JP2007316636A - 光ガイド及び光ガイドを含むディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】電力効率の良い光ガイド及び光ガイドを含むディスプレイを提供する。
【解決手段】ディスプレイ２００は、種々の有色光源を含むバックライト３０４と、バックライトに隣接して位置付けられた透過型ディスプレイパネル３０６と、バックライト３０４と透過型ディスプレイ３０６との間に位置付けられた光ガイド３０２とを備える。光ガイド３０２は、種々の有色光源からの光を透過型ディスプレイ３０６に配向し、色の交互アレイを生成する。
【選択図】図３

Description

本実施形態は、一般に、ビデオを表示する方法及び装置に関する。

通常、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、液晶パネルの液晶セルを通過する光の量を変えることによって画像を表示する。図１は、従来のＬＣＤ１００を示す図である。ＬＣＤ１００は、ＬＣＤの「アクティブ層」である液晶層１０２を含む。液晶層１０２は、該層を通過する光の偏光を回転させることによって通過する光の量を決定付ける。液晶層１０２は、局所的な電圧を液晶層１０２内の種々のセルに印加することによって入射光の偏光を回転させる。

液晶層１０２は、２つの偏光フィルタ１０４と１０６の間に配置され、該フィルタはこれらの偏光軸での９０度の回転を有する。液晶層１０２は、偏光フィルタ１０４及び１０６の間に配置される場合、光の偏光をフィルタ１０６の偏光軸と位置合わせさせるか、又は位置ずれするように回転させることによって、通過する光の量を決定付ける。液晶層１０２の各セルは個々に制御することができるので、液晶層１０２の各セルは、セルに印加される電圧に応じて、入射光の幾らかを通過させる電圧制御バルブとして動作する。液晶層１０２は、ガラス層１１２によって支持されている。

ＬＣＤ１００は、カラーフィルタ１１０と共にモノクロ光のバックライト１０８を使用することによって種々の色を生成する。種々の色を得るために、各ＬＣＤ画素は、液晶層１０２の３つの隣接するセルをカバーする３つのカラーフィルタ１１０を含み、各セルは個々に制御される。この方式では、液晶層１０２を通過する光の３分の２がカラーフィルタ１１０によって吸収される。青のフィルタは、入射の緑及び赤の成分を完全に吸収し、緑のフィルタは、青と赤の成分を全て吸収し、赤のフィルタは、緑と青の成分を全て吸収する。従って、バックライト１０８は、適切な明るさでビデオを再生するために高輝度で作動させる必要がある。

本発明の実施形態はディスプレイを対象とする。本ディスプレイは、種々の有色光源を含むバックライトと、バックライトに隣接して位置付けられた透過型ディスプレイパネルと、バックライトと透過型ディスプレイとの間に位置付けられた光ガイドとを備える。光ガイドは、種々の有色光源からの光を透過型ディスプレイに配向し、色の交互アレイを生成する。

本発明の別の実施形態は、透過型ディスプレイとバックライトとの間に位置付けられた光ガイドを対象とする。光ガイドは、種々の有色光源から光を配向するために交互する順序で位置付けられた光学シートを備え、該光学シートは、色の交互するアレイを透過型ディスプレイに配向するために交互する順序で位置付けられている。

本発明の別の実施形態は、ディスプレイを対象とする。本ディスプレイは、種々の有色光を生成する手段と、種々の有色光の選択的な量を透過させて映像を生成する手段と、透過手段に種々の有色光源からの光を配向して色の交互するアレイを生成する手段とを含む。

更なる実施形態は、以下の説明において部分的に記載され、一部はこの説明から明らかになり、或いは本発明を実施することによって理解することができる。本実施形態は、特に添付の請求項で示される要素及び組合せによって理解され実現されるであろう。

請求項に記載されるように、上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方は例示的で説明のためのものであり、本発明を限定するものでない点を理解されたい。

本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付図面は、幾つかの実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を明らかにする働きをする。

電力効率の良い方法は、アレイ内のそのポジションに応じて、各サブピクセル又はＬＣセルを高効率の赤、緑、又は青の光源で別個に照明することになる。しかしながら、各サブピクセルの後方に別個のカラー光源を配置することは実現可能ではない。バックライトは、各サブピクセルに対して別個の光源を含む必要があることになる。

本発明の実施形態によれば、ディスプレイパネルの照明は、個々の有色光源によって生成された光を多数のサブピクセルにルーティングすることによって行われる。光ガイドは、バックライトとディスプレイパネルとの間に配置され、バックライトからの光をディスプレイパネルにルーティングする。光ガイドは、個々の有色光源から光を導き、この光をディスプレイパネル上の種々のサブピクセルに配向する。

