JP6158363B2

JP6158363B2 - 広色域及びエネルギー効率を有する高ダイナミックレンジディスプレイ

Info

Publication number: JP6158363B2
Application number: JP2016000788A
Authority: JP
Inventors: ギルバート，ジョン
Original assignee: ドルビーラボラトリーズライセンシングコーポレイション
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: US9373178B2; JP6267118B2; EP2748810A1; US20170024906A1; EP2748810A4; JP2016118791A; CN103765502A; WO2013028900A1; US9704274B2; JP2014529767A; CN103765502B; US20140192078A1

Description

本出願は、２０１１年８月２４日に出願した米国特許仮出願６１／５２７，００６による優先権の利益を主張し、この米国特許仮出願は、多くの目的のため参照によって本出願に組み込まれる。

本発明は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、広色域性能、高−無限のコントラスト及び／又は高エネルギー効率を有する新規なディスプレイシステムに関する。

高コントラスト、エネルギー効率、広色域のディスプレイの分野において、個別の独立に制御可能なエミッタのバックライト（例えば無機及び有機の双方のＬＥＤ）と高解像度のＬＣＤパネルとを備えたディスプレイを作成することは公知である。低解像度のバックライトと高解像度のＬＣＤパネルとの組み合わせ（すなわち「デュアルモジュレータディスプレイ」）は更に、下記の共同出願で開示されている。（１）「HDR DISPLAY AND CONTROL SYSTEMS THEREFOR」という名称の米国特許第７，７５３，５３０号明細書、（２）「METHOD AND APPARATUS IN VARIOUS EMBODIMENTS FOR HDR IMPLEMENTATION IN DISPLAY DEVICES」という名称の米国特許出願公開第２００９／０３２２８００号明細書、（３）「ARRAY SCALING FOR HIGH DYNAMIC RANGE BACKLIGHT DISPLAYS AND OTHER DEVICES」という名称の米国特許出願公開第２００９／０２８４４５９号明細書、（４）「HDR DISPLAYS HAVING LIGHT ESTIMATING CONTROLLERS」という名称の米国特許出願公開第２００８／００１８９８５号明細書、（５）「HDR DISPLAYS WITH DUAL MODULATORS HAVING DIFFERENT RESOLUTIONS」という名称の米国特許出願公開第２００７／０２６８２２４号明細書、（６）「HDR DISPLAYS WITH INDIVIDUALLY-CONTROLLABLE COLOR BACKLIGHTS」という名称の米国特許出願公開第２００７／０２６８２１１号明細書、（７）「APPARATUS FOR PROVIDING LIGHT SOURCE MODULATION IN DUAL MODULATOR DISPLAYS」という名称の米国特許出願公開第２０１０／０２１４２８２号明細書、（８）「TEMPORAL FILTERLING OF VIDEO SIGNALS」という名称の米国特許出願公開第２００９／０２０１３２０号明細書、及び（９）「WIDE COLOR GAMUT DISPLAYS」という名称の米国特許出願公開第２００７／０２６８６９５号明細書（「６９５出願」と称する）。これらは全て、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

米国特許第７，７５３，５３０号明細書米国特許出願公開第２００９／０３２２８００号明細書米国特許出願公開第２００９／０２８４４５９号明細書米国特許出願公開第２００８／００１８９８５号明細書米国特許出願公開第２００７／０２６８２２４号明細書米国特許出願公開第２００７／０２６８２１１号明細書米国特許出願公開第２０１０／０２１４２８２号明細書米国特許出願公開第２００９／０２０１３２０号明細書米国特許出願公開第２００７／０２６８６９５号明細書

本明細書では、ディスプレイシステム並びにその製造方法及び使用方法の幾つかの実施形態を開示する。

一実施形態において、ディスプレイシステムは、光学経路（ｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈ）に光を放射する１つ又は複数のエミッタと、複数の有色サブピクセル（ｃｏｌｏｒｅｄｓｕｂｐｉｘｅｌ）を備え、上記光学経路で上記エミッタから放射している光を伝達する、第１のモジュレータと、上記複数の有色サブピクセルによって伝達される光を調整するために上記光学経路内に配置される光ノッチフィルタとを備える。

別の実施形態において、ディスプレイシステムは、個別の個々に制御可能な複数のエミッタのアレイを備え、該エミッタは、有色エミッタ又はフルスペクトル（白色）エミッタのいずれかとすることができる。このようなエミッタは、ＯＬＥＤ要素、量子ドット励起、又は白色光を生成することができる任意の他の公知のナノ構造とすることができる。

