JP2003035904A - カラー液晶表示装置のための背面光源 - Google Patents

カラー液晶表示装置のための背面光源

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JP2003035904A JP2002135882A JP2002135882A JP2003035904A JP 2003035904 A JP2003035904 A JP 2003035904A JP 2002135882 A JP2002135882 A JP 2002135882A JP 2002135882 A JP2002135882 A JP 2002135882A JP 2003035904 A JP2003035904 A JP 2003035904A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、カラー液晶表示装置を背面照明す
るための技術に関する。 【解決手段】 １つの実施形態において、カラー透過型
ＬＣＤは、赤色、緑色、青色のＬＥＤを光源として用い
る。赤色ＬＥＤは矩形状の光ガイドの第１縁部に光学的
に結合され、緑色ＬＥＤは光ガイドの第２縁部に光学的
に結合され、青色ＬＥＤは光ガイドの第３縁部に光学的
に結合される。光ガイドの三組の変形部は、Ｒ、Ｇ、Ｂ
の光を光ガイドの前面から外に選択的に向ける。Ｒ、
Ｇ、ＢのＬＥＤは、常にオン状態であり、色の濾過はし
ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置に関し、詳細には、カラー液晶表示装置を背面照明す
るための技術に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ）は通常、携帯電話、個人用デジタル支援装置（ＰＤ
Ａ）、及びラップトップ・コンピュータのような電池作
動の機器に用いられ、テレビ画面及びコンピュータモニ
タとして嵩高のＣＲＴに取って代わりつつある。現在の
ところ、こうしたＬＣＤに関する欠点は、限られた輝
度、低効率、及び狭い視野角を含む。ＬＣＤは、白黒又
はカラーにすることができ、透過型又は反射型にするこ
とができる。本発明は、赤、緑、青の成分を含む背面照
明が必要とされるカラー透過型ＬＣＤに関する。
【０００３】図１は、従来のカラー透過型ＬＣＤの小さ
な部分の断面図である。他の型のカラー透過型ＬＣＤ構
造もある。図１の構造は、本発明によって回避される従
来のＬＣＤにおける或る種の欠点を示すために用いられ
る。図１において、ＬＣＤ１０は、ＬＣＤ層上部に背面
照明を供する白色光源１２を含む。通常の白色光源は、
蛍光管である。別の白色光源は、白色光を形成する発光
ダイオード（ＬＥＤ）の赤、緑、青の組合せである。他
の白色光源も周知である。これらの白色光源は、表示装
置の背面に均一な光を与えるものでなければならない。
【０００４】こうした均一な白色光を与える普遍的な技
術は、例えば、一枚の透明プラスチック・シートの１又
はそれ以上の縁部に光源を光学的に結合することによっ
て、蛍光管又はＬＥＤを光ガイドに光学的に結合するこ
とである。該シートは、光がシート表面から射出される
ように、光をシート上面に対してほぼ垂直に屈曲させる
変形部を有する。このような変形部の例は、底面の隆起
部、プラスチック・シート内に埋め込まれた反射粒子、
或いはシートの上面又は底面に付けた粗面を含む。該変
形部は、光ガイドの前面から射出される光の準均一な平
面を形成させる。鏡面反射性ではない反射面を光ガイド
背面の後に配置して、輝度及び均一性を高めることがで
きる。
【０００５】また、いかなる光ガイドも用いないことも
一般的であり、その場合には、表示装置の後に配置され
た光源には、表示装置全域に光を均一に分配するための
適当なディフューザが設けられる。偏光フィルタ１４は
白色光を直線偏光させる。次に、偏光となった白色光
は、各画素毎に一つのトランジスタを有する透明薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）アレイ１６に送られる。ＴＦＴア
レイは極めて周知のものであり、これ以上説明する必要
はないであろう。
【０００６】次に、ＴＦＴアレイ１６からの射出光は、
ＲＧＢ画素フィルタ１８によって濾過される。ＲＧＢ画
素フィルタ１８は、赤フィルタ層、緑フィルタ層、及び
青フィルタ層から構成することができる。これらの層
は、薄膜状に付着させることができる。一例として、赤
フィルタは、表示装置の赤画素域に一致する赤色光フィ
ルタ域のアレイを含む。赤フィルタの残りの部分は他の
光を通過させるように透明である。従って、ＲＧＢ画素
フィルタ１８においては、表示装置にある各Ｒ、Ｇ、Ｂ
の画素毎にフィルタが設けられる。
【０００７】ＲＧＢ画素フィルタ１８上に液晶層２０が
あり、液晶層２０上には接地された透明導電層２２があ
る。該液晶層２０の画素域を横切る電界がない状態で
は、その画素域を通過する光は、その偏光方向が入射偏
光に対して直交するように回転させられることになる。
液晶層２０の画素域を横切る電界は、液晶を整列させ、
光の偏光方向に影響を与えないようにする。トランジス
タの選択的な励起は、液晶層２０を横切る電界を局所的
に制御する。通常開（白の）シャッタ及び通常閉（黒
の）シャッタの両者が、異なる表示装置において用いら
れている。
【０００８】偏光フィルタ２４は、偏光フィルタ１４か
らの射出光に直交する偏光のみを通過させる。それた
め、偏光フィルタ２４は、液晶層２０の励起されていな
い画素域によって偏光された光のみを通過させ、液晶層
２０の励起された部分を通過する全ての光を吸収する。
液晶層２０を横切る電界の大きさは、個々のＲ、Ｇ、Ｂ
成分の輝度を制御し、どのような色でも形成することが
できる。このようにして、どのようなカラー画像も、Ｔ
ＦＴアレイ１６にある様々なトランジスタを選択的に励
起することによって観察者に提供することができる。他
の型のＬＣＤは、ＴＦＴアレイ１６の代りに受動型導電
体グリッドを使用するもので、そこでは、特定の行導電
体と列導電体の励起が、交差位置で液晶層の画素域を励
起する。
【０００９】ＲＧＢ画素フィルタ１８は、本来、各フィ
ルタが三原色のうちの１つのみを通過させるため、フィ
ルタに到達する全ての光の３分の２を濾過するものであ
る。これは、一般的に、従来のＬＣＤに関する効率の悪
さの重要な要因である。白色光源１２のＬＣＤ層の全透
過率は、およそ４％から１０％である。必要とされてい
るものは、白色光源のために付加的なエネルギーを必要
とすることなく、ＬＣＤ出力の輝度を高める技術であ
る。
【００１０】図２は、従来の別のカラーＬＣＤを示す。
ＬＣＤ層２８と表示された層は、ＲＧＢ画素フィルタ１
８を除いた図１の全ての層を含むものでよく、或いは、
ＬＣＤを実施するための他のどのような層であってもよ
い。図２は白色光源を使用せず、代わりに、赤色、緑
色、青色のＬＥＤのような赤、緑、青の光源３０を順次
励起するものである。光ガイド３２は、具体的には、１
つ又はそれ以上の光ガイド縁部に沿ってＲＧＢ光を受け
取り、多くの周知技術のいずれか１つを用いてＬＣＤ層
２８に向けて光を屈曲させる。ＲＧＢ光源を順次励起す
るには、ＴＦＴアレイの励起との同期化が必要である。
更に、感知可能なちらつきのいかなる発生をも防止する
ためには、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の各々は、少なくとも１８０
Ｈｚの周波数で励起され、毎秒６０フレームで、３色全
てに順次対応させなければならない。観察者が表示装置
を見ながら頭を動かすことによって生じる場合のような
人為動作を考慮すると、このスイッチ速度はもっと速く
する必要がある。シャッタ（ＬＣ＋ＴＦＴ）の遅いスイ
ッチ速度と人為的動作に伴う問題は、おそらくこの手法
を少なくとも更に数年の間、非実用的な状態にしておく
であろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】１つの実施形態におい
て、カラー透過型ＬＣＤは、光源として赤色、緑色、青
色のＬＥＤを用いる。赤色ＬＥＤは矩形状の光ガイドの
第１縁部に光学的に結合され、緑色ＬＥＤは光ガイドの
第２縁部に光学的に結合され、青色ＬＥＤは光ガイドの
第３縁部に光学的に結合される。光ガイドにある変形部
は、光を、光ガイド前面から外向きに指向させる。第１
組の変形部は、赤色光のみを、表示装置の赤画素域にお
いて光ガイドから外向きに指向させるように配列され
る。第２組の変形部は、緑色光のみを、表示装置の緑画
素域において光ガイドから外向きに指向させるように配
列される。そして、第３組の変形部は、青色光のみを、
表示装置の青画素域において光ガイドから外向きに指向
させるように配列される。１つの実施形態において、こ
れらの変形部は、光ガイドから外向きに指向されるべき
入射光の方向にほぼ面する傾斜面を有する隆起部であ
る。この実施形態においては、三組の隆起部があり、各
組は他の組と直交する傾斜面を有する。Ｒ，Ｇ、ＢのＬ
ＥＤは常にオン状態にあり、カラー濾過はない。
【００１２】１つの実施形態において、ＬＣＤは、列に
