JP2004519816A - 照明システム及び表示装置 - Google Patents

Abstract

表示装置を照明するためのバックライティングシステムが、発光パネル（１１）及び光を該発光パネル（１１）に結合させるための光源（６）を有する。光源は、低圧放電ランプ（６，７）を有する。本発明によれば、光源が更に、該光源により放たれる光の色温度を選択的に設定するための複数のＬＥＤ（８，８’．．．，９，９’．．．）を有する。好ましくは、ＬＥＤ（８，８’．．．，９，９’．．．）は、光源により放たれる光の色温度を上昇させる。好ましくは、バックライティングシステムにより放たれる光は、６０００Ｋから１０５００Ｋである。好ましくは、ＬＥＤ（８，８’．．．，９，９’．．．）は、各々が好ましくは少なくとも５ｌｍの光束を持つ青色ＬＥＤである。表示装置の表示スクリーン上に表示されるべき画像の色点は、当該バックライティングシステムにより、最適なコントラストが該表示装置により表示されるべき画像に対して達成されるように設定される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置を照明するための照明システムであって、発光パネル及び光を該発光パネルに結合させる（ｃｏｕｐｌｅ ｉｎｔｏ）ための光源を有し、前記光源は低圧水銀蒸気放電ランプを含む、照明システムに関する。
【０００２】
本発明はまた、前記照明システムを有する表示装置にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
斯かる照明システム自体は知られており、エッジライティングシステムとも呼ばれる。それらシステムは、とりわけ、（画像）表示装置用の、例えば、テレビジョン受信機及びモニタ用のバックライティングとして適用される。斯かる照明システムは、（携帯型）コンピュータ又は（コードレス）電話で用いられる、ＬＣＤパネルとも呼ばれる液晶表示装置等の非放射性ディスプレイ用のバックライティングとしてとりわけ適宜に用いられ得る。
【０００４】
前記表示装置は、一般に、各々が少なくとも一つの電極により制御される画素（ピクセル）の正則パターンが設けられた基板を有する。（画像）表示装置の（表示）スクリーンの関連領域に画像又はデータグラフィック表示を再生するために、前記表示装置は制御回路を用いる。ＬＣＤ装置においては、バックライトから生じる光がスイッチやモジュレータにより変調され、種々のタイプの液晶効果が用いられる。更に、表示は、電気泳動効果又は電気機械効果に基づいても良い。
【０００５】
冒頭段落に述べられた照明システムにおいては、管状低圧水銀蒸気放電ランプ、例えば、１つ以上の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）が光源として用いられ、動作時、該光源により放たれる光は、光導波路として作用する発光パネルに結合される。この光導波路は、一般に、例えば合成樹脂又はガラス製の比較的薄いフラットなパネルを成し、光が、（全）反射（（ｔｏｔａｌ） ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）作用のもとで該光導波路を介して移送される。
【０００６】
冒頭段落に述べられたタイプの照明システムは、欧州特許第ＥＰ ７４９ ５５０号に開示されている。この文献には、低圧水銀蒸気放電ランプを備えた、発光窓を持つ発光パネルを有するＬＣＤ装置を照明するためのフラットな光源が記載され、前記発光パネルは該発光パネルに光を結合させるための光入力エッジ面を備え、照明システムが、その長手方向が前記光入力エッジ面に並列であり、低圧水銀蒸気放電ランプを備えた光混合チャンバを有し、該光混合チャンバは前記光入力エッジ面に関連付けられることが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
既知の照明システムの不利な点は、光源が定電磁スペクトルを持つことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、前記の不利な点を完全に又はある程度無くすことにある。
【０００９】
本発明によれば、この目的は、前記光源が更に、該光源により放たれる光の色温度を選択的に設定するための複数の発光ダイオードを有することにより達成される。
【００１０】
本発明による照明システムにおいて、低圧水銀蒸気放電ランプよりも高い又は低い発光波長を持つ１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤｓ）を用いることにより、光源により放たれる光の色温度を調整することができる、ということが達成される。照明システムにおいて光源により放たれる光の色点（ｃｏｌｏｒ ｐｏｉｎｔ）は、それらＬＥＤをスイッチオン若しくはオフすることにより、又は低圧水銀蒸気放電ランプに対してそれらＬＥＤの強度を調節することにより影響される。これにより、動作時に、照明システムにより放たれる光の電磁スペクトルを調整することができる。結果として、表示装置により表示されるべき画像の色点を、該表示装置のピクセルの透過率を調節することなく、調整することができる。言い換えると、表示装置により表示される画像の色点の変化が、該表示装置ではなく、照明システムにより制御される。アセンブリ内で照明システムの機能と表示装置の機能とを適宜に分離することにより、とりわけ表示装置により表示される画像のコントラストの増加が得られる。表示装置により表示される画像の色点の制御が実質的に照明システムに委ねられるので、表示装置のピクセルの透過率が、ハイコントラストの画像を表示するために最適に用いられ得る。これらＬＥＤと１つ以上の低圧水銀蒸気放電ランプとを組合わせて用いることは、ダイナミックな照明の可能性をもたらす。
【００１１】
当該照明システムの一実施例は、前記発光ダイオードが、前記光源により放たれる光の色温度を選択的に上昇させるための発光波長を有することを特徴とする。
【００１２】
既知の照明システムにおいて光源として用いられる低圧水銀蒸気放電ランプは一般に略々６５００Ｋの定色温度を持つ。照明システムの光源にＬＥＤを追加することにより、該照明システムにより放たれる光の電磁スペクトルが調整可能になる。このようにして、表示装置に入射する光の色温度を上昇させることができる。
【００１３】
好ましくは、低圧水銀蒸気放電ランプに加えて、照明システムにより放たれる光の色温度を例えば６０００Ｋから１１０００Ｋの範囲で調整可能にするようなＬＥＤが、光源として用いられる。
【００１４】
照明システムにより放たれる光の色温度の下限６０００Ｋは、低圧水銀蒸気放電ランプの色温度が前記範囲内（一般に約６５００Ｋ）にある事実により促される（ｐｒｏｍｐｔ）。照明システムにより放たれる光の色温度の上限１１０００Ｋは、表示装置内のカラーフィルタがしばしば色温度低減効果を持ち、これにより、照明システムと表示装置との組み合わせの色温度が例えば９５００Ｋに減じられる事実により促される。
【００１５】
照明システムにより放たれる光の色温度を例えば６５００Ｋ（低圧水銀蒸気放電ランプの色温度）から例えば９３００Ｋに上昇させるためには、６５００Ｋにおけるスペクトル光分布（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に対し、光スペクトルへの赤色の貢献度を０．９０に低減させる必要があると同時に、光スペクトルへの青色の貢献度を１．３８に増大させる必要があろう。尚、これらの数値は、緑色の貢献度は変わらないという前提に基づくものである。しかしながら、６５００Ｋにおけるスペクトル光分布に対し、光スペクトルへの緑色及び赤色の両方の貢献度が変わらず、青色の貢献度のみを１．５１に増大させる場合、いわゆる相関色温度が達成される。相関色点は、黒体軌跡上の９３００Ｋの点、即ち、ｘ＝０．２８５、ｙ＝０．２９４に近い座標ｘ＝０．２８６、ｙ＝０．２９２を持つ。スペクトル光分布へ青色を５１％追加することに起因する追加の輝度は６％以上であり、一方、赤色の貢献度も適用すると、輝度は略々２％増加することとなる。
【００１６】
当該照明システムにより放たれる光の色温度は、好ましくは、前記発光ダイオードが青色発光波長を主として有することにより上昇される。
【００１７】
発光ダイオードにより放たれる光量は、これら発光ダイオードの光束を変化させることにより設定される。一般に、この光束の調節は、非常にエネルギ効率よく行われる。例えば、ＬＥＤは、はっきり認められるほどの光出力の損失無しに減光され得る。好ましくは、低圧水銀蒸気放電ランプ及び発光ダイオードにより放たれる光の強度が、表示装置により表示されるべき画像の照明レベルに応じて可変である。好ましくは、表示装置により表示される画像の色点が照明システムにより決定される。これにより、表示装置により表示されるべき画像の最適なコントラストが達成される。
【００１８】
好ましくは、各前記発光ダイオードが、少なくとも５ｌｍの光束を有する。斯様な高出力を持つＬＥＤは、ＬＥＤパワーパッケージ（ＬＥＤ ｐｏｗｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）とも呼ばれる。これら高効率で高出力のＬＥＤを用いることは、所望とされる比較的高い発光出力（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｏｕｔｐｕｔ）に必要なＬＥＤの数をかなり少なくすることができるという特有の利点を持つ。これは、製造されるべき照明システムのコンパクトさ及び効率に対して好ましい効果を持つ。
【００１９】
当該照明システムの他の実施例は、該照明システムが、前記発光ダイオードの光束を変えるための制御エレクトロニクスを有することを特徴とする。適切な制御エレクトロニクスにより、所望の色温度効果を達成することができる。とりわけ適切な実施例においては、制御エレクトロニクスが、アセンブリのユーザにより、例えば周辺光の色温度を測定するセンサにより、例えば（パーソナル）コンピュータのビデオカードにより及び／又はコンピュータプログラムの制御ソフトウェアにより影響され得る。
【００２０】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載の実施例を参照して明らかになり、解明されるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図は、全く図的なものであり、縮尺通りには描かれていない。とりわけ明白さを目的として、幾つかの寸法は大幅に誇張されている。可能な限り、同様の参照番号は各図において同様の部分を指している。
【００２２】
図１は、本発明による表示装置の一例の非常に図的な断面図である。照明システム１は、例えば合成樹脂、アクリル、ポリカーボネート、パースペクス等のＰＭＭＡ又はガラスからなる光透過材料の発光パネル１１を有する。全反射作用のもとで、光が、動作時、発光パネル１１を介して移送される。発光パネル１１は、前壁１２及びそれに対向する後壁１３を持つ。前壁１２と後壁１３との間に、光を発光パネル１１に結合させるための光透過エッジ面１４及び１５が、該発光パネルの各々の側に位置している。図１の例においては、照明システムが、光源を備える、２つの光混合チャンバ４及び５を備えている。他の実施例においては、光透過エッジ面が発光パネルの一方の側にしか位置せず、照明システムが１つの光混合チャンバしか有さない。
【００２３】
本発明の策によれば、光源が、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ’ｓ）８，８’．．．、９，９’．．．と協働する、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）等の低圧水銀蒸気放電ランプ６，７を有する。これらＬＥＤ８，８’．．．、９，９’．．．として、各々が少なくとも５ｌｍの光束を持つＬＥＤを用いることが好ましい。斯様な高出力を持つＬＥＤは、他には、ＬＥＤパワーパッケージ（ＬＥＤ ｐｏｗｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる。パワーＬＥＤの例は、“バラクーダ（Ｂａｒｒａｃｕｄａ）”タイプ（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ）のＬＥＤである。その光束／ＬＥＤは、青色ＬＥＤに関し５ｌｍである。他の実施例においては、“プロメテウス（Ｐｒｏｍｅｔｈｅｕｓ）”タイプ（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ）のパワーＬＥＤが用いられる。その光束／ＬＥＤは、青色ＬＥＤに関し８ｌｍである。
【００２４】
好ましくは、ＬＥＤは、（メタルコア）プリント回路基板（ＰＣＢ）上に載置される。パワーＬＥＤが斯かる（メタルコア）プリント回路基板上に設けられる場合、これらＬＥＤにより発生される熱をＰＣＢを介す熱伝導により容易に放散させることができる。他の興味深い照明システムの実施例においては、（メタルコア）プリント回路基板が、熱を伝導させる接続を介し表示装置のハウジングと接触する。
【００２５】
動作時、光源から生じる光は、光透過エッジ面１４，１５に入射し、発光パネル１１内で拡散する。全反射の原理によれば、光が、例えば、備えられたゆがみ（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）により発光パネル１１外に結合されない限り、発光パネル１１内で行ったり来たりしながら継続的に進行する。
【００２６】
発光パネル１１外に光を結合させるための出力手段（図１に図示されず）が、好ましくは、該発光パネル１１の後壁１３の表面上に設けられる。この出力手段は、二次的な光源として作用する。更に、特別な光学系が、この二次的な光源と関連付けられても良い。この光学系は、例えば、前壁１２上に設けられる（図１に図示されず）。この光学系は、例えば、幅広の光ビームを生成するために用いられても良い。
【００２７】
出力手段は、ゆがみ（のパターン）からなり、例えば、スクリーン印刷された点、楔及び／又は畝を有する。出力手段は、例えば、エッチング、スクライビング又はサンドブラスティングにより発光パネル１１の後壁１３に設けられる。他の実施例においては、これらゆがみは、発光パネル１１の前壁１２に設けられる。光は、反射、散乱及び／又は屈折により表示装置の方向で照明システム外に結合される。
【００２８】
図１は、任意的に、（偏光）ディフューザ１８及びリフレクタ又は反射性ディフューザ１９を示している。これらは、発光パネル１１から生じる光の更なる混合をもたらす。
【００２９】
図１はまた、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置２４を有するＬＣＤ表示装置の一例を非常に図的に示している。
【００３０】
好ましくは、光透過エッジ面１４及び１５の一方に、動作時、光源により放たれる光の光学特性を測るためのセンサ（図１に図示されず）が設けられる。このセンサは、光源を介す光束、好ましくは、ＬＥＤ８，８’．．．を介す光束を適宜に適応させるための制御エレクトロニクス（図１に図示されず）に結合されている。このセンサ及び制御エレクトロニクスにより、フィードバック機構を、発光パネル１１外に結合される光の品質及び量に影響を与えるために構築することができる。
【００３１】
発光パネル１１並びに低圧水銀蒸気放電ランプ６，７及びＬＥＤ８，８’．．．、９，９’．．．を備えた光混合チャンバ４，５を有する照明システムとハウジング（図１に図示されず）内にＬＣＤパネル２４を有する表示装置とのアセンブリは、とりわけ、（ビデオ）画像又はデータグラフィック情報を表示するために用いられる。
【００３２】
ＬＥＤから生じる光は、異なるやり方で低圧水銀蒸気放電ランプから生じる光に加えることができる。図２及び３において、二つの例が示されている。
【００３３】
図２Ａは、発光パネル１１１を有する照明システムの一例の非常に図的な断面図であり、該発光パネル１１１は、低圧水銀蒸気放電ランプ１０６，１０７とＬＥＤ１０８，１０８’．．．，１０９，１０９’．．．とを各々備えた、２つの光混合チャンバ１０４，１０５を備え、これらＬＥＤは、図２Ｂの当該照明システムの側面図に図的に示されるように、光混合チャンバ１０４，１０５と外部で接する。ＬＥＤ１０８，１０８’．．．，１０９，１０９’．．．により放たれる光の方向が、図２Ａにおいて矢印により図的に指示されている。
【００３４】
図３Ａは、発光パネル２１１を有する照明システムの他の例の非常に図的な断面図であり、該発光パネル２１１は、この例においては、低圧水銀蒸気放電ランプ２０６とＬＥＤにより光が結合されるマイクロ溝つきバー２１０とを備えた、１つの光混合チャンバ２０４を備える。低圧水銀蒸気放電ランプ２０６及びマイクロ溝つきバー２１０は、図３Ｂの当該照明システムの側面図に図的に示されるように、光混合チャンバ２０４に収容される。マイクロ溝つきバー２１０により放たれる光の方向が、図３Ａにおいて矢印により図的に指示されている。
【００３５】
図３Ｃは、図３Ａに示されるマイクロ溝つきバー２１０の図的な断面図であり、このマイクロ溝つきバー２１０は、マイクロ溝２２１，２２１’．．．の形態で光出力部材を備える当該バー２１０に光を結合させるＬＥＤ２１８，２１９を各々備えた２つの光混合チャンバ２１４，２１５を有する。マイクロ溝つきバー２１０内で移送される光の方向及び該バーにより放たれる光の方向が、図３Ｃにおいて矢印により図的に指示されている。マイクロ溝つきバー２１０は、好ましくは、透明アクリレートからなり、その結果として、低圧水銀蒸気放電ランプから生じる光は吸収されない。ＬＥＤから生じる青色光の散乱効果により、低圧水銀蒸気放電ランプ内の蛍光体による光分布の一様性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）の更なる改善がもたらされるであろう。光導波路２１１への光の結合は、マイクロ溝を適宜に設けることにより改善することができる。
【００３６】
図３Ａ乃至３Ｃに示される照明システムの構造の、図２Ａ及び２Ｂに示される構造を上回る利点は、低圧水銀蒸気放電ランプを収容する光混合チャンバ内に穴を空ける必要がないことにある。他の利点は、ＬＥＤにより放たれる光が、図３Ａ乃至３Ｃに示される照明システム内で、点状の光源の集まりから線状の光源に先ず変換されることにある。
【００３７】
本発明の範囲内で様々の変形例が当業者にとって可能であることは明らかであろう。
【００３８】
本発明の保護の範囲は上述した例に限定されない。本発明は各新規の特徴及び各特徴の組合わせに盛り込まれる。請求項内の参照番号は本発明の保護の範囲を制限するものではない。「有する」なる動詞は請求項に言及されたもの以外の要素の存在を除外するものではない。単数的に要素を用いることは、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置の一例の断面図である。
【図２Ａ】本発明による照明システムの一例の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される照明システムの細部の側面図である。
【図３Ａ】本発明による照明システムの他の例の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される照明システムの細部の側面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの他の細部の断面図である。

Claims (7)

1. 表示装置を照明するための照明システムであって、発光パネル及び光を該発光パネルに結合させるための光源を有し、前記光源は低圧水銀蒸気放電ランプを含む、照明システムであって、前記光源が更に、該光源により放たれる光の色温度を選択的に設定するための複数の発光ダイオードを有することを特徴とする照明システム。
2. 前記発光ダイオードは、前記光源により放たれる光の色温度を選択的に上昇させるための発光波長を有することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 前記光源により放たれる光の色温度は、６０００Ｋから１１０００Ｋの範囲で設定され得ることを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
4. 前記発光ダイオードは、青色発光波長を主として有することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
5. 各前記発光ダイオードは、少なくとも５ｌｍの光束を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明システム。
6. 前記発光ダイオードの光束を変えるための制御エレクトロニクスを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明システム。
7. 請求項１又は２に記載の照明システムを有する表示装置。