(57)【要約】      （修正有）【課題】ＩＬＥＤデバイスの広視野角かつ低消費電力を実現すること。【解決手段】第１の発光デバイス８０２のビーム角度は、第２の発光デバイス８０４のビーム角度よりも広く、これは、第１の発光デバイス８０２がより多くの電力を消費するが、広視野角でディスプレイを視聴することができることを意味する。第２の発光デバイス８０４の狭いビーム角度は、電力消費を低減し、かつユーザが「プライバシー」モードでディスプレイを視聴することを可能にする。オペレーティング・システムまたはコンピュータプログラムは、各発光デバイスへの電力量を制御し、それにより、ディスプレイの視野角および電力消費を制御する。【選択図】図８
2020042280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤディスプレイ用のサブピクセルであって、第１の放射ビーム角度を有する第１の発
光デバイスと、前記第１の放射ビーム角度とは異なる第２の放射ビーム角度を有する第２
の発光デバイスとを備えるサブピクセル。
【請求項２】
前記第１及び第２の発光デバイスは、ＬＥＤ、無機ＬＥＤ、及び有機ＬＥＤのいずれかか
ら選択される、請求項１に記載のサブピクセル。
【請求項３】
前記第１の発光デバイスは第１の単一要素チップであり、前記第２の発光デバイスは第２
の単一要素チップである、請求項１または２に記載のサブピクセル。
【請求項４】
前記第１の発光デバイスは、アドレス可能なアレイチップ上の第１のアドレス可能なアレ
イ要素であり、前記第２の発光デバイスは、前記アドレス可能なアレイチップ上の第２の
アドレス可能なアレイ要素である、請求項１または２に記載のサブピクセル。
【請求項５】
前記第１及び第２の放射ビーム角度は、
コーティング、
レンズ、
表面テクスチャリング、
メサ形状、
コンタクトのうちのいずれかによって決定される、請求項１乃至４のいずれか１項に記
載のサブピクセル。
【請求項６】
前記第１および第２の発光デバイスのいずれかの発光ビームプロファイルが非等方性であ
る、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のサブピクセル。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複数のサブピクセルを含むディスプレイ。
【請求項８】
前記ディスプレイ上に重ねられた改質層をさらに備え、前記改質層は、前記複数のサブピ
クセルからの光を変更するように構成されている、請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記ディスプレイの発光プロファイルを調整するために、前記複数のサブピクセルのサブ
ピクセルの照光を選択的に制御するように構成された制御デバイスをさらに備える、請求
項７または８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
制御システムは、パッシブマトリクス及びアクティブマトリクスのいずれかである、請求
項９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
制御システムは、前記ディスプレイからの発光プロファイルに関するユーザからの入力を
受信するように構成されたユーザ入力デバイスをさらに備える、請求項９または１０に記
載のディスプレイ。
【請求項１２】
制御システムは、入力を受け取るように構成されたセンサをさらに備え、前記制御システ
ムは、前記センサの入力に応答して前記ディスプレイからの発光プロファイルを調整する
ように構成される、請求項９、１０、または１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
制御システムは、前記ディスプレイのユーザの数に応じて、前記ディスプレイからの発光
プロファイルを調整するように構成される、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のデ
