JP2010506214A - 自動立体3dディスプレイ装置用のバックライトモジュール及びlcdデバイス用の走査式バックライト - Google Patents
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Abstract
Description
米国特許出願番号2005/0276071に記載された自動立体3Dディスプレイのタイプについては、いくつかの考慮事項があり、これらを本明細書において明確にする。LCDは、任意の特定の点における画像が、次の画像リフレッシュ時間(通常は1/60秒又はそれ以上に速い)においてその点が更新されるまで安定しているようなサンプルアンドホールドディスプレイ装置である。このようなサンプルアンドホールドシステムでは、異なる画像、具体的には自動立体3Dディスプレイ用の交互に代わる左と右の画像を、ディスプレイの連続的なリフレッシュ時間の間に表示するためには、たとえば右目用のデータが表示されている間は左の複数の光源はオンではないように、かつ逆もまた同様となるように、複数の光源のタイミング順序付けを注意深く行なう必要がある。米国特許出願番号2006/0132673に記載されているような左と右の複数の光源に対する別個の光ガイドが、1つの解決方法である。
3D自動立体ディスプレイにおける適切な明るさを維持しながら、サンプルアンドホールドディスプレイ(たとえばLCDパネル)の問題を解決するための好ましい解決方法は、後述するように、3D LCDイメージングシステムのバックライトを、LEDバックライト走査を用いて照らすことである。
バックライト走査を実施する別の方法は、交互に重ねられた通路セグメントを有するセグメント化された光ガイドを用いることである。個々の通路セグメントを、高いデータレートで変調可能な供給源を用いて照明する。好ましくは照明源は、LED、レーザダイオード、OLED、又は同様の固体デバイスであろう。通路セグメントが交互に重ねられたセグメント化された光ガイドを、交互の通路セグメントがそれぞれ左と右の方向性を有するように作製する。交互の通路光ガイドによって、均一性、取り出し効率、光ガイド厚さ、及び光ガイドからの指向性の光取り出しを含むデザイントレードオフが減るか又は無くなる。特に、左/右の光源取り出しを制御しながら、薄い光ガイドからの均一で効率的な光取り出しを実現することによって、自動立体3Dディスプレイにおいてクロストークが減るか又は無くなる。左と右の配向セグメント上の複数の取り出し特徴部の密度を別個に制御して、大面積ディスプレイ上で均一性及び高効率の両方を実現することができる。LED源と反対側の端部を黒くして、後方反射を防止することができる。そのため、光注入領域及び光源の反射率は、クロストークに対する問題点ではない。なぜならば、光ガイドは、光ガイドから光の大部分又は全部を取り出すことで全体的な光取り出し効率が最適化されるようにデザインすることができるからである。
この特徴は、LCDバックライト内のディスプレイの均一性を向上させることに関し、特に3Dディスプレイ用バックライトに対するものである。この特徴では、前述と同様に、複数の微細複製された特徴部を使用し、好ましくはレンズ状に成形されて、3D光ガイド用の複数のウェッジ取り出し特徴部に垂直に(すなわち水平方向に)配向された微細複製された特徴部を使用する。これらの特徴部によって、3D効果の垂直方向の視角の増加がもたらされて、更に重要なことに、ディスプレイ内の別個の複数の光源(たとえばLED)の「ヘッドライティング」が減る。この意味でのヘッドライティングは、不均一な光取り出しにつながる光ガイド全体を通しての複数の別個の光源の外観である。
この特徴には、3次元自動立体ディスプレイに対する整合された光ガイドと、それをデザインする方法とが含まれる。光線追跡及び分析技法からなる光学モデリングを用いることで、LED源からの光を結合して両面の微細複製されたフィルム(「3Dフィルム」)に送る光ガイドをデザインすることができる。以下は、デザインに対する要点である。角度分布の中心は、光が3Dフィルムに入る前は固定方向にする必要があり、LEDからの光の分布を、比較的狭い角度分布に変換しなければならず、ガイドの長さに沿って行なう光の取り出しは効率的であり、また最小限の光がガイドの全長を横断する。米国特許出願番号2005/0276071では、3Dフィルムのデザインについて説明しているが、このようなフィルムを用いるであろう光分布を最良に形成する方法には対処していない。
バックライト走査を実施する方法は、高データレートで変調可能な供給源を用いて照明される光ロッドを用いることである。好ましくは照明源は、LED、レーザダイオード、OLED、又は同様の固体デバイスであろう。光ガイドロッドを用いてその長さに沿って光を運んで取り出すことによって、LED、レーザダイオード、OLED、及び同様の固体デバイスが、大面積を効率的に照明することができる。パネルの裏側に配置されたロッドを用いるという性質によって、ロッドのグループを漸次走査して、前述したようなバックライト走査の解決方法を実施することができる。
バックライト走査を実施する別の方法は、エッジから照明される薄い平坦なセグメントを用いることである。個々の通路セグメントを、高いデータレートで変調可能な供給源を用いて照明する。好ましくは照明源は、LED、レーザダイオード、OLED、又は同様の固体デバイスであろう。前述と同様に、バックライト走査では、好ましくは複数の固体光源(たとえばLED、固体レーザ、又はOLED)を用いて、中実の光ガイド又は中空の空洞の薄くて狭いゾーンのエッジを照明し、また個々の水平ゾーン及び/又はゾーンの個々の左/右端部について時間の順序付けを行なう。1つの使用方法として、LCDパネル用の走査式バックライト、より詳細には、自動立体3Dディスプレイ用の走査式バックライトとして用いることが挙げられる。