さらに別の実施形態において、ＯＬＥＤ要素は、ＵＶエミッタ、及びＵＶ光を可視光に変換するフォトルミネッセンス物質、又はこれらの組み合わせを備えることができる。一実施形態において、可視光は、自身の有色サブピクセルを備えるＬＣＤモジュレータを照らすフルスペクトル（白色）光である。色ノッチフィルタが光学経路及び／又は光学スタック内に提供され、その結果、色ノッチフィルタは、例えば異なる色として設計される、有色のサブピクセルを通じて放射する異なる色帯域の信号間のいずれかのクロストークを軽減する。（ＬＣＤモジュレータの前又は後のいずれかに）光をこのように調整することにより、ディスプレイシステムは、より良い忠実度を有する、高度に飽和したイメージをレンダリングすることが可能になる。

本システムの他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態において、本出願において提示される図面とともに読むときに提示される。

例示的な実施形態を、図面を参照して説明する。本明細書において開示される諸実施形態及び図は、制限でなく例示的なものとして解釈されるべきである。

高ダイナミックレンジ用に作成された、白色バックライトと２つのＬＣＤモジュレータとを備えるディスプレイの実施形態を示す図である。有色サブピクセルを備える一例示的なＬＣＤを通じて伝達されるような白色バックライトからの光の点広がり関数を示す図である。図１のアーキテクチャに従って作成される、ディスプレイの色域を示す図である。高色域性能を有するディスプレイシステムの一実施形態を示す図である。図４に示されるようなディスプレイシステムの色性能を示す図である。広色域性能及び高エネルギー効率を有するディスプレイシステムの別の実施形態を示す図である。図６に示されるディスプレイシステムの光学スタックを介する光の変調の様々な段階を示す図である。異なる色域性能を有するディスプレイシステムに作用するように色ノッチフィルタの通過バンドが適切に調整される、ディスプレイシステムの別の実施形態を示す図である。図６のようなディスプレイシステムにおいて適切な白色ＯＬＥＤ要素の１つの可能な実施形態を示す図である。

以下の説明を通じて、当業者により完全な理解を提供するために具体的な詳細を説明する。しかしながら、開示内容を不必要にあいまいにするのを回避するため、周知の要素は詳細には示さず、説明しない。したがって、説明及び図面は制限的な意味ではなく例示な意味で解釈されるべきである。

高ダイナミックレンジに作用する、多くのディスプレイシステム構成が試みられている。そのような構成の１つが、上記の６９５出願の図１に示されている。この構成は、高解像度のＬＣＤパネルの一側面を照らす有色のＬＥＤバックライトの低解像度のアレイである。別個に変調されたＬＥＤバックライトの組み合わせにより、別個に変調されたＬＣＤパネルとともに、非常に高いダイナミックレンジのディスプレイが得られる。そのようなディスプレイのコストは、一部には、ＬＥＤバックライトのコスト、及びデュアル変調型ディスプレイを実装するのに必要な処理要件によって決まる。そのようなシステムの処理要件は異なるＬＥＤの数にも依存し、そのＬＥＤの光は、ＬＣＤパネルの任意の所与のサブピクセルを通じて伝達される。大まかに言うと、より多くのＬＥＤがＬＣＤサブピクセルを照らすとき、レンダリングされるイメージを正確かつ忠実に作成するのには、より多くの処理が必要とされる。

同様の高ダイナミックレンジを示すが、有色のＬＥＤのアレイを備えるバックライトのコストは必要としないディスプレイを作成するために、様々な構成が可能である。図１は、そのような別個に変調されるバックライトを必要とせずに高ダイナミックレンジを達成するディスプレイシステム１００の一実施形態である。ディスプレイシステム１００は、コントローラ１０４により電力を受信し及び／又は信号を制御する、白色光源１０２を備える。光源１０２から放射される白色光は、ディフューザ１０６、ポラライザ１０８、第１のＬＣＤパネル１１０、ポラライザ１１２、ディフューザ１１４（ホログラフィックディフューザ、バルクディフューザ又は他のものであってよい）、ポラライザ１１６、第２のＬＣＤパネル１１８及び仕上げ（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）高コントラストポラライザ１１９、並びに特に可能性のあるマット仕上げ（ｍａｔｔｅｆｉｎｉｓｈ）、引っかき抵抗性（ｓｃｒａｔｃｈｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、広視野のために光学前面（ｏｐｔｉｃａｌｆｒｏｎｔｓｕｒｆａｃｅ）などの光スタックに入る。一部の実施形態において、ディフューザ１０６は、当技術分野で公知であるような、ＢＥＦ又はプラズマ光コリメートフィルムなどの他のコリメートフィルムを備えることもできる。

第１のＬＣＤパネル１１０及び第２のＬＣＤパネル１１８は、第２のＬＣＤ１１８からレンダリングされることが望まれるイメージデータ１２２に基づく、コントローラ１２０からの制御信号によって駆動される。任意選択により、光源１０２は、何らかのタイプの公知の調光スキーマ（すなわちローカル又はグローバル）に作用するように、コントローラ１２０によって制御されることもある。