ィスプレイ。
【請求項１４】
制御システムは、前記ディスプレイのコンテンツのタイプに応じて、前記ディスプレイか
らの発光プロファイルを調整するように構成されている、請求項７乃至１３のいずれか１
項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
制御システムは、前記ディスプレイの位置および向きのいずれかに応じて、前記ディスプ
レイからの発光プロファイルを調整するように構成されている、請求項９乃至１４のいず
れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
制御システムは、周囲光条件に応じて前記ディスプレイからの発光プロファイルを調整す
るように構成されている、請求項９乃至１５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
光学ディスプレイデバイスを制御する方法であって、前記光学ディスプレイデバイスは、
複数のサブピクセルを含み、前記複数のサブピクセルの各サブピクセルは、第１の放射ビ
ーム角度を有する第１の発光デバイスと、第２の放射ビーム角度を有する第２の発光デバ
イスとを含み、前記第２の放射ビーム角度は、前記第１の放射ビーム角度とは異なり、方
法は、ディスプレイの発光プロファイルを提供するために、前記第１の発光デバイスおよ
び前記第２の発光デバイスへの電力を選択的に制御するステップを含む方法。
【請求項１８】
コンピュータ・デバイスであって、
前記コンピュータ・デバイスをディスプレイに接続し、かつ前記ディスプレイからの発
光プロファイルを制御するように構成された出力部と、
前記ディスプレイからの発光プロファイルを決定するように構成されたプロセッサとを
備え、決定された発光プロファイルは、前記ディスプレイのサブピクセルの放射ビーム角
度に関連している、コンピュータ・デバイス。
【請求項１９】
前記プロセッサは、第１の放射ビーム角度を有するサブピクセルの第１の発光デバイスと
、第２の放射ビーム角度を有する前記サブピクセルの第２の発光デバイスとを選択的に照
光させるように構成され、前記第２の放射ビーム角度は、前記第１の放射ビーム角度とは
異なる、請求項１８に記載のコンピュータ・デバイス。
【請求項２０】
コンピュータ・デバイス上で実行されると、コンピュータ・デバイスにディスプレイから
の所望の発光プロファイルを決定させるコンピュータ可読コードを含むコンピュータプロ
グラムであって、前記発光プロファイルは前記ディスプレイのサブピクセルの放射ビーム
角度に関連している、コンピュータプログラム。
【請求項２１】
コンピュータ可読媒体と請求項２０に記載のコンピュータプログラムとを含むコンピュー
タプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータ可読媒体
に格納される、コンピュータプログラム製品。
【請求項２２】
前記コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体である、請求項２１に記
載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイおよび光学ディスプレイデバイス用のピクセルおよびサブピク
セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＬＥＤ（無機発光ダイオード）ディスプレイと呼称されるディスプレイ技術のカテゴ
リは、よく知られているＬＣＤ（液晶ディスプレイ）およびＯＬＥＤ（有機発光ダイオー
ド）ディスプレイの代替となるものである。ＩＬＥＤディスプレイの表示サブピクセルが
ＩＬＥＤ光源に基づいているとともに、このクラスのデバイスのすべての利点を有してい
るため、ＩＬＥＤディスプレイは、ＬＣＤまたはＯＬＥＤディスプレイのマイナスの品質
の多くを有していない。これは、ＯＬＥＤ直視型ディスプレイよりも優れたパフォーマン
