JP2003502715A - 逐次に原色生成されるカラー表示装置 - Google Patents

逐次に原色生成されるカラー表示装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、誘電体妨害される放電用放電ランプがバックライトのために使用される、時間的にシーケンシャルな原色混合を有する改善されたカラー表示装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、少なくとも２つの原色を使用することによって、原色の混合色を有
するカラー画像を表示することができるカラー表示装置に関する。
【０００２】 この種のカラー表示装置は、例えばコンピュータまたは別の技術的な装置のモ
ニタ、テレビジョン装置またはテレコミュニケーションに対するテレビジョン画
像スクリーン、グラフィック機械表示装置などの非常に多くの技術的な用途にお
いて必要とされる。
【０００３】 その際、本発明は、輝度フィルタがランプによってバックライトされるような
カラー表示装置に向けられている。輝度フィルタは局所的に制御可能であり、す
なわちフィルタがどのように明るいかに応じて局所分解されて制御可能である。
殊にこのことは、輝度フィルタを通る透過に関するが、反射方式であってもよい
。通例、この種の輝度フィルタは液晶装置、すなわち局所分解されて電気的に制
御される液晶エレメントまたは液晶エレメントの系である。
【０００４】 従来のカラー液晶装置では、平面的な白い光源がバックライトのために使用さ
れかつ電子ビームカラー画像管の場合のように、必要とされる原色にあるピクセ
ルによって画像が発生される。この種の画像は個々のピクセルの空間分解能が不
足しているために人間の目によって原色の相応の混合色を有するカラー画像の印
象を引き起こす。その際それぞれの画素はバックライトの白い光に対するカラー
フィルタを形成している。混合色の表示は、原色の空間的には交番しているが、
同時の表示によって行われる。液晶装置の透過度が僅かであるというばかりでな
く、カラーフィルタリングにより一層の損失が生じることは非常に不都合である
と認められる。更に、個々の原色ピクセルの幾何学的な寸法は必然的に、カラー
液晶装置の局所分解能より小さい。というのは、それぞれ使用の原色の原色ピク
セルから成るセットがそれぞれ共通に１つの画素を形成するからである。
【０００５】 これに対して択一的に、原色の局所的なインターリービングに代わって、時間
的な逐次方式が使用されるカラー液晶表示装置も開発されている。この方式では
、同一の画素が、それぞれ所属の輝度を有する使用の原色において順次発光する
。この場合も、人間の目の時間的な平均化によって、原色の相応の混合色を有す
るカラー画像の印象が生じる。
【０００６】 このために、バックライト自体が、原色の時間的なシーケンスを形成しなけれ
ばならない。カラーの発光ダイオードフィールドによってバックライトされるよ
うになっているカラー液晶表示装置によって良好な結果が得られた。ストラクチ
ャサイズが同じ場合、上述した系の場合より良好な局所分解能が実現される。更
に、個々の原色ピクセルのカラーフィルタ作用による光損失は生じない。
【０００７】 ここに説明する本発明は、従来技術に対して改良されたカラー液晶装置を提供
するという技術的な問題に基づいている。
【０００８】 このために本発明は、局所的に制御可能な輝度フィルタと、該輝度フィルタを
バックライトするためのランプとを備えているカラー表示装置であって、表示装
置は、画像を少なくとも２つの時間的に逐次交番する原色において生成して、全
体として、原色の混合色を有するカラー画像が生じるように構成されている形式
のものにおいて、ランプは少なくとも１つの誘電体妨害される電極を備えた放電
ランプであることによって特徴付けられている。
【０００９】 すなわち本発明によれば、原色画像を時間的に逐次重畳するという基本原理は
踏襲されるが、発光ダイオードバックライトに代わって、誘電体妨害される放電
用に設計されている放電ランプが使用される。この放電ランプは、発光ダイオー
ドに匹敵するスイッチング耐性を有している、すなわちランプの寿命の間に概略
的に期待される、約１０１０およびそれ以上というサイクル数において使用する