この構成の多くの可能な変形があり得る。例えば第１のＬＣＤパネルがモノクロのサブピクセルを備え、第２のＬＣＤパネルが有色のサブピクセルを備えるか、又は第１のＬＣＤパネルが有色のサブピクセルを備え、第２のＬＣＤパネルがモノクロのサブピクセルを備えてもよい。第１及び第２のＬＣＤパネルの双方が有色のサブピクセルを備えることも可能であるが、この場合、第１の場所の有色のＬＣＤパネルの透過率が低いと仮定すると、２つのこのような有色ＬＣＤパネルの組み合わせにより得られるディスプレイは、ピーク光度（ｌｕｍｉｎｏｓｉｔｙ）が低いディスプレイとなる。これは極めて明るい（そして高価な）白色のバックライトを用いることによって解決される。

少なくとも２つのＬＣＤパネルを備える、そのような高ダイナミックレンジディスプレイの例には、以下の共同出願がある。（１）２０１０年５月１４日出願の「HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAYS USING FILTERLESS LCD(s) FOR INCREASING CONTRAST AND RESOLUTION」という名称の米国特許出願第１２／７８０，７４０（代理人整理番号：Ｄ１００２６ＵＳ０１）、（２）２０１１年４月２８日出願の「DUAL PANEL DISPLAY WITH CROSS BEF COLLIMATOR AND POLARIZATION-PRESERVING DIFFUSER」という名称の米国特許仮出願第６１／４７９，９６６（代理人整理番号：Ｄ１１００６ＵＳＰ１）、（３）２０１１年３月９日出願の「HIGH CONTRAST GRAYSCALE AND COLOR DISPLAYS」という名称の米国特許仮出願第６１／４５０，８０２（代理人整理番号：Ｄ１１０１１ＵＳＰ１）、（４）２０１１年５月１３日出願の「TECHNIQUES FOR QUANTUM DOTS」という名称の米国特許仮出願６１／４８６，１６０（代理人整理番号：Ｄ１１０４１ＵＳＰ１）、（５）２０１１年５月１３日出願の「QUANTUM DOTS FOR DISPLAY PANELS」という名称の米国特許仮出願６１／４８６，１７１（代理人整理番号：Ｄ１１０４３ＵＳＰ１)。これらは全て参照によってその全体が本明細書に組み込まれており、これらの出願では、高ダイナミックディスプレイシステムを備える１つより多いＬＣＤモジュレータを用いるシステム及び方法が説明されている。

第１のＬＣＤパネルがモノクロのサブピクセルを備え、第２のＬＣＤパネルが有色のサブピクセルを備え、さらに第１のＬＣＤパネルが第２のＬＣＤパネルよりも低い解像度を有する場合、結果として得られる光度はあまり低下しないが、対処すべき他の影響が存在する。そのような影響の１つは、結果として得られるディスプレイの色域である。

この実施形態において、第２のＬＣＤパネル内の任意の所与の有色サブピクセルに到達する光が、第１のＬＣＤパネル内の隣接するサブピクセルのうちの複数のサブピクセルからの光の組み合わせである場合がある。この影響は、第１のＬＣＤパネルと第２のＬＣＤパネルとの間の距離が小さくなる光スタックを構築することによって制御可能である。しかしながら、第１のＬＣＤパネルがモノクロのパネルである場合、第１のＬＣＤパネルから放射され、異なる色で構成される白色が、第２のＬＣＤパネルの有色のサブピクセルを照らす。これにより、結果として得られるディスプレイシステムの色域が低下することがある。

例えば図２は、例として第２のＬＣＤパネルの緑のサブピクセルを照らす白色光（ここでは３原色、すなわち青、緑及び赤で構成される）のスペクトルのマッピングを示している。複数の有色サブピクセルが構築されるとき、それぞれの有色サブピクセルは、（図２において例として緑のサブピクセルについて示されているように）色帯域通過を備える。小さい帯域通過は、ディスプレイシステムの高度を低下させる傾向があり、一方、大きい帯域通過は、ディスプレイシステムの色域を低下させる傾向がある。図２に示されるように帯域通過が緑のサブピクセル内で広い場合、青色光と赤色光の双方の特定の量が緑のサブピクセルに入ることがあり、このことは、ディスプレイシステムの色域に対する低下に影響する。

図３は、そのようなディスプレイシステムの一例示的な色域を示す。色包絡線３０２は、ＣＩＥ１９３１の色度（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ）チャートに類似した形状であり、逆Ｕ字状がモノクロの色点の曲線となる。三角形の色域３０４は、ディスプレイシステムが生成し得る多くの可能な領域、例えばＲｅｃ７０９、Ｐ３色空間、ＡｄｏｂｅＲＧＢ等を表す。Ｐ３色空間及びＡｄｏｂｅＲＧＢは、高精細度イメージデータフォーマットに現在用いられている、２つのそのような色域である。Ｐ３は、３つの原点、すなわち色域の緑（Ｇ）の部分と、青（Ｂ）の部分と、赤（Ｒ）の部分に３角形の頂点を備える。

フィルタ間の色クロストークにより、例えばバックライトからの青及び赤のスペクトルの部分が、ＬＣＤの緑色を有するサブピクセルの緑の通過帯域に入ることにより、図１に従って作成されたディスプレイの実際の色域は、点線の三角形の色域３０６に示されるように縮小される。したがって、レンダリングすべき高度に飽和した色を有する一部のイメージシーンにおいて、色の忠実な再現性に顕著な低下が生じることがある。

＜第１の実施形態＞
図４は、改善された色域を有するディスプレイシステム（４００）の一実施形態である。ディスプレイシステム４００は、図１のディスプレイシステムと概ね同様に構成されているが、図１に加えて、ディフューザ／光シェイパ１０６と第１のポラライザ１０８との間に配置された色ノッチフィルタ４０２を有する。色ノッチフィルタのこの位置は、これが、最も光の視準が合う光学経路の部分であるときに望ましい。色ノッチフィルタは、この適用のために光学経路の他の部分に置いてもよいことが認識されよう。

図５Ａ、Ｂ及びＣは、ディスプレイシステム４００への色ノッチフィルタの適用を表す。図５Ａは、上記で検討したように、ＬＣＤ（例えば第２のＬＣＤ１１８）の有色のサブピクセルに達する光を表す。１つの個々の有色のサブピクセルを介する３つの色のクロストークは、時々、イメージ内の特定の色の飽和性の低下をもたらすことがある。色ノッチフィルタ４０２は、図５Ｂに示されるように、上述のクロストークを低減させる傾向がある通過帯域フィルタの効果を有する。光がノッチフィルタ４０２を通過してＬＣＤ１１８の有色のサブピクセル上へと届くとき、その結果として得られる光が図５Ｃに示されている。上述のクロストークのない、このような色の明確な分離は、イメージが実物通りにある高度に飽和した色を保持することができるという効果を有する。

一般に、色ノッチフィルタと、１つ又は複数のモジュレータ（例えばＬＣＤ）及び他の光学要素の配置は、バックライトから光が放射されると、畳み込みを実行する。その結果として行われる畳み込みは、上記のように、ディスプレイシステムの所望の色域で決まる。色ノッチフィルタ４０２の位置は変化させてもよく、依然として同様の効果を有することが認識されよう。ノッチフィルタ４０２を、光学スタックの異なる位置に配置することができる。ノッチフィルタ４０２の配置は、結果として得られる光が、上述のクロストークの減少の程度を提供するようにすれば十分である。

＜第２の実施形態＞
色ノッチフィルタの追加による図１に示されるディスプレイシステムの色域の改善とは別に、異なる、おそらくはよりエネルギー効率の良い設計を有する他のディスプレイシステムに同じ改善を与えることが望ましいことがある。

図６は、高効率のバックライト（例えばＯＬＥＤ又は高解像度のＬＥＤアレイ）６０６とＬＣＤパネル６１４とを備えるディスプレイシステム（６００）の一実施形態の断面図である。一実施形態において、ディスプレイシステム６００は更に、基板背面（ｓｕｂｓｔｒａｔｅｂａｃｋ）６０２と、反射フィルム６０４（ＥＳＲフィルムなど）と、バックライト６０６（例えばＯＬＥＤ又は高解像度のＬＥＤアレイ）と、ＵＶライト反射体６０８（バックライトがフォトルミネッセンスタイプ及び／又は蛍光性タイプの場合に、任意選択で含まれることがある）と、反射ポラライザ６１０と、高コントラストポラライザ６１２と、第１のＬＣＤパネル６１４、仕上げ高コントラストポラライザ６１６と、色ノッチフィルタ６１８と、特に可能性のあるマット仕上げ、引っかき抵抗性、広い視野のための光学前面６２０とを備えることができる。

ＯＬＥＤバックライトを備える実施形態において、そのようなＯＬＥＤバックライトから直接放射される光は拡散し、視準はあまり合わない。光は光学スタックを通じて伝達されるので、浅い角度の光（ディスプレイへの通常の入射角の光とは対照的に）は、これらの光がディスプレイに対して最長の距離を有するとき、吸収される可能性が高い。したがって、色ノッチフィルタ６１８は、より良く光の視準が合い、全てのディフューザフィルム６２０の前であるので、最後の仕上げフィルム６２０の直前に配置されることが望ましい。しかしながら、色ノッチフィルタを、この適用の目的のために、光スタックの任意の他の部分に配置してもよいことが認識されよう。

一部の実施形態において、例えば量子ドット、蛍光又は他のフォトルミネッセンス技術等、光放射要素と光変換要素との組み合わせを用いてバックライトを構築することができる。量子ドットシステム及び照射の例として、以下の共有出願がある。（１）２０１１年５月１３日出願の「TECHNIQUES FOR QUANTUM DOT ILLUMINATION」という名称の米国特許仮出願第６１／４８６，１６６（代理人整理番号：Ｄ１１０４２ＵＳＰ１）、（２）２０１０年１２月１７日出願の「QUANTUM DOT MODULATION FOR DISPLAYS」という名称の米国特許仮出願第６１／４２４，１９９（代理人整理番号：Ｄ１００４３ＵＳＰ１）、（３）２０１１年３月２日出願の「N-MODULATION FOR WIDE COLOR GAMUT AND HIGH BRIGHTNESS」という名称の米国特許仮出願第６１／４４８，５９９（代理人整理番号：Ｄ１００４０ＵＳＰ１）、（４）２０１１年５月１３日出願の「TECHNIQUES FOR QUANTUM DOTS」という名称の米国特許仮出願第６１／４８６，１６０、（代理人整理番号：Ｄ１１０４１ＵＳＰ１）、（５）２０１１年５月１３日出願の「QUANTUM DOTS FOR DISPLAY PANELS」という名称の米国特許仮出願第６１／４８６,１７１（代理人整理番号：Ｄ１１０４３ＵＳＰ１）。これらは全て、参照によってその全体が本明細書に組み込まれており、これらの出願は、量子ドットバックライト及び照射を用いるシステム及び方法を説明している。

コントローラ６２２は、ディスプレイシステム６００上にレンダリングすべきイメージデータをとり、制御信号及びデータ信号を、ＬＣＤパネル６１４に、バックライトが別個に制御可能である場合には更にバックライト６０６に送信する。高効率のＯＬＥＤドット又は量子ドットの放射性のセルが当技術分野で公知であるように、バックライト６０６をそのような独立に制御可能なセルのアレイとして構築することが可能である。代替的な実施形態として、バックライト６０６は独立に制御可能ではない。代わりに、バックライト６０６は、公知の光源、例えばＣＣＦＬ、ＬＥＤ、ハロゲン、アークランプ等によって生成される単一の白色の背景光とすることができる。この実施形態において、コントローラ６２２とバックライト６０６を接続する別個の制御／データラインは必要とされない。

一実施形態において、このディスプレイシステムを薄い構成にし、それにより光学要素の各々が４分の１のインチの厚さ又はそれ以下となるようにすることが可能である。薄い構成は、より少ない数の隣接する放射性のセルがＬＣＤパネルのサブピクセルを通じて光を伝達する場合に、処理する量が低減されるので望ましい。このような場合において、ディスプレイシステムは、上記参照によって組み込まれている６９５出願で説明されるように、大きな点広がり関数（ｐｏｉｎｔｓｐｒｅａｄｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有するエミッタを考慮せず、また関与する必要はない。一実施形態において、実質的にいずれの空隙もなくディスプレイシステムを構築することができ、これによりディスプレイ全体が可能性のあるごみから遮断されることになる。｛くうげき｝レイヤの一部又は全てを一緒に積層することは、湿気を避け、空隙の光損失を除去する傾向がある。これは、ディスプレイシステムに付加的な構造的強さも与える。

ある実施形態はマルチカラーのエミッタを備えることができるが、別の実施形態では、当技術分野で公知であるように、放射性セルが白色のＯＬＥＤ又はＬＥＤアレイを備える場合に、よりコスト効率良くディスプレイシステムを構築することができる。白色エミッタを使用すると、色のラインの数、及びＬＥＤのマルチカラーパッケージ（その光が結びついて、白色光をレンダリングする）を密集させるための処理が減少する。一実施形態において、白色のＯＬＥＤセルは概ね、マルチカラーＯＬＥＤセルを使用する設計よりも、ピクセルごとに３倍（３ｘ）大きい光放射エリアを有することができる。加えて、制御要素の数（マルチカラーセル構造と比べると概ね１／３の数）が減少することもある。各ＯＬＥＤ要素ついてダイスサイズ（ｄｉｅｓｉｚｅ）を増加させることにより、個々のマルチカラーＯＬＥＤ要素を使用する設計に対して、より高い明度レベルを有することも可能である。

この実施形態において、複数の白色放射要素（例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤ等）を、ＬＣＤモジュレータの各サブピクセルを用いる１対１の側面に配置することができ、あるいは１つの白色放射要素が、少ない数のサブピクセルに明るさを供給することもできる。この設計において、スクリーンの異なる領域が、（例えば白色放射要素が十分に変調され、ＬＣＤ変調が十分にオープンされた）非常に明るい明度レベルを（例えば白色放射要素がオフされ、ＬＣＤ変調がクローズされた）完全な黒に提示することができるので、ディスプレイシステムは、実質的に無限のコントラストの能力を有することができる。スクリーンの光が当てられたエリアのみが電力を使うので、このことは、既存のディスプレイに対する強化された効率の付加的な利点を有する。

一部の実施形態において、白色放射要素を、光放射要素と光変換要素との組み合わせにより構築することができ、この組み合わせでは、第１の光スペクトル−例えば青、ＵＶ等−を白色光に変換する。このような実施形態において、（例えば図６に示されるような）光学スタックは、光変換要素がＵＶ光に反応する場合、白色光を生成するのに、ＵＶリフレクタの使用によって明度を高めることができる。

上記の第１の実施形態のように、図６のディスプレイシステムが色ノッチフィルタを用いる場合、各色フィルタが、仕上げの色ノッチフィルタにより、色が重複することなく、（例えばスペクトル空間において）隣接する色フィルタと完全に独立に動作しているので、この設計は非常に広い色域（例えばＰ３又はＡｄｏｂｅＲＧＢ色空間）の能力を有する。また、上記したように、色ノッチフィルタの配置には自由度が存在する。例えばノッチフィルタはＬＣＤパネルの前又は後ろのいずれかにある。加えて、同様の色性能に作用するようにノッチフィルタを光学スタック内の異なる位置に配置することもある。

図７Ａから７Ｆは、図６に示されるディスプレイシステムの光学スタックを介した光の変調の様々な段階を示す。問題となっているディスプレイシステムが白色ＯＬＥＤ要素を用いると想定しており、図７Ａは、青色及び／又は紫外線（ＵＶ）エミッタのスペクトル出力を示しており、青色及び／又は紫外線（ＵＶ）エミッタは、青色及び／又はＵＶ光をフルスペクトルの白色光に変換するフォトルミネッセンスレイヤで吸収されるべき青色光及び／又はＵＶ光を放射する。このＯＬＥＤ要素／レイヤの効率は、フルスペクトルリフレクタ６０４及びＵＶリフレクタ６０８を用いること（すなわち、フル可視スペクトル光は通過させるが、ＵＶ光はＯＬＥＤのフォトルミネッセンスレイヤ上に反射させるレイヤ）によって増加する。

図７Ｂは、上述のＵＶリフレクタに達する前に、ＯＬＥＤ要素／レイヤから発するフルスペクトル光を示している。図７Ｃは、ＬＣＤ色フィルタ済みサブピクセルとなる、フルスペクトル可視光（すなわち、反射されたＵＶ光を減じて、再変換可視光を追加する）を示す。図７Ｄは、ＬＣＤディスプレイの色サブピクセルを通じて伝達されるような光を示している。上記で検討したように、所与の有色サブピクセルを通じて通過するスペクトルの他の領域の光の間に、何らかのクロストークが存在する（例えば青色及び赤色光の一部分は、緑のフィルタの帯域通過特性の一部として、緑色を有するサブピクセルを通過する）。

色ノッチフィルタは、図７Ｅに示されるような帯域通過特性を有する。ノッチフィルタが光を調整した後、結果として得られる色出力が図７Ｆに示されている。上記で検討したように、結果として得られる色出力は、高度に飽和したイメージについてより高い忠実性の再現性を与え、その結果、実質的に良い色域性能を実現するディスプレイシステムが得られる。

わずかに異なる色ノッチフィルタを用いるディスプレイシステムの代替的な実施形態が、図８Ａから８Ｃに示されている。この実施形態では、異なる色ノッチフィルタは、所望の色域性能を有するディスプレイシステムに影響を与えるように、様々な通過帯域をシフトし、狭くし、広くし、又はそうでなくとも変更することができる。図８Ａは、図５と同様であり、上述のように、ＬＣＤ有色サブピクセルを通じて伝達される色が、異なる色のサブピクセル間で顕著なクロストークを有する。図８Ｂは、この実施形態における色ノッチフィルタの帯域通過構造を示している。図５Ｂと比較すると、緑の通過帯域は、スペクトルの青部分の方にシフトされ、それと同時に、スペクトルの青−緑（すなわちシアン）の部分でより高度に飽和されている色点を提供するように狭くなっている。結果として得られる色出力が図８Ｃに示されている。

