JP2011503816A - バックライトシステム及び表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、バックライトシステム１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６及び表示装置に関する。前記バックライトシステムは、表示装置のピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明する複数のセグメント２０、２１、２２、２３、２４を有している。前記バックライトシステムは、前記セグメントから発された光の強度及び／又は色を選択的に制御し、各セグメントは光源３０を有している。バックライトシステム１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６は、隣接するセグメント２０、２１、２２、２３、２４に向かって光源３０によって発される光の横方向の広がりを制限する光障壁４０を更に有している。前記光障壁は、格子の格子線を規定しており、光源３０は、前記光障壁の少なくとも１つと少なくとも部分的に一致する前記格子線の位置に配されている。本発明による手段の効果は、前記セグメントの前記光源を前記光障壁と同じ前記格子線上に配置することにより、前記光源からの光が、前記隣接するセグメントに向かって前記光障壁の両側に広がることにある。このことは、前記バックライトシステムの付加的な厚さを必要とすることなく、前記セグメントによって、自身の隣接するセグメントに向かってよって発される前記光の予め規定されている重複を可能にする。

Description

本発明は、ピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明する複数のセグメントを有するバックライトシステムに関する。

本発明は、一次元又は二次元の調光可能な光源又は表示装置にも関する。

ピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明する複数のセグメントを有するバックライトシステムは、これ自体は知られており、二次元の調光可能なバックライトシステムとして従来技術においても知られている。

これらは、特に、例えば、テレビセット及びモニタのための、（ピクチャ）表示装置における光源として使用される。このような照明システムは、例えば、（携帯型の）コンピュータ、又は、例えば、（携帯）電話において使用される、液晶表示器装置（ＬＣＤパネルとも称される）のような、非放出表示装置のためのバックライトシステムとしての使用に特に適している。

前記非放出表示装置は、通常、少なくとも１つの電極によって各々制御されているピクセルの通常のパターンを備える基板を有する。前記表示装置は、（ピクチャ）表示装置の（ピクチャ）スクリーンの関連する分野におけるピクチャ又はデータグラフィック表示を達成するための制御回路を利用している。ＬＣＤ装置における前記バックライトシステムから生じる光は、スイッチ又はモジュレータによって変調され、例えば、様々な種類の液晶効果が使用されることができる。更に、この表示は、電気泳動的な又は電気機械的な効果に基づくものであっても良い。

画像表示装置を照明するこのようなバックライトシステムは、米国特許出願第２００７／００２４７７２号から知られており、この出願は、液晶要素と複数の直接的なバックライト装置とのマトリックスを開示している。各直接的なバックライト装置は、画像フレーム期間における少なくとも２つの照明色の光の時間的系列を有するバックライトサブ領域と関連する液晶要素の前記マトリックスの別々の部分を選択的に照明するように構成されている。既知のバックライト装置は、１つのサブ領域を他のものから分離し、１つのサブ領域からの光が近傍のサブ領域に漏出するのを防止しているサブ領域障壁を有している。

この既知のバックライト装置の不利な点は、セグメント間に重複を作る付加的な手段が加えられており、既知のバックライトシステムの厚さを増大させていることにある。

本発明の目的は、付加的な厚さを必要とせずに、予め規定されている重複を有するバックライトシステムを提供することにある。

本発明の第１の見地によれば、この目的は、表示装置のピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明する複数のセグメントを有するバックライトシステムであって、前記バックライトシステムは、前記セグメントから発される光の強度及び／又は色を選択的に制御し、各セグメントは光源を有しており、前記バックライトシステムは、前記光源によって隣接するセグメントに向かって発される光の横方向の広がりを制限する光障壁を更に有しており、前記光障壁は格子の格子線を規定しており、前記光源は、前記光障壁の少なくとも１つと少なくとも部分的に一致する前記格子線の位置を占有している、バックライトシステムによって達成される。

前記バックライトシステムの厚さは、前記光障壁及び光源を有する前記格子に対して実質的に垂直に測定される寸法である。

本発明による手段の効果は、前記セグメントの前記光源を前記光障壁と同じ前記格子線上に位置させることによって、前記光源からの光が、隣接するセグメントに向かって前記光障壁の両側において広がることである。このことは、前記セグメントによって自身の隣接するセグメントに向かって発される光の予め規定されている重複を生成する。この予め規定されている重複は、静止画又は移動画像における光輪、又は、例えば、前記表示装置の視野角における変化のような、アーチファクトを防止することを必要とされている。例えば、前記光障壁が、セグメントの格子と実質的に同一である格子であって、前記光源が、例えば、前記セグメントの中央に実質的に配されるようにずらされている格子を形成する場合、前記光障壁から離れて広がる光は、隣接するセグメントまで広がるであろう。前記広がる光が遭遇する隣の光障壁は、前記隣接するセグメントの中心に配されており、前記光は、例えば、少なくとも部分的には前記バックライトシステムを通って更に広がるのを防止される。このことは、セグメントに関連する前記光源から隣接するセグメントに向かう光の前記予め規定されている重複を生成する一方で、前記重複の程度を制限する。更に、この予め規定されている重複の生成は、前記光障壁に対する前記光源の配置によって生じさせられ、従って、本発明によるバックライトシステムにおいて、予め規定されている重複を生成するための付加的な厚さは必要とされない。前記重複の程度の制限のために、前記バックライトシステムのセグメントの光出力の局所的な調光又はブースティングは、依然として、前記コントラストの改善を提供している。