中空の走査式バックライトシステムについて考える場合、複数の走査特徴部は、複数のLED光源がセグメントの一方又は両方の端部に取り付けられた中空の矩形セグメントを備えていてもよい。個々のセグメントは、非常に効率的で鏡面の拡散及び/又は有向の拡散の反射性フィルム又はコーティングを、セグメントの側面上に有していて、光をセグメントの長さ上に分配する。セグメントの1つの表面は放出面である。放出面は、光をセグメントに沿って効率的に伝送するために光を放出及び反射する鏡面又は拡散フィルムの組み合わせであってもよい。プリズムフィルムを用いて光をガイド及び/又は取り出して、均一性を向上させてもよい。光取り出し特徴部は、微細複製された複数の特徴部であってもよいし、印刷された複数の特徴部であってもよいし、エッチングされた複数の特徴部であってもよい。これらの特徴部を備えるフィルムを、中空のセグメント内に配置してもよいし、1つ以上の表面上に積層してもよいし、又は反射面又は放出面がこれらの光取り出し特徴部を直接備えていてもよい。複数の取り出し特徴部を傾斜パターンにして、均一性を向上させてもよい。中空のセグメントを積層して平面の表面を形成し、バックライトパネルシステムとして、ビデオ内容と同期する方法で個々のセグメントを一方又は両方の端部から照明して中空チューブの走査式バックライトを形成するシステムを形成してもよい。非飛び越し(順次)走査画像ディスプレイ形式が必要である。
Claims (40)
- ディスプレイ装置用の走査式バックライトであって、
第1の側面と該第1の側面と反対側の第2の側面とを有し、前記第1の側面及び前記第2の側面間に延びる実質的に平面の第1の表面と該第1の表面と反対側の実質的に平面の第2の表面とを有する光ガイドであって、前記第1の表面は実質的に光を取り出し、前記第2の表面は実質的に光を屈折させる、光ガイドと、
前記光ガイドの前記第1の側面に沿って配置されて、光を前記第1の側面から前記光ガイド内へ伝送するための第1の複数の光源と、
前記光ガイドの前記第2の側面に沿って配置されて、光を前記第2の側面から前記光ガイド内へ伝送するための第2の複数の光源と、を含み、
前記第1の複数の光源及び前記第2の複数の光源は複数のグループに分割され、前記複数の光源の前記複数のグループは特定のパターンで選択的にオンとオフとが切り換えられる、バックライト。 - 前記第1の複数の光源及び前記第2の複数の光源が、発光ダイオードをそれぞれ備える、請求項1に記載のバックライト。
- 前記複数のグループが、ディスプレイ装置上に表示される右の画像及び左の画像に基づいてオンとオフとが切り換えられる、請求項1に記載のバックライト。
- 前記複数のグループが、順番にオンとオフとが切り換えられる、請求項1に記載のバックライト。
- 前記複数のグループが、前記第1の側面及び前記第2の側面間で交互にオンとオフとが切り換えられる、請求項1に記載のバックライト。
- ディスプレイ装置用の光ロッドを有するバックライトであって、
複数の光ロッドであって、個々の光ロッドが、第1の端部と第2の端部とを有する細長い部分を備え、前記細長い部分が、実質的に光を取り出す第1の表面と該第1の表面と反対側の実質的に光を屈折させる第2の表面とを含む、複数の光ロッドと、
前記複数の光ロッドのそれぞれの前記第1の端部及び前記第2の端部において、前記光ロッド内に光を伝送するための光源と、を備え、
前記複数の光ロッドは実質的に平行に配置され、前記第1の表面は、ディスプレイ装置用のバックライティングをもたらすために光を実質的に同じ方向に伝送する、バックライト。 - 複数の光源のそれぞれが発光ダイオードを備える、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれの前記第1の端部及び前記第2の端部において、前記複数の光源を閉じ込めるために反射体を更に備える、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれの前記細長い部分が、円形の断面形状を有する、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれの前記第1の表面又は前記第2の表面が、一連のノッチを有する、請求項9に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれの前記細長い部分が、矩形の断面形状を有する、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれの前記第1の表面又は前記第2の表面が、一連のノッチを有する、請求項11に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドの前記第1の表面に隣接して配置される透過性フィルムと、前記複数の光ロッドの前記第2の表面に隣接して配置される反射体とを更に含む、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれの前記細長い部分に沿って配置される複数の光源を更に含む、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光ロッドのそれぞれがアクリル製ロッドである、請求項6に記載のバックライト。
- 前記複数の光源は複数のグループに分割され、前記複数の光源の前記複数のグループは、走査式バックライトを形成するために特定のパターンで選択的にオンとオフとが切り換えられる、請求項6に記載のバックライト。
- ディスプレイ装置用のセグメントを有するバックライトであって、
第1の側面と該第1の側面と反対側の第2の側面とを有する光ガイドと、
前記光ガイドの第1の端部及び第2の端部間に延びる複数のセグメントであって、前記複数のセグメントのそれぞれが、実質的に光を取り出す第1の表面と、前記第1の表面と反対側の実質的に光を屈折させる第2の表面とを含む複数のセグメントと、
前記複数のセグメントのそれぞれの一端において、前記光ロッド内に光を伝送するための光源と、を備え、
前記複数のセグメントは実質的に平行に配置されて、前記第1の表面は、ディスプレイ装置用のバックライティングをもたらすために光を実質的に同じ方向に伝送するバックライト。 - 複数の光源のそれぞれが発光ダイオードである、請求項17に記載のバックライト。
- 前記複数の光源が、それぞれの隣接セグメント対の対向する端部に配置される、請求項17に記載のバックライト。
- 単一の光源が、光を複数のセグメント内に伝送する、請求項17に記載のバックライト。
- 前記複数のセグメントのそれぞれの前記第1の表面が、該第1の表面からの光の実質的に均一な取り出しをもたらす段階的な取り出し器を含む、請求項17に記載のバックライト。
- 前記複数のセグメントのそれぞれの前記第1の端部及び前記第2の端部において、前記複数の光源を閉じ込めるために反射体を更に備える、請求項17に記載のバックライト。
- 前記複数の光源は複数のグループに分割され、前記複数の光源の前記複数のグループは、走査式バックライトを形成するために特定のパターンで選択的にオンとオフとが切り換えられる、請求項17に記載のバックライト。
- ディスプレイ装置用のスラットを有するバックライトであって、
第1の側面と該第1の側面と反対側の第2の側面とを有する光ガイドと、
前記光ガイドの前記第1の端部及び前記第2の端部間に延びる複数のスラットであって、前記複数のスラットのそれぞれが、実質的に光を取り出す第1の表面と、前記第1の表面と反対側の実質的に光を屈折させる第2の表面とを備える、複数のスラットと、
前記複数のスラットのそれぞれの一端において、前記複数のスラット内に光を伝送するための光源と、を含み、
前記複数のスラットは実質的に平行に配置されて、前記第1の表面は、ディスプレイ装置用のバックライティングをもたらすために光を実質的に同じ方向に伝送する、バックライト。 - 複数の光源のそれぞれが発光ダイオードを備える、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数のスラットのそれぞれが、隣接するスラットと光学的に結合される、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数のスラット間の空隙を更に含む、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数の光源のそれぞれが前記複数のスラットに空気結合される、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数の光源のそれぞれが前記スラットに屈折率整合材料を通して結合される、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数のスラットの前記第2の表面に隣接して配置される反射性フィルムを更に含む、請求項24に記載のバックライト。
- 前記反射性フィルムと前記複数のスラットの前記第2の表面との間に配置される接着剤を更に含む、請求項30に記載のバックライト。
- 前記反射性フィルムに取り付けられたヒートシンクを更に含む、請求項30に記載のバックライト。
- 前記複数のスラットの表面のうちの1つに取り付けられた固体フィルム光ガイドを更に含む、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数のスラットのうちの選択されたものの前記第1の端部又は前記第2の端部が光トラップを含む、請求項24に記載のバックライト。
- 前記複数の光源は複数のグループに分割され、前記複数の光源の前記複数のグループは、走査式バックライトを形成するために特定のパターンで選択的にオンとオフとが切り換えられる、請求項24に記載のバックライト。
- ディスプレイ装置用の微細複製された構造体を有するバックライトであって、
第1の側面と該第1の側面と反対側の第2の側面とを有し、
前記第1の側面及び前記第2の側面間に延びる実質的に平面の第1の表面と、前記第1の表面と反対側の実質的に平面の第2の表面と、を有する光ガイドであって、前記第1の表面は実質的に光を取り出し、前記第2の表面は実質的に光を屈折させる、光ガイドと、
前記光ガイドの前記第1の側面に沿って配置されて、光を前記第1の側面から前記光ガイド内へ伝送するための第1の複数の光源と、
前記光ガイドの前記第2の側面に沿って配置されて、光を前記第2の側面から前記光ガイド内へ伝送するための第2の複数の光源と、を備え、
前記光ガイドの前記第1の表面は微細複製された複数の特徴部を含む、バックライト。 - 前記微細複製された複数の特徴部が、V形状の複数の溝又は矩形状の複数の通路を備える、請求項36に記載のバックライト。
- 前記微細複製された複数の特徴部のそれぞれの少なくとも1つの寸法が、1ミリメートル未満である、請求項36に記載のバックライト。
- 前記微細複製された複数の特徴部が、前記光ガイドの前記第1の表面からの光の実質的に均一な取り出しをもたらすように配置されている、請求項36に記載のバックライト。
- 前記微細複製された複数の特徴部が、前記光ガイドの前記第1の表面に実質的に垂直に配置されたレンズ状構造を備える、請求項36に記載のバックライト。
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