色ノッチフィルタのための異なる帯域通過構造の構築により、ディスプレイシステムの全体的な色域性能を決定することが可能である。例えば、所望の全体的な色域−例えばＰ３、ＡｄｏｂｅＲＧＢ又は明るくされたＲｅｃ７０９−を有するディスプレイシステムを構築することが可能である。レンダリングされるイメージの色バランス及び明度を完全にするために、（当技術分野で公知なように）適切な色域マッピングアルゴリズム（ＧＭＡ：ｇａｍｕｔｍａｐｐｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ）及び／又はサブピクセルレンダリング（ＳＰＲ：ｓｕｂｐｉｘｅｌｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）アルゴリズムが、コントローラ（例えばコントローラ１２０）内で機能していることが望まれる。コントローラは、色ノッチフィルタの選択、及びその選択による（例えばモノクロ又は有色いずれかのサブピクセルの１つ又は複数のモジュレータなどの）他の要素を有する光学スタック内の光に対する影響の認識を（例えばルックアップテーブル等内のマトリックス係数の形式で）有するべきである。入力イメージデータをとること、及びイメージ処理パイプライン（例えばＧＭＡ及び／又はＳＰＲを有する）を通じてその入力イメージデータを実行することは、レンダリングされるイメージの正確な忠実性のために、クロミナンスデータとルミナンスデータの双方のバランスをとる。そのようなシステムの１つの望ましい態様は、（例えば従来の色フィルタを有する）低コストＬＣＤ又は他のコンポーネントを、任意の適切なノッチフィルタとともに用いて、より良い色域性能（特にシーン、イメージ、動画、及び飽和される色を有する他のもの等）を有するディスプレイシステムを構築する可能性である。

図９は、上記ディスプレイシステムの実施形態に適したＯＬＥＤ要素９００の１つの可能な実施形態を示す。ＯＬＥＤ要素９００はＵＶエミッタ９０２を備え、ＵＶエミッタ９０２は、制御ライン９０４によってアクティブ化される（制御ライン９０４は、図６のコントローラによってアクティブ化される）。エミッタ９０２によって放射されるＵＶ光は、（当技術分野で公知であるように）蛍光レイヤ９０６を励起して、実質的に白色の光放射を作成する。ＯＬＥＤ要素が、反射レイヤ９０８（例えばＥＳＲレイヤ）上に構築されて、フルスペクトル光を反射する。ＯＬＥＤ要素から発する光は、ＯＬＥＤ要素の効率を高めるようにＵＶリフレクタ９１０によって更に調整される。

説明したように、ディスプレイシステムのバックライトを、複数の異なる方法で構築することができる。一実施形態では、バックライトを、個別のそれぞれに制御されるＯＬＥＤ要素のアレイ（ＬＣＤサブピクセルを１対１の手法で、又は低解像度の１対他の構成のいずれか）として構築する。別の実施形態では、ＯＬＥＤバックライトを、ＬＣＤパネルに対して白色光バック照明を放射する単一の制御可能なレイヤで構築することができる。また、上述したように、ディスプレイシステムは当技術分野で公知であるような他のバックライトを用いることもできる。例えばバックライトは、同様の形式の制御可能なバックライト照明に作用する量子ドット又は他のナノ物質構造を励起する光エミッタのアレイとして構築されることもある。

本明細書では、本発明の原理を例示する添付の図面とともに読まれる本発明の１つ又は複数の実施形態の詳細な説明が与えられている。本発明は、そのような実施形態との関連で説明されるが、本発明はいずれの実施形態にも限定されないことを認識されたい。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によってのみ限定され、本発明は、様々な代替形態、修正形態及び均等物を包含する。本明細書では、本発明の完全な理解を提供するために様々な具体的な詳細が説明されている。これらの詳細は、例示の目的で提供されており、本発明は、これらの具体的な詳細の一部又は全てを用いることなく、特許請求の範囲に従って実施されることが可能である。明確性の目的で、本発明を不必要に曖昧にしないために、本発明に関連する技術分野において公知の技術的部分は詳細には説明されていない。