前記光障壁は、格子を形成している。前記セグメントの縁は、前記光障壁の格子の格子線とは一致していない。例えば、各セグメントが、例えば、前記セグメントの中央に配されている単一の光源を有している場合、前記光障壁は、前記光源を横切る格子線と少なくとも部分的に一致する。これらの光障壁は、各セグメントと少なくとも部分的に交差し、そうするように前記セグメントの中心に実質的に配されている。前記光障壁のこの配置により、前記光源によって発される光は、前記光源が位置されている前記セグメント内及び直接的に隣接するセグメントに比較的容易に広がる。前記直接的に隣接するセグメントにおける光障壁は、例えば、前記光が更なるセグメントに向かって更に広がるのを防止し、従って、前記光源によって発される前記光の横方向の広がりを、実質的に自身の直接的な隣接するものに制限することができる。結果として、本発明による前記光障壁の配置は、前記光源によって発される光が分配されるようにし、この結果、前記光が直接的に隣接する前記セグメントと重複すると共に、前記直接的に隣接するセグメントから離れた更なるセグメントと重複しないように制限される。結果として、この配置は、前記バックライトシステムの厚さを増大させるであろう付加的な高さを必要とすることなく、セグメント間で予め規定されている重複を提供する。

光障壁の既知の配置において、前記光障壁は、前記セグメントの縁と実質的に一致し、セグメントごとの前記光源は、前記セグメントの中央に実質的に位置決めされる。引用された前記特許出願に示されているような、この既知の配置において、この付加的な拡散層は、１つのセグメント内で発された光を、更なるセグメントに部分的に重複させるのに使用される。代替的には、前記既知の配置の光障壁は、前記光源によって発される光を完全に遮蔽することができておらず、従って、前記光が他のセグメントと部分的に重複するのを可能にしている。このことは、例えば、前記液晶セルに向かって通じている更なる光学層と前記光障壁との間の空気の間隙を持つことによって、例えば、前記光障壁より上方に「自由空間」を付加することによって達成されることができる。この付加的な空気の間隙は、付加的な高さを作り、多数のセグメントにわたる前記光の分布を防止するために慎重に調整されなければならない。前記分布が多数のセグメント全体にある場合、コントラスト増強を得るために前記セグメントから発される前記光の強度を局所的に変えることは、実質的に不可能である。なぜならば、単一のセグメントによって発される前記光は、全ての周囲のセグメントから光の比較的大きい寄与を有しており、単一のセグメントが調光される又はブーストされることができる範囲を著しく制限するからである。本発明によるバックライトシステムにおいて、前記光障壁は、この上に個々のセグメントの前記光源が位置されている前記格子の格子線と一致するように配されている。この構成は、前記光障壁の何らかの直感的な配置に反するものであり、前記光障壁と共に前記光源から生じる光分布は、この直接的な隣接するセグメントと一緒に関連するセグメントを照明するという驚くべき効果を可能にする。結果として、前記光源からの前記光が分配される程度が制限され、本発明によるバックライトシステムの高さを増大させることなく、画像アーチファクトを防止する予め規定されている重複を生成する。更に、光源及び光障壁のこの配置は、比較的大きいコントラストの差が、前記バックライトシステムを局所的に調光するのに使用されることを可能にするための、前記セグメントの十分に局所的な照明を生成する。

前記バックライトシステムの実施例において、前記光源は、２つの格子線間の交差上に配され、前記２つの格子線の各々は、前記光障壁の少なくとも一方と少なくとも部分的に一致している。この実施例の利益は、前記光源からの前記光の広がりが二次元におけるものであり、二次元において前記隣接するセグメントの重複を提供することである。二次元におけるこの重複は、二次元における前記バックライトシステムの均一性を改善し、従って、本発明によるバックライトシステムが二次元の調光バックライトシステムとして使用されるのを可能にする。

前記バックライトシステムの実施例において、前記格子は、実質的に直角の格子を有する。この実施例の利益は、この直角の格子が、より厳密に前記スクリーンの形状に似ており、セグメントの配置を前記スクリーンの形状に対して均一に整合させることを比較的容易にすることにある。更に、実質的に直角の格子の使用は、４つの光障壁のみが前記光源の近くに設けられることを必要とする。一般に、全ての光障壁が、均一性に影響し得る。従って、光障壁の数を減少させることによって、前記バックライトシステムによって発される光の均一性は、改善されることができる。

前記バックライトシステムの実施例において、前記光源の隣接する交差には更なる光源が無く、前記隣接する交差とは、前記格子線に沿って移動させた場合、前記光源の両側の格子線と少なくとも部分的に一致している光障壁によって構成される交差である。格子線を移動させる場合、光障壁と少なくとも部分的に一致している格子線の全ての第２の交差のみが、光源を有している。この配置において、発される光が重複する全ての光源間の距離は、実質的に等しく、格子−点間の対角距離である。前記光源のこの配置は、前記バックライトシステム全体の前記バックライトシステムによって発される前記光の均一性の更なる改善を可能にする。例えば、前記光障壁が、正方形又は長方形の格子内に配される場合、４つの角のうちの互いに向かって対角に配されている２つの角のみが、光源を有する。従って、全ての光源とこれらの隣接するものとの間の距離は、前記正方形又は長方形の格子の対角の寸法に実質的に等しい。前記格子線に沿った２つの光源間の距離が、格子−点間の対角距離とは異なるにもかかわらず、これらの２つの光源の光は、実質的には重複しない。２つの光源間の光障壁の交差は、これらの中間の空間が、光源を含んでおらず、前記２つの光源からの前記光が重複を生成するのを実質的に防止し、従って、前記格子線に沿って配されている前記光源は、互いに縁的に影響し得るのみである。

対照的に、前記正方形の全ての角又は光障壁の長方形の格子が光源を有する場合、２つの隣接する光源間の距離は、前記格子線に沿った２つの角間の距離か、又は前記正方形又は長方形の格子の対角に沿って測定される２つの角間の距離かの何れかである。このような配置において、２つの光源間の距離は一定でなく、前記バックライトシステム全体の前記バックライトシステムによって発される前記光の一様な分布を生成することを更に困難にする。光源を設けるために前記正方形又は長方形の格子の２つの対角的に対向している角のみを選択することは、２つの光源間の距離を実質的に一定にし、従って、前記バックライトシステム全体に発される前記光の均一性を改良する。

前記バックライトシステムの実施例において、前記格子線と少なくとも部分的に一致している前記光障壁は、三角形の配置において配される。この実施例の利益は、この配置がより厳密に円形のセグメントに似ており、観察者によってより均一に知覚されることにある。更に、この三角形の配置は、６つの隣接するセグメント間に重複を提供する。前記重複が生成されるセグメントの数を増大させることによって、前記バックライトシステムによって発される前記光の均一性の更なる改善が、生成される。

前記バックライトシステムの実施例において、前記三角形の配置は、二等辺三角形を有する。この実施例の利益は、前記光源及び前記光障壁のこの配置においても、全ての光源が実質的に同じ距離において配されており、このことは、再び、前記バックライトシステム全体の前記バックライトシステムによって発される光の均一性の改善を可能にすることにある。

前記バックライトシステムの実施例において、前記バックライトシステムは、前記光障壁及び前記光源を有する光ガイドを有している。この実施例の利益は、例えば、全内部反射によって、前記光が前記光ガイド内に効率的にガイドされることにある。前記光の抽出は、マイクロドット、かき傷等のような、既知の抽出手段を介してなされることもできる。

前記バックライトシステムの実施例において、前記光障壁は、前記光ガイド内に切られるスリットである。この実施例の利益は、これらの光障壁は、製造するのが比較的容易であるということにある。前記光ガイドが、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡとしても知られている）によって生成された場合、前記スリットは、レーザーカッターを使用して比較的簡単にかつ正確に生成されることができる。

前記バックライトシステムの実施例において、前記スリットは、少なくとも部分的に反射材料によって満たされる。この反射材料は、前記光障壁の反射率を制御するために使用されても良い。前記反射率は、前記光障壁を部分的に半透明にすることによって影響を受け得て、又は、前記光障壁からの反射の種類は、例えば、拡散的又は鏡のようであるように制御されることができる。拡散的な反射光障壁は、一般に、生成するのが容易であり、前記バックライトシステムから光の均一な放出に貢献することができる。鏡面的な反射光障壁は、例えば、前記光源からの光の放出が主に横方向にある場合、必要とされる。このような実施例において、前記光障壁からの反射は、横方向における前記光を混合することを必要とされる。

前記バックライトシステムの実施例において、前記光ガイドは、複数のサブ光ガイドを有しており、前記複数のサブ光ガイドの縁は、前記光障壁である。この実施例の利益は、前記サブ光ガイドが、ＰＭＭＡの単一のスラブよりも典型的には小さいことにあり、この結果、前記バックライトシステムの費用の減少をもたらす。

前記バックライトシステムの実施例において、前記サブ光ガイドの縁は、反射材料を有している。再び、この反射材料は、前記光障壁を部分的に半透明にすることによって前記反射率に影響を与える、又は前記光障壁からの反射の種類を制御するように使用されることができる。サブ光ガイドの使用によって、前記サブ光ガイドが本発明によるバックライトシステム内に組み込まれる前に反射材料が設けられることができるので、前記反射材料を設けることを比較的容易にする。

前記バックライトシステムの実施例において、前記サブ光ガイドは、前記バックライトシステムの光放出窓を実質的に直接的に照明するように配される。前記光放出窓は、拡散器層を有していても良い。この実施例の利益は、輝度差が異なるセグメント間に生じるのを防止することにある。

前記バックライトシステムの実施例において、前記光障壁は、部分的に半透明である。

前記バックライトシステムの実施例において、前記格子線の前記光障壁によって覆われていない部分は、前記光源の位置によって占有されている。前記光障壁は、前記前記光の広がりを制限するための格子を形成する。前記格子は、実質的に完全に閉じられており、前記格子内の唯一の開口は、前記光源を配置するために使用される。このような実施例において、例えば、直接的に隣接するセグメントのみに向かう又は前記直接的に隣接するセグメントよりも多くのものに向かう前記光の横方向の広がりは、前記光障壁によって良好に制御されることができる。

前記バックライトシステムの実施例において、各セグメント内の光源は、前記セグメントの中央に実質的に配されている。この実施例の利益は、自身が前記セグメントによってピクセルのグループの実質的に均一な照明を可能にすることにある。

前記バックライトシステムの実施例において、前記光源は、実質的に白い光を発する、及び／又は前記光源は、１つ以上の予め規定されている色の光を発する複数の発光体を有する。

前記光源は、例えば、横方向に発せられた光の少なくとも一部を発する発光ダイオード又はレーザダイオードを有していても良い。代替的には、前記光源は、少なくとも部分的に前記バックライトシステムのバックプレートに平行な方向に光を発する何らかの他の適切な光源であっても良い。前記光源は、実質的に白い光を発しても良く、例えば、予め規定されている色の光を各々が発する複数の発光ダイオードを有していても良い。前記光源は、更に、前記発せられた光の少なくとも一部を異なる色の光に変換するルミネセンス材料を有していても良い。前記光源は、例えば、前記青色光の一部を黄色光に変換するルミネセンス層を持つ青色発光ダイオードであっても良く、残りの青色光と混合された場合、実質的に白色の光を生成する。前記ルミネセンス層は、前記発光体から離れて位置されていても良く、所謂『遠隔蛍光体』配置を生成する。前記光源は、前記セグメントの寸法と比較して比較的小さいものであっても良く、又は前記セグメントの大幅な部分に渡って延在していても良い。

この文脈において、予め規定されている色の光は、典型的には、予め規定されているスペクトルを持つ光を有する。前記予め規定されているスペクトルは、例えば、予め規定されている波長周辺の特定の帯域幅を持つ原色を有していても良く、又は、例えば、複数の原色を有していても良い。予め規定されている波長は、前記予め規定されている波長は、放射出力スペクトル分布の平均波長である。この文脈において、予め規定されている色の光は、紫外光のような、非可視光も含む。紫外光が前記光源によって発される場合、典型的には、ルミネセンス材料のような、光変換媒体が使用される。前記ルミネセンス材料は、例えば、前記紫外線光を可視光に変換する。この変換媒体は、前記光源上に直接的に設けられることもでき、又は前記光源から離れて設けられても良い。原色の光は、例えば、赤、緑、青、黄、アンバー及びマゼンダ色の光を含む。前記予め規定されている色の光は、例えば、青及びアンバー、又は青、黄及び赤色のような、原色の混合を有していても良い。例えば、赤、緑及び青色の光の特定の組合せを選択することによって、白色を含む、実質的に全ての色が、前記照明システムによって生成されることができる。原色の他の組合せも前記光投影システムにおいて使用されることができ、赤、緑、青、シアン及び黄色のような、実質的に全ての色の生成を可能にする。この色調整可能な照明システムにおいて使用される原色の数は、変化し得る。

前記バックライトシステムの実施例において、前記バックライトシステムの前記光源は、前記バックライトシステムの実質的に平坦なバックプレート上に配される。この実施例の利益は、実質的に全ての光源の単一の平坦なプレート上への配置が、比較的平坦なバックライトシステムを可能にするということにある。