ことができ、しかも発光ダイオード装置に比べて対した技術問題もなくかつ非常
に好都合なコストでかつ大きなサイズ形成において使用することができるという
著しい利点を有している。更に、誘電体妨害される放電は短命でありかつそこま
では非常に高速にスイッチングされるので、強誘電体または反強誘電体液晶をベ
ースにしている新しい表示装置との関連において殊に、非常に短いスイッチング
時間が実現される。
【００１０】 本明細書において、局所的に制御可能な輝度フィルタの概念は最も普通の意味
において使用されかつそう扱われていることを述べておきたい。以下に詳細に説
明する液晶装置はこのために、今日技術的に普通の使用例を示しているに過ぎな
い。しかし本発明は、別の実施例、将来開発されるはずの実施例にも同じように
向けられているものである。重要なことはただ、輝度フィルタが表示すべき画像
の輝度を変調する、すなわち言ってみれば画像表示の空間的な部分に関わってい
る（および更に場合によっては画像のカラーストラクチャに対しても当該個所に
おける原色の重み付けによって）ということである。
【００１１】 有利にはランプは、キセノン・エキサイマー系に基づいており、従って相応の
蛍光物質に対するＶＵＶ（真空紫外放射線）励起を引き起こす。この種の放電は
、先行出願（ヨーロッパ特許出願第９４９１１１０３．３号）に示されているよ
うに、特別良好にパルス化されて駆動される。この先願出願の開示内容はこれを
以て本明細書に包含されたものである。技術的にはこの種のパルス化された駆動
法は、２つの先行出願第１９８３９３２９．６号および第１９８３９３３６．９
号に記載されているように、電子的な安定器によって実現される。これら２つの
先行出願の開示内容もここに包含されている。主には目に捕らえられる、モニタ
またはテレビジョン画像スクリーンにおける平面的な用途ではまさに、パルス化
された駆動法および上に引用された明細書に記載されている電子的な安定器は非
常に明るくかつ同時に非常にエネルギー効率のよいバックライト系である。
【００１２】 これまで、専門分野に限らず原色について多くが述べられている。実際に本発
明は、混合色の印象を引き起こすことができる２つの原色によって既に機能する
。しかし、カラー表示装置に対して比較的狭い意味において少なくとも３つの原
色が必要である。すなわち、普通にも使用される、例えば青、赤および緑。更に
、本発明は、例えばカラー再生を最適化するために、３つより多くの原色を使用
することを排除するものではない。
【００１３】 先に既に言明したように、誘電体妨害される放電に対する放電ランプによって
、今日の液晶装置との関連において非常に短いスイッチング時間が実現され、こ
のために、迅速に動く画像でもフリッカなく、準連続的に表示されるという利点
が実現される。今日の従来技術によれば、クロック時間、すなわち１つの原色あ
たりの時間周期は、約１ｍｓおよびそれ以下のオーダで実現可能である。本発明
は有利には、精々１０ｍｓ、有利には７ｍｓ、更に有利には４ｍｓおよび殊に２
ｍｓまたはそれ以下のクロック時間に向けられる。
【００１４】 短いクロック時間を考慮してまさに、液晶装置の制御に対して、ＴＥＴマトリ
クス（thin film transistor matrix）を使用すると有利である。しかし本発明
はこの技術に制限されていない。１つには、短いクロック時間はあらゆる用途に
おいて重要であるというわけではなく、２つには、択一的な技術においても改良
の余地があるからであり、かつ第３には、今日まだ公知になっていない、液晶装
置を制御するための将来の技術を考慮しているからである。
【００１５】 放電ランプの具体的な幾何学的な形状を考慮して、数多くの変形例が原理的に
考えられる。本発明は殊に、３つの態様に向けられている。これらについては実
施例としてもずっと後で詳細に説明するつもりである。第１の態様では、放電ラ
ンプは実際には、複数の個別放電ランプから成っている。これらはそれぞれ、実
質的に長く延びた形状、殊にロッド形状を有している。長く延びた個々の放電ラ
ンプのそれぞれは独自の誘電体妨害された放電を発生しかつ所定の原色、すなわ
ち相応の蛍光物質に対応付けられている。このために蛍光物質はランプ自体にま
たは直接近傍において別のエレメントに塗布されていることができる。全体とし
て、個々の放電ランプは交番する配置を形成している。この配置において使用の
すべての原色が局所的にインタリーブされて現れるようになっている。
【００１６】 このインタリーブ構成およびそれぞれの原色に対する個々の放電ランプの数は
、場合によっては拡散板のような光学的な補助手段が使用されて、できるだけ均
一な輝度が生じるように選定されていなければならない。このようにして、表示
される画像のストライプ状のまたは別様の形状の色ばみを回避することができる
。例えば、ロッド形状の放電ランプの交番的な配置は、拡散反射するように被膜
されているライトボックスにおいて設けるようにすることもできる。しかし不均
一性の補償は、フィルタまたは輝度フィルタの制御によっても考えられる。
【００１７】 第２の態様は比較的僅かな数の個別放電ランプしか使用しないことにあるが、
これらも同様に実質的に長く延びた、すなわち殊にはロッド形状である。これら
の個々の放電ランプの光は導光板に入力結合される。導光板は液晶装置の面上で
均一な分布が得られるようにする。このために、液晶装置の面は実質的に導光板
の面に対応している。例えば、１つ、２つまたは複数の辺縁に、矩形の導光板装
置に対応するロッド形状の放電ランプが設けられているようにすることができる
。放電ランプのそれぞれ個々のものはその長さに沿って、交番する順序で、使用
の原色に相応する蛍光物質および相応の群毎に電気的に制御可能な区分を有して
いる。
【００１８】 第３の変形例において、誘電体妨害される放電に対する扁平なランプは局所的
にインタリーブされた電極群の系を有している。電極群は別個に駆動可能であり
かつそれぞれ、原色に対する蛍光物質区分に割り当てられている。別個に駆動で
きるようにするには、必ずしも全部の電極が群に分割されている必要はない。例
えば、陰極だけまたは陽極だけまたはバイポーラ駆動においては一方の極性群の
電極だけを電気的に分離されている群に分割すれば十分であることもある。第１
の変形例と類似した結果が得られるが、唯一の放電ランプで間に合う。
【００１９】 既に示したように、３つの例のそれぞれにおいて、均一化のための付加的な光
学的な装置によって、例えばランプと液晶装置との間またはランプ内の拡散する
エレメントによってまたは拡散反射する面によって動作させるようにすれば有利
である。
【００２０】 しかしランプの光放射の均一性は液晶装置によっても補償することができる。
つまり、例えば相応のピクセル構造または透過度の他の方法での調節によって、
並びに電気的に、すなわち補償するフィルタパターンの重畳によって持続的に行
うようにすることもできる。
【００２１】 次に本発明を３つの実施例に基づいて詳細に説明する。その際開示される個々
の特徴は、別の組み合わせにおいても発明力のあるものである。ここには： 図１は、第１の実施例による本発明のカラー表示装置用ランプを示し、 図２は、第２の実施例による本発明のカラー表示装置用ランプを示し、 図３は、第３の実施例による本発明のカラー表示装置用ランプを示し、 図４は、第３の実施例による本発明のカラー表示装置の構造の断面を略示してい
る。
【００２２】 図１には、第１の実施例による液晶装置をバックライトするためのランプが示
されている。ライトボックス１に、誘電体妨害される放電用の放電ランプが複数
個配置されている。これらランプは相互に平行にかつ同じ間隔をおいて配置され
、ロッド状に長く延びたものである。その際放電ランプ２には、交番する順序で
カラー青、緑ないし赤用の蛍光物質が被膜されている。適当な蛍光物質は例えば
、ＥＰ９４９１１０５．８（０７３８３１１）号から公知である。全体として、
ライトボックス１はそれぞれ個々のカラーの平行な放電ランプ２を多数個含んで
いるが、図１には簡単にするために各カラーについてそれぞれ２つの放電ランプ
２しか図示されていない。
【００２３】 相応の制御によって、図示のランプを時間的に順次、青色光、それから緑色光
、それから赤色光、それから再び青色光というように発生することができる。ラ
イトボックス１の、放電ランプ２の方の側の拡散反射層３によって、図４にて説
明する拡散板と同じように、その都度投入されるカラーの比較的均一な輝度が生
じる。