ス特性を有するとともに、ＩＬＥＤ技術に固有の堅牢性、長寿命、および安定性を有する
ディスプレイをもたらすこととなる。
【０００３】
ＩＬＥＤデバイスは、いくつかの方法により制御及び駆動され得る。駆動方式の一例は
、薄膜技術（ＴＦＴ）を組み込んだアクティブマトリクス上にデバイスを搭載することを
含む。ＴＦＴは、金属酸化物およびアモルファスシリコンベースのトランジスタを含む。
このアクティブマトリクスは、バックプレーンとしても知られている。ＩＬＥＤデバイス
は電流駆動型であり、かつＯＬＥＤ型のＴＦＴドライバと互換性がある。他の方法には、
パッシブマトリクスドライバを使用すること、またはモノリシック駆動回路を伴う光源の
パッケージングが含まれる。
【０００４】
現在の最新技術は、単一の表示ピクセルを形成するためにＲ、Ｇ及びＢの表示サブピク
セルのアレイを含む。ＩＬＥＤディスプレイに関する典型的な構成においては、Ｒ、Ｇ及
びＢチップは、ディスプレイの各ピクセルに対して必要な光を提供するために一体にパッ
キングされる。この例では、各Ｒ、Ｇ及びＢのチップは、１つのチップ当たり１つの発光
領域を有するか、または、より一般的には、チップの全活性領域が光を放出するため発光
する。これらは、単一要素チップ（ＳＥＣ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｃｈｉｐ）
と呼称される。
【０００５】
ＩＬＥＤデバイスの効率的な性能に最も重要なことは、ＬＥＤ材料に関して生成される
光の最大量を周囲に対して取り出す能力である。ほとんどの場合、これは、無作為な方法
で光がデバイスから放射されることとなる。このようにして取り出された光は、６０°の
半値半幅を有するランバート放射プロファイル（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有するものとして示すことができる。より狭いビームプロファイ
ルで光を効率的に取り出すことが可能である。同様の例は、米国特許第７，５１８，１４
９号明細書で確認することができる。
【０００６】
ＩＬＥＤデバイスがＩＬＥＤ型ディスプレイで使用される場合、ディスプレイの視野角
は、ＩＬＥＤデバイスの放射プロファイルによって大きく左右される。（タッチスクリー
ン、円偏光子、カバーガラス、等のような）ディスプレイスタック内の各種層は、効果は
あるが、これによって、ＩＬＥＤデバイスの初期の放射角度と同じ角度が得られなくなる
。
【０００７】
典型的なディスプレイ製品では、非常に狭い視野角は望ましくなく、かつ多くの欠点を
有する。例えば、複数の視聴者が画面を同時に視聴することができないことや、画面を迅
速に最適な位置に移動させることなく画面を視聴することができないことが挙げられる。
狭視野角は、プライバシー表示としての用途には、有益である。
【０００８】
上記の理由により、標準のディスプレイは広視野角を有する。実際に、広視野角を有す
るディスプレイは、重要な販売ポイントとして見られている。しかしながら、広い角度に
わたってディスプレイに必要とされる光の量は、狭視野角を有するディスプレイの光の量
よりも大幅に大きい。実際に、一次的に、視野角は、ディスプレイの消費電力に直接関連
している。ディスプレイは電力消費の主要源であるため、優れたディスプレイに対する要
求として広視野角と最小の消費電力という二つの対照的な要求がある。
【０００９】
ディスプレイの視野角は、最も重要な特徴の一つである。広視野角は、特に定常的に複
数の人に視聴される場合には、ほとんどのデバイスには必要とされる。しかしながら、一
組の広い角度に亘って光を生成するというニーズは、消費電力を増大させることとなる。
【発明の概要】
【００１０】
ＩＬＥＤディスプレイは、ＩＬＥＤ要素のアレイからなる。ディスプレイの視野角は、
ＩＬＥＤ要素の放射角度にある程度依存する。広視野角は、同じ光出力に対して狭視野角
より多くのパワーを必要とする。しかしながら、狭視野角は商業的に魅力的ではない。２
つの異なる放射角を有するＩＬＥＤ要素を用いることにより、ディスプレイの視野角を動
