JP2004520695A - 照明システム及びディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
本発明は、ディスプレイ装置を照明するための照明システムに関し、その照明システムには、以下を含む発光パネルが設けられている。
・前壁、前記前壁に対向する後壁、及び、前記前壁及び前記後壁の間のエッジ区域、ここで
・前記パネルの少なくとも1つのエッジ区域が光を伝達し、
・少なくとも1つの光源が前記光伝達エッジ区域に付随し、
・作動中に、光が前記光源から発生し前記光伝達エッジ区域に入射しそして前記パネル中に分布する。
本発明はまた、前記照明システムを有するディスプレイ装置に関する。
【0002】
(背景技術)
そのような照明システムはそれ自体知られており、代替的にエッジ照明システムと呼ばれている。それらは、特にテレビジョン受信機やモニタなどの(画像)ディスプレイ装置の背面照明として使用される。そのような照明システムは、(携帯用)コンピュータ又はコードレス電話に使用されるLCDパネルとも呼ばれる液晶ディスプレイ装置のような、非放射ディスプレイのための背面光として特に好適に使用される。
【0003】
前記のディスプレイ装置は、各々が少なくとも1つの電極によって作動される、通常パターンの画素を一般的に有する基板を含む。画像又はデータグラフィック表示を(画像)ディスプレイ装置の(表示)スクリーンの関連区域に再生するために、ディスプレイ装置は制御回路を使用する。LCD装置では、背面光から発生した光は、種々の液晶効果を加えながら、スイッチ又は変調器によって変調される。更に、ディスプレイは、電気泳動効果又は電気機械的効果に基づく場合がある。
【0004】
冒頭の段落に記載された照明システムでは、通常は、例えば1つ又はそれ以上の冷陰極蛍光ランプ(CCFL)のような、筒状の低圧水銀蒸気放電ランプが光源として使用され、作動中に光源から放射される光は、導光板として作用する発光パネルに結合される。一般にこの導光板は、例えば合成樹脂材料又はガラス製の比較的薄く平坦なパネルを形成し、光は(全)内部反射の影響下で導光板を通過して搬送される。
そのような照明システムにはまた、例えば発光ダイオード(LED)などのエレクトロルミネセント素子のような電気光学素子とも呼ばれる複数の光電素子の形態の代替的光源が設けられる。これらの光源は、一般に発光パネルの光伝達エッジ区域の近傍に、又は、隣接して設けられ、そのために作動中光源から発生する光は光伝達エッジ区域に入射してパネル中に分布する。
【0005】
WO−A99 53 236は、LCDパネルが様々な種類の周辺光において照光される照明システムを開示する。使用光源は、光パイプとも呼ばれる発光パネルに光を結合する白熱灯である。発光パネルでは、光の多重反射が光分布をもたらし、LCDパネルを照光する。
上述の種類の照明システムには、発光パネル中の、特に発光パネルのエッジの光分布の均一性が不十分であるという欠点がある。その結果、ディスプレイ装置の照光の均一性が不十分である。
【0006】
(発明の開示)
上に述べた欠点を完全に又は部分的に克服するのが本発明の目的である。
本発明により以下のような点で目的が達成される。
・発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する光源が、発光波長が異なるそれぞれ第1、第2、及び、第3の発光波長を有する少なくとも3個の発光ダイオードのクラスタを有する。ここで、
・クラスタに関連する仮想鏡面は、各クラスタの中心に位置し、
・クラスタの発光ダイオードは、仮想鏡面に対して垂直な方向に配置され、
・発光ダイオードは、発光ダイオードによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面に対して鏡面対称になる方法でクラスタ上に分布されている。
【0007】
異なる色のLEDによって、発光パネルのエッジ近辺で有害な色の影響が発生する。そのような照明システムでは、一般に作動中LEDによって放射された相対的な光束に応じて、R(赤)対G(緑)対B(青)=1対1対1、又は、R対G対B=1対2対1の割合のLEDのクラスタが適用される。クラスタ毎に大きな数のLEDを使用することができるが、色を均一に混合するのが徐々により困難になるという欠点がある。前記のLEDが線形アレーの場合、LEDのクラスタ間のピッチは、目標とする色の均一性を実現するのに光が十分に混合される前に必要なスペースの量に強い影響を有する。上述の既知のR対G対Bの割合が与えられると、光を十分混合するために必要な長さは、LEDのクラスタ間のピッチの3倍から4倍に達する。
しかし、上述の既知の割合のR対G対B=1対1対1、又は、1対2対1では、発光パネルのエッジに角度効果が発生する。特に発光パネルのエッジ近辺と、発光パネル上の位置に依存する色の点に有害な色効果が発生する。LEDの発光パターンは、上述の角度効果に影響を与える。
【0008】
本発明者は、使用されたLEDのクラスタがそれらの発光波長に関して対称な場合に、これらの角度効果が実質的に減少することを認識した。発光エッジ区域に対して横方向に延びる発光パネルのエッジ区域は、LEDによって放射された光のための(正反射、及び/又は、拡散)鏡として作用する。LEDがその発光波長の観点からみて対称にクラスタ中に配置される場合、発光エッジ区域に対して横方向に延びる発光パネルのエッジ区域の鏡効果は実質的に減少する。
【0009】
LEDがその発光波長の観点からみて対称にクラスタ中に配置されるということは、同じ発光波長のLEDが仮想鏡面の両側に配置されることを意味する。LEDがクラスタ毎に奇数個ある場合、仮想鏡面はクラスタ中の中央のLEDと交差する。
本発明に従った手段のおかげで、照射システムによって放射される光の分布の均一性が改善される。その結果、(画像)ディスプレイ装置のより均一な照明が得られる。
【0010】
光源は、好ましくは青、緑、赤の発光ダイオードの対称なクラスタを有する。青、緑、赤は、(画像)ディスプレイ装置で使用される三原色である。好ましくは、高い光出力及び比較的広い発光パターンのLEDが使用される。更に、光の混合を改善するために、好ましくは明白なローブの光を放射するLEDが使用される。
好ましくは、発光ダイオードは、それぞれ少なくとも5ルーメンの光束を有する。高い出力のLEDは、代替的にLEDパワーパッケージと呼ばれる。
クラスタ毎のLEDの数が少ないほど、照明システムの設計は、よりコンパクトにできる。
【0011】
照明システムの好ましい実施形態は、以下のように特徴付けられる。
・各クラスタが、5個の発光ダイオードを有する。ここで、
・第1の発光波長を有する1個の発光ダイオードは、クラスタの中央に配置され、
・前記発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、
・前記2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
【0012】
R対G対B=1対2対2、R対G対B=2対1対2、又は、R対G対B=2対2対1の割合で、クラスタ毎に5個のLEDを有する照明システムを使用することが特に好ましい。一例として、本明細書に記載のクラスタの構成は、連続するGBRGB、RGBGR、又は、RBGBRのLEDである。そのようなR対G対B比率のクラスタは、クラスタ毎のLEDの数が比較的少なく、LED出力の変動が容易に補償されるので好適である。これには、LED間に幾分大きな距離が選択できるという付加的な利点がある。
【0013】
照明システムの代替実施形態には以下の特徴がある。
・各クラスタが、6個の発光ダイオードを有する。ここで
・第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードは、クラスタの中央に配置され、
・上述の2個の発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、
・後者の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
例えば、クラスタが連続するGBRRBG、RGBBGR、又は、BRGGRBのLEDを有し、R対G対Bの割合が2対2対2である、クラスタ毎に6個のLEDを有する照明システムを使用するのが特に好ましい。
【0014】
照明システムの更なる代替実施形態は以下の特徴を有する。
・各クラスタは、7個の発光ダイオードを有する。
・第1の発光波長を有する1個の発光ダイオードが、クラスタの中央に配置される。ここで
・上述の発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、
・上述の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置し、
・後者の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第1の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
【0015】
R対G対B=2対2対3、R対G対B=2対3対2、又は、R対G対B=3対2対2の比率で、クラスタ毎に7個のLEDを有する照明システムを使用することは特に好ましい。一例として本明細書に記載のクラスタは、連続するGBRGRBG、RGBRBGR、又は、BGRBRGRのLEDを有する。
クラスタ毎に更に大きい数のLEDが選択される場合、色があまりよく混合しないという事実の結果として、照明システムのエッジに色の周期的なパターンを形成することが可能となる。そのような周期性は、一般にクラスタ間のピッチに対応する。
【0016】
一般に、各クラスタは整数のLEDを有する。一般に、各クラスタが偶数のLEDを有する場合、仮想鏡面は2つのLED間に配置される。逆に各クラスタが奇数のLEDを有する場合、仮想鏡面は一般に1つのLEDの中心に配置され、すなわち、仮想鏡面はクラスタの中心の中央LEDと「交差」する。従って、仮想インタフェースがLEDの2つのクラスタ間に延びると想像される。一般に、そのような仮想インタフェースは2つのLEDの間に延び、これらのLEDの一方は、1つのクラスタの一部を形成し、他方のLEDは、他の隣接するクラスタの一部を形成する。照明システムの代替実施形態では、LEDの2つのクラスタ間の仮想インタフェースは1つのLEDの中央に位置し、すなわち、2つのクラスタの仮想インタフェースが上述のLEDと交差する。その結果、上述のLEDの半分がLEDの一方のクラスタの一部を形成し、上述のLEDの残りの半分が他方のクラスタ、すなわち隣のLEDのクラスタの一部を形成する。1つのLEDが2つのクラスタによって共有されているので、クラスタの対称を保持しながらLEDの数を減らすことができる。