【００２４】 この実施例は蛍光物質の選択が適当であれば、基本的に従来の構成部品から実
現することができるが、比較的大きな数の個々の放電ランプ２が必要である。
【００２５】 図２には、第２の実施例として、図１に対する択一例が示されている。この変
形例では、実質的に方形で扁平な導光板５の２つの相対する長い方の側の辺縁に
、それぞれロッド状の長く延びた、誘電体妨害される放電用の放電ランプ４が配
置されている。これらランプの光は図示されていない反射体を用いてほぼ完全に
、導光板５に入力結合される。放電ランプ４のそれぞれは、長手方向に沿って交
番する同じ長さの区間部分を複数個有している。これら区間部分は３つの原色青
、緑および赤に対応している。その際原色は、図１の実施例でもそうであったよ
うに、交番的に交代している。
【００２６】 このために、区間部分は適当な蛍光物質が被膜されているばかりでない。むし
ろ異なったカラーのこれら区間部分は相互に独立して切り換え可能でなければな
らない。このことは例えば、放電ランプが外部にある電極を有している、すなわ
ち少なくとも１つの極性群に対する電極（アノードまたはカソード）を有してい
ることによって行うことができる。電極が外部にある場合、放電容器壁、すなわ
ちこの場合は放電ランプ４の管壁が誘電体妨害物として用いられる。それぞれの
カラーに対する区間部分は勿論、相互接続することができ、この結果最終的には
、３つの別個の作動群だけが、すなわちそれぞれのカラーに対してそれぞれ１つ
の作動群が生じる。誘電体妨害される放電の行われるロッド状の放電ランプの技
術的な詳細については、従来技術１９７１８３９５．６号を参照されたい。
【００２７】 作動中、それぞれのカラーの区間部分は同時に発光され、その際カラーは同じ
方法で、第１の実施例の場合と同様に時間的に順次交代する。導光板５は側方で
入力結合された光を上の方向に偏向するために用いられる。このことは基本的に
、従来のバックライトシステムのものであり、例えばフラットスクリーンとして
公知である（いわゆる「エッジ・ライトタイプ」）。このことを支援する目的で
、導光板５の、光放射側とは反対側に、図示されていないが拡散反射被膜が設け
られている。この実施例は特有の放電ランプ４を必要とするが、これらは技術的
に問題ない。この実施例は第１の実施例に比べて著しく小さな数の放電ランプし
か必要でないという利点を有している。放電ランプの数はここでは２つであるが
、４つでもよい。導光板５は同時に光学的な拡散板の役目も果たしているので、
全体の構造は非常にフラットなものにすることができる。構造高さは基本的に、
放電ランプ４の、十分な出力発生に必要な直径および従って、良好な光入力結合
のために前以て決められる、導光板５の最小厚に対して決められている。
【００２８】 図３には、第３の実施例が示されている。ここには、誘電体妨害される放電用
に設計されている一様なフラット放射器６が図示されている。フラット放射器６
はストライプ区分７に分割されている。これらはここでも空間的に交番的に原色
青、緑および赤に対応しておりかつ時間的に逐次作動されるようになっている。
このために、それぞれのストライプ区分においてストライプ区分の領域における
相応の蛍光物質膜の他に、相応の電極構造が設けられている。これは異なったカ
ラーに属しているストライプを別個に作動させることを可能にするものである。
その際ここでも、同じカラーのすべてのストライプの電極を相互接続しておくこ
とができる。基本的に、この構造は図２のロッドランプの２次元の拡がりに対応
しているが、狭い長く延びた管模様がフラット放射器６に変えられている。スト
ライプ区分７が適当に細かく分割されていれば、人間の目が液晶装置を通り抜け
た後、輝度の依然として知覚される変動は殆ど生じない。その際、輝度の最小値
および最大値は時間的に逐次行われる切り換えによって局所的に一定ではなくか
つそれ故に既に目によって殆ど知覚することができないことも考慮されるべきで
ある。
【００２９】 しかし付加的に、光学的な拡散板、例えばつや消し仕上げされたガラス板また
は合成樹脂板を使用して、輝度分布が一層均一になるようにすることもできる。
このことは図４に略示されているが、ここには図３のフラット放射器６が下側の
領域において断面にて見えるようになっている。ストライプ区分７は放電容積の
隣接している区分として示されているが、実際にはここでは本来別個の放電室は
なく、作動的に見て別個の電極群（少なくとも１つの極性場所）および交番する
蛍光物質膜が存在しているだけである。
【００３０】 フラット放射器６の上側は光放射側であり、その際図４には、青のストライプ
区分７が活性状態である状況が象徴的に示されている。下側、すなわちフラット
放射器６の、光放射側とは反対側の側には反射層が取り付けられているようにす
ることができる。上に向かって出る光は８で示されている拡散板を通過する。拡
散板は多数回の屈折および反射プロセスによって、図４の場合にはフラット放射
器６からの青の光が統計学的に均一化されるようにする。均一化された光は大部
分が上方に出射しかつこれにより９で示されている液晶装置をバックライトする
。均一化された光のほんの僅かな部分だけが下方に向かって出射しかつそれから
少なくとも部分的にフラット放射器６の反射層によって反射される。
【００３１】 液晶装置は別個に制御可能な液晶セルの微細な構造を含んでいる。これらセル
によって、液晶装置９を通って透過される青の光をどんな輝度分布によって示す
かを制御可能である。すなわち、２次元の青い画像が生成される。次に、赤い画
像および緑の画像に相応する輝度分布が青い画像と交代することによって、人間
の目は生体学的な時間平均において実際に時間的な逐次原色画像の加法カラー混
合を知覚する。従って液晶装置９は、全体の画像の純図像的な表示の他に、正し
いカラー分布を考慮しても制御されなければならない。例えば、表示の画像が純
図像的に一定にとどまる場合にはカラー分布は、全体の画像におけるカラー分布
に依存して、画像の相応の青が支配的な個所において図４の「ブルーフェーズ」
では一層明るく現れかつレッドおよびグリーンフェーズでは逆に別の個所より暗
く現れるようにして、それぞれの個所のカラーの原色分布に合わされるようにし
なければならない。
【００３２】 このことは勿論、ランプ６をカラー特定のために一緒に使用することができる
ことを排除するものではない。例えば、平面的なカラーずれは、ランプ６におけ
る原色の相応に種々異なった制御によって補正することができる。勿論逆に、例
えば拡散板８が使用されないとき、ランプ６の光放射の残っている不均一性を液
晶装置９の補償する形の制御によって取り除くことも可能である。その際殊に、
原色に対する不均一性が一致していないことを考慮することも可能である。
【００３３】 液晶装置は有利には、反強誘電体液晶をベースにしているものである。このた
めに当該従来技術、例えば Hisashi Aoki“TFT Driving Opens the Way for Gra
y Shade Expressin”in Nikkei Microdevices Flat Panel 1999 Yearsbook”（
第１６５頁以降）が参考になる。
【００３４】 全体として本発明は、液晶装置９、またはより一般には局所的に制御可能な輝
度フィルタ９が点分解において、表示装置の必要な場所分解に調整されればよい
だけであるという重大な利点を提供する。画像ピクセルの、原色面への分解およ
びカラーフィルタリングはもはや必要ではない。これにより、一方において、場
所分解能を改善することができるかまたは他方において、液晶装置９に対するコ
ストを低減することができる。更に、カラー表示装置の輝度も良好である。とい
うのは、フィルタ損失は生じず、原色スポットへの従来の細分割に基づく液晶装
置９における損失（サブピクセル細分割によるアパーチャ損）は生じずかつ放電
ランプ６は非常に高い輝度を有するバックライトを可能にするからである。更に
は、誘電体妨害される放電に対する放電ランプはスイッチング耐性が非常に高く
かつ申し分なくパルス化駆動可能であると同時に、面積が比較的大きい場合まさ
に、ＬＥＤより著しくコスト面で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例による本発明のカラー表示装置用ランプの概略図である。
【図２】 第２の実施例による本発明のカラー表示装置用ランプの概略図である。
【図３】 第３の実施例による本発明のカラー表示装置用ランプの概略図である。
【図４】 第３の実施例による本発明のカラー表示装置の構造の断面の略図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１１ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１１Ｅ 3/34 3/34 Ｊ 3/36 3/36 (72)発明者 ラインハルト レッヒェラー ドイツ連邦共和国 ノイブルク／ドナウ グスターフ−フィリップ−シュトラーセ 58 １／２ Ｆターム(参考） 2H091 FA41Z FA50Z GA12 LA15 LA30 5C006 AA01 AA22 BB16 BB29 EA01 FA23 GA03 5C080 AA10 BB05 CC03 DD06 FF11 JJ06 5G435 AA16 BB12 BB15 CC12 EE23 EE26 EE29 GG26 GG27 GG33

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 局所的に制御可能な輝度フィルタ（９）と、該輝度フィルタ
    （９）をバックライトするためのランプ（６）とを備えているカラー表示装置で
    あって、 表示装置は、画像を少なくとも２つの時間的に逐次交番する原色において生成し
    て、全体として、原色の混合色を有するカラー画像が生じるように構成されてい
    る形式のものにおいて、 ランプ（６）は少なくとも１つの誘電体妨害される電極を備えた放電ランプであ
    る ことを特徴とするカラー表示装置。
  2. 【請求項２】 輝度フィルタ（９）は液晶装置である 請求項１記載のカラー表示装置。
  3. 【請求項３】 パルス化された作動方式用に構成されている給電装置を備え
    た 請求項１または２記載のカラー表示装置。
  4. 【請求項４】 画像を３つの原色において生成するように構成されている 請求項１から３までのいずれか１項記載のカラー表示装置。
  5. 【請求項５】 原色画像の逐次的な交代のタイミングは精々２ｍｓに構成さ
    れている 請求項１から４までのいずれか１項記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 液晶装置（６）はＴＦＴマトリクスを有している 請求項１から４までのいずれか１項記載および請求項２記載のカラー表示装置。
  7. 【請求項７】 ランプは、誘電体妨害される電極を備えた実質的に長く延び
    た形状の放電ランプ（２）が交番的に配置されたものである 請求項１から６までのいずれか１項記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 ランプは、実質的に輝度フィルタ（９）の面に相応している
    導光板装置（５）を有し、該導光板装置は少なくとも１つの辺縁に配置された、
    実質的に長く延びた形状の放電ランプ（４）を備え、該放電ランプは、誘電体妨
    害される電極および原色に対する交番する蛍光物質区分並びに相応の別個に駆動
    可能な電極群を備えている 請求項１から６までのいずれか１項記載のカラー表示装置。
  9. 【請求項９】 ランプ（６）は、インタリーブ構成されかつ別個に作動可能
    な電極群の系と、電極群にそれぞれ配属されている、原色に対する蛍光物質区分
    （７）とを有している 請求項１から６までのいずれか１項記載のカラー表示装置。
  10. 【請求項１０】 光学的な拡散板（８）を備え、該拡散板は輝度フィルタ（
    ９）とランプ（６）との間またはランプ（６）の内部に配置されている 請求項１から９までのいずれか１項記載のカラー表示装置。
  11. 【請求項１１】 輝度フィルタ（９）はランプ（６）の均一性を補償するよ
    うに構成されている 請求項１から１０までのいずれか１項記載のカラー表示装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１から１１までのいずれか１項記載のカラー表示装
    置を備えたモニタまたはテレビジョン画像スクリーン。
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