配列された赤画素、隣接する平行な列に配列された緑画
素、及び緑画素に隣接して列に配列された青画素を有す
る。このパターンは繰り返される。この種の表示装置に
とっては、光ガイドの各色に関連する変形部は、変形部
によって反射される特定色のための画素の列に一致する
帯状部の形で配列される。
【００１３】別の実施形態において、青色ＬＥＤは、光
ガイドの１つ又はそれ以上の縁部に光学的に結合され、
さらに蛍光帯状部が、赤及び緑の画素列に一致する光ガ
イドの表面に配置される。赤及び緑の蛍光帯状部の下に
ある変形部が、蛍光帯状部の背面に向けて青色光を反射
する。赤画素列に一致する蛍光帯状部は、青色ＬＥＤか
らの青色光で照射されるときに赤色光を生成する。緑画
素列に一致する蛍光帯状部は、青色光で照射されるとき
に緑色光を生成する。青の表示装置画素に一致する領域
においては、蛍光帯状部は使用されず、代わりに、光ガ
イドの変形部が用いられ、青色光を漏出する。光源とし
て紫外線ＬＥＤが用いられる場合には、紫外線で照射さ
れるときに青色光を生成する青画素列用の蛍光帯状部が
用いられる。
【００１４】この優れた背面照明技術は、図２に示され
た技術とは異なり、光源に１００％の時間のオン状態を
可能にし、図１に示された技術とは異なり、ＲＧＢ画素
フィルタを必要としないため、本発明のＬＣＤは、前述
した様々な欠点を克服するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】図３は、本発明の１つの実施形態
による光ガイド４０の正面斜視図である。光ガイド４０
は、好ましくは、光学的に高品質のプラスチック又はガ
ラスで形成される。光ガイド４０の厚さは、ＬＣＤの大
きさ及び要求される機械的特性のような様々な要因によ
って決まる。赤色光ＬＥＤ４２が、光ガイド４０の左縁
部に光学的に結合される。表示装置の大きさ及び所望の
輝度に応じて、多数の赤色光ＬＥＤを用いることができ
る。高屈折率のエポキシ樹脂を使用するとか、或いはＬ
ＥＤを光ガイド縁部に埋め込むといった、ＬＥＤと光ガ
イドの間の光学的結合を向上する技術であれば、どのよ
うな技術でも用いることができる。また、光ガイドにＬ
ＥＤ光を光学的に結合するために１つ又はそれ以上のレ
ンズを使用し、所望の光分散を与えることができる。緑
色光ＬＥＤ４３が、光ガイド４０の右縁部に光学的に結
合される。そして、青色光ＬＥＤ４４が、光ガイド４０
の上縁部に光学的に結合される。用いられる緑色ＬＥＤ
又は青色ＬＥＤは何個でもよく、該縁部のいずれも、こ
れら原色の入力源にすることができる。
【００１６】光ガイド４０の変形部は、特定の縁部から
入射する光を、該光ガイド４０の前面４６を通して反射
するように設計される。これら変形部を図４及び図５に
基づいて説明する。赤色光の反射又は「漏出」のための
変形部４８を文字Ｒで表し、緑色光の反射のための変形
部４９を文字Ｇで表し、青色光の反射のための変形部５
０を文字Ｂで表す。図３に示された特定の実施形態にお
いて、表示装置の画素は列に配列され、各々の文字Ｒ、
Ｇ、Ｂは、表示装置におけるその色の画素に一致する変
形部を表すものとする。各画素毎に分離された変形部に
代えて、適当であれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の列全体のため
に、変形部を帯状部として形成することができる。適当
なレンズ６０（図４）を光ガイド４０の上面４６に形成
して、特定画素域のための光をコリメートし、輝度を高
め、クロストークを最小にするように形成することがで
きる。
【００１７】図４は、図３の線４−４に沿った光ガイド
４０の一部断面図である。この特定の実施形態におい
て、変形部は、光ガイド４０の背面に形成された隆起部
であり、光が特定の方向から隆起部に入射したときにの
み、光を光ガイド４０の上面に向けて反射する。赤色光
ＬＥＤ４２からの赤色光を反射するための変形部４８
は、光ガイド４０の左縁部からの入射光を（表面に対す
る臨界角より小さい角度で）上方に反射するが別の方向
からの入射光を反射しない傾斜面を有する。変形部４９
は、同様に、光ガイド４０の右縁部から入射する緑色光
を上方に反射するが他のいかなる縁部からの入射光も反
射しない傾斜面を有する。青色光のための変形部５０
は、図４の平面に向かって傾斜面を有しているため、図
面では見ることができない。
【００１８】図５は、図３の線５−５に沿った光ガイド
４０の断面図であり、図３において上縁部から入射する
青色光を上方に反射する変形部５０の傾斜面を示してい