前記バックライトシステムの実施例において、前記バックライトシステムは、各セグメントによって発される前記光の強度及び／又は色を制御するために前記光源のフィードバック情報を受け取るコントローラを有している。前記フィードバック情報は、個々の光源によって発される光の強度及び／又は色が前記他の光源によって発された光、又は必要な強度及び／又は色に一致することを保証するために、工場において１回だけ又は前記バックライトシステムの付加的な較正において感知される情報であって、この後、個々の前記光源の寿命における補正値として使用される情報であっても良い。代替的には、前記フィードバック情報は、連続的なフィードバック情報であっても良く、正しい強度及び／又は色が前記光源によって生成されることを保証するように前記光源によって発される光の強度及び／又は色の連続的な監視を可能にする。更に代替的には、前記フィードバック情報は、例えば、電気信号（例えば、前記光源の加齢に関連する内部抵抗信号）であっても良い。この電気信号の感知は、前記バックライトシステムが、加齢の効果を修正して、前記正しい強度及び／又は色が前記光源から発されるのを保証することを可能にする。

本発明は、添付の請求項１９に記載の一次元の又は二次元の、調光可能な光源、又は添付の請求項２０に記載の表示装置にも関する。

本発明によるバックライトシステムの実施例の簡略化された３次元図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明によるバックライトシステムの光源及び光障壁の配置の上面図を示している。 本発明による表示装置を示している。 本発明によるバックライトシステムを有する、一次元又は二次元の、調光可能な光源を示している。

本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して、明らかになり、説明されるであろう。

これらの図は、単に模式的なものであり、縮尺で描かれているわけではない。特に、明確さのため、幾つかの寸法は、強く誇張されている。この図における類似の構成要素は、可能な限り同じ符号によって示されている。

図１は、本発明によるバックライトシステム１０の実施例の簡略化された３次元図を示している。バックライトシステム１０の簡略化された３次元図において、壁４０の実施例における光障壁４０の配置は、バックライトシステム１０のバックプレート７０上に配されている。図１に示されている光障壁４０は、通常の実質的に正方形の格子内に配されている。光障壁４０によって規定される、前記格子の交差点に、光源３０は位置されている。この簡略化された３次元図から明らかに分かるように、光源３０によって発される光は、矢印によって示されている全ての方向に広がる（図２Ａ参照）。バックライトシステム１０は、セグメント２０（点線によって示されている）を有しており、ピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明する（図３参照）。各セグメント２０の光源３０は、例えば、実質的に均一に、光源３０に関連するセグメント２０を照明するようにセグメント２０の中央に位置決めされることもできる。光源３０が光障壁４０によって規定されている同じ格子上に配されているので、光源３０によって発される光は、関連するセグメント２０を越えて隣接するセグメントまで広がる。光源３０のうちの１つの広がる光は、前記関連するセグメント２０を越えて、隣接するセグメント２０の中心に配されている隣の光源３０と交差する格子線における光障壁３０に遭遇する。光障壁４０は、前記光が隣接するセグメント２０よりも更に広がるのを完全に遮断するように配されることができ、又は隣接するセグメント２０よりも更に部分的に広がるように配されることもできる。光障壁４０を越える前記光のこの部分的な広がりは、部分的に半透明である光障壁４０によって、又は更なるセグメント４０への開口を有する光障壁４０によって達成されることができる。このことは、光源３０によって発される前記光の制御された広がりを、本発明によるバックライトシステム１０の付加的な高さを必要とすることなく生成し、従って、予め規定されている重複を生成するためのバックライトシステム１０の厚さの増大を防止する。バックライトシステム１０の厚さ又は高さは、光障壁４０を有する格子に対して実質的に垂直に測定される寸法である、又はバックプレート７０に対して実質的に垂直な方向において測定される寸法を含む。光源３０によって発される前記光の横方向の広がりのこの照明の効果は、近傍のセグメント２０に対して１つのセグメント２０の光源３０によって発される光間の重複が、バックライトシステム１０全体における発される前記光の均一性が改善するようにする一方で、前記セグメントの選択的な照明によって、表示装置１００全体の大きなコントラスト差を生成する機能が維持されることにある（図３参照）。

既知のバックライトシステムにおいて、前記光障壁は、前記バックライトシステムの前記セグメントの障壁と実質的に一致する。前記既知のバックライトシステムにおける前記光障壁が、前記光が前記隣接するセグメントに向かって横方向に広がるのを完全に遮断する場合、前記表示装置上に生成される画像の均一性は、比較的乏しい。代替的には、前記光障壁が前記表示装置の他のセグメントに向かって１つのセグメントによって発される光の重複を可能にする場合、前記重複は、バックライトシステム全体において実質的に平均化され、これにより、大きなコントラスト差を生じるようにピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明する前記バックライトシステムの機能を低下させる。

図１に示されているバックライトシステム１０において、光障壁４０は、光源３０が位置される開口が設けられている実質的に連続的な壁として配される。この配置は、光源３０からの光障壁４０の両側において発されるようにし、これにより前記隣接するセグメントに向かって１つのセグメントにおいて発される前記光の重複を常に生じている。図１に示されている実施例において、光源３０は、２つの実質的に垂直に配されている光障壁４０の交差点上に配され、光源３０によって発される前記光が二次元において広がるようにする。代替的には、光障壁４０は、光障壁４０の２つの交差点間に開口を有しても良く（図２Ｄ及び２Ｅ参照）、光源３０によって発される前記光が、一次元においてのみ広がるようにする。こうして、光源３０及び光障壁４０の配置が、前記光の横方向の広がりを生成し、この程度は、広がっている前記光が遭遇する隣の光障壁４０に対して比較的簡単に制限されることができる。この限定された横方向の広がりは、前記均一性を改善し、表示装置１００全体の前記ピクセルの予め規定されている領域の照明における大きな違いを可能にする。光障壁４０、４２、４４及び光源３０の多くの配置が生成されることができ、これらの配置の幾つかが、図２に示されている実施例に示されている。

図１に示されているバックライトシステム１０は、バックプレート７０のみを示しており、一般的に、反射材料、光源３０及び光障壁４０の配置を有している。バックライトシステム１０は、例えば、バックライトシステム１０によって発される前記光の均一性を更に改善する又はバックライトシステム１０によって発される前記光の指向性を更に改善するように、光障壁４０上に配される光学箔、拡散器及び他の光学層（図示略）を更に有していても良い。更に、前記バックライトシステムは、例えば、光障壁４２（図２Ｆ及び２Ｇ参照）が、前記光ガイド内に切られているスリット４２であって、反射性又は部分的に反射性の材料によって満たされていても良いスリット４２である、光ガイド（図２Ｆ及び２Ｇ参照）によって構成されていても良い。

光源３０は、好ましくは、横方向に光を発する発光ダイオード３０又はレーザダイオード３０を有している。代替的には、光源３０は、バックライトシステム１０のバックプレート７０に平行な方向に少なくとも部分的に光を発する何らかの他の適切な光源であっても良い。光源３０は、実質的に白色の光を発しても良く、又は、例えば、各々予め規定されている色の光を発する複数の発光ダイオードを有していても良い。

図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ及び２Ｇは、各々、本発明によるバックライトシステム１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６における光源３０及び光障壁４０、４２、４４の配置の上面図を示している。以下のバックライトシステム１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６の上面図の各々において、セグメント２０、２１、２２、２３、２４は、点線によって示されており、光障壁４０は、比較的太い線によって示されている。明らかに分かるように、セグメント２０、２１、２２、２３、２４の形状は、光障壁４０によって形成される前記格子の形状と実質的に同一であり、セグメント２０、２１、２２、２３、２４の半分だけずらされているのみである。結果として、光源３０は、全て、関連するセグメント２０、２１、２２、２３、２４の中央に実質的に配されており、関連するセグメント２０、２１、２２、２３、２４全体の光源３０によって発される前記光の比較的良好な均一性を生成することができる。光源３０の他の配置又はセグメント２０、２１、２２、２３、２４毎の複数の光源３０も、可能である。複数の光源３０のうちの少なくとも１つは、近傍のセグメント２０、２１、２２、２３、２４間に制御された重複を生成するために、光障壁４０における開口内に配される。光障壁４０における前記開口は、好ましくは、隣接するセグメント２０、２１、２２、２３、２４から離れた方向における光源３０によって発される光の制御されていない漏出を防止するために、光源３０と実質的に同じ大きさである。しかしながら、典型的には、比較的小さい間隙が、製造交差により光障壁４０と光源３０との間に残存している。

図２Ａは、本発明によるバックライトシステム１０の第１実施例の上面図を示している。この第１実施例は、光源３０及び光障壁４０の配置を有しており、光障壁４０の格子内の全ての交差は、中央のセグメント２０の周りに配されている８つの近傍のセグメント２０に向かって光を発する光源３０を有している。この配置の利益は、２つの光源３０間の距離は比較的短く、バックライトシステム１０の高さを比較的小さくする一方で、バックライトシステム１０全体における比較的良好な均一性を有する。

図２Ｂは、本発明によるバックライトシステム１１の第２の実施例の上面図を示している。この第２実施例は、光源３０及び光障壁４０の配置を有しており、この光障壁４０の格子における全ての交差が光源３０を有しているわけではない。現在の実施例において、光障壁４０の格子における交差は、光源３０の隣に位置されており、光源３０を含んでいない。従って、光障壁４０を移動させた場合、光障壁４０の全ての第２の交差が光源３０を含む。関連するセグメント２１内の光源３０によって発される前記光は、横方向に広げられ、４つの近傍のセグメント２１に重複する。この配置の利益は、これらの光がセグメント２１内で混合される光源３０間の距離が、実質的に等しく、図２Ｂに示されているように対角の距離ｄ_１１であることにある。

図２Ｃは、本発明によるバックライトシステム１２の第３実施例の上面図を示している。この第３実施例は、光障壁４０の格子が三角形の格子を有している、光源３０及び光障壁４０の配置を有している。光源３０は、再び、前記三角形の格子の交差点に位置されている。図２Ｃに示されている模式的な上面図において、光源３０は、光障壁４０に接触しており、直接的に隣接するセグメント２２を越える光の抑制されていない漏出のための空間を実質的に残していない。しかしながら、バックライトシステム１２の実際の実施例において、バックライトシステム１２を製造する際の製造公差により、間隙が光源３０と光障壁４０との間に常に残存している。前記三角形の格子が二等辺三角形から構成されている場合、これらの光がセグメント２２内で混合される２つの光源３０間の距離は、実質的に同一である。自身の関連するセグメント２２内に光を発する光源３０は、近傍の６つのセグメントにも光を発し、再び、光源３０から発せられる前記光の制御された横方向の広がりを生成する。バックライトシステム１２のこの実施例の利益は、この配置が、観察者によって知覚される円形のセグメントにより厳密に似ていることにある。

代替的には、セグメント２２は、形状が三角形ではなく、六角形であっても良い。このような実施例において、単一の六角形のセグメントを照明する光源３０の数は、例えば、７であり得る。

図２Ｄは、本発明によるバックライトシステム１３の第４の実施例の上面図を示している。この第４の実施例は、光源３０が、光障壁４０間の２つの交差間における光障壁４０における開口内に配されている、光源３０及び光障壁４０の配置を有している。全ての光源３０によって発される前記光は、光障壁４０の両側に広がり、光源３０によって発される前記光の二次元の横方向における広がりを生じる。セグメント２３は、ダイアモンド形のセグメント２３である。図２Ｅは、本発明によるバックライトシステム１４の第５の実施例の上面図を示している。この第５の実施例は、セグメント２４が細片内に配されている光源３０及び光障壁４０の配置を有しており、前記細片は、例えば、順次的に照明されることができる。

光源３０は、光障壁４０における開口内に配されており、光障壁４０に対して垂直な方向における重複を提供する。図２Ｅに示されている実施例において、光障壁４０は、垂直方向に配されている。代替的には、光障壁４０は、勿論、水平方向に配されていても良く、ピクセルの複数の線が各セグメント２４によって照明されるのを可能にする。

図２Ｆは、本発明によるバックライトシステム１５の第６の実施例の上面図を示している。この第６の実施例においても、セグメント２４は、例えば、順次的に照明されることができるストリップ内に配されている。しかしながら、この第６の実施例において、バックライトシステム１５は、光障壁４２を構成しているスリット４２を有する光ガイド６０を有している。光源３０は、光障壁４２内の開口も形成している光ガイド６０内の開口内に配されている。光源３０によって発される前記光は、光障壁４２に対して垂直な方向の重複を提供する。スリット４２又は光障壁４２は、例えば、光障壁４２の反射及び／又は半透明の特徴に影響を与えるように、反射材料によって満たされていても良い。光ガイド６０は、例えば、ＰＭＭＡでできており、スリット４２は、レーザーカッターを使用して形成されることができる。図２Ｆに示されている実施例において、光障壁４２は、垂直方向において配されている。代替的には、光障壁４２は、勿論、水平方向に配されても良く、ピクセルの複数の線が、各セグメント２４によって照明されるのを可能にする。

図２Ｇは、本発明によるバックライトシステム１６の第７の実施例の上面図を示している。この第７の実施例においても、セグメント２４は、例えば、順次的に照明されることができるストリップ内に配されている。しかしながら、この第７の実施例において、バックライトシステム１６は、複数のサブ光ガイド６２、６４、６６を有している。サブ光ガイド６２、６４、６６の縁４４は、光障壁４４を構成している。光源３０は、サブ光ガイド６２、６４、６６の縁における開口内に配されている。光源３０によって発される前記光は、光障壁４４に対して垂直な方向における重複を提供する。縁４４又は光障壁４４は、例えば、光障壁４４の反射及び／又は半透明の特性に影響を与えるように、反射材料を含むコーティングを有していても良い。サブ光ガイド６２、６４、６６は、例えば、ＰＭＭＡのストリップでできていても良い。再び、図２Ｇに示されている実施例において、光障壁４４は、垂直方向に配されている。代替的には、光障壁４４は、勿論、水平方向において配されていても良く、ピクセルの複数の線が、各セグメント２４によって照明されることを可能にする。

図３は、本発明によるバックライトシステム１４を有する、本発明による表示装置１００の断面図を示している。本発明によるバックライトシステム１４は、格子を規定している複数の光障壁４０を有しており、光障壁４０によって規定されている前記格子上に配置されている複数の光源３０を有している。光源３０は、好ましくは、反射性のバックプレート７０であるバックプレート７０上に配されている。光源３０は、破線の双方向の矢印２４によって図３に示されているセグメント２４を照明するように配されている。表示装置１００は、例えば、電気的に相互接続されている（図示略）液晶セルの層１１２、偏光層１１４及び分析層１１６を有する液晶表示器装置１００であっても良い。代替的には、表示装置１００は、何らかの他の非放出表示装置１１０でも良い。（図３に示されているような）バックライトシステム１４の代替的な実施例において、バックライトシステム１４は、各セグメントによって発される前記光の強度及び／又は色を制御するために光源３０のフィードバック情報１３０を受け取るコントローラ１２０を更に有していても良い。