【0017】
インタフェースでLEDを共有するLEDクラスタの場合の重要な態様は、発光パネルのエッジに配置されたLEDの半分だけが、発光パネルの光の生成に貢献するということである。これは、基本的に、このLEDの半分だけがそのクラスタの一部を形成し、他のクラスタの場合のように、もう1つのクラスタによって共有されないという事実に帰する。発光パネルの光の生成に対するこの50%の貢献は、発光パネルのエッジに配置されたLEDの半分を遮蔽することによって、又は、上述のLEDの光出力が通常の光出力の50%であるような電流をこのLEDに供給することによって簡単に実現される。
【0018】
このように、照明システムの好ましい実施形態の特徴は、各クラスタが4個の発光ダイオードを有し、2つの隣り合うLEDのクラスタが1個のLEDを共有し、第1の発光波長を有する1個の発光ダイオードがクラスタの中心に配置され、上述の発光ダイオードが第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、上述の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置し、第3の発光波長を有する発光ダイオードの半分が、隣接するLEDクラスタの一部を形成することである。
【0019】
R対G対B=1対1対2、R対G対B=1対2対1、又は、R対G対B=2対1対1の比率で、クラスタ毎に4個のLEDを有する照明システムを使用することが特に好ましい。一例として、本明細書に記載したクラスタは、連続するGBRBG、GRBRG、RGBGR、RBGBR、BGRBG、又は、BRGRBのLEDを有する。これら全ての例において、最初と最後に記載のLEDは隣接するクラスタの一部を形成し、発光パネルのエッジの最も近くに配置されたLEDは、上述の方法により関連するクラスタに半分だけ貢献する。そのようなR対G対Bの比率のクラスタは、クラスタ毎のLEDの数が比較的少なく、LEDの出力の変動が容易に補償されるので好ましい。これにより、LED間に幾分大きな距離が選択できるという付加的な利点が得られる。
【0020】
従って、照明システムの代替実施形態の特徴は、各クラスタが5個の発光ダイオードを有し、LEDの2つの隣接するクラスタが1個のLEDを共有し、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードがクラスタの中心に配置され、上述の発光ダイオードが第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、後者の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置し、第3の発光波長を有する発光ダイオードの半分が隣接するLEDクラスタの一部を形成することである。
【0021】
R対G対B=1対2対2、R対G対B=2対2対1、又は、R対G対B=2対1対2の比率で、クラスタ毎に5個のLEDを有する照明システムを使用することが特に好ましい。一例として、本明細書に記載したクラスタは、連続するRBGGBR、GRBBRG、又は、BGRRGBのLEDを有する。これら全ての例において、最初と最後に記載のLEDは隣接するクラスタの一部を形成し、発光パネルのエッジの最も近くに配置されたLEDは、上述の方法により関連するクラスタに半分だけ貢献する。
【0022】
これに対して、照明システムの更なる代替実施形態は、クラスタ毎に6個のLEDを有し、LEDの割合は、R対G対B=1対2対3、R対G対B=2対3対1、又は、R対G対B=3対2対1であり、あるいは、LEDの割合は、R対G対B=1対1対4、R対G対B=1対4対1、又は、R対G対B=4対1対1である。前者の割合の一例として、本明細書に記載のクラスタは、連続するRGBGBGR、又は、RBGGGBRのLEDを有する。後者の割合の一例として、本明細書に記載のクラスタは、連続するRGGBGGRのLEDを有する。これらの例の全てにおいて、最初と最後のLEDは隣接するクラスタの一部を形成し、発光パネルのエッジの最も近くに配置されたLEDは、関連するクラスタに対して、上述のような方法で半分貢献するだけである。
【0023】
照明システムの興味ある代替実施形態において、2つの発光波長を組合せたLEDが使用される。これは、例えば、青色LEDに緑色蛍光体を部分的に設けるか、緑色LEDに赤色蛍光体を部分的に設けるか、又は、青色LEDに赤色蛍光体を部分的に設けることによって実現される。このようにして、より少ないLEDを使用してLEDの対称クラスタを形成することができる。
これを実現するために、照明システムの実施形態は次の特徴を有する。
・発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する光源が、第1の発光波長を有する少なくとも1個の発光ダイオードと、それぞれ発光波長が異なる第2及び第3の発光波長の組合せを有する少なくとも1個の発光ダイオードとのクラスタを含む。ここで、
・クラスタに関連する仮想鏡面は、各クラスタの中央に位置し、
・クラスタ内の発光ダイオードは、仮想鏡面に対して垂直な方向に配列され、
・発光ダイオードは、発光ダイオードによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面に対して鏡面対称になる方法でクラスタ上に分布される。
【0024】
照明システムの上述の実施形態において、好ましくは、各クラスタが3個の発光ダイオードを有する。
第1の発光波長を有する1個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置する。
上述の発光ダイオードが、第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオードの間に配置される。
代替実施形態においては、第2及び第3の発光波長を有する1個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、各側面に第1の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
クラスタ毎に3個のLEDを使用して、LEDの対称クラスタを有する特にコンパクトな照明システムが得られる。
【0025】
照明システムの上述の実施形態において、好ましくは、各クラスタが4個の発光ダイオードを有し、
・第1及び第2の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、
・上述の発光ダイオードは、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置される。
代替実施形態において、第3の発光波長を有する2個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、各側面に第1及び第2の発光波長の組合せを有する発光ダイオードが位置する。
クラスタ毎に4個のLEDを使用して、LEDの対称クラスタを有する非常にコンパクトな照明システムが得られる。
【0026】
照明システムの上述の実施形態において、好ましくは、各クラスタが5個の発光ダイオードを有し、
・第1及び第2の発光波長の組合せを有する1個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、
・上述の発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置され、
・上述の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第1及び第2の発光波長の組合せを有する発光ダイオードが位置する。
【0027】
代替実施形態において、第3の発光波長を有する発光ダイオードは、第1及び第2の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオード間のクラスタの中央に配置され、上述の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第1の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
クラスタ毎に5個のLEDを使用して、LEDの対称クラスタを有するコンパクトな照明システムが得られる。
LEDの2つのクラスタ間の仮想インタフェースが1つのLEDの中心に位置する照明システムの上述の代替実施形態において、クラスタ毎のLED数を更に減らすことが可能である。
【0028】
すなわち、照明システムの好ましい実施形態の特徴は、各クラスタが2個の発光ダイオードを有し、2つの隣接するLEDクラスタが1個のLEDを共有し、第1の発光波長を有する1個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の発光ダイオードが第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオードの間に配置され、第2及び第3の発光波長の組合せを有する発光ダイオードの半分が、隣接するLEDクラスタの一部を形成することである。この逆の場合には、第2及び第3の発光波長の組合せを有する1個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の発光ダイオードは、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置される。後者の場合、第1の発光波長を有する発光ダイオード(の半分)が、隣接するクラスタの一部を形成する。
【0029】
それに対して、照明システムの代替実施形態の特徴は、各クラスタが3個の発光ダイオードを有し、2つの隣接するLEDクラスタが1個のLEDを共有し、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の2個の発光ダイオードが、第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオードの間に配置され、第2及び第3の発光波長の組合せを有する発光ダイオードの半分が、隣接するLEDクラスタの一部を形成することである。この逆の場合には、第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の2個の発光ダイオードが、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置される。後者の場合、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオード(の半分)が、隣接するクラスタの一部を形成する。
【0030】
それに対して、照明システムの更なる代替実施形態の特徴は、各クラスタが4個の発光ダイオードを有し、2つの隣接するLEDクラスタが1個のLEDを共有し、第1の発光波長を有する3個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の3個の発光ダイオードが第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個の発光ダイオードの間に配置され、第2及び第3の発光波長の組合せを有する発光ダイオードの半分が、隣接するLEDクラスタの一部を形成することである。この逆の場合は、第2及び第3の発光波長の組合せを有する3個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の3個の発光ダイオードが、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置される。後者の場合、第1の発光波長を有する2個の発光ダイオード(の半分)が、隣接するクラスタの一部を形成する。
【0031】
本発明の目的は、以下のような点で代替的に達成される。
・照明システムが、第1の発光パネルと第2の発光パネルとを含み、上述の第1及び第2の発光パネルは、少なくとも互いに実質的に平行に配置される。
・第1の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する光源が、第1の発光波長を有する複数の発光ダイオードを含む。
・第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する光源が、第2及び第3の発光波長を有する少なくとも2個の発光ダイオードから成るクラスタを含む。ここで
・クラスタに関連する仮想鏡面は、各クラスタの中央に位置し、
・クラスタの発光ダイオードは、仮想鏡面と垂直な方向に配置され、
・発光ダイオードは、発光ダイオードによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面に対して鏡面対称になる方法でクラスタ上に分布され、
・第1、第2、及び、第3の発光波長は異なっている。
【0032】
照明システムに1つよりも多い発光パネルを適用する利点は、第1の発光パネルの光伝達エッジ区域が発光波長の異なる(最大で)2個のLEDと関連付けられ、第2の発光パネルの光伝達エッジ区域が1個又は(最大で)2個のLEDに関連付けられることである。3個の異なる色のLEDが発光パネルの光伝達エッジ区域と関連付けられる場合、LEDから発生する光を十分に混合するために比較的より多くの空間が必要である。最大で2種類のLEDから発生する光を一方の発光パネルに結合させ、最大で2種類のLEDから発生する光を他方の発光パネルに結合させることによって、光を混合するのに必要な空間が十分に減少する。
複式の光パネルを使用する更なる利点は、各パネルの光出力及び光分布が別々に作用を受けることができることである。
第1の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する光源は、好ましくは複数の緑色の発光ダイオードを有し、第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する光源は、好ましくは青と赤の発光ダイオードの対称クラスタを有する。
【0033】
照明システムの好ましい実施形態は、以下のように特徴付けられる。
・各クラスタが3個の発光ダイオードを有し、ここで
・第2の発光波長を有する1個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、
・上述の発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置される。
第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随するLED数の比率が1対2で、クラスタ毎に3個のLEDを有する照明システムの使用が特に好ましい。一例として、GのLEDだけが第1の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随すると、連続するBRB又はRBRのクラスタは、第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する。
2つのLEDクラスタ間の仮想インタフェースが1つのLEDの中心に配置された上述の照明システムの代替実施形態では、クラスタ毎のLEDの数を更に減らすことができる。
【0034】
このように、照明システムの好ましい実施形態の特徴は、各クラスタが2個の発光ダイオードを有し、2つの隣接するクラスタが1個のLEDを共有し、第2の発光波長を有する1個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、上述の発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、第3の発光波長を有する発光ダイオードの半分は、隣接するLEDクラスタの一部を形成することである。この逆の場合は、第3の発光波長を有する1個の発光ダイオードがクラスタの中央に位置し、上述の発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置される。後者の場合、第2の発光波長を有する発光ダイオード(の半分)は、隣接するクラスタの一部を形成する。
【0035】
代替実施形態において、第1及び第2の発光パネルには、両方とも3個のLEDから成るクラスタが設けられる。一例として、連続するGBGのLEDのクラスタは、第1の発光パネルに付随し、連続するRGRのLEDのクラスタは、第2の発光パネルに付随する。このようにして、LEDの全数の間の1対2対3の比率が達成できる。更なる実施例においては、連続するGBGのLEDのクラスタは、第1の発光パネルに付随し、連続するRBRのLEDのクラスタは、第2の発光パネルに付随する。このようにして、LEDの全数の間の1対1対1の比率が達成できる。
【0036】
照明システムの代替実施形態は、以下のように特徴付けられる。
・各クラスタが、4個の発光ダイオードを有し、
・第2の発光波長を有する2個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、
・上述の発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置される。
第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随するLED数の比率が2対2で、クラスタ毎に4個のLEDを有する照明システムの使用が特に好ましい。一例としてGのLEDだけが第1の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する場合、連続するBRRB又はRBBRのクラスタは、第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する。
【0037】
照明システムの更なる代替実施形態は、以下の特徴を有する。
・各クラスタが、5個の発光ダイオードを有し、
・第3の発光波長を有する1個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、
・上述の発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2個の発光ダイオード間に配置され、
・上述の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随するLED数の比率が2対3で、クラスタ毎に5個のLEDを有する照明システムの使用が特に好ましい。一例としてGのLEDだけが第1の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する場合、連続するBRBRB又はRBRBRのクラスタは、第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する。
【0038】
照明システムの更なる代替実施形態は、以下の特徴を有する。
・各クラスタが、5個の発光ダイオードを有し、
・第2の発光波長を有する1個の発光ダイオードは、クラスタの中央に位置し、
・上述の発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2個の発光ダイオードの間に配置され、
・上述の2個の発光ダイオードの各々には、クラスタの中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオードが位置する。
第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随するLED数の比率が1対4で、クラスタ毎に5個のLEDを有する照明システムの使用が特に好ましい。一例としてGのLEDだけが第1の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する場合、連続するBBRBB又はRRBRRのクラスタは、第2の発光パネルの光伝達エッジ区域に付随する。
照明システムの代替実施形態では、発光パネルに付随する色が相互交換される。
【0039】
LEDによって放射される光の量は、発光ダイオードの光束を変化させることによって調整される。光束の調整は、一般にエネルギ効率が良い方法で行われる。例えば、LEDは、効率を著しく低下させないで減光することができる。好ましくは、発光ダイオードによって放射される光の強さは、ディスプレイ装置によって表示される画像の照明レベルに応じて、又は、周辺光のレベルに応じて可変である。好ましくは、ディスプレイ装置によって表示される画像の色の点は、照明システムによって判断される。それによって、ディスプレイ装置によって表示される画像の(例えば、明暗の)(改良された)ダイナミック・レンジが得られる。