る。光が光ガイド４０の内縁部から反射するのを防止す
る（及び望ましくない場合に、特定光源からの光を再指
向させる）ために、該縁部を光吸収材で被覆することが
できる。
【００１９】図６は、ＲＧＢ画素フィルタ１８以外は図
１のＬＣＤの上部層を利用するＬＣＤ６４の一部の断面
略図である。図３の光ガイド４０がＬＣＤ６４の背面光
源として用いられる。当業者に周知の従来型スキャナ６
６が、従来型回路から赤、緑、青のデータを受信し、周
知の行及び列アドレス回路構成を用いて、ＴＦＴアレイ
１６のトランジスタを選択的に励起する。図２と対照的
に、図６の技術を用いることより、アレイの最初の走査
が例えば赤画素のためにのみ行われる必要はなくなり、
赤、緑、青の背面照明が常にオン状態にあるので、赤、
緑、青の画素は、蛇行状に順次「開閉」させることがで
きる。更に、一度に１つ以上の画素を励起することを含
めて、ＴＦＴアレイ１６（又は受動型導電体グリッド）
のいかなる形式の制御を用いることもできる。
【００２０】偏光フィルタ１４の背面光源の照度は、各
色からの光の割合が所望の白色点を達成するように設定
されることが望ましい。これは、ＬＥＤにおけるＲＧＢ
光の比が固定されている蛍光ランプに比して重要な特徴
である。偏光フィルタ１４に入射する３色全てについて
所望の照明特性を得るために、ＬＥＤの励起の信号を調
整することができる。変形部４８−５０は様々な形状を
取ることができ、光ガイドの表面に形成することができ
るし、内部に形成することもできる。変形部の例は、米
国特許第６，０７２，５５１号、第５，８７６，１０７
号、第５，８５７，７６１号、第４，５７３，７６６号
に記載されており、全てを引用によりここに組み込む。
【００２１】理論的には、ＬＣＤによるＲ、Ｇ、Ｂの最
大強度出力が白色光を生み出す。白色光を作るために
は、光の約５０％が光源とは関係のない緑色であること
が必要である。ＬＥＤの相対的効率は時間と共に変化す
るため、いかなる輝度の変化をも補償するように励起の
信号に対して動的な調整（例えば、光検出器のフィード
バックを用いること）を行うことができる。モニタ及び
それに類するもののための標準画素配列は、１２８０×
１０２４画素のＨＤＴＶ標準のもの、又は、解像度がよ
り低い６４０×４８０及び３２０×２４０のものを含
む。画素ピッチは、当然のことながらＬＣＤの所望の大
きさ及び画素数により決定される。携帯電話のような単
純な表示装置については、画素がより少ないものでも許
容される。液晶表示装置に関する追加情報は、表題「液
晶フラットパネル表示装置」ウィリアム・オマラ著、１
９９３年、ヴァン・ノストランド・ラインホルド社刊、
及び、表題「カラーＴＦＴ液晶表示装置」Ｔ．ヤマザキ
著、ＳＥＭＩ刊の書籍にあり、引用によりここに組み込
む。
【００２２】図６に示された技術を用いることにより、
図１のＲＧＢフィルタ１８によって発生する６６％の損
失は取り除かれ、常にオン状態の赤色、緑色、青色のＬ
ＥＤが、図２と比較して高いスイッチ速度、ちらつき、
及び同期化という欠点を回避する。いくつかの実施形態
において、光ガイド４０によって射出される隣接する色
の間のクロストークを最小限にするために、光ガイド４
０と液晶層２０の間にフィルタ又はマスクを用いること
ができる。
【００２３】図７に示された光ガイドの別の実施形態に
おいては、光学的に透明な光ガイド７０が、光ガイド７
０の一つの縁部に光学的に結合された青色ＬＥＤ７２を
有する。追加の青色ＬＥＤを、同じ縁部又は他のいずれ
かの縁部に結合することができる。第１蛍光材７３が、
表示装置の赤画素域に対応して、赤色光の射出が望まれ
る領域において光ガイド７０の表面上に付着される。こ
の蛍光材は、青色光で照射されると赤色光を生成する種
類のものでなければならない。この蛍光材は、ステンシ
ルを用いて液状の形態で付着させることができる。図７
の実施形態において、赤画素は列で配列されることを想
定しているが、該蛍光材は、意図される画素位置に応じ
て他の形態で付着させることができる。光ガイド７０の
変形部は、光ガイド７０の縁部に入射する青色光を反射
して蛍光材の背面を照射する。
【００２４】第２蛍光材７４が、緑画素のために付着さ
れる。この蛍光材は、青色光に照射されると緑色光を生
成する。青画素域７６にとって蛍光材は必要でなく、光
ガイド７０の変形部が、青画素域において光ガイド７０
の上面を通るように青色光を反射する。赤、緑、青の光
をコリメートし、色間のクロストークを最小にするため
に、レンズを光ガイド７０の上面に形成することができ
る。
【００２５】赤の蛍光材７３は、ＳｒＳ：Ｅｕ2+とする
ことができる。緑の蛍光材７４は、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅ
ｕ2+とすればよい。これら蛍光体は、（Ｒ、Ｇ、Ｂ成分
を有する）白色光を形成するために青色ＬＥＤのレンズ
上に付着されるものと同一であり、１００％までの量子
効率を有する。これら蛍光体は、商業的に入手可能な青
色ＬＥＤから射出される４６０ナノメートルの青によっ
て良好に励起されるものである。１つの実施形態におい
て、青画素が赤画素及び緑画素の視野角特性に合致する
ように、適当なディフューザ（例えば、散乱パウダー）
が青画素域７６に配置される。蛍光体は、ステンシルを
用いて液状の懸濁液で付着させることができる。蛍光体
層に透明な保護層を重ねることができる。透明な保護層
は、青画素の視野角を増すために青画素域に粗面をもつ
ことができる。
【００２６】１つの実施形態において、赤、緑、青の光
の領域が光ガイド７０の表面上で互いに突き当たる関係
となるようにし、光ガイドの変形部は、ＬＥＤからの青
色光を光ガイド７０の上面に均等に指向させるように配
列する。赤、緑、青の画素列間に間隔がある場合には、
変形部は、列の間において光が射出されないように形成
する。もう一つの選択肢として、又は追加的に、不透明
マスクを光ガイド７０の表面上に形成して、光が、光ガ
イドの表面のいくつかの領域から射出されるのを防止す
ることもできる。
【００２７】図８は、図７の光ガイド７０を用いること
以外は（図２と同様の）様々なＬＣＤ層２８を有するＬ
ＣＤ７７の断面図である。図９は、紫外線ＬＥＤ８０が
光ガイド８２の一縁部に光学的に結合されている点を除
き、図７と同様の１つの実施形態を示す。追加のＬＥＤ
を、光ガイド８２の該縁部又は他の縁部に結合させるこ
とができる。紫外線に照射されたとき赤、緑、青の光を
それぞれ生成する３つの異なる蛍光材８４、８５、８６
が、表示装置の赤、緑、青の画素に対応する領域におい
て、光ガイド８２の表面上に付着される。これら蛍光材
は、当業者に周知の従来の形式のものとすることができ
る。赤、緑、青の光をコリメートし、色間のクロストー
クを最小にするために、光ガイド８２の上面にレンズを
形成することができる。図１０は、図９の光ガイド８２
を用いること以外は（図２と同様の）種々のＬＣＤ層２
８を有するＬＣＤ９０の断面図である。
【００２８】光ガイド及びＬＣＤについて記載されてい
る多くの特許が、光の抽出効率を高めるための技術を提
供しており、これらの技術のいずれもが、適当なものと
して本発明において採用することができる。これら特許
は、米国特許第６，０９４，２８３号、第６，０７９，
８３８号、第６，０７８，７０４号、第６，０７３，０
３４号、第６，０７２，５５１号、第６，０６０，７２
７号、第６，０５７，９６６号、第５，９７５，７１１
号、第５，８８３，６８４号、第５，８５７，７６１
号、第５，８４１，４９４号、第５，５８０，９３２
号、第５，４７９，３２８号、第５，４０４，２７７
号、第５，２０２，９５０号、第５，０５０，９４６
号、第４，９２９，０６２号、第４，５７３，７６６号
を含み、全て引用によりここに組み込む。
【００２９】本発明の特定の実施形態が示され、記載さ
れてきたが、より広い態様において本発明から逸脱する
ことなく変更及び変形が可能であることは当業者であれ
ば明らかであり、そのため、特許請求の範囲は、本発明
の真意及び範囲に含まれる全てのそうした変更及び変形
を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】常にオン状態の白色光源を用いる公知のカラー
透過型ＬＣＤの断面図である。
【図２】順次励起される赤、緑、青の分離した光源を用
いる公知のＬＣＤの断面図である。
【図３】光ガイドの縁部に沿って配置された指定光源か
らの光のみを選択的に漏出するために配列された変形部
を有する光ガイドの斜視図である。
【図４】赤、緑、青の光を選択的に漏出する変形部を示
す図３の線４−４に沿った光ガイドの一部の断面図であ
る。
【図５】図３の線５−５に沿った光ガイドの一部の断面
図である。
【図６】図３の光ガイドの使用を示すＬＣＤの一部の断
面図である。
【図７】光ガイドの一縁部に光学的に結合された青色光
ＬＥＤからの青色光により照射されたときに赤又は緑の
いずれかの光を生成する蛍光体を有する帯状部を組み込
んだ光ガイドの斜視図である。
【図８】図７の光ガイドの使用を示すＬＣＤの一部の断
面図である。
【図９】光ガイドの一縁部に結合された紫外線ＬＥＤか
らの紫外線により照射されたときに赤、緑、青のいずれ
かの光を生成する蛍光体を有する帯状部を組み込んだ光
ガイドの斜視図である。
【図１０】図９の光ガイドの使用を示すＬＣＤの一部の
断面図である。
【符号の説明】
４０ 光ガイド ４２ 赤色光ＬＥＤ ４３ 緑色光ＬＥＤ ４４ 青色光ＬＥＤ ４６ 上面 ４８ 変形部 ４９ 変形部 ５０ 変形部 ６０ レンズ ７０ 光ガイド ７２ 青色ＬＥＤ ７３ 第１蛍光材 ７４ 第２蛍光材 ７６ 青画素域 ８０ 紫外線ＬＥＤ ８２ 光ガイド ８４ 蛍光材 ８５ 蛍光材 ８６ 蛍光材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02 (72)発明者 ジェラルド ハルベルス オランダ 159 アンイェルヴァリエ エ ルハーエス−ヘルトヘンボッシュ 5237 (72)発明者 ウェイン エル スナイダー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト カウパー ストリ ート 3365 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA21Z FA23Z FA29Z FA45Z FB02 FB07 LA18

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カラー液晶表示装置のための背面光源を
    含み、 前記背面光源が、 第１表面と反対側の第２表面と複数の縁部とを有する少
    なくとも１つの光ガイドと、 前記光ガイドの第１縁部に光学的に結合された少なくと
    も１つの赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）と、 前記光ガイドの第２縁部に光学的に結合された少なくと
    も１つの緑色ＬＥＤと、 前記光ガイドの第３縁部に光学的に結合された少なくと
    も１つの青色ＬＥＤと、を含み、 前記光ガイドが、光指向要素を含み、 前記光指向要素の第１組が、前記第１縁部に入射する光
    を、前記表示装置の赤画素に対応する領域において前記
    第１表面から射出させるように指向させ、 前記光指向要素の第２組が、前記第２縁部に入射する光
    を、前記表示装置の緑画素に対応する領域において前記
    第１表面から射出させるように指向させ、 前記光指向要素の第３組が、前記第３縁部に入射する光
    を、前記表示装置の青画素に対応する領域において前記
    第１表面から射出するように指向させる、ことを特徴と
    する装置。
  2. 【請求項２】 １つの液晶層を含む複数層を更に含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記光指向要素が、前記光ガイド表面の
    変形部であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記変形部が、前記光ガイド内の隆起部
    を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記光指向要素の第１組が、前記第１縁
    部に入射する光を受けるための傾斜面を有する隆起部を
    含み、 前記光指向要素の第２組が、前記第１組の光指向要素の
    前記傾斜面と直交し前記第２縁部に入射する光を受ける
    ための傾斜面を有する隆起部を含み、 前記光指向要素の第３組が、前記第１組及び前記第２組
    の光指向要素の前記傾斜面と直交し前記第３縁部に入射
    する光を受けるための傾斜面を有する隆起部を含む、こ
    とを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記光指向要素が、画素位置に対応する
    領域においてのみ、光を前記光ガイドから漏出させるよ
    うに配置されることを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 前記光指向要素が、画素の列に一致する
    列で配列されることを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記光ガイドが、前記光ガイドから射出
    する光をコリメートするためのレンズを含むことを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記表示装置の画素毎に１つのレンズが
    あることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第１偏光フィルタ、励起用アレイ、液
    晶層、及び第２偏光フィルタを含む複数層を更に備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記励起用アレイが薄膜トランジスタ
    アレイであることを特徴とする請求項１０に記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記複数層がカラーフィルタ無しであ
    ることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記表示装置は、液晶層を含む複数
    層、及び、 第１表面、反対側の第２表面及び複数の縁部を有する少
    なくとも一つの光ガイドと、前記光ガイドの第１縁部に
    光学的に結合された少なくとも一つの赤色発光ダイオー
    ド（ＬＥＤ）と、前記光ガイドの第２縁部に光学的に結
    合された少なくとも一つの緑色ＬＥＤと、前記光ガイド
    の第３縁部に光学的に結合された少なくとも一つの青色
    ＬＥＤとを含む背面光源、を備え、 前記光ガイドは、光指向要素を含み、 前記光指向要素の第１組が、前記第１縁部に入射する光
    を反射し、前記表示装置の赤画素に対応する領域におい
    て前記第１表面から射出するように指向させ、前記光指
    向要素の第２組が、前記第２縁部に入射する光を反射
    し、前記表示装置の緑画素に対応する領域において前記
    第１表面から射出するように指向させ、前記光指向要素
    の第３組が、前記第３縁部に入射する光を反射し、前記
    表示装置の青画素に対応する領域において前記第１表面
    から射出するように指向させるようになったカラー液晶
    表示装置によって実行される方法であって、 前記光ガイドの前記第１縁部に光学的に結合された前記
    赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）を励起し、 前記光ガイドの前記第２縁部に光学的に結合された前記
    緑色ＬＥＤを励起し、 前記光ガイドの前記第３縁部に光学的に結合された前記
    青色ＬＥＤを励起し、 前記液晶層を選択的に制御して赤、緑、青の光の組合せ
    から成る画像を表示する、ことを含むことを特徴とする
    方法。
  14. 【請求項１４】 前記複数層が、第１偏光フィルタと薄
    膜トランジスタアレイと前記液晶層と第２偏光フィルタ
    とを含み、前記液晶層の前記選択的制御が、前記薄膜ト
    ランジスタアレイのトランジスタを選択的に作動させる
    ことからなることを特徴とする請求項１３に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 カラー液晶表示装置のための背面光源
    を含み、 第１表面及び反対側の第２表面を有する少なくとも一つ
    の光ガイドと、 前記光ガイドに光学的に結合され、青色光と同等又は青
    色光より小さい波長を有する光を射出する一つの発光ダ
    イオード（ＬＥＤ）と、 前記ＬＥＤによって射出される光により照射されるとき
    に赤色光を生成する第１蛍光材を有する前記光ガイドの
    前記第１表面上にある複数の第１領域と、 前記ＬＥＤによって射出される光により照射されるとき
    に緑色光を生成する第２蛍光材を有する前記光ガイドの
    前記第１表面上にある複数の第２領域と、 前記光ガイドに形成され、前記ＬＥＤからの光を前記第
    １表面に指向させ、前記第１領域及び第２領域によって
    射出される前記赤色光及び緑色光を、前記表示装置の赤
    画素及び緑画素に一致させる変形部と、を含むことを特
    徴とする装置。
  16. 【請求項１６】 前記ＬＥＤが青色光を射出することを
    特徴とする請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記ＬＥＤによって射出される光によ
    り照射されるときに青色光を生成する第３蛍光材を有す
    る前記光ガイドの前記第１表面上にある第３領域を更に
    含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記ＬＥＤが紫外線を射出することを
    特徴とする請求項１７に記載の装置。
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