的に変更することができる。これは、商業的に魅力的な視野角を有し、かつ非常に電力効
率の良いモードで駆動することができるディスプレイを提供する。
【００１１】
第１の態様によれば、ＬＥＤディスプレイ用のサブピクセルが提供される。サブピクセ
ルは、第１の放射ビーム角度を有する第１の発光デバイスと、第１の放射ビーム角度とは
異なる第２の放射ビーム角度を有する第２の発光デバイスとを備える。
【００１２】
第１および第２の発光デバイスは、ディスプレイの発光プロファイルを調整するための
選択的な動作のために構成され得る。ディスプレイの発光プロファイルは、ディスプレイ
の視野角を含む。
【００１３】
選択肢として、第１及び第２の発光デバイスは、ＬＥＤ、無機ＬＥＤ、及び有機ＬＥＤ
のいずれかから選択される。
選択肢として、第１の発光デバイスは第１の単一要素チップであり、第２の発光デバイ
スは第２の単一要素チップである。代替的に、第１の発光デバイスは、アドレス可能なア
レイチップ上の第１のアドレス可能なアレイ要素であり、第２の発光デバイスは、アドレ
ス可能なアレイチップ上の第２のアドレス可能なアレイ要素である。
【００１４】
選択肢として、第１及び第２の放出ビーム角度は、
コーティング、
レンズ、
表面テクスチャリング、
メサ形状、
コンタクトのうちのいずれかによって決定される。
【００１５】
選択肢として、第１および第２の発光デバイスのいずれかの発光ビームプロファイルが
非等方性である。
第２の態様によれば、第１の態様において上記した複数のサブピクセルを含むディスプ
レイが提供される。
【００１６】
ディスプレイは、ディスプレイ上に重ねられた改質層を任意選択的に備え、改質層は、
複数のサブピクセルからの光を変更するように構成されている。
ディスプレイは、ディスプレイの発光プロファイルを調整するために、複数のサブピク
セルのサブピクセルの照光を選択的に制御するように構成された制御デバイスを任意選択
的に備える。制御システムは、パッシブマトリクス及びアクティブマトリクスのいずれか
から任意選択的に選択される。制御システムは、ディスプレイからの発光プロファイルに
関するユーザからの入力を受信するように構成されたユーザ入力デバイスを任意選択的に
さらに備える。さらなる選択肢として、制御システムは、入力を受け取るように構成され
たセンサをさらに備え、制御システムは、センサの入力に応答してディスプレイからの所
望の発光プロファイルを調整するように構成される。さらなる選択肢として、制御システ
ムは、ディスプレイのユーザの数に応じて、ディスプレイからの所望の発光プロファイル
を調整するように構成される。さらなる選択肢として、制御システムは、ディスプレイの
コンテンツのタイプに応じて、ディスプレイからの所望の発光プロファイルを調整するよ
うに構成されている。さらなる選択肢として、制御システムは、ディスプレイの位置およ
び向きのいずれかに応じて、ディスプレイからの所望の発光プロファイルを調整するよう
に構成されている。さらなる選択肢として、制御システムは、周囲光条件に応じてディス
プレイからの所望の発光プロファイルを調整するように構成されている。
【００１７】
第３の態様によれば、光学ディスプレイデバイスを制御する方法が提供され、光学ディ
スプレイデバイスは、複数のサブピクセルを含み、複数のサブピクセルの各サブピクセル
は、第１の放射ビーム角度を有する第１の発光デバイスと、第２の放射ビーム角度を有す
る第２の発光デバイスとを含み、第２の放射ビーム角度は、第１の放射ビーム角度とは異
なり、方法は、第１の発光デバイスおよび第２の発光デバイスへの電力を選択的に制御す
るステップを含む。
【００１８】
第４の態様によれば、コンピュータ・デバイスが提供され、コンピュータ・デバイスは
、コンピュータ・デバイスをディスプレイに接続し、かつディスプレイからの所望の発光
プロファイルを制御するように構成された出力部と、
ディスプレイからの所望の発光プロファイルを決定するように構成されたプロセッサと