本発明に従う手段により、照明システムによって放射された光はより均一に分布される。その結果、(画像)ディスプレイ装置のより均一な照明が得られる。更に、本発明による照明システムは、同じ光均一性を有する(横方向に)よりコンパクトな照明システムを得ることを可能にする。
【0040】
照明システムの更なる代替実施形態では、特定の発光波長を有するLEDは別にして、蛍光体を備えたLEDが使用され、その結果、LEDによって放射される光の発光は、上述の蛍光体によって異なる目標とする発光波長を有する光に変換される。他の色を生成するために、赤色LEDと蛍光LEDとの組合せを特に好適に使用することができる。
好ましくは、各発光ダイオードは、少なくとも5ルーメンの光束を有する。そのような高出力を有するLEDはまた、LEDパワーパッケージとも呼ばれる。このような高効率高出力LEDを使用することは、目標とする比較的高い光出力においてLEDの数が比較的少なくなるという特別な利点がある。これは、製造される照明システムのコンパクト性及び効率性にとってプラスの効果がある。
【0041】
LEDを使用すると、動的な照明の可能性が得られるという別の利点がある。この目的のために、光源から作動中に放射される光の光学特性を計測するセンサが、光伝達エッジ区域に好適に位置する。異なる種類のLEDが組み合わされ、及び/又は、異なる色のLEDが使用される場合、例えば照明システムが目標とする色温度の白色光を放射することを可能にするなどの、望ましい方法で色を混合することが可能となる。更に、ディスプレイ装置の条件とは関係なく、色変化をもたらすことができる。
【0042】
空間を節約するために、光パネルは、好ましくは前後に配置される。発光パネルの前壁又は好ましくは後壁には、光をパネルの外に結合する手段が設けられる。光を結合するこれらの手段は、代替的に結合部材と呼ばれる。それ自体公知のこれらの手段は、変形(のパターン)を含む。上述の手段は、反射、散乱、及び/又は、屈折によって光を発光パネルの外に結合する。一般に、光を結合する手段は、関連する発光パネルの後壁上に非均一に分布され、すなわち、それらは所定の勾配で設けられ、光を関連する発光パネルの外にできるだけ均一に結合させる。
【0043】
ディスプレイ装置の最も近くに位置する第1の発光パネルは、ディスプレイ装置から離れる方向を向く第1の発光パネルの側に位置する第2の発光パネルから発生した光を通過させる。代替実施形態において、第2の発光パネルは、第1の発光パネルとディスプレイ装置との間に配置される。
光伝達エッジ区域が、第1及び第2の発光パネルの反対側に交互に位置する場合は特に好ましい。これは、勾配が同じ(しかし、逆の)方向に延びるので、発光パネルの外に光を結合する手段の分布の勾配から発生する光のあらゆる影響を補償することを可能にする。これは、3個の直列に配置された発光パネルに対して同じように達成することができる。
【0044】
好ましくは、照明システムは、発光ダイオードの光束を変えるための制御用電子装置を含む。適切な制御電子装置は、目標とする色温度効果を達成することを可能にする。それは、制御電子装置が例えば周辺光の色温度を計測するセンサによって、又は、例えば(パーソナル)コンピュータのビデオカードによって、及び/又は、コンピュータプログラムのドライブソフトウエアによってアセンブリのユーザによって影響を受ける可能性がある場合には特に好ましい。
【0045】
本発明による照明システムの更なる好ましい実施形態では、LEDのクラスタは、第1、第2、及び、第3の発光波長の必要数の発光ダイオードを包含し、仮想鏡面の鏡面対称を示す、マルチチップ・パッケージとして形成される。従って、好ましくは、ディスプレイ装置には、マルチチップ・パッケージのLEDクラスタが設けられる。これには、色の混合がチップ・パッケージ内部で既に始まっており、発光パネル内の混合に対して改善された効果を有するという利点がある。従って、発光パネル面上の色の混合、及び、光の均質性の両方が改善される。
本発明の上記及び他の態様は、以下に説明する実施形態から明白になり、また、それらを参照して明解になる。
【0046】
(発明を実施するための最良の形態)
図は、純粋に図式的なものであり縮尺に従わないで描かれている。特に理解しやすいように著しく寸法を誇張した部分もある。図において可能な場合には、同じ参照番号は常に同じ部分を表している。
図1は、本発明による照明システムの実施形態の断面図である。照明システムは、光伝達材料の発光パネル1を有する。パネル1は、例えば、合成樹脂、アクリル、ポリカーボネート、「Perspex」などのppma、又は、ガラスで作られる。作動中、光は、全内部反射の影響の下でパネル1を通して搬送される。パネル1は、前壁2とこの前壁の反対側の後壁3とを有する。前壁2と後壁3との間にエッジ区域4及び5がある。図1に示された例では、4で参照されたエッジ区域は光伝達性であり、少なくとも1つの光源6がそれに付随する。作動中、光源6で発生した光は、光伝達エッジ区域4及び14に入射し、パネル1で拡散する。
照明システムの代替実施形態では、参照番号5を有するエッジ区域もまた光を伝達し、更なる光源がそれに付随する。
【0047】
本発明により、第1、第2、及び、第3の発光波長を有するLEDのクラスタは、光伝達エッジ区域と関連付けられ(図2A、2B、及び、2Cを参照)、LEDは、クラスタに関連する仮想鏡面に関して対称に配置される。
発光パネル1は、作動中、例えば液晶ディスプレイ(LCD)装置25などのディスプレイ装置の方向に光を放射する。この目的のために、発光パネル1の後壁3には、光を発光パネル1の外に結合する手段(図1には示されていない)が設けられる。これらの手段は変形(のパターン)を有し、例えばスクリーン印刷されたドット、ウエッジ、及び/又は、リッジを含む。それらの手段は、例えば印刷、加圧成形、エッチング、スクライビング、又は、サンドブラストによってパネル1の後壁に設けられる。代替実施形態では、発光パネルの前壁に変形がもたらされる。これらの手段は、反射、拡散、及び/又は、屈折によって発光パネル1の外に光を結合する。光を結合する手段は、関連する発光パネルの後壁上にほぼ非均一に分布され、すなわち、それらは所定の勾配で設けられ、光を関連する照明システムの外に可能な限り均一に結合させる。
光を結合する手段は、2次的な光源としての役目をする。特定の光学システムがこの2次的な光源に付随させることができ、その光学システムは、例えば後壁2(図1には図示されていない)上に設けられる。この光学システムは、例えば広帯域の光ビームを生成するのに使用することができる。
【0048】
光源6は、複数の発光ダイオード(LED)を有する(同じく図2A、2B、及び、2Cを参照)。一般に、LEDの光源の明るさは、蛍光灯の何倍も大きい。更に、LEDが使用されると、光がパネルの中に結合される効率は、蛍光灯の場合よりも高い。LEDを光源として使用することには、LEDが合成樹脂材料製のパネルと接触し得るという利点がある。LEDは、発光パネル1の方向に熱を殆ど放出せず、有害な(UV)放射線を放射しない。LEDを使用すると、LEDから発生した光をパネルの中に結合する手段が不要になるという付加的な利点がある。LEDの使用は、好ましくは、よりコンパクトな照明システムをもたらす。
【0049】
発光パネル1から発生する光の更なる混合をもたらすオプションの(偏光)拡散器21と反射拡散器22とが図1に示されている。図1は、更に、参照番号25を有するディスプレイ装置、好ましくはLCDパネルを非常に図式的に示す。発光パネル1、光源6、拡散器21、ディスプレイ装置25、及び、ハウジング28のアセンブリは、例えば(ビデオ)画像を表示するディスプレイ装置を形成する。
【0050】
図1において、発光パネル1には、作動時に光源6から発生する光の光学特性を計測するセンサ10が更に設けられる。このセンサ10は、光源6の光束を適切に適合させるための制御電子装置(図1には示されていない)に結合される。センサ10と制御電子装置とによって、発光パネル1の外に結合された光の質及び量に影響を与えるのに使用されるフィードバック機構を形成することができる。
図1に示された例において、LEDは、光伝達エッジ区域4と接触する。1’で示される発光パネル1の第1の部分は、LEDから発生する光を混合するために使用される。
【0051】
図2Aは、図1に示された照明システムの実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、発光パネル1の光伝達エッジ区域4に付随する光源は、5個のLEDである6G、6B、6R、6B’、6G’、及び、6G、6B、6R、6B’、6G’、及び、...のクラスタCを有する。この5個のLEDは、それぞれ波長が異なる第1、第2、及び、第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図2Aに示す例では、LEDは、作動時に赤(R)、青(B)、及び、緑(G)の光を放射する。クラスタに関連する仮想鏡面Sは、各クラスタCの中央に位置する。クラスタCのLEDは、仮想鏡面Sに対して垂直な方向に配置される。LEDは、LEDから放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面Sに対して鏡面対称になる方法でクラスタC上に分布される。図2Aの例では、1個のLED6Rが、クラスタCの中央に位置する。仮想鏡面Sは、このLED6Rの幾何学的中心に位置する。上述のLED6Rは、2個のLED6B及び6B’間に配置される。上述の各LEDには、鏡面Sから離れる方向に向くクラスタCの側面にLED6G及び6G’が位置する。この例では、クラスタCは、GBRBGのLEDのシーケンスを有する。代替実施形態では、異なるシーケンスが使用される。
【0052】