個々の有色光源からの光をルーティングすることによって、光源の数を削減することができる。従って、ディスプレイによって消費される電力もまた削減することができる。

実施形態によれば、光ガイドは、積み重ねられた光学シートを含む。光ガイドの交互する光学シートが、種々の有色光源によって照明される。光学シートは、ディスプレイパネルの種々の部分に光を配向し、色の交互アレイを生成する。光ガイドは、色の交互アレイの各列がディスプレイパネルのサブピクセルと位置合わせされるように配置されている。従って、各サブピクセルは、種々の色によって照明される。３つの連続する列が完全なＲＧＢ画素列を形成する。

実施形態によれば、ディスプレイパネルは、光ガイドの表面上に形成することができる。従って、ディスプレイパネルの透過層を支持するための厚いガラスは必要ではない。更に、厚いガラスを取り除くことで、厚いガラスシートでＬＣセルからカラーバックライトを分離することによって生じる視差の問題が解消される。

実施形態によれば、センサは光ガイドとバックライトとの間に配置される。光源の出力は経時的に変化し、画素の全体出力におけるカラーシフトを生じる。個々の光源の出力を測定することにより、このようなカラーシフトの発生を防ぐように各光源に対する適切な「利得」を設定することができるようになる。

実施形態によれば、ディスプレイでは複数の光ガイドを使用することができる。複数の光ガイドは、ディスプレイパネル上の交互色のアレイを生成するように配置することができる。

ここで、本発明の実施形態を詳細に説明し、その実施例が添付図面に例示されている。同じか又は類似の要素を示すために、図面全体を通じて可能な限り同じ参照符号を使用する。

図２は、実施形態に一致する光ガイド２０２を含むディスプレイ２００を示す。図２に示されるディスプレイ２００は一般的な概略図を表しており、他の構成要素を追加することができること、或いは既存の構成要素を除去又は変更することができることは、当業者には容易に理解されるはずである。

ディスプレイ２００は、バックライト２０４と透過型ディスプレイパネル２０６との間に位置付けられた光ガイド２０２を含む。光ガイド２０２は、バックライト２０４内の種々の有色光源からの光をディスプレイパネル２０６上に配向する。光ガイド２０２は、有色光の交互アレイがディスプレイパネル２０６上に配向されるように光を導く。光ガイド２０２は、バックライト２０４からの光を配向するための複数の光学素子を含む。従ってバックライト２０４は、より少ない光源しか必要としない。

光ガイドは、バックライト２０４からの光をディスプレイパネル２０６上に配向するためのいずれかのタイプの光学材料又は光学材料の組合せとすることができる。光ガイドの光学材料は、種々の有色光源からの光が特定のエリアのディスプレイパネル２０６上に配向されるように配置されている。光ガイドは、光をディスプレイパネル２０６上に配向し、これによってディスプレイパネル２０６の種々のセルが種々の色で照明されるようになる。これによって、ディスプレイパネル２０６は画素において多様な色を生成することが可能となる。

例えば、光ガイド２０２は、有色光の交互アレイがディスプレイパネル２０６上に配向されるように光を導く。そのため、ディスプレイパネル２０６は、ディスプレイパネル２０６の各セルが有色光の交互アレイの一部と位置合わせされるように配置される。

バックライト２０４は、複数の有色光源を生成可能なあらゆるタイプの光源とすることができる。ディスプレイパネル２０６は、ディスプレイパネル２０６の種々のセルに対して種々の明るさで光を透過可能なあらゆるタイプの透過型ディスプレイパネルとすることができる。

図３は、光ガイド３０２を含むディスプレイ２００の実施例を示す図である。図３に示されたディスプレイ２００は一般的な概略図を表しており、他の構成要素を追加することができること、或いは既存の構成要素を除去又は変更することができることは、当業者には容易に理解されるはずである。ディスプレイ３００は、バックライト３０４と透過型ディスプレイパネル３０６とを含む。光ガイド３０２は、バックライト３０４と透過型ディスプレイパネル３０６との間に位置付けられている。