を備え、発光プロファイルは、ディスプレイのサブピクセルの放射ビーム角度に関連して
いる。
【００１９】
選択肢として、プロセッサは、第１の放射ビーム角度を有するサブピクセルの第１の発
光デバイスと、第２の放射ビーム角度を有するサブピクセルの第２の発光デバイスとを選
択的に照光させるように構成され、第２の放射ビーム角度は、第１の放射ビーム角度とは
異なる。
【００２０】
第５の態様によれば、コンピュータ・デバイス上で実行されると、コンピュータ・デバ
イスにディスプレイからの所望の発光プロファイルを決定させるコンピュータ可読コード
を含むコンピュータプログラムが提供され、発光プロファイルはディスプレイのサブピク
セルの放射ビーム角度に関連している。
【００２１】
第６の態様によれば、コンピュータ可読媒体と請求項２０に記載のコンピュータプログ
ラムとを含むコンピュータプログラム製品が提供され、コンピュータプログラムは、コン
ピュータ可読媒体に格納される。
【００２２】
選択肢として、コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】複数のピクセルを含むディスプレイを概略的に示す図。
【図２】ディスプレイの様々な構成要素を概略的に示す図。
【図３】様々なＩＬＥＤチップのタイプ間の関係性を概略的に示す図。
【図４】例示的なＩＬＥＤのレイアウトを概略的に示す図。
【図５】照光領域および様々な照光角度に対する照光領域の割合を示すグラフ。
【図６】例示的なマイクロＬＥＤを示す図。
【図７】アドレス可能なアレイチップを使用する複数の表示ピクセルに亘ってアドレス可能なアレイ要素の共有を概略的に示す図。
【図８】２つの発光デバイスを含む例示的なサブピクセルの概略的な断面図。
【図９】例示的なコンピュータ・デバイスの概略的なブロック図。
【図１０】使用される２つの放射角度のＳＥＣを有する表示ピクセルを概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次の略語および定義は、以下の説明において使用される。
発光ダイオード（ＬＥＤ）：            適切な電気的バイアスが供給されている場合
に光を生成する半導体装置。マイクロＬＥＤ（μＬＥＤ）は、ＬＥＤの一種類と見なすこ
とができることに留意されたい。
【００２５】
放射体：                            任意の発光源、一般にＬＥＤ。μＬＥＤ放射体
は、放射体であってもよく、μＬＥＤデバイスの一部のみを備えてもよいことに留意され
たい。
【００２６】
ＬＥＤチップ：                        光を発生させることができ、かつＬＥＤチッ
プが製造される半導体ウェハから単一化された半導体材料の一片。
単一放射体チップ（ＳＥＣ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｃｈｉｐ）：      １つ
のみの発光領域（または放射体）を有するＬＥＤチップ。これはμＬＥＤに関して当ては
まらないかもしれないが、一般的にチップ全体が照光する。
【００２７】
アドレス可能なアレイチップ（ＡＡＣ：Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ａｒｒａｙ  Ｃｈｉ
ｐ）：      独立してアドレス可能な２つ以上の別個の光発生領域（または放射体）を有
するＬＥＤチップ。
【００２８】
アドレス可能なアレイ要素（ＡＡＥ：Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ａｒｒａｙ  Ｅｌｅｍ
ｅｎｔ）：      アドレス可能なアレイチップ内の独立してアドレス可能な発光領域（ま
たは放射体）。
【００２９】
非アドレス可能なアレイ要素（ＮＡＣ：Ｎｏｎ−ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ａｒｒａｙ
）：      独立してアドレスすることができない２つ以上の別個の光発生領域（または放
