JP2022084815A - ディスプレイシステムにおける光強度を調整するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 視認性の良いディスプレイシステムを提供すること。【解決手段】 ディスプレイシステムは、筺体と、筺体内に収容された１または複数の発光素子と、筺体上に配置された１または複数の反射部分と、を含む、光を投射するように構成されるバックライトを備える。第１表示部が、バックライトの近くに配置され、液晶層と、少なくとも１つの反射偏光子と、を含む。第２表示部が、第１表示部の近くに配置される。第２表示部は、ＴＦＴディスプレイ層と、少なくとも１つの直線偏光子と、を含む。少なくとも１つのマイクロコントローラが、バックライト、第１表示部、及び第２表示部のうちの１または複数と通信する。少なくとも１つのマイクロコントローラは、第１表示部の液晶層を第１透過状態及び第２透過状態の間で調整する命令を実行する。【選択図】図３

Description

本開示は、一般には、ディスプレイシステムにおける光強度を調整するためのシステム及び方法に関し、より詳細には、反射偏光構成を使用してディスプレイシステムの光効率を向上させるためのシステム及び方法に関する。

デジタル情報を視聴者に電子的にレンダリングするために、電子ディスプレイが多くの状況で提供されている。電子ディスプレイは、情報を受信し、当該情報を伝えるために用いられるテキスト及びピクチャを反映するパターンで点灯したセルを介して情報をレンダリングする。

従来技術の電子ディスプレイの一例を図１に示す。電子ディスプレイ１は、電子コンテンツを当該電子ディスプレイの視聴者に提供するために用いられる。ディスプレイ１は、表示画面の境界線を画定するベゼル２を含む。ベゼル２内の部分を画定するのが、表示部分である。当該表示部分は、複数のＬＥＤ（図示せず）と協動するバックライト付きディスプレイ３と、ディスプレイ直線偏光子４と、を含む。

ディスプレイ１には、第１層５が設けられている。この第１層５は、光の全ての波長または色の強度を等しく低減または変更する減光フィルタである。フィルタ透過は、一定の透過率で、無色（透明）からグレー（不透明）にまで及び得る。反射防止膜６が第１層５上に配置され、光の反射を相殺し得て、電子ディスプレイ１がさらされている照明環境に起因する電子ディスプレイ１からの視認性の変化を視聴者が視認することを最小限に抑え得る。

例示的な従来技術の電子ディスプレイは、バックライトを調整するためにＬＥＤのゾーンを作成して制御することによって、調光（ｄｉｍｍｉｎｇ）を制御し、ディスプレイの視覚特性を調整し得る。しかしながら、ＬＥＤゾーンの較正及び制御は、複雑な場合があり、ディスプレイに求められるコントラストレベルの調整を提供できない場合がある。

ローカルディミング（ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）技術を使用してディスプレイシステム上にレンダリングされる光ベースの情報の視認性を向上させるためのシステム及び方法が、本明細書で開示される。ディスプレイシステムは、バックライトを含み、当該バックライトは、当該バックライトから光を生成及び投射するための１または複数の発光素子を収容する筺体と、当該筺体上に配置された１または複数の反射部分と、を含む。第１表示部は、バックライトの近くに配置され、上側基板と、前記第１表示部の当該上側基板と協動する液晶層と、第１表示部の当該上側基板の反対側に配置され当該液晶層と協動する下側基板と、を含む。少なくとも１つの反射偏光子が、第１表示部の上側基板及び第１表示部の下側基板のうちの１または複数と協動する。

第２表示部が第１表示部の近くに配置される。第２表示部は、上側基板と、第２表示部の上側基板と協動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイ層と、第２表示部の上側基板の反対側に配置されてＴＦＴディスプレイ層と協動する下側基板と、を含む。少なくとも１つの直線偏光子が、第２表示部の上側基板及び第２表示部の下側基板のうちの１または複数と協動する。

少なくとも１つのマイクロコントローラが、バックライト、第１表示部、及び第２表示部のうちの１または複数と通信する。当該少なくとも１つのマイクロコントローラは、第１表示部の液晶層を第１透過状態と第２透過状態との間で調整する命令を実行する。

拡散素子が筺体の上面の近くに配置され、当該拡散素子は、バックライトと協動して、１または複数の発光素子によって生成された、あるいは、バックライトの１または複数の反射部分から反射された光を分配する。第１表示部の少なくとも１つの反射偏光子は、上面と、第１表示部の上側基板と協動する反対側の下面と、を含む本体を有する第１反射偏光子と、第１表示部の下側基板と協動する上面と、反対側の下面と、を含む本体を有する第２反射偏光子と、を含み得る。

輝度向上膜が、第２反射偏光子の下面と協動する。第１表示部の液晶層は、第１表示部の上側基板及び第１表示部の下側基板の間に配置されてこれらと協動する薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。

第２表示部の少なくとも１つの直線偏光子は、第２表示部の下側基板と協動する上面と、反対側の下面と、を含む本体を有する第１直線偏光子と、上面と、第２表示部の上側基板と協動する反対側の下面と、を含む本体を有する第２直線偏光子と、を含む。第２表示部のＴＦＴディスプレイ層は、第２表示部の上側基板と第２表示部の反対側の下側基板との間に配置されてこれらと協動する薄膜トランジスタ液晶ディスプレイを含み得る。

拡散板が、第１表示部及び第２表示部の間に配置され得る。拡散板は、第１表示部を透過した光に光プロファイル遷移を提供する。

本教示の前記の特徴及び利点、ならびに他の特徴及び利点は、本教示を実施するための以下の詳細な説明から、添付の図面に関連して解釈された場合に、容易に明らかとなる。

電子ディスプレイの従来技術の実装態様の一例の側面図である。

本明細書で開示される実施形態の１または複数による、ディスプレイシステムの光強度を調整するためのシステムの模式図である。

本明細書で開示される実施形態の１または複数に従って構築されたディスプレイシステムの概略側面図である。

本明細書で開示される代替の一実施形態に従って構築されたディスプレイシステムの概略側面図である。

本明細書で開示される実施形態の１または複数に従って構築されたディスプレイの１つの調光モードに関連する、１または複数の反射偏光子を通る光の投射を示すディスプレイシステムの概略側面図である。

本明細書で開示される実施形態の１または複数に従って構築されたディスプレイの他の調光モードに関連する、１または複数の反射偏光子を通る光の投射を示すディスプレイシステムの概略側面図である。

本明細書で開示される１または複数の実施形態による、ディスプレイシステムの光強度を調整するための方法を示すフローチャートである。

本開示は、様々な変更例及び代替形態を有し得て、いくつかの代表的な実施形態が例として図示されており、本明細書で詳細に説明される。本開示の新規の態様は、上記で列挙した図面に示される特定の形態に限定されない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲に含まれる本開示の範囲内に入る変更例、均等物、及び組み合わせ、を含むものである。

「上」「下」「前」「後」「上方」「下方」「頂部」「底部」などの用語は、添付の特許請求の範囲によって定義される通り、本開示の範囲に制限を与えることなく、本明細書で記述的に使用され得る、ということを当業者は認識するであろう。さらに、本教示は、機能的及び／または論理的なブロックコンポーネント及び／または様々な処理ステップの観点で、説明され得る。そのようなブロックコンポーネントは、指定された機能を実行するように構成される様々なハードウェア、ソフトウェア及び／またはファームウェアのコンポーネントから構成され得る。

同様の符号がいくつかの図にわたって同様の部分を示す図面を参照すると、ディスプレイシステム１０が全体的に示されている。ディスプレイシステム１０は、特定の用途の一部として図示または説明されてはいない。しかしながら、ディスプレイシステム１０またはその実施形態が、多くの異なる用途、例えば、限定はされないが、乗物用途、娯楽用途、広告表示用途など、で使用され得る、ということは理解されたい。

乗物用途の例には、限定はされないが、自動車、飛行機、電車、ボート、オートバイ、全地形型車両（ＡＴＶ：ａｌｌ－ｔｅｒｒａｉｎ ｖｅｈｉｃｌｅ）、ユーティリティタスクビークル（ＵＴＶ）などがある。例えば、ディスプレイシステム１０は、計器クラスタ、中央コンソールディスプレイ、乗客娯楽ディスプレイなどに組み込まれ得る。娯楽用途の例には、限定はされないが、ゲームシステム、テレビ、コンピュータ画面などがある。本開示の教示は、上記の用途例及び環境例に限定されない。

ここで図２を参照すると、ディスプレイシステム１０は、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２と電気通信する１または複数のコンポーネントを含み得る。ディスプレイシステム１０のコンポーネントは、有線または無線で少なくとも１つのマイクロコントローラに結合され得る。少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、１または複数のプロセッサ（Ｐ）を含み得て、各プロセッサは、別個のプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または専用の電子制御ユニットとして、具現化され得る。

少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、任意の種類の電子プロセッサ（ハードウェア、ソフトウェア、または両者の組み合わせで実装される）であり得る。少なくとも１つのマイクロコントローラ１２はまた、有形非一時的メモリ（Ｍ）、例えば、光学、磁気、及び／またはフラッシュメモリの形態の読み取り専用メモリ、を含む。例えば、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、用途に適した量、のランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ、及び他のタイプの電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ、並びに、高速クロックまたはタイマ、アナログ／デジタル及びデジタル／アナログ回路、入出力回路及びデバイスの形態の付属ハードウェア、さらに、適切な信号調整及びバッファ回路、を含み得る。

本方法を具現化するコンピュータ可読及び実行可能命令は、メモリ（Ｍ）に記憶され、本明細書に記載のように実行され得る。実行可能命令は、アプリケーションを少なくとも１つのマイクロコントローラ１２上で（フォアグラウンドまたはバックグランドで）実行するために用いられる一連の命令であり得る。少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、車両（図示せず）内の様々な調整つまみまたは部品から、箱及び数字１４で大まかに表される１または複数の入力信号の形態のコマンド及び情報を受信し、ディスプレイ１０を制御するために１または複数の制御信号１６を介して命令をディスプレイ１０に伝達し得る。

１または複数の制御信号１６は、１または複数のソースから受信された調光レベル値またはコマンドを表し得る。１または複数のソースの非限定的な例には、環境光センサもしくは他の車両部品の制御信号、またはユーザ作動デバイスからの信号、が含まれ得る。作動デバイスは、作用可能な入力デバイス、または、任意の種類のタッチスクリーンインターフェースであり得る。作動デバイスは、タッチ可能インターフェースに限定されず、任意の知られているヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）技術が作動デバイスと併せて実装され得る。作動デバイスは、ユーザにより、ディスプレイシステム１０の光透過性または調光レベルを要求するように、実装され得る。

ここで図３乃至図６を参照すると、ディスプレイシステム１０の１または複数の実施形態が概略的に示されており、本明細書でさらに詳細に説明される。ディスプレイシステム１０は、１または複数の発光素子２２を含む少なくとも１つの光源またはバックライト２０を含み得る。１または複数の発光素子２２は、バックライトからディスプレイシステム１０の１または複数のコンポーネントに光を生成及び投射する１または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。

１または複数の実施形態では、１または複数の発光素子２２は、直下型ＬＥＤ構成またはエッジ型ＬＥＤ構成で、バックライト２０内に配置され得る。直下型ＬＥＤ構成は、１または複数のＬＥＤを、ディスプレイシステムの１または複数のコンポーネントと並んだアレイに配置して、ディスプレイシステム１０に直接照明を提供する。

エッジ型ＬＥＤ構成は、１または複数の発光素子２２をバックライト２０の外周付近に配置する。エッジ型ＬＥＤ構成は、１または複数のＬＥＤからディスプレイシステム１０の１または複数のコンポーネントに光を向ける１または複数の反射板を含み得る。

バックライト２０及び１または複数の発光素子２２は、ディスプレイ１０の１または複数のコンポーネントを照明するために、少なくともオフ状態及びオン状態の間で調整可能である。１または複数の実施形態では、バックライト２０がオフ状態にされると、バックライトは光を発せず、ゼロパーセント（０％）の光透過率または光強度に対応する。バックライトがオン状態にされると、バックライト２０の１または複数の発光素子２２は、ゼロパーセント（０％）より大きい光透過率または光強度と、１００パーセント（１００％）の光透過率または光強度と、の間の範囲に対応する光を発する。バックライト２０の１または複数の発光素子２２の光強度は、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２によって制御され得る。

バックライト２０は、少なくとも上面２６及び反対側の下面２８を画定する筺体２４を含み得る。筺体２４は、１または複数の発光素子２２を収容するかまたはこれらと協動するように構成され得る。上面２６及び反対側の下面２８は、それらの間に光導体３０を画成する。筺体２４の上面２６及び下面２８の少なくとも一方は、１または複数の反射部分３２を含み得る。当該１または複数の反射部分３２は、１または複数の発光素子２２によって生成された光をディスプレイシステム１０の１または複数のコンポーネントに向け、及び、ディスプレイ１０内に設けられた反射偏光子コンポーネントから反射した光をディスプレイ１０の１または複数のコンポーネントに向け直して、バックライト２０の動作効率を向上させて電力消費を低減する、というように構成され得る。

１または複数の実施形態では、拡散素子３４が、バックライト２０の筺体２４の上面２６の近くに配置され得る。拡散素子３４は、バックライトと協動して、１または複数の発光素子２２によって生成された光、またはバックライト２０の筺体に配置された１または複数の反射部分から反射された光を、ディスプレイ１０の１または複数のコンポーネントに均一に分配し、バックライト２０によって生成された光がより明るいまたはより暗い可能性のあるエリアを減らす。

ディスプレイシステム１０は、バックライト２０の近くに配置された第１表示部４０を含む。第１表示部４０は、半透明または透明な上側導電層または基板４４と、反対側の半透明または透明な下側導電層または基板４６との間に配置されたシャッターセルまたは液晶層４２を含み得る。第１表示部４０は、上側基板４４と協動する少なくとも１つの反射偏光子５０を含み得る。

第１表示部４０の液晶層４２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのデバイスであり得て、これはＴＦＴディスプレイ層とも呼ばれる。代替的には、第１表示部４０は、他の形態の液晶セルデバイス形態、例えば、多重化フィルム補償超ねじれネマチック（ＦＳＴＮ：ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｆｉｌｍ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｓｕｐｅｒ ｔｗｉｓｔ ｎｅｍａｔｉｃ）、ねじれネマチック（ＴＮ：ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）、面内切替（ＩＰＳ：ｉｎ－ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ：ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、または偏光回転を生じさせる他のタイプの液晶ディスプレイモード、として形成され得る。

第１表示部４０の液晶層４２は、薄膜構成上に行列の形式で配置された複数のピクセルを含み得る。各ピクセルは、トランジスタに取り付けられる。電荷が各ピクセルのトランジスタに加えられて、当該ピクセルの状態を作動状態及び非作動状態の間で調整する。１または複数の実施形態では、第１表示部４０が、単色ＴＦＴディスプレイ、または、カラーフィルタがディスプレイから除去されたディスプレイユニット、であることが考えられる。

一般に、光波を伝播させると電界が発生する。電界は、光波の伝播方向に垂直な／直交する方向に振動する。電界方向の振動がランダムである場合、光は無偏光である。反対に、電界の振動が高度に構造化されている場合、光は偏光であると記載され得る。レーザービームが、高度に偏光された光の一般的な例であり、日光または拡散する頭上の白熱照明が、無偏光の例である。

１または複数の実施形態では、少なくとも１つの反射偏光子５０は、第１反射偏光子５０と、第２反射偏光子６０と、を含む。第１及び第２反射偏光子５０、６０は、接着プロセス、ボンド、ラミネートなどの添加手順を使用して、基板４４、４６に接合または結合された膜として形成され得る。第１反射偏光子５０、上側基板４４、液晶層４２、下側基板４６、及び第２反射偏光子６０は、組み立てられると、協動して第１表示部４０を形成する。

第２反射偏光子６０は、正しい偏光角でバックライト２０から向けられた光のみ、当該第２反射偏光子６０の通過を許容するように構成され得る。反対に、正しい偏光角でないバックライト２０から向けられた光は、第２反射偏光子６０によって反射されて戻る。

第１反射偏光子５０は、上面５４と、第１表示部４０の上側基板４４と協動する反対側の下面５６と、を有する本体５２を含む。第２反射偏光子６０は、第１表示部４０の下側基板４６と協動する上面６４と、反対側の下面６６と、を含む本体６２を含む。第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０は、それぞれ、第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０の１または複数の面に接着されるかまたは別の方法で取り付けられた反射偏光子膜を含み得る。図３に示すように、第２反射偏光子６０の下面６６は、輝度向上膜（ＢＥＦ：ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｆｉｌｍ）６８と協動して、バックライト２０の外側の領域または角度からの光を、第１表示部４０の液晶層４２の近くの中央領域に向け直して強化し得る。

第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０と協動するべく、あるいは、第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０の構築において、使用され得る２つの特別なクラスの反射偏光子材料は、３Ｍ（登録商標）反射偏光子ミラー（ＲＰＭ：Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ Ｍｉｒｒｏｒ）及び３Ｍ（登録商標）フロントガラス結合膜（ＷＣＦ：Ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ Ｆｉｌｍ）として市販されているものを含み得て、両方ともミネソタ州メープルウッドに本社がある３Ｍ社から入手することができる。他の実施形態では、ワイヤグリッド偏光子などの類似の特性を有する他の反射偏光子材料を使用して、第１及び第２反射偏光子５０、６０を形成し得る。

ディスプレイシステム１０は、第１表示部４０の近くに配置された第２表示部７０を追加で含む。第２表示部７０は、上側基板７４及び反対側の下側基板７６を有するＴＦＴディスプレイ層７２を含み得る。ＴＦＴディスプレイ層７２は、ＴＦＴディスプレイとして構成され得て、または、車両の動作情報を表示する仮想のまたは再構成可能な機器のグループなどの、コンテンツを表示するためのデジタル表示デバイスとして使用される、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのデバイスとして形成され得る。

１または複数の実施形態では、第２表示部７０のＴＦＴディスプレイ層７２は、上側基板７４と下側基板７６との間に配置された液晶ディスプレイを含み得る。第２表示部７０の基板７４、７６は、例えば、ガラスから形成され得て、カラーフィルタなどの添加材を加えるための構造を提供し得る。

少なくとも１つの直線偏光子８０が、ＴＦＴディスプレイ層７２と協動して第２表示部７０を形成し得る。少なくとも１つの直線偏光子８０は、第２表示部７０の上側基板７４及び下側基板７６のうちの１または複数と協動する膜として形成され得る。直線偏光子は、到来光を直線偏光し、正しい偏光角にない光を吸収するように設計された偏光子である。白色光を直線偏光子に通過させると、入射光の半分が遮断され、それによって電界成分が変位して、伝播方向に対して１つの平面内のみで振動するようになる。

１または複数の実施形態では、少なくとも１つの直線偏光子８０は、第１直線偏光子８０及び第２直線偏光子９０を含み得る。第１直線偏光子８０は、第２表示部７０の下側基板７６と協動する上面８４と、反対側の下面８６と、を含む本体８２を含む。

第２直線偏光子９０は、上面９４と、第２表示部７０の上側基板７４と協動する反対側の下面９６と、を有する本体９２を含む。第１及び第２直線偏光子８０、９０は、接着プロセス、ボンド、ラミネートなどの添加手順を使用して、ＴＦＴディスプレイ７２及び基板７４、７６と接合または結合されて、第２表示部７０を形成し得る。

第１直線偏光子８０は、バックライト２０から送られた光が、ＴＦＴディスプレイ層７２を通過することを許容するように構成され得る。反対に、第２直線偏光子９０は、ＴＦＴディスプレイ層７２からの発光を制御するように構成され得る。１または複数の実施形態では、第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０の透過軸は、第１直線偏光子８０の透過軸と位置合わせ（整列）される。

１または複数の実施形態では、拡散板１００がディスプレイ１０内に設けられ得て、少なくとも第１表示部４０と第２表示部７０との間に配置され得る。図示した実施形態では、拡散板１００は、第１反射偏光子５０の上面５４と、第１直線偏光子８０の下面８６との間に配置され得て、位置調整され得る。拡散板１００は、ガウス状の輝度または光プロファイル遷移を、第１表示部４０を透過した光に提供し得て、第１表示部４０の点灯ピクセルと第１表示部４０の非点灯ピクセルとの間の任意のエッジが徐々に消えるようにし得る。ユーザにとってより目立つ急峻な輝度遷移とは異なり、拡散板によって生成されるガウス状の輝度または光プロファイル遷移は、個別の動的に構成されたピクセルが、偏光を回転させるかまたは回転させないことによって、ピクセルレベルのローカルディミングバックライト機能を生成する場合に、第１表示部４０の点灯及び非点灯ピクセル間のエッジにユーザがより気づきにくい、より段階的な消失プロファイルを生成する。

図４に示すディスプレイシステム１０の代替的実施形態では、第１表示部４０は第２表示部７０の近くに配置される。第２表示部７０は、上面９４と、第２表示部７０の上側基板７４と協動する反対側の下面９６と、を有する本体９２を有する直線偏光子９０を含む。第１反射偏光子５０の上面５４は、第２ディスプレイ層７０の下側基板７６と協動して、１または複数の発光素子２２及びバックライト２０から第１表示部４０を通って第２表示部７０のＴＦＴディスプレイ層７２に投射される光の放射を制御する。第１反射偏光子５０は、接着プロセス、ボンド、ラミネートなどの添加手順を使用して、第１表示部４０の基板４４及び第２表示部７０の基板７６に接合または結合され得る。

ここで、図５を参照すると、光がバックライト２０からディスプレイシステム１０の１または複数のコンポーネントを通って投射される、少なくとも第１形態のディスプレイシステム１０が示されている。この第１形態では、第１表示部４０は第１透過状態すなわち駆動状態にされる。第１透過状態では、矢印１０２で大まかに表した偏光が、液晶層４２あるいは第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０のうちの１または複数によって調整または処理されずに、第１表示部４０を通って投射される。

偏光１０２は、第１反射偏光子５０を通って拡散板１００まで投射され、そこで、矢印１０４で表したように、光は全体的に均一に拡散及び分配されて、第１直線偏光子８０及びＴＦＴディスプレイ層７２を通して投射される。第２表示部７０のＴＦＴディスプレイ層７２は、図２に示した少なくとも１つのマイクロコントローラ１２からの１または複数の制御信号１６に応答して、１または複数の表示特徴またはコンテンツをレンダリングすることにより、通過した光１０２によって投射された画像となる。

１または複数の実施形態では、ディスプレイシステム１０の全ての層またはコンポーネントが共に積層され、ピクセルレベルで位置合わせされる場合に、公差を調整するかまたは揃えるために約２倍から約９倍の大きさであり得る局所ゾーンが第１表示部４０により生成されることによって、隣接する透過ピクセルの輝度のために視認しにくい、抑制された光のハロー（ｈａｌｏ）ゾーンを縮小または提供することができる。

ここで図６を参照すると、第１表示部４０が第２透過状態すなわち非駆動状態にされる、少なくとも第２形態のディスプレイシステム１０が示されている。第２透過状態すなわち非駆動状態では、図２に示した少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、１または複数の制御信号１６を介して、１または複数の入力信号１４に応答して、ディスプレイシステム１０に当該ディスプレイシステム１０の調光レベルを調整するように指示する。

第１表示部４０の液晶層４２は、１または複数の制御信号１６に応答して、矢印１０６で表すように、バックライト２０から受け取った偏光を９０度だけ回転させるように構成される。第１表示部４０は、ピクセル化されたＴＦＴディスプレイとして、個々のピクセルに偏光を回転させるまたは回転させないように動的に構成され得る。個々のピクセルが他のピクセルとは独立して動的に変化し得ることは理解されよう。この動的な制御により、ピクセルレベルのローカルディミングバックライト機能が生成される。

非限定的な一例では、第１透過状態すなわち駆動状態において、第２反射偏光子６０を通って投射された偏光１０２の約９０パーセント（９０％）は、第１反射偏光子５０を通って第２表示部７０に送られて、画像を表示し得る。第２反射偏光子６０を通って投射された偏光の約１０パーセント（１０％）は、反射され得る。

他の非限定的な一例では、第２透過状態すなわち非駆動状態において、偏光１０６は液晶層４２によって９０度回転され、第１反射偏光子５０によって反射され、向きが変わってさらに９０度回転されるか、または液晶層４２を介して９０度ねじれを受ける。液晶層４２を通った偏光１０６の９０度のねじれに応答して、偏光１０６は第２反射偏光子６０の透過軸と位置合わせされるので、バックライト２０に送り返されて、ディスプレイシステム１０によりリサイクル及び再使用される。

他の非限定的な一例では、第２透過状態すなわち非駆動状態において、直交偏光の約ゼロパーセント（０％）が第１反射偏光子５０により第２表示部７０に送られて、第２表示部７０までほとんど光が通らず、少なくとも約１０，０００：１のコントラスト比が提供される。偏光が第２反射偏光子６０の透過軸に直交する光１０８は、バックライト２０に反射されて戻されて、ディスプレイシステム１０によりリサイクル及び再使用される。

反射光１０６の約９０パーセント（９０％）は、第２反射偏光子６０を通りバックライト２０に送られて、再処理される。結果として、反射光の約８１パーセント（８１％）は、第１表示部４０の非駆動状態のピクセルのためにリサイクルされる。光の約８１％が第１表示部４０の非駆動ピクセルのためにリサイクルされるので、直線偏光子が光を吸収する例示的なディスプレイに比べて、より多くの量の光がリサイクルされることになる。

少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、ディスプレイシステム１０と協動して、輝度レベルが一定となることを保証するようにバックライト輝度を動的に制御する。少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、第１表示部４０の液晶層４２内のＴＦＴセルに供給される電圧レベルを調整することによって、ディスプレイシステム１０を局所的に暗くするように輝度を制御し得る。

１または複数の実施形態では、第１反射偏光子５０の透過軸は、第１直線偏光子８０の透過軸と位置合わせされる。ディスプレイシステム１０の透過状態は、以下の表に記載したような１または複数の構成に調整され得る。例１及び例２では、第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０の透過軸が平行に並べられた構成を検討する。例３及び例４では、第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０の透過軸が交差して並べられた構成を検討する。第１表示部４０の液晶層４２はピクセル化され、各ピクセルが、偏光を光学的に回転させる、すなわち、回転させるまたは回転させないことによって、ピクセルレベルのローカルディミングバックライトを生成するように動的に構成される。

本明細書に記載の１または複数の実施形態では、上記の表の非限定的な例１に示すように、例１では、第１表示部４０の液晶層４２が非駆動状態であって第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０が平行に並べられている場合に、偏光が９０度回転される。反対に、例３では、第１表示部４０の液晶層４２が非駆動状態であって第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０は交差して並べられている場合に、偏光が９０度回転される。第１反射偏光子５０及び第２反射偏光子６０が交差して並べられた構成では、第１反射偏光子５０及び第１直線偏光子８０が平行に並べられることが、理解されよう。

ここで図７を参照すると、開示したディスプレイシステム及び上述の様々な教示は、さらに詳細に説明するように、ディスプレイシステム１０を使用して光を再利用またはリサイクルすることによって光強度を調整する、１１０として全体を示す方法の一部として使用され得る。ブロック１１２において、図２の少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、ディスプレイシステム１０上の表示画像内にコンテンツをレンダリングするための１または複数の入力信号を受信し、少なくとも第１光強度値を表す信号を１または複数の発光素子に送信して、当該第１強度値の光をバックライトから第１表示部に生成及び投射させる。

１または複数の実施形態では、１または複数の入力信号は、例えば車両速度センサからの出力などを含むがこれに限定されない、車両の少なくとも１つの部品の動作状態の値または測定値を表し得る。少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、１または複数の入力信号で受信されたコマンド及び情報を伝播させ、車両の速度に関連する表示画像としてのコンテンツを、仮想の速度計としてレンダリングし得る。１または複数の入力信号は、ある照明またはコントラストレベルの、例えば表示画像に関して約７０パーセント（７０％）の黒含有量のコントラストレベルの、表示画像を生成するための、作動デバイスまたは環境光センサから受信される入力信号を追加で含み得る。

ブロック１１４において、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、第１表示部４０のピクセル化された液晶層４２に、少なくとも第１透過状態及び第２透過状態の間で調整するように指令し得る。ピクセル化された液晶層４２は、第１透過状態及び第２透過状態の間で調整された場合に偏光を光学的に回転させて、第１表示部４０を介したピクセルレベルのローカルディミングバックライトを生成するように、動的に構成される。少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、ディスプレイシステム１内に設けられた反射偏光子、拡散板などの数などの、コンポーネントの構成またはタイプ及び数量を含む種々の要因に基づいて、少なくとも第１透過状態及び第２透過状態の間で調整するように、第１表示部４０の液晶層４２に指令し得る。例えば、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２による調整コマンドは、第１表示部４０と協動する第１反射偏光子５０を有するディスプレイシステム１０の構成に基づき得る。

調整の計算またはコマンドは、他の要因、例えば、限定はしないが、第１表示部４０に入った光が偏光され、第１表示部の解像度を約９倍で調整して開口率を高め、液晶層４２のＴＦＴセル構造の金属化された列線及び行線により生じる光の遮断が評価されるか否か、も考慮し得る。上記で開示した約９倍という倍率は、第２表示部７０のＴＦＴディスプレイ層７２上の９個のカラーＴＦＴピクセルのエリアが、第１表示部４０の液晶層４２上の１つのＴＦＴピクセルのローカルディミングエリアを有する、という計算につながる。この評価の一例を以下のチャートに再現する。

ブロック１１６において、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、ディスプレイシステム１０によって生成されたリサイクルまたは再処理された光の量を計算し得る。リサイクルまたは再処理された光の量は、例えば、限定はしないが、第１表示部４０の液晶層４２の透過状態、反射偏光子５０、６０の数及び位置など、を含む要因の影響を受け得る。非限定的な一例では、バックライト２０にリサイクルされ得る光の量は、約５４パーセント（５４％）である。代表的な計算を以下に示す。

ディスプレイシステム１０によってリサイクルされる光の量は、表示されるかまたは画像内にレンダリングされるコンテンツのタイプに依存し得る。レンダリングされる画像の内容は動的に変化し得る。したがって、ディスプレイシステムの少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、ディスプレイシステム１０の１または複数のコンポーネントからのフィードバック制御に応答して、または、実行可能命令と共に少なくとも１つのマイクロコントローラ１２に記憶された計算に応じて、バックライト２０の出力を動的に調整する。

ブロック１１８において、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、少なくとも１つの反射偏光子５０と協動するバックライト２０に対する、バックライト２０によって生成される光の量を決定し、少なくとも第２光強度値を表す信号を１または複数の発光素子２２に送信して、第２光強度値の光をバックライト２０から第１表示部４０に生成及び投射させることによって、レンダリングされた画像を第２表示部７０に表示し得る。以下の表に示す非限定的な一例では、液晶層４２及び少なくとも１つの反射偏光子５０を含む第１表示部４０は、約８５．５パーセント（８５．５％）の透過率を有する。結果として、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、バックライト２０の光出力を１．１７倍に増加させて、第１表示部４０の液晶層４２及び少なくとも１つの反射偏光子５０の存在により生じる損失を補い得る。

光の５４パーセント（５４％）がディスプレイシステム１０によりリサイクルされるので、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、バックライト２０に戻るリサイクルされた光の約５０パーセント（５０％）がリサイクルされて正しい偏光でバックライト２０から出射し得る、と概算する。バックライト２０から出射する光の実際の量は、バックライト構造のリサイクル効率に応じて変化し得る。したがって、少なくとも１つのマイクロコントローラ１２は、バックライト出力を、元のバックライト出力の約７３パーセント（７３％）まで低減させることができ、合計で従来のバックライトに比べて必要な光の約８５パーセント（８５％）になる。

結果的に得られるより低いバックライト出力により、より高いエネルギー効率、より低い電力消費、のディスプレイシステム１０が提供される。

前述の詳細な説明及び図面は、本開示を支援及び記述するものであるが、本開示の範囲は特許請求の範囲によってのみ定義される。当業者には理解されるように、添付の特許請求の範囲で定義される本開示を実践するための様々な代替的な設計及び実施形態が存在し得る。

Claims (20)

1. バックライトであって、筺体と、前記筺体に収容された、当該バックライトから光を生成及び投射するための１または複数の発光素子と、前記筺体上に配置された１または複数の反射部分と、を含む、バックライトと、
   前記バックライトの近くに配置された第１表示部であって、上側基板と、当該第１表示部の前記上側基板と協動する液晶層と、当該第１表示部の前記上側基板の反対側に配置され前記液晶層と協動する下側基板と、前記第１表示部の前記上側基板及び前記第１表示部の前記下側基板のうちの１または複数と協動する少なくとも１つの反射偏光子と、を含む、第１表示部と、
   前記第１表示部の近くに配置された第２表示部であって、上側基板と、当該第２表示部の前記上側基板と協動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイ層と、当該第２表示部の前記上側基板の反対側に配置され前記ＴＦＴディスプレイ層と協動する下側基板と、前記第２表示部の前記上側基板及び前記下側基板のうちの１または複数と協動する少なくとも１つの直線偏光子と、を含む、第２表示部と、
   前記バックライト、前記第１表示部、及び、前記第２表示部のうちの１または複数と通信する少なくとも１つのマイクロコントローラと、
   を備え、
   前記少なくとも１つのマイクロコントローラは、前記第１表示部の前記液晶層を少なくとも第１透過状態及び第２透過状態の間で調整する命令を実行する
   ことを特徴とするディスプレイシステム。
2. 前記筺体の上面の近くに配置された拡散素子
   を更に備え、
   前記拡散素子は、前記バックライトと協動して、前記１または複数の発光素子によって生成及び投射された光、あるいは、前記１または複数の反射部分から反射された光、を分配する
   ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
3. 前記第１表示部の前記少なくとも１つの反射偏光子は、
   上面と、前記第１表示部の前記上側基板と協動する反対側の下面と、を含む本体を有する第１反射偏光子と、
   前記第１表示部の前記下側基板と協動する上面と、反対側の下面と、を含む本体を有する第２反射偏光子と、
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
4. 前記第２反射偏光子の前記下面と協動する輝度向上膜
   を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載のディスプレイシステム。
5. 前記第１表示部の前記液晶層は、前記第１表示部の前記上側基板と前記第１表示部の前記下側基板との間に配置されて前記第１表示部の前記上側基板及び前記第１表示部の前記下側基板と協動するＴＦＴ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
6. 前記第１表示部の前記液晶層は、単色ＴＦＴ ＬＣＤを更に有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のディスプレイシステム。
7. 前記第１表示部の前記液晶層はピクセル化され、
   各ピクセルは、偏光を光学的に回転させて、ピクセルレベルにローカルディミングバックライトを生成するように動的に構成される
   ことを特徴とする請求項５に記載のディスプレイシステム。
8. 前記第２表示部の前記少なくとも１つの直線偏光子は、
   前記第２表示部の前記下側基板と協動する上面と、反対側の下面と、を含む本体を有する第１直線偏光子と、
   上面と、前記第２表示部の前記上側基板と協動する反対側の下面と、を含む本体を有する第２直線偏光子と、
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
9. 前記第２表示部の前記少なくとも１つの直線偏光子は、上面と、前記第２表示部の前記上側基板と協動する反対側の下面と、を含む本体を有する直線偏光子を更に有し、
   前記第１反射偏光子の前記上面は、前記第２表示部の前記下側基板と協動して、前記第１表示部から前記第２表示部の前記ＴＦＴディスプレイ層への発光を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
10. 前記第２表示部の前記ＴＦＴディスプレイ層は、前記第２表示部の前記上側基板と前記第２表示部の前記下側基板との間に配置されて前記第２表示部の前記上側基板及び前記第２表示部の前記下側基板と協動するＴＦＴ ＬＣＤを更に有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
11. 前記第２表示部の前記ＴＦＴディスプレイ層は、カラーＴＦＴ ＬＣＤを更に有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイシステム。
12. 前記第１表示部及び前記第２表示部の間に配置された拡散板
    を更に備え、
    前記拡散板は、前記第１表示部を透過した光に光プロファイル遷移を提供する
    ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
13. バックライトであって、筺体と、前記筺体に収容された、当該バックライトから光を生成及び投射するための１または複数の発光素子と、前記筺体上に配置された１または複数の反射部分と、を含む、バックライトと、
    前記バックライトの近くに配置された第１表示部であって、上側基板と、当該第１表示部の前記上側基板と協動する液晶層と、当該第１表示部の前記上側基板の反対側に配置され前記液晶層と協動する下側基板と、上面と前記第１表示部の前記上側基板と協動する反対側の下面とを含む本体を有する第１反射偏光子と、前記第１表示部の前記下側基板と協動する上面と反対側の下面とを含む本体を有する第２反射偏光子と、を含む、第１表示部と、
    前記第１表示部の近くに配置された第２表示部であって、上側基板と、当該第２表示部の前記上側基板と協動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイ層と、当該第２表示部の前記上側基板の反対側に配置され前記ＴＦＴディスプレイ層と協動する下側基板と、前記第２表示部の前記下側基板と協動する上面と反対側の下面とを含む本体を有する第１直線偏光子と、上面と前記第２表示部の前記上側基板と協動する反対側の下面とを含む本体を有する第２直線偏光子と、を含む、第２表示部と、
    前記第１表示部及び前記第２表示部の間に配置された拡散板と、
    前記バックライト、前記第１表示部、及び、前記第２表示部のうちの１または複数と通信する少なくとも１つのマイクロコントローラと、
    を備え、
    前記拡散板は、前記第１表示部を透過した光に光プロファイル遷移を提供し、
    前記少なくとも１つのマイクロコントローラは、前記第１表示部の前記液晶層を少なくとも第１透過状態及び第２透過状態の間で調整する命令を実行する
    ことを特徴とするディスプレイシステム。
14. 前記筺体の上面の近くに配置された拡散素子
    を更に備え、
    前記拡散素子は、前記バックライトと協動して、前記１または複数の発光素子によって生成及び投射された光、あるいは、前記１または複数の反射部分から反射された光、を分配する
    ことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイシステム。
15. 前記第２反射偏光子の前記下面と協動する輝度向上膜
    を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイシステム。
16. 前記第１表示部の前記液晶層は、前記第１表示部の前記上側基板と前記第１表示部の前記下側基板との間に配置されて前記第１表示部の前記上側基板及び前記第１表示部の前記下側基板と協動する単色ＴＦＴ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を更に有する
    ことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイシステム。
17. 前記第１表示部の前記液晶層はピクセル化され、
    各ピクセルは、偏光を光学的に回転させて、ピクセルレベルにローカルディミングバックライトを生成するように動的に構成される
    ことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイシステム。
18. 前記第２表示部の前記ＴＦＴディスプレイ層は、前記第２表示部の前記上側基板と前記第２表示部の前記下側基板との間に配置されて前記第２表示部の前記上側基板及び前記第２表示部の前記下側基板と協動するカラーＴＦＴ ＬＣＤを更に有する
    ことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイシステム。
19. ディスプレイシステムの光強度を調整するためのコンピュータ可読命令が記憶された非一時的コンピュータ可読媒体であって、
    前記ディスプレイシステムは、光を生成及び投射するための１または複数の発光素子を有するバックライトと、前記バックライトの近くに配置され、少なくとも１つの反射偏光子を含む第１表示部と、画像をレンダリングするように構成される、前記第１表示部の近くの第２表示部と、を含み、
    マイクロコントローラのプロセッサによって前記コンピュータ可読命令が実行されると、当該マイクロコントローラは、
    少なくとも第１光強度値を表す信号を前記１または複数の発光素子に送信して、当該第１光強度値の光を前記バックライトから前記第１表示部に生成及び投射させ、
    前記第１表示部のピクセル化された液晶層に、少なくとも第１透過状態及び第２透過状態の間で調整するように指令を出し、前記ピクセル化された液晶層は、前記第１透過状態及び前記第２透過状態の間で調整される場合に偏光を光学的に回転させて、前記第１表示部を介してピクセルレベルでローカルディミングバックライトを生成する、というように動的に構成され、
    前記第１表示部の前記少なくとも１つの反射偏光子によって前記バックライトにリサイクルされた光の量を計算し、
    少なくとも第２光強度値を表す信号を前記１または複数の発光素子に送信して、当該第２光強度値の光を前記バックライトから前記第１表示部に生成及び投射させることによって、前記レンダリングされる画像を前記第２表示部に表示する
    ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
20. 前記マイクロコントローラの前記プロセッサによって前記コンピュータ可読命令が実行されると、当該マイクロコントローラは、
    １または複数のコンポーネントから１または複数の入力信号を受信し、当該１または複数の入力信号に応じて前記画像の内容をレンダリングし、
    前記第２表示部のＴＦＴディスプレイ層による前記画像の投射を指令する
    ことを特徴とする請求項１９に記載のコンピュータ可読媒体。

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