Claims

ディスプレイシステムであって、
光を光学経路に放射するエミッタと、
第１のモジュレータであって、複数の有色サブピクセルを備え、前記光学経路内に配置され、前記光学経路内で前記光を伝達する第１のモジュレータと、
色ノッチフィルタであって、前記光学経路内で伝達される光を調整するために、前記光学経路内に配置され、前記第１のモジュレータ及び前記色ノッチフィルタによる畳み込みによって得られる光が、当該ディスプレイシステムの所望の色域を提供する、色ノッチフィルタと
コントローラであって、入力イメージデータを受信し、前記入力イメージデータに対して色域マッピングを実施して、レンダリングされるイメージのクロミナンスとルミナンスのバランスをとり、当該ディスプレイシステム上に前記イメージをレンダリングするよう前記第１のモジュレータに制御信号を提供する、コントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記色ノッチフィルタと、前記第１のモジュレータを有する前記光学経路内の光に対する前記色ノッチフィルタの影響とに関する認識を表す、ルックアップテーブル内のマトリックス係数を用いて、前記入力イメージデータに対して色域マッピングを実施することにより、前記レンダリングされるイメージのクロミナンスとルミナンスのバランスをとるように構成される、ディスプレイシステム。
前記エミッタは、別個の個々に制御されるエミッタのアレイを備え、各エミッタは有色光を発する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
前記エミッタは、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＣＣＦＬ、ハロゲン、アークランプを備えるグループのうちのいずれか１つである、請求項１に記載のディスプレイシステム。
前記エミッタは、ＯＬＥＤ要素、量子ドットエミッタを備えるグループのうちのいずれか１つである、請求項２に記載のディスプレイシステム。
前記色ノッチフィルタは、前記光学経路内で前記第１のモジュレータの前に配置される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
前記第１のモジュレータは、前記光学経路内で前記色ノッチフィルタの前に配置される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
前記色ノッチフィルタは、該色ノッチフィルタの伝送通過帯域をシフトして、所望の閾値性能を有する当該ディスプレイシステムに影響を与えるよう構成される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
前記コントローラは、前記入力イメージデータに対してサブピクセルレンダリングを実施し、当該ディスプレイシステム上に前記イメージをレンダリングするように制御信号を前記第１のモジュレータに提供する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
ディスプレイシステムにおいて、
異なる色で構成される白光を光学経路に放射するエミッタと、
前記エミッタから放射される光を拡散するディフューザと、
前記ディフューザからの光をフィルタリングするための色ノッチフィルタと、
前記色ノッチフィルタからの光を変調するモノクロのパネルを備える第１のＬＣＤモジュレータと、
第２のＬＣＤモジュレータであって、前記第１のＬＣＤモジュレータからの光を変調する複数の有色サブピクセルを備え、これにより前記第１のＬＣＤモジュレータと該第２のＬＣＤモジュレータとの間の距離を小さくする、第２のＬＣＤモジュレータと、
コントローラであって、入力イメージデータを受信し、前記入力イメージデータに対して色域マッピングを実施して、レンダリングされるイメージのクロミナンスとルミナンスのバランスをとり、当該ディスプレイシステム上に前記イメージをレンダリングするよう、前記第１のＬＣＤモジュレータと前記第２のＬＣＤモジュレータとに制御信号を送信するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、前記色ノッチフィルタと、前記第１及び第２のＬＣＤモジュレータを有する前記光学経路内の光に対する前記色ノッチフィルタの影響とに関する認識を表す、ルックアップテーブル内のマトリックス係数を用いて、前記入力イメージデータに対して色域マッピングを実施することにより、前記レンダリングされるイメージのクロミナンスとルミナンスのバランスをとるように構成される、ディスプレイシステム。
前記色ノッチフィルタ、前記第１のＬＣＤモジュレータ及び前記第２のＬＣＤモジュレータは、前記エミッタから発する前記光を畳み込んで、当該ディスプレイシステムの所望の色域を生成する、請求項９に記載のディスプレイシステム。
当該ディスプレイシステムは、Ｐ３色域、ＡｄｏｂｅＲＧＢ、Ｒｅｃ７０９を備えるグループのうちのいずれか１つの色域を実質的に備える、請求項１０に記載のディスプレイシステム。
ディスプレイシステムにおいて、
ＵＶ光放射要素とＵＶ光変換要素とを備える複数のＯＬＥＤ要素を備えるエミッタと、
ＵＶ光を前記ＵＶ光変換要素へと反射し、前記ＵＶ光変換要素により前記ＵＶ光から変換された光を伝達するＵＶ光リフレクタと、
前記ＵＶ光リフレクタからの光を変調するＬＣＤモジュレータと、
前記ＬＣＤモジュレータからの光をフィルタリングする色ノッチフィルタと、
入力イメージデータを受信し、前記入力イメージデータに対して色域マッピングを実施して、レンダリングされるイメージのクロミナンスとルミナンスのバランスをとりし、当該ディスプレイシステム上に前記イメージをレンダリングするよう前記ＬＣＤモジュレータに制御信号を送信するコントローラと
を備え、
前記コントローラが、前記色ノッチフィルタと、前記ＬＣＤモジュレータを有する光学経路内の光に対する前記色ノッチフィルタの影響とに関する認識を表す、ルックアップテーブル内のマトリックス係数にアクセスを用いて、前記入力イメージデータに対して色域マッピングを実施することにより、前記レンダリングされるイメージのクロミナンスとルミナンスのバランスをとるように構成される、ディスプレイシステム。
前記色ノッチフィルタ及び前記ＬＣＤモジュレータは、前記エミッタから発する前記光を畳み込んで、当該ディスプレイシステムの所望の色域を生成する、請求項１２に記載のディスプレイシステム。
各ＯＬＥＤ要素は更に、
ＵＶエミッタと、
ＵＶ光を生成するように作動信号を提供するために、前記ＵＶエミッタに接続される制御ラインと、
前記ＵＶ光を吸収して前記ＵＶ光を可視スペクトルの光に変換する蛍光物質と
を備える、請求項１２に記載のディスプレイシステム。
前記ＯＬＥＤ要素は、白色光反射面上に構築され、前記白色光反射面は、当該ディスプレイシステムの光学経路内へと光を反射する、請求項１４に記載のディスプレイシステム。