図2Bは、図1に示された照明システムの代替実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、発光パネル1の光伝達エッジ区域4に付随する光源は、6個のLEDである16G、16B、16R、16R’、16B’、16G、及び、16G、16B、16R、16R’、16B’、16G’、及び、...のクラスタC’を有する。上述の6個のLEDは、それぞれ波長が異なる第1、第2、及び、第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図2Bに示す例では、LEDは、作動時に赤(R)、青(B)、及び、緑(G)の光を放射する。各クラスタC’の中央に、上述のクラスタに関連する仮想鏡面S’がある。クラスタC’のLEDは、仮想鏡面S’に対して垂直な方向に配置される。LEDは、LEDから放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S’に対して鏡面対称になる方法でクラスタC’上に分布される。図2Bの例では、2個のLED16R及び16R’がクラスタC’の中央に位置する。仮想鏡面S’は、これらの2個のLED16Rと16R’との間に位置する。上述のLED16R及び16R’は、2個のLED16Bと16B’との間に配置される。後者の2個のLEDの各々には、鏡面S’から離れる方向に向くクラスタC’の側面にLED16G及び16G’が位置する。この例では、クラスタC’は、LEDのGBRRBGのシーケンスを有する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0053】
図2Cは、図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、発光パネル1の光伝達エッジ区域4に付随する光源は、7個のLEDである26G’、26B、26R、26G、26R’、26B、26G’’、及び、26G’、26B、26R、26G、26R’、26B’、26G’’、及び、...のクラスタC’’を有する。上述の7個のLEDは、それぞれ波長が異なる第1、第2、及び、第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図2Cに示す例では、LEDは、作動時に緑(G)、赤(R)、及び、青(B)の光を放射する。各クラスタC’’の中央には、上述のクラスタに関連する仮想鏡面S’’がある。クラスタC’’のLEDは、仮想鏡面S’’に対して垂直な方向に配置される。LEDは、LEDから放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S’’に対して鏡面対象になる方法でクラスタC’’上に分布される。図2Cの例では、LED26GがクラスタC’’の中央に位置する。仮想鏡面S’’は、このLED26Rの幾何学的中心に位置する。このLED26Rは、2個のLED26Rと26R’との間に配置される。これらのLEDの各々には、鏡面S’’から離れる方向に向くクラスタC’’の側面にLED26B及び26B’が位置する。後者の各LEDには、鏡面S’’から離れる方向に向く側面にLED26G’及び26G’’が位置する。この例では、クラスタC’’は、LEDのGBRGRBGのシーケンスを有する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0054】
図3Aは、本発明による照明システムの代替実施形態を含むディスプレイ装置の断面図である。照明システムは、光伝達材料の発光パネル101及び111を有する。光は、作動時に全内部反射の影響の下でパネル101及び111を通って搬送される。パネル101及び111は、前壁102及び112とこの前壁の反対側の後壁103及び113とを有する。エッジ区域104及び114と105及び115とは、前壁102及び112と後壁103及び113との間に位置する。図3に示される例において、参照番号104及び114を有するエッジ区域は光伝達性であり、少なくとも1つの光源106及び116がそれに付随する。作動中は、光源106及び116から発生した光が光伝達エッジ区域104及び114に入射し、パネル101及び111に拡散する。
【0055】
上述の代替実施形態に従うと、照明システムは、第1の発光パネル101と第2の発光パネル111とを有し、これらのパネル101及び111は、少なくとも互いに実質的に平行になるように一列に配置される(図3Bも参照)。作動時に、発光パネル101及び111は、例えば液晶ディスプレイ(LCD)装置125であるディスプレイ装置の方向に光を放射する。この目的のために、各発光パネル101及び111の後壁103及び113には、光を発光パネル101及び111の外に結合する手段(図3Aには示されていない)が設けられる。
【0056】
第1の発光パネルから発生する光は、ディスプレイ装置に到達するために、第2の発光パネルを通って伝播することに注意すべきである。第2の、必要があれば第3の発光パネルの透過は、ディスプレイ装置の位置での光の混合に影響する。好ましくは、光を結合する手段は、発光パネル内の散漫に伝達可能な結合部材を含み、その結合部材は、例えば関連する発光パネルの後壁の表面を粗くすることによって準備される。更に、好ましくは、発光パネル上の上述の結合部材の分布の変化は、反対方向に向けられる。換言すれば、関連する発光パネルの外に光が結合される程度を判断するための結合係数は、第1の発光パネルでは特定の方向に高くなり、第2の発光パネルではその同じ方向に低くなる。
【0057】
光がディスプレイ装置の位置において十分に混合される(光の目標とする色温度及び色表現を設定するように)のを確実にするために、好ましくは、発光パネル内の結合部材の分布の勾配が合わせられる。一般に、第2の発光パネルの結合部材は、第1の発光パネルから発生する光の通過に影響を及ぼし、すなわち、それを減衰することになる。これは、適切な方法、例えば第1の発光パネルの結合部材の分布及び/又は密度を適合させることにより、第1の発光パネルの外に結合された光に影響を与えるか又は増加することによって補償することができる。一般に、反復処理を使用して、発光パネルによる光伝達の調節が改善されることになる。
【0058】
ディスプレイ装置125に最も近い111で参照される発光パネルは、ディスプレイ装置125から離れる方向に向く発光パネル111の側面に位置する101で参照される発光パネルから発生する光の通過を可能にする。図3Aに示す例において、光伝達エッジ区域104及び114は、第1及び第2の光伝達パネル101及び111の反対側面上に位置する。このようにして、勾配が同じ(しかし、逆の)方向に延びるために、発光パネル101及び111の外に光を結合する手段の分布の勾配から発生する光のあらゆる影響が補償される。
光源106及び116は、複数の発光ダイオード(LED)を含む(図3Bも参照)。
【0059】
図3Aは、発光パネル101及び111から発生する光の混合を更にもたらすオプションの(偏光)拡散器121と反射拡散器122とを示す。図3Aはまた、参照番号125を有するディスプレイ装置、好ましくはLCDパネルを非常に図式的に示す。パネル101及び111、光源106及び116、拡散器121、ディスプレイ装置125、及び、ハウジング128のアセンブリは、例えば(ビデオ)画像を表示するディスプレイ装置を形成する。
【0060】
図3Aにおいて、各発光パネル101及び111には、更に作動時に光源106及び116によって放射された光の光学特性を計測するセンサ110及び120が設けられる。このセンサ110及び120は、光源106及び116の光束を適切に適合させるために制御電子装置(図3Aには示されていない)に結合される。センサ110及び120と制御電子装置とにより、発光パネル101及び111の外に結合された光の質及び量に影響を与えるのに使用されるフィードバック機構を形成することができる。
図3Aに示された例では、LEDは、光伝達エッジ区域104及び114と接触する。101’及び111’で参照される発光パネル101及び111の第1の部分は、LEDから発生する光を混合するために使用される。照明システムの代替実施形態では、光は、好ましくは空気が充填された別の光混合チャンバで混合される。
【0061】
図3Bは、図3Aに示された照明システムの実施形態の詳細を示す非常に図式的な透視図である。LEDの対称クラスタ106G、106G’、106G’’、...と、116B、116R、116B’とは、光伝達エッジ区域104及び114を通してパネル101及び111の中に光を結合する。
図3Bに示される例では、第1の発光波長を有するLED、すなわち緑色LED106G、106G’、及び、106G’’は、第1の光伝達パネル101に付随する。第1の光伝達パネル101に付随するLEDの波長とは異なる発光波長を有するLED、すなわち青色及び赤色LED116B、116R、及び、116B’は、第2の光伝達パネル111に付随する。光が発光パネル101及び111によって適切に混合される場合は、ディスプレイ装置25が白色光で照明されることが達成される。LEDを適切に作動させることにより、ディスプレイ装置125上に入射する光の光レベル及び/又は色温度を調節することができる。
【0062】
図4Aは、図3Aに示された照明システムの実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随する光源は、3個のLED116B、116R、116B’、及び、116B、116R、116B’、...のクラスタC2を有する。これらの3個のLEDは、発光波長が互いに異なり、また、第1の発光パネル101の光伝達エッジ区域104に付随するLEDの発光波長とも異なる、第2及び第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図4Aの例において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随するLEDは、作動時に赤(R)及び青(B)の光を放射する。各クラスタC2の中央には、このクラスタに関連する仮想鏡面S2がある。クラスタC2のLEDは、仮想鏡面S2に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S2に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC2上に配置される。図4Aの例において、1個のLED116Gは、クラスタC2の中央に位置する。仮想鏡面S2は、このLED116Gの幾何学的中心に位置する。このLED116Gは、2個のLED116Bと116B’との間に配置される。この例において、クラスタC2は、BRBのLEDシーケンスを有する。代替実施形態では、異なるシーケンスが使用される。
【0063】