射体）を有するＬＥＤチップ。
【００３０】
表示ピクセル：                      画像全体を構築するために使用されるディスプ
レイの構成要素。一般的に表示ピクセルは、ある範囲の色を生成するように独立して制御
可能なＲ、Ｇ及びＢサブピクセルからなる。
【００３１】
表示サブピクセル：                    典型的には、単一色（一般的にＲ、Ｇまたは
Ｂ）を含む表示ピクセルのサブセクション。
図１を参照すると、各表示サブピクセル１０４内の個々の単一放射体チップを有する複
数のピクセル１０２を備えたディスプレイ１００が示されている。各サブピクセル１０４
は、発光デバイスのうちの１つに欠陥が生じた場合の冗長性を提供するために２つの発光
デバイス（図１には図示せず）を有している。
【００３２】
図２は、ディスプレイの様々な構成要素を示す。表示画像２００は、複数の表示ピクセ
ル２０２から構成され、１つの表示ピクセル２０２は、表示サブピクセル（典型的には、
ＲＢＧ）２０４からなる。
【００３３】
図３は、種々のＩＬＥＤチップのタイプ間の関係を概略的に示す。図３から、ＬＥＤチ
ップ３００は、少なくとも３種類：複数のアドレス可能なアレイ要素（または放射体）３
０４を含むアドレス可能なアレイチップ３０２、複数のアレイ要素（または放射体）３０
８を含む非アドレス可能なアレイチップ３０６、およびＳＥＣ３１０を有し得る。
【００３４】
広視野角が必要とされない場合、ディスプレイの視野角を動的に変更することができる
とともに、ディスプレイの電力消費量を大幅に低減することができるように、ＩＬＥＤチ
ップの設計および部品に基づくディスプレイ設計が記載される。
【００３５】
ディスプレイは、図１に見られるように、典型的には、選択的に照光する個々の表示構
成要素の大きなアレイを含む。これらの構成要素は、表示ピクセルと呼称される。マルチ
カラーディスプレイにおいて、異なる色に関連した小さな構成要素は、サブピクセルと呼
称される。一般的に、異なる色は、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、及びＢ）である。
【００３６】
ＬＣＤディスプレイでは、表示サブピクセルをカラーフィルタ及び液晶光学要素により
作成して、ピクセルの状態に基づいて白色ＬＣＤバックライトからの光の透過を選択的に
可能にするようにしている。ＩＬＥＤディスプレイでは、個別にアドレス可能なＲ、Ｇ及
びＢのＩＬＥＤが、ピクセルの状態に基づいて選択的に照光する。カラーフィルタや液晶
が必要とされない。ディスプレイのサイズまたは解像度が増加するため、必要なＬＥＤチ
ップの総数が増加する。照光するピクセルは、バックプレーンによって選択される。
【００３７】
図４に示すように、ＩＬＥＤの表示ピクセル４００は、（個々に表示サブピクセルとし
て呼称される）Ｒ４０２、Ｇ４０４及びＢ４０６において個々の発光ＩＬＥＤデバイスを
含む。これらは、アドレス可能なアレイチップ（ＡＡＣ）である。例示的なＩＬＥＤディ
スプレイにおいて、ＩＬＥＤデバイスから取り出される光はランダムであり、かつ広視野
角で捕捉された光および表示において著しい損失をもたらす可能性がある。ＬＥＤから取
り出される光の一部は、境界における不確かな反射または他の光学的効果に起因してディ
スプレイ内において捕捉され得る。これらにより、ディスプレイ効率の低下が生じるとと
もに、ピクセルクロストークまたはピクセルのぼけの一因となり得る。
【００３８】
ＩＬＥＤ源からのより平行状態の放射ビームは、反射の大きさおよび他のアーチファク
トを減少させる。しかしながら、上記したように、ディスプレイにおける狭視野角は、消
費者の視点から特定の用途において望ましくない。
【００３９】
例示的なディスプレイにおいて、２つのＩＬＥＤ放射体が各表示サブピクセル４０２、
４０４、４０６に配置され、１つのＩＬＥＤ放射体は、広いビームプロファイルを有し、
他のＩＬＥＤ放射体は、狭いビームプロファイルを有する。これらのデバイスの各々の相
対的な駆動電流は、ディスプレイの視野角を大きく左右し得る。また、これは、電力消費
量を決定する。具体的には、緑のサブピクセル４０４を参照すると、サブピクセル４０４
は、２つの放射体４０８ａ、４０８ｂを含む。２つの放射体４０８ａ、４０８ｂは、単一
のＬＥＤデバイス上に配置してもよく、またそれぞれ異なるＬＥＤデバイス上に配置して
もよい。２つの放射体４０８ａは、４０８ｂは、放射体の１つがオンして、他がオフする
ように、個別にアドレス可能である。同様の構成が、赤４０２および青４０６のサブピク
セルのそれぞれに存在する。さらに、ディスプレイにおける複数の残りのピクセル（及び
特定の例示的なディスプレイにおいては全てのピクセル）は、サブピクセルが同じか、ま
たは同様の構成を有してもよい。
【００４０】
いくつかの例示的な方法および装置は、各表示サブピクセルに対して共に配置された２
つのＩＬＥＤ要素を含んで、性能上の利点、すなわちユーザの要求に基づいて低消費電力
または広視野角を提供するとともに、ディスプレイにプライバシー機能を提供する利点を
達成する。一実施形態において、それぞれ異なるビーム角度を有する色毎の２つの個々の
ＩＬＥＤチップが、各表示サブピクセルに対して使用される。そのような設計に関して、
４つのコンタクト（サブピクセルにおける各ＩＬＥＤチップに対して１つのｐおよび１つ
のｎ）が必要とされる。
【００４１】
図４には、ＩＬＥＤ表示ピクセル４００の概要が示されている。各表示サブピクセル４
０２、４０４、４０６は、少なくとも１つの個々のＩＬＥＤ放射体を含む。表示ピクセル
４００およびここでは表示サブピクセル４０２、４０４、４０６の総数は、ディスプレイ
のサイズおよび解像度によって決定される。携帯電話デバイスに関して一般的な表示フォ
ーマットとなりつつある一例は、１９２０ｘ１０８０である。そのようなフォーマットに
おいて、表示ピクセル４００の総数は２，０７３，６００個である。表示サブピクセル４
０２、４０４、４０６の総数は、６，２２０，８００個である。標準型のＩＬＥＤに関し
て、各サブピクセルに対して１つのチップと仮定して、６，２２０，８００個の個々の単
一要素チップが存在することとなる。
【００４２】
上述したように、いくつかの技術がＩＬＥＤデバイスに関して光の取り出し効率を最大
化するために使用される。これらの技術は、光出射面からの光が無作為化されることとな
る。そのように生成された光は、ＩＬＥＤデバイスからすべての方向に等しく出射するが
、より一般的には、（キャリアに搭載された）高反射性である裏面とともに５つの面（表
面と四つの側面）に亘って割当てられる。そのようなデバイスからの全体的なビームプロ
ファイルは、前面からのパワーに対してデバイスの側面から逃げるパワーに依存する。
【００４３】
一般に、前面からの光は、ランバートプロファイル、例えば６０°の半値全幅を有する
。そのようなデバイスがＩＬＥＤ型ディスプレイで使用されると、一次的には、６０°の
視野角となる。ＩＬＥＤチップの側面から生成されるパワーは、ＩＬＥＤチップから直接
放出されず、それ故、ディスプレイから直接放出されないため、損失またはピクセルクロ
ストークが生じる。そのような問題を克服するための例示的な方法は、米国特許出願第２
０１４０１５９０６４号等のＩＬＥＤチップが配置されるキャリア基板における反射バン
ク（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｂａｎｋｓ）の使用を含む。これは、標準的なＬＥＤデバイ
スにおける二次パッケージングの使用に類似している。これらの反射バンクは、ＴＦＴパ
ネルの製造工程の一部として組み込まれる。反射バンクの設計に基づいてサブピクセルの
ビーム角度／視野角を変化させる余地がある。しかしながら、実際には、反射バンクを使
用してビーム角度を制御する技術は、ＴＦＴパネル処理に関連した製造技術によって制限
される。
【００４４】
本明細書に開示された例示的な方法および装置において、ＩＬＥＤ放射体のビーム角度
は、ＩＬＥＤ放射体が製造されたウェハ上で測定することができる。これにより、現在の
方法を用いては達成することができない、ＩＬＥＤデバイスを用いて製造されるディスプ
レイの相対的な視野角を予測することができる。
【００４５】
例示的なディスプレイでは、ＩＬＥＤデバイスは、ユーザの要求に基づいてディスプレ
イの視野角を変更することができるような表示フォーマットで組み立てられる。これは、
異なる放射ビームプロファイルを有するサブピクセル内で複数のＩＬＥＤを組み立てるこ
とによって達成することができる。そのような組み立て品を製造するためのいくつかの方
法が説明される。例示的なディスプレイでは、二次光学部品を必要とせずに、明確に定義
された、狭いビーム角度、および／または制御可能なビーム角度を有する光を生成するこ
とができるＩＬＥＤチップが使用される。そのようなデバイスの概要が米国特許第７，５
１８，１４９号明細書に記載されている。
【００４６】
一つの例示的なディスプレイでは、２つの単一要素チップは、各表示サブピクセル用に
使用される。これらのＩＬＥＤのＳＥＣの両方は、互いに異なる明確に定義された放射ビ
ーム角度プロファイルを有することとなる。例えば、図１０を参照して、１つのＩＬＥＤ
ＳＥＣ（タイプＡ）は、６０°のビーム角度（半値半幅）を有する。他の（タイプＢ）
は、２０°のビーム角度を有する。図１０の例示的なディスプレイ９００において、各ピ
クセル１００２は、各サブピクセル１００６における複数のＬＥＤ放射体１００４ａ、１
００４ｂを含む。第１のＬＥＤ放射体１００４ａはタイプＡ放射体であり、第２のＬＥＤ
放射体１００４ｂは、タイプＢ放射体である。第１のＬＥＤ放射体１００４ａは、第２の
ＬＥＤ放射体１００４ｂに対して異なる放射角度を有する。２つの放射体１００４ａ、１
００４ｂは、放射体１００４a、１００４ｂのうちの一方が照光し、他方が消灯するよう
に個別にアドレス可能である。このように、ディスプレイ１０００は、第１又は第２のＬ
ＥＤ放射体１００４ａ、ｂのいずれかを使用するように構成することができる。ディスプ
レイ１０００において同じ構成が複数のピクセル（例えば、全てのピクセル）に使用され
る場合、サブピクセルの放射体１００４ａ、ｂの間で切り替えることによってディスプレ
イの視野角を変更することができる。なお、図１０は、異なるビーム角度を有する２つの
タイプの放射体を示しているが、より多くのタイプの放射体を使用することができること
に留意されたい。
【００４７】
ディスプレイが、タイプＡのＩＬＥＤ  ＳＥＣを使用する場合、第一近似として、視野
角は６０°となる。タイプＢのＩＬＥＤ  ＳＥＣを使用すると、視野角は２０°となる。
タイプＢのデバイスを用いると、タイプＡのデバイスと比較して前方ターゲットの照明に
関する消費電力が大幅に低減される。
【００４８】
図５には、様々な視野角に対して必要な相対的な光パワーが示されている。６０°の角
度（半値半幅）で放射するデバイスは、標的領域に亘って同じレベルの均一な照明を提供
するためには、２０°の半角放射を有するデバイスよりも８倍多くの光を必要とする。こ
のことは、８倍多くの消費電力、あるいは逆に２０°の半角放射が８倍少ない電力を消費
するものと理解される。また、低減された視野角によって、ディスプレイに表示された情
報の視野角外の第三者による閲覧が制限されて、強化されたセキュリティが提供される。
さらに、小さな視野角の設定を使用することにより、広視野角を用いる場合の低輝度と同
じパワーで輝度を増加させることができる。このことは、太陽光のような明るい周囲光の
条件において有利である。
【００４９】
別の実施形態において、単一のチップのみが、カラーサブピクセル／表示サブピクセル
毎に使用される。しかしながら、このチップは、アドレス可能なアレイチップであり、か
つ２つ以上の異なるアドレス可能なアレイ要素（独立してオンオフを切り替えることがで
きる放射領域（または放射体））を含むことになる。これらのアドレス可能なアレイ要素
の各々は、ＩＬＥＤチップからