ほぼ平坦な板と； 前記板の周囲を取り囲み、前記第１の屈折率と関連して臨界角を規定する第 ２の屈折率を有する透明媒体と； 前記第１の面とは反対の側の、平坦ではない前記板の第２の面を規定し、前 記板の複数の切子面を確定し、各切子面の向きは前記臨界角の関数として定めら れているような透明表面構造とを具備する出射窓。 １９．前記出射窓はガラス及びプラスチックの材料の一方から形成されている 請求項１８記載の出射窓。 ２０．前記臨界角の関数としての前記切子面の向きは、前記切子面を前記出射 平面に対し垂直な軸に対して前記臨界角を成すように設定する請求項１８記載の 出射窓。 ２１．前記切子面構造は複数の隣接する平行な溝から構成されており、前記溝 の内面は前記切子面を規定する請求項１８記載の出射窓。 ２２．前記溝はＶ字形溝である請求項２１記載の出射窓。 ２３．前記切子面構造はプリズム構造から構成されており、各プリズム構造は 少なくとも４つの切子面を有する請求項１８記載の出射窓。 ２４．各切子面の向きは前記射出面に対し垂直な軸に対して前記臨界角を成す ように定められている請求項２３記載の出射窓。