図３に示されるように、バックライト３０４は、ＬＥＤバックライトとすることができる。バックライト３０４は、３つの光源３０８、３１０、及び３１２を含む。例えば、光源３０８、３１０、及び３１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。各光源３０８、３１０、及び３１２は、異なる色とすることができる。例えば、光源３０８は赤色光を発することができる。光源３１０は、緑色光を発することができる。光源３１２は、青色光を発することができる。バックライト３０４の光源のタイプ、色、及び数は例示的なものであることは、当業者であれば理解されるであろう。光源３０８、３１０、及び３１２は、種々の色を生成するためどのようなタイプの光源を含んでもよい。更にバックライト３０４は、追加の光源を含むことができる。またバックライト３０４の光源は、どのような構成で配置することもできる。

図３に示されるように、ディスプレイパネル３０６は、液晶パネルを含むことができる。ディスプレイパネル３０６は、液晶（ＬＣ）層３１４を含むことができる。ＬＣ層３１４は、フロントプレート３１６とバックプレート３１８との間に挟むことができる。フロントプレート３１６又はバックプレート３１８は、ガラスなどのあらゆるタイプの透明或いは半透明材料から構成することができる。更に、フロントプレート３１６又はバックプレート３１８は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）パターンなどの偏光板及び回路パターンを含むことができる。ＬＣ層３１４はＬＣセルを含む。例えば、ディスプレイ３００の画素は、ディスプレイパネル３０６内の３つの隣接するＬＣセルから構成され、各セルが色を表す。当業者であれば、ディスプレイパネル３０６が例示的なものであり、ディスプレイパネルが該ディスプレイパネル３０６の種々のサブエリアに対して種々の明るさで光を透過することができるあらゆるタイプの透過型ディスプレイパネルとすることができることが理解されるであろう。

光ガイド３０２は、重なり合う光学シート３２０を含む。光学シート３２０は、重なり合わない３つの方向に先細にされている。光学シート３２０の先細端部は、バックライト２０４に隣接して位置付けられている。交互する光学シート３２０は、先細端部で３つの束３２２、３２４、及び３２６に束ねられる。各束は、別個の色の光源３０８、３１０、又は３１２によって照明される。

具体的には、光源３０８が束３２２を照明する。光源３１０は束３２４を照明する。光源３１２は束３２６を照明する。各束が１つの色光源によって照明されるので、各束の光学シート３２０は、光源３０８、３１０、及び３１２から発したその色だけを透過する。交互光学シート３２０が異なる色によって照明されるので、交互の色のアレイが光学シート３２０の出力縁部３２８上で生成される。詳細には、アレイは、交互する赤色、緑色、及び青色の列からなる。

光学シート３２０の出力縁部３２８は、ディスプレイパネル３０６のＬＣセルと位置合わせされる。従って、サブピクセルの各列は、共通の色の光によって照明される。連続する３つの列は、完全なＲＧＢ画素列を形成する。

光ガイド３２０は、ディスプレイ２００から分離することができる。従って、光ガイドを取り除き、ディスプレイ２００に付加することができる。更に光ガイド３２０は、ディスプレイ２００の一体部分としてもよい。

バックライト３０４と光ガイド３０２との間の良好なカップリングでは、光ガイド３０２は、光ガイド３０２とバックライト３０４との間に配置された高屈折率の屈折光学ゲルのような光学材料３３２でバックライト３０４に結合することができる。当業者であれば、光学ゲルの使用が例示的なものであることを理解するであろう。カップリングを改善し光透過性を改善するために、光ガイド３０２とバックライト３０４との間にどのような材料を使用してもよい。

図４は、光ガイド３０２の光学シート３２０の出力縁部３２８の配置をディスプレイパネル３０６と共に示す図である。図４に示されるように、光学シート３２０の出力縁部３２８は、ディスプレイパネル３０６のＬＣセルと位置合わせされる。従って、サブピクセルの各列は、共通の色の光によって照明され、連続する３つの列が完全なＲＧＢ画素列を形成する。例えば、交互する光学シートの出力縁部３２８は、ＬＣセル４０２、４０４、及び４０６で配置される。交互する光学シート３２０が種々の色を透過するので、ＬＣセル４０２、４０４、及び４０６は、それぞれ異なる色、すなわち赤色、緑色、及び青色で照明される。ＬＣセル４０２、４０４、及び４０６は、完全なＲＧＢ画素を形成する。光学シートが複数のＬＣセルに重なるので、完全なＲＧＢ画素のアレイが形成される。

図３に示されるように、ディスプレイ２００は、単一のバックライト３０４と光ガイド３０２とから構成することができる。或いは、ディスプレイ２００は、複数のバックライト３０４と複数の光ガイド３０２とを含む複数のモジュールから構成することができる。図５は、複数のバックライト３０４と光ガイド３０２とを含むディスプレイ２００を示している。図５に示されるように、各モジュールは、ＬＥＤ３０８、３１０、及び３１２を備えたバックライトを含む。各モジュールはまた、光ガイド３０２を含む。各モジュールは、図３に示されるように配置することができる。図５に示されるように、各モジュールは、行と列で配置され、交互する赤色、緑色、及び青色の列を生成することができる。

図３に示されるように、光学シート３２０は、１つの次元において先細にされ、これによって光学シート３２０は光源によって束ねられ照明される。光学シート３２０はまた、他の次元で先細にすることができる。例えば、光学シート３２０は、出力縁部３２８に向かって厚みを増大（「広がり」）させることができる。

光学シート３２０はまた、光学シート３２０の壁の側面上の反射材料３３０を含む。反射材料３３０は、光源３０８、３１０、及び３１２から光学シート３２０の出力縁部に向かって光を反射する。反射材料３３０は、どのような色の光も完全に或いは部分的に反射するどのようなタイプの材料であってもよい。

光学シート３２０の出力縁部３２８は、完全に透過性とすることができる。更に出力縁部３２８は、光学シート３２０によって配向された光を部分的に分散することができる。例えば、出力縁部３２８は、光学シート３２０によって配向された光をディスプレイパネル３０６から離れる方向に部分的に反射することができる。

出力縁部３２８は、光学シート３２０によって配向された光を部分的に分散する材料から形成することができ、或いは分散材料を出力縁部３２８に取り付けることができる。例えば、出力縁部３２８は、光学シート３２０によって配向された光を部分的に反射する材料から形成することができ、或いは反射材料を出力縁部３２８に取り付けることができる。

出力縁部３２８は、出力縁部３２８の特定の局所エリアに部分的に分散することができる。更に出力縁部３２８は、出力縁部３２８の全エリアにわたって全体的に分散することができる。ローカル反射及び分散によって、光学シート３２０により配向された光は出力縁部３２８に沿ってより均一に配分することができる。当業者であれば、出力縁部３２８の上記の構成は例示的なものであり、出力縁部３２８はどのような透過又は分散構成を有してもよいことは理解されるであろう。

光学シート縁部の出力縁部３２８はまた、「レンズ化」或いは「粗面化」し、より均一な出力光配分を高めることができる。図６Ａ−６Ｄは、実施形態に一致する出力縁部３２８の幾つかの例示的な構成を示す出力縁部３２８の側面図である。６Ａ−６Ｄに示されるように、出力縁部３２８は、光学シート３２０からの光をより均一に配分するように種々の構成で形成することができる。当業者であれば、図６Ａ−６Ｄが出力縁部３２８の例示的な構成であり、出力縁部３２８が光学シート３２０によって透過された光を配分するためにどのような構成でも形成することができることは理解されるであろう。

図６Ａは、光学シート３２０の出力縁部３２８が不規則又は「鋸状の」パターンで形成される例示的な構成を示す側面図である。光学シート３２０によって配向された光が鋸状パターンに衝突すると、光は、出力縁部３２８から出力されるときにより均一に配分される。出力縁部３２８は、光学シート３２０が形成されるときに図６Ａに示されるような構成で形成することができる。同様に、出力縁部３２８は均一に形成され、形成後に化学的又は機械的な方法によって粗面化することができる。

図６Ｂは、光学シート３２０の出力縁部３２８が不規則又は「波形」パターンで形成される例示的な構成を示す側面図である。光学シート３２０によって配向された光が不規則なパターンに衝突すると、光は、出力縁部３２８から出力されるときにより均一に配分される。出力縁部３２８は、光学シート３２０が形成されるときに図６Ｂに示されるような構成で形成することができる。同様に出力縁部３２８は均一に形成され、形成後に化学的又は機械的な方法によって粗面化することができる。

図６Ｃは、光学シート３２０の出力縁部３２８が凸面レンズ構成で形成される例示的な構成を示す側面図である。光学シート３２０によって配向された光が凸面パターンに衝突すると、光は、出力縁部３２８から出力されるときにより均一に配分される。出力縁部３２８は、光学シート３２０が形成されるときに図６Ｃに示される構成で形成することができる。同様に、出力縁部３２８は均一に形成され、形成後に化学的又は機械的な方法によって形作られる。

図６Ｄは、光学シート３２０の出力縁部３２８が凹面レンズ構成で形成される例示的な構成を示す側面図である。光学シート３２０によって配向された光が凹面パターンに衝突すると、光は、出力縁部３２８から出力されるときにより均一に配分される。出力縁部３２８は、光学シート３２０が形成されるときに図６Ｄに示される構成で形成することができる。同様に、出力縁部３２８は均一に形成され、形成後に化学的又は機械的な方法によって形作られる。

光学シート３２０の出力縁部３２８は、固体材料から形成することができる。出力縁部が固体材料から形成される場合、光学シート３２０の出力縁部３２８は共に溶融されて固体表面を形成することができる。出力縁部３２８が溶融されると、ディスプレイパネル３０６は出力縁部３２８上に形成することができる。この方法は、ＬＣ層のための厚いガラス支持体の必要性を軽減する。このような構成では、ディスプレイ３０６は薄いガラスのシート３１６を含むことができる。例えばガラスシート３１６は、０．１ｍｍ程度で形成することができる。ガラスシート３１６は、ＩＴＯパターンを含むことができる。ガラスシート３１６は、ＬＣ層がバックライト３０４に対して配向されたアクティブ回路でフリップ構成にすることができるように、ＴＦＴ回路用の基材を含むことができる。当業者であれば、ガラスシート３１６が例示的なものであり、ガラスシート３１６があらゆる適切な材料で形成することができ、あらゆる適切な厚さで形成することができることは理解されるであろう。

センサ３３４はまた、光ガイド３０２とバックライト３０４との間に含めることができる。センサ３３４は、画素の全体出力におけるカラーシフトを生じる可能性のある光源３０８、３１０、及び３１２での変化を測定することができる。センサ３３４はまた、色及び輝度などの他の光パラメータを測定することができる。センサ３３４は、光源３０８、３１０、及び３１２における変化を伝送することができる。これに応じて、バックライト３０４は、カラーシフトを防ぐために各光源に対する適切な「利得」を設定することができる。当業者であれば、センサ３３４が光源３０８、３１０、及び３１２について発せられた光を測定するためにあらゆるタイプのセンサとすることができることを理解するであろう。

光ガイド３０２はまた、付加的な中性光学シートを含むことができる。これらの中性光学シートは、バックライト３０４の光源からの光を透過しないように位置付けることができる。中性光学シートは、光学シート３２０の間に配置することができる。例えば、中性光学シートは、赤色、青色、及び緑色の透過光学シート３２０の各々の間に位置付けることができる。更に中性光学シートは、赤色、緑色、及び青色の光学シート３２０の隣接するグループ間に位置付けることができる。

他の実施形態は、本明細書に開示された本発明の明細書及び実施の考慮事項から当業者には明らかになるであろう。本明細書及び実施例は、添付の請求項によって示される本発明の真の範囲及び精神の範囲内にある例証とみなされるものとする。

従来のディスプレイを示す図である。 本発明の実施形態に一致するディスプレイを示す図である。 本発明の実施形態に一致するディスプレイの側面図を示す図である。 本発明の実施形態に一致するディスプレイの前面図を示す図である。 本発明の実施形態に一致するディスプレイの別の前面図を示す図である。 光ガイドの端の側面図を示す図である。 光ガイドの端の側面図を示す図である。 光ガイドの端の側面図を示す図である。 光ガイドの端の側面図を示す図である。

符号の説明

２００ ディスプレイ
３０２ 光ガイド
３０４ バックライト
３０６ 透過型ディスプレイパネル

Claims (3)

1. 種々の有色光源を含むバックライト（３０４）と、
   前記バックライト（３０４）に隣接して位置付けられた透過型（３０６）ディスプレイパネルと、
   前記バックライトと前記透過型ディスプレイとの間に位置付けられた光ガイド（３０２）と、
   を備え、
   前記光ガイド（３０２）は、前記種々の有色光源からの光を前記透過型ディスプレイ（３０６）上に配向して、色の交互するアレイを生成する、
   ことを特徴とするディスプレイ。
2. 透過型ディスプレイ（３０６）とバックライト（３０４）の間に位置付けられた光ガイド（３０２）であって、種々の有色光源からの光を配向するために交互する順序で位置付けられた光学シート（３２０）を備え、前記光学シート（３２０）が、色の交互するアレイを前記透過型ディスプレイ（３０６）上に配向するために交互する順序で位置付けられることを特徴とする光ガイド（３０２）。
3. 種々の有色光を生成する手段と、
   前記種々の有色光の選択的な量を透過させて映像を生成する手段と、
   前記種々の有色光源の光を前記透過手段に配向して色の交互するアレイを生成する手段と、
   を含むディスプレイ。

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