図4Bは、図3Aに示された照明システムの代替実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随する光源は、4個のLED126B、126R、126R’、126B’、及び、126B、126R、126R’、126B’、...のクラスタC’2を有する。これらの4個のLEDは、発光波長が互いに異なり、また、第1の発光パネル101の光伝達エッジ区域104に付随するLEDの発光波長とも異なる、第2及び第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図4Bの例において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随するLEDは、作動時に赤(R)及び青(B)の光を放射する。各クラスタC2’の中央には、このクラスタに関連する仮想鏡面S2’がある。クラスタC2’のLEDは、仮想鏡面S2’に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S2’に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC2’上に配置される。図4Bの例において、2個のLED126R及び126R’は、クラスタC2’の中央に位置する。仮想鏡面S2’は、これらのLED126R及び126R’の間に位置する。これらのLED126R及び126R’は、2個のLED126B及び126B’の間に配置される。この例において、クラスタC2’は、BRRBのLEDシーケンスを有する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0064】
図4Cは、図3Aに示された照明システムの実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随する光源は、5個のLED136B’、136R、136B、136R’、136B’’、及び、136B’、136R、136B、136R’、116B’’、...のクラスタC2’’を有する。これらの5個のLEDは、発光波長が互いに異なり、また、第1の発光パネル101の光伝達エッジ区域104に付随するLEDの発光波長とも異なる、第2及び第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図4Cの例において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随するLEDは、作動時に赤(R)及び青(B)の光を放射する。各クラスタC2’’の中央には、そのクラスタに関連する仮想鏡面S2’’がある。クラスタC2’’のLEDは、仮想鏡面S2’’に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S2’’に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC2’’上に配置される。図4Cの例において、1個のLED136Bは、クラスタC2’’の中央に位置する。仮想鏡面S2’’は、このLED136Bの幾何学的中心に位置する。このLED136Bは、2個のLED136R及び136R’の間に配置される。これらのLEDの各々には、鏡面S’’から離れる方向に向くクラスタC’’の側面にLED136B’及び136B’’が位置する。この例において、クラスタC2’’は、BRBRBのLEDシーケンスを有する。代替実施形態では、他のシーケンス、例えば連続するRBBBRのLEDを有する5個のLEDのクラスタが使用される。
【0065】
図4Dは、図3Aに示された照明システムの実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随する光源は、5個のLED146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’、及び、146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’、...のクラスタC2’’’を有する。これらの5個のLEDは、発光波長が互いに異なり、また、第1の発光パネル101の光伝達エッジ区域104に付随するLEDの発光波長とも異なる、第2及び第3の発光波長を有するLEDによって形成されるグループから選択される。図4Dの例において、第2の発光パネル111の光伝達エッジ区域114に付随するLEDは、作動時に赤(R)及び青(B)の光を放射する。各クラスタC2’’’の中央には、そのクラスタに関連する仮想鏡面S2’’’がある。クラスタC2’’’のLEDは、仮想鏡面S2’’’に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S2’’’に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC2’’’上に配置される。図4Dの例において、1個のLED146Rは、クラスタC2’’’の中央に位置する。仮想鏡面S2’’’は、このLED146Rの幾何学的中心に位置する。このLED146Rは、2個のLED146B及び146B’の間に配置される。これらのLEDの各々には、鏡面S2’’’から離れる方向に向くクラスタC2’’’の側面にLED146B’’及び146B’’’が位置する。この例において、クラスタC2’’’は、BBRBBのLEDシーケンスを有する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0066】
図3Aに示されるように、2つの発光パネル101及び111を有する照明システムの実施形態において、光を結合する手段は代替的に結合部材とも呼ばれ、後壁103(又は、前壁102)の表面区域を通して設けられると想定される(LEDから発生する光を混合するために使用される、発光パネル101及び111の101’及び111’で参照される第1の部分を除く)。照明システムの代替実施形態においては、各発光パネルの後壁の一部分だけに結合手段が設けられる。結合部材を有しない発光パネルの部分は、従って、光が均一かつ均質に結合されるのを確実にする追加の光混合チャンバとしての役目をする。一例として、そのような実施形態では、各発光パネルの後壁の下位表面だけに光をパネルの外に結合する手段が設けられ、これらの下位表面の各々は、作動時に光を結合し、その光をディスプレイ装置の一部分の上に、ディスプレイ装置上の光の投影が少なくとも連続的であるような方法で投影する。この実施形態では、第1及び第2の発光パネルには、両方とも3つの発光波長全てのLEDの対称クラスタが設けられる。換言すれば、図2A〜図2Dに示されたLED及びそれに関連して説明された代替実施形態は、光が下位表面を通じて結合される各発光パネルの各々に関連付けられる。
照明システムが2つの発光パネルを有する、前の段落に説明された照明システムの代替実施形態では、上述の下位表面が各発光パネルの後壁のかなりの部分に亘って延び、光を結合する手段は、光が結合される程度が光伝達エッジ区域までの距離の関数として変化するように配置される。
【0067】
図5Aは、図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、発光パネル1の光伝達エッジ区域4に付随する光源は、3個のLEDのクラスタC3を有し、すなわち、第1の発光波長を有する1個のLED206Rには、第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個のLED206GB及び206GB’が側面を固めている。図5Aに示された例において、第1の発光波長を有するLEDは、作動時に赤(R)の光を放射し、第2及び第3の発光波長の組合せを有するLEDは、作動時に緑(G)及び青(B)の光を放射する。各クラスタC3の中央には、そのクラスタに関連する仮想鏡面S3がある。クラスタC3のLEDは、仮想鏡面S3に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S3に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC3上に配置される。図5Aの実施形態において、仮想鏡面S3は、LED206Rの幾何学的中心に位置する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0068】
図5Bは、図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、発光パネル1の光伝達エッジ区域4に付随する光源は、4個のLEDのクラスタC3’を有し、すなわち、第2及び第3の発光波長の組合せを有する2個のLED216GB及び216GB’には、第1の発光波長を有する2個のLED216R及び216R’が側面を固めている。図5Bに示された例において、第2及び第3の発光波長の組合せを有するLEDは、作動時に緑(G)及び青(B)の光を放射し、第1の発光波長を有するLEDは、作動時に赤(R)の光を放射する。各クラスタC3’の中央には、そのクラスタに関連する仮想鏡面S3’がある。クラスタC3’のLEDは、仮想鏡面S3’に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S3’に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC3’上に配置される。図5Bに示す例において、仮想鏡面S3’は、2個のLED216GB及び216GB’の間に位置する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0069】
図5Cは、図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。この図において、発光パネル1の光伝達エッジ区域4に付随する光源は、5個のLEDのクラスタC3’’を有し、すなわち、2個のLED226R及び226R’は第1の発光波長を有し、3個のLED226GB’、226GB、及び、226GB’’は、第2及び第3の発光波長の組合せを有する。図5Cに示す例において、第1の発光波長を有するLEDは、作動時に赤(R)の光を放射し、第2及び第3の発光波長の組合せを有するLEDは、作動時に緑(G)及び青(B)の光を放射する。各クラスタC3’’の中央には、そのクラスタに関連する仮想鏡面S3’’がある。クラスタC3’’のLEDは、仮想鏡面S3’’に対して垂直な方向に配置される。これらのLEDは、LEDによって放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面S3’’に対して鏡面対象になる方法で、クラスタC3’’上に配置される。図5Cの例において、仮想鏡面S3’’は、LED226GBの幾何学的中心に位置する。このLED226GBは、2個のLED226R及び226R’の間に配置される。これら2個のLEDの各々には、鏡面S3’’から離れる方向に向くクラスタC3’’の側面にLED226GB’及び226GB’’が位置する。代替実施形態では、他のシーケンスが使用される。
【0070】
照明システムの種々の実施形態で使用されるLEDは、好ましくは、各々が少なくとも5ルーメンの光束を有するLEDである。そのような高出力を有するLEDは、代替的にLEDパワーパッケージとも呼ばれる。パワーLEDの例には、「Luxeon(登録商標)」型LED(Lumiled)があり、赤色LEDに対してLED当たりの光束35ルーメン、緑色LEDに対して20ルーメン、青色LEDに対して8ルーメン、及び、琥珀色LEDに対して40ルーメンを有する。
【0071】
代替実施形態において、黄色、琥珀色、シアン、マゼンタ、及び/又は、紫色LEDもまた使用することができ、それらは、比較的高い光出力を有する(2つのスペクトル発光波長が使用されるかどうかに関わらず)。
更なる代替実施形態では、赤色LEDを青色LEDと組み合わせて使用することもでき、それらには蛍光体がもたらされ、後者が2つのスペクトル帯域、すなわち青色帯域及び緑色帯域で発光することを可能にする。
【0072】
好ましくは、LEDは、(金属コア)プリント基板に装着される。パワーLEDがそのような(金属コア)プリント基板(PCB)に装着される場合、LEDから発生する熱は、PCBを通じての熱伝導により容易に消散させることができる。照明システムの興味深い実施形態では、(金属コア)プリント基板が熱伝導接続を通じてディスプレイ装置のハウジングと接触する。
上述の実施形態に使用されたLEDは、理解しやすいようにそれぞれが単一チップのパッケージLEDとして示された。代替実施形態では、LEDのクラスタがマルチチップ・パッケージとして形成され、それぞれが第1、第2、及び、第3の発光波長の発光ダイオードを包含し、仮想鏡面に関して鏡面対称を有する。
【0073】
当業者には本発明の範囲内で多くの変形が可能であることは明白である。
本発明の保護の範囲は、上述の例に限定されるものではない。本発明は、新奇な各特性及び特性の各組合せにおいて具体化される。特許請求の範囲の参照番号は、その保護の範囲を限定するものではない。動詞「含む、有する」とその活用形の使用は、特許請求の範囲で言及されるもの以外の要素の存在を除外するものではない。また、要素の前に付けられた不定冠詞「a」又は「an」の使用は、そのような要素の複数の存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明による照明システムの実施形態を含むディスプレイ装置の断面図である。
【図2A】
図1に示された照明システムの実施形態の詳細を示す側面図である。
【図2B】
図1に示された照明システムの代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図2C】
図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図3A】
本発明による照明システムの代替実施形態を含むディスプレイ装置の断面図である。
【図3B】
図3Aに示された照明システムの実施形態の詳細を示す透視図である。
【図4A】
図3Aに示された照明システムの実施形態の詳細を示す側面図である。
【図4B】
図3Aに示された照明システムの代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図4C】
図3Aに示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図4D】
図3Aに示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図5A】
図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図5B】
図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。
【図5C】
図1に示された照明システムの更なる代替実施形態の詳細を示す側面図である。
Claims (23)
- 前壁(2)、前記前壁の反対側に位置する後壁(3)、及び、前壁(2)と後壁(3)との間のエッジ区域(4、5)を含み、
パネル(1)のエッジ区域(4)の少なくとも1つは、光を伝達し、
少なくとも1つの光源(6)が、光伝達エッジ区域(4)に付随し、
作動時に、光源(6)から発生した光は、光伝達エッジ区域(4)に入射してパネル(1)内に広がる、
発光パネル(1)が設けられた、ディスプレイ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(1)の光伝達エッジ区域(4)に付随する光源(6)は、発光波長がそれぞれ異なる第1、第2、及び、第3の発光波長を有する少なくとも3つの発光ダイオードのクラスタ(C)(6G、6B、6R、6B’、6G’;16G、16B、16R、16R’、16B’、16G’;26G’;26B、26R、26G、26R’、26B’、26G’’)を含み、
クラスタ(C)に関連する仮想鏡面(S)が、各クラスタの中心に位置し、
クラスタ(C)の発光ダイオードは、仮想鏡面(S)に対して垂直な方向に配置され、
発光ダイオード(6G、6B、6R、6B’、6G’;16G;16B;16R、16R’、16B’、16G’;26G’、26B、26R、26G、26R’、26B’、26G’’)は、発光ダイオードにより放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面(S)に対して鏡面対象になるような方法で、クラスタ(C)上に分布される、
ことを特徴とするシステム。 - クラスタ(C)の各々は、5つの発光ダイオード(6G、6B、6R、6B’、6G’)を含み、
第1の発光波長を有する1つの発光ダイオード(6R)は、クラスタ(C)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2つの発光ダイオード(6B、6B’)の間に配置され、
前記2つの発光ダイオードの各々には、クラスタ(C)の中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオード(6G、6G’)が位置する、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明システム。 - クラスタ(C’)の各々は、6つの発光ダイオード(16G、16B、16R、16R’、16B’、16G’)を含み、
第1の発光波長を有する2つの発光ダイオード(16R、16R’)は、クラスタ(C’)の中央に位置し、
前記2つの発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2つの発光ダイオード(16B、16B’)の間に配置され、
前記第2の発光波長を有する2つの発光ダイオード(16B、16B’)の各々には、クラスタ(C’)の中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオード(16G、16G’)が位置する、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明システム。 - クラスタ(C’’)の各々は、7つの発光ダイオード(26G’、26B、26R、26G、26R’、26B’、26G’’)を含み、
第1の発光波長を有する1つの発光ダイオード(26G)は、クラスタ(C’’)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2つの発光ダイオード(26R、26R’)の間に配置され、
前記2つの発光ダイオードには、クラスタ(C’’)の中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオード(26B、26B’)が位置し、
前記第3の発光波長を有する発光ダイオード(26B、26B’)の各々には、クラスタ(C’’)の中央から離れる方向に向く側面に第1の発光波長を有する発光ダイオード(26G’、26G’’)が位置する、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明システム。 - 発光パネル(1)の光伝達エッジ区域(4)に付随する光源(6)は、青、緑、及び、赤色の発光ダイオードの対称クラスタ(C、C’、C’’)(6G、6B、6R、6B’、6G’;16G;16B、16R、16R’、16B’、16G’;26G’、26B、26R、26G、26R’、26B’、26G’’)を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の照明システム。
- 前壁(102、112)、前記前壁の反対側の後壁(103、113)、及び、前記前壁(102、112)と前記後壁(103、113)との間のエッジ区域(104、105;114,115)を含み、
パネル(101、111)のエッジ区域(104、114)の少なくとも1つは、光を伝達し、
少なくとも1つの光源(106、116)が、光伝達エッジ区域(104、114)に付随し、
作動時に、光源(106、116)から発生した光は、光伝達エッジ区域(104、114)に入射してパネル(101、111)内で発散する、
発光パネル(101、111)が設けられた、ディスプレイ装置を照明するための照明システムであって、
互いに実質的に平行に配置された第1の発光パネル(101)及び第2の発光パネル(111)、
を含み、
第1の発光パネル(101)の光伝達エッジ区域(104)に付随する光源(106)は、第1の発光波長を有する複数の発光ダイオード(106G、106G’、106G’’、...)を含み、
第2の発光パネル(111)の光伝達エッジ区域(114)に付随する光源(116)は、第2及び第3の発光波長を有する少なくとも2つの発光ダイオードのクラスタ(C2)(116B、116R、116B’、126B、126R、126R’、126B’;136B’、136R、136B、136R、136B’’;146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’)を含み、
前記クラスタに関連する仮想鏡面(S2)が、各クラスタ(C2)の中央に配置され、
クラスタ(C2)の発光ダイオードは、仮想鏡面(S2)に対して垂直な方向に配置され、
発光ダイオード(116B、116R、116B’;126B、126R、126R’、126B’;136B’、136R、136B、136R、136B’’;146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’)は、発光ダイオードから放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面(S2)に対して鏡面対称になるような方法でクラスタ(C2)上に分布され、
前記第1、第2、及び、第3の発光波長が異なる、
ことを特徴とするシステム。 - クラスタ(C2)の各々は、3つの発光ダイオード(116B、116R、116B’)を含み、
第2の発光波長を有する1つの発光ダイオード(116R)は、クラスタ(C2)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2つの発光ダイオード(116B、116B’)の間に配置される、
ことを特徴とする請求項6に記載の照明システム。 - クラスタ(C2’)の各々は、4つの発光ダイオード(126B、126R、126R’、126B’)を含み、
第2の発光波長を有する2つの発光ダイオード(126R、126R’)は、クラスタ(C2’)の中央に位置し、
前記2つの発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2つの発光ダイオード(126B、126B’)の間に配置される、
ことを特徴とする請求項6に記載の照明システム。 - クラスタ(C2’’)の各々は、5つの発光ダイオード(136B’、136R、136B、136R’、136B’’)を含み、
第3の発光波長を有する1つの発光ダイオード(136B)は、クラスタ(C2’’)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第2の発光波長を有する2つの発光ダイオード(136R、136R’)の間に配置され、
前記2つの発光ダイオードの各々には、クラスタ(C2’’)の中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオード(136B’、136B’’)が位置する、
ことを特徴とする請求項6に記載の照明システム。 - クラスタ(C2’’’)の各々は、5つの発光ダイオード(146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’)を含み、
第2の発光波長を有する1つの発光ダイオード(146R)は、クラスタ(C2’’’)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2つの発光ダイオード(146B、146B’)の間に配置され、
前記2つの発光ダイオードの各々には、クラスタ(C2’’’)の中央から離れる方向に向く側面に第3の発光波長を有する発光ダイオード(146B’’、146B’’’)が位置する、
ことを特徴とする請求項6に記載の照明システム。 - 第1の発光パネル(101)の光伝達エッジ区域(104)に付随する光源(106)は、複数の緑色発光ダイオード(106G)を含み、
第2の発光パネル(111)の光伝達エッジ区域(114)に付随する光源(116)は、青色及び赤色発光ダイオードの対称クラスタ(C2、C2’、C2’’、C2’’’)(116B、116R、116B’;126B、126R、126R’、126B’;136B’、136R、136B、136R’、136B’’;146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’)を含む、
ことを特徴とする請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の照明システム。 - 第1の発光パネル(101)の光伝達エッジ区域(104)に付随する光源(106)は、複数の赤色発光ダイオードを含み、
第2の発光パネル(111)の光伝達エッジ区域(114)に付随する光源(116)は、青色及び緑色発光ダイオードの対称クラスタを含む、
ことを特徴とする請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の照明システム。 - 第1の発光パネル(101)の光伝達エッジ区域(104)に付随する光源(106)は、複数の青色発光ダイオードを含み、
第2の発光パネル(111)の光伝達エッジ区域(114)に付随する光源(116)は、赤色及び緑色発光ダイオードの対称クラスタを含む、
ことを特徴とする請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の照明システム。 - 前壁(2)、前記前壁の反対側の後壁(3)、及び、前記前壁(2)と前記後壁(3)との間のエッジ区域(4、5)を含み、
パネル(1)のエッジ区域(4)の少なくとも1つは、光を伝達し、
少なくとも1つの光源(6)が、光伝達エッジ区域(4)に付随し、
作動時に、光源(6)から発生する光は、光伝達エッジ区域(4)に入射してパネル(1)内で発散する、
発光パネル(1)が設けられた、ディスプレイ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(1)の光伝達エッジ区域(4)に付随する光源(6)は、第1の発光波長を有する少なくとも1つの発光ダイオード(206R;216R、216R’;226R、226R’’’)と、発光波長がそれぞれ異なる第2及び第3の発光波長の組合せを有する少なくとも1つの発光ダイオード(206GB、206GB’;216GB、216GB’;226GB’、226GB、226GB’’)とのクラスタ(C3)を含み、
クラスタ(C3)に関連する仮想鏡面(S3)が、各クラスタの中央に位置し、
クラスタ(C3)の発光ダイオードは、仮想鏡面(S3)に対して垂直な方向に配置され、
発光ダイオード(206GB、206R、206GB’;216R、216GB、216GB’、216R’;226GB’、226R、226GB、226R’、226GB’’)は、発光ダイオードから放射された光の発光スペクトルが仮想鏡面(S3)に対して鏡面対象になるような方法でクラスタ(C3)上に分布される、
ことを特徴とするシステム。 - クラスタ(C3)の各々は、3つの発光ダイオード(206GB、206R、206GB’)を含み、
第1の発光波長を有する1つの発光ダイオード(206R)は、クラスタ(C3)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第2及び第3の発光波長の組合せを有する2つの発光ダイオード(206B、206B’)の間に配置される、
ことを特徴とする請求項14に記載の照明システム。 - クラスタ(C3’)の各々は、4つの発光ダイオード(216R、216GB、216GB’、216R’)を含み、
第1及び第2の発光波長の組合せを有する2つの発光ダイオード(216GB、216GB’)は、クラスタ(C3’)の中央に位置し、
前記2つの発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2つの発光ダイオード(216R、216R’)の間に配置される、
ことを特徴とする請求項14に記載の照明システム。 - クラスタ(C3’’)の各々は、5つの発光ダイオード(226GB’、226R、226GB、226R’、226GB’’)を含み、
第1及び第2の発光波長の組合せを有する1つの発光ダイオード(226GB)は、クラスタ(C3’’)の中央に位置し、
前記発光ダイオードは、第3の発光波長を有する2つの発光ダイオード(226R、226R’)の間に配置され、
前記2つの発光ダイオードの各々には、クラスタ(C3’’)の中央から離れる方向に向く側面に第1及び第2の発光波長の組合せを有する発光ダイオード(226GB’、226GB’’)が位置する、
ことを特徴とする請求項14に記載の照明システム。 - 発光ダイオードの2つの隣接するクラスタは、クラスタ間の仮想インタフェースの位置で発光ダイオードを共有することを特徴とする請求項1、請求項6、又は、請求項14のいずれか1項に記載の照明システム。
- 発光ダイオード(6G;6B、6R、6B’、6G’;16G;16B、16R、16R’、16B’、16G;26G’、26B、26R、26G、26R’、26B’、26G’’;106G;116B、116R、116B’;126B、126R、126R’、126B’;136B’、136R、136B、136R’、136B’’;146B’’、146B、146R、146B’、146B’’’;206GB、206R、206GB’;216R、216GB、216GB’、216R’;226GB’、226R、226GB、226R’、226GB’’)の各々は、少なくとも5ルーメンの光束を有することを特徴とする請求項1から請求項4、請求項6から請求項10、及び、請求項14から請求項17のいずれか1項に記載の照明システム。
- 発光ダイオードの各クラスタが、第1、第2、及び、第3の発光波長の発光ダイオードを包含するマルチチップ・パッケージとして形成されることを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか1項に記載の照明システム。
- 請求項1から請求項4、請求項6から請求項10、請求項14から請求項18、及び、請求項20のいずれか1項に記載の照明システムを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
- 前記ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ(25)を含むことを特徴とする請求項21に記載のディスプレイ装置。
- 発光ダイオードの各クラスタが、第1、第2、及び、第3の発光波長の発光ダイオードを包含するマルチチップ・パッケージとして形成されることを特徴とする請求項21又は請求項22のいずれか1項に記載のディスプレイ装置。
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