図４は、本発明によるバックライトシステム１４を有している一次元又は二次元の、調光可能な光源２００を示している。再び、バックライトシステム１４は、格子を規定している複数の光障壁４０を有していると共に、光障壁４０によって規定されている格子に上に配されている複数の光源３０を有している。光源３０は、好ましくは、反射性のバックプレート７０であるバックプレート７０上に配されている。光源３０によって照明されるセグメント２４は、再び、破線の双方向の矢印２４によって示されている。調光可能な光源２００は、例えば、バックライトシステム１４の個々のセグメント２４によって発される光を拡散する拡散器２１０を有している。

上述の実施例は、本発明を制限するというよりはむしろ説明するものであり、当業者は、添付請求項の範囲を逸脱しない範囲で多くの代替的な実施例を設計することができることに留意されたい。

前記請求項において、括弧内に配されている如何なる符号も、当該請求項を制限するものとして解釈されてはならない。「有する」という語は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つか別個の要素を有するハードウェアによって実施化されることができる。幾つかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段の幾つかは１つの同じハードウェアの項目によって、実施化されることができる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。

Claims (20)

1. 表示装置のピクセルの予め規定されている領域を選択的に照明している複数のセグメントを有するバックライトシステムであって、前記バックライトシステムは、前記セグメントから発される光の強度及び／又は色を選択的に制御し、各セグメントは光源を有しており、前記バックライトシステムは、隣接する前記セグメントに向かって前記光源によって発される前記光の横方向の広がりを制限する光障壁を更に有しており、前記光障壁は格子の格子線を規定しており、前記光源は、前記光障壁の少なくとも１つと少なくとも部分的に一致している前記格子線上の位置を占有している、バックライトシステム。
2. 前記光源は、２本の格子線間の交差上に配されており、前記２つの格子線の各々は、前記光障壁の少なくとも１つと少なくとも部分的に一致している、請求項１に記載のバックライトシステム。
3. 前記格子が実質的に直角の格子を有する、請求項１又は２に記載のバックライトシステム。
4. 前記光源の隣接する交差に、更なる光源はなく、前記隣接する交差は、前記格子線に沿って移動した場合、前記光源の両側の前記格子の交差である、請求項２又は３に記載のバックライトシステム。
5. 前記光障壁は、前記格子線と少なくとも部分的に一致していると共に、三角形配置において配されている、請求項１又は２に記載のバックライトシステム。
6. 前記三角形配置が二等辺三角形を有している、請求項５に記載のバックライトシステム。
7. 前記バックライトシステムが、前記光障壁及び前記光源を有する光ガイドを有している、請求項１乃至６の何れか一項に記載のバックライトシステム。
8. 前記光障壁が前記光ガイド内に切られているスリットである、請求項７に記載のバックライトシステム。
9. 前記スリットが反射材料によって少なくとも部分的に満たされている、請求項８に記載のバックライトシステム。
10. 前記光ガイドは、複数のサブ光ガイドを有しており、前記複数のサブ光ガイドの縁が前記光障壁である、請求項７に記載のバックライトシステム。
11. 前記サブ光ガイドの縁は、反射性材料を有する、請求項１０に記載のバックライトシステム。
12. 前記サブ光ガイドは、前記バックライトシステムの光放出窓を実質的に直接的に照明するように配されている、請求項１０又は１１に記載のバックライトシステム。
13. 前記光障壁は部分的に半透明である、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のバックライトシステム。
14. 前記格子線の前記光障壁によって覆われていない部分は、前記光源の位置によって占有されている、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のバックライトシステム。
15. 各セグメント内の前記光源は、前記セグメントの中央に実質的に配されている、請求項１乃至１４の何れか一項に記載のバックライトシステム。
16. 前記光源は、実質的に白色の光を発する、及び／又は、前記光源は、１つ以上の予め規定されている色の光を発する複数の発光体を有する、請求項１乃至１５の何れか一項に記載のバックライトシステム。
17. 前記バックライトシステムの前記光源は、前記バックライトシステムの実質的に平坦なバックプレート上に配されている、請求項１乃至１６の何れか一項に記載のバックライトシステム。
18. 前記バックライトシステムは、各セグメントによって発される前記光の強度及び／又は色を制御するために前記光源のフィードバック情報を受け取るコントローラを有している、請求項１乃至１７の何れか一項に記載のバックライトシステム。
19. 請求項１乃至１８の何れか一項に記載のバックライトシステムを有する、一次元又は二次元の、調光可能な光源。
20. 請求項１乃至１８の何れか一項に記載のバックライトシステムを有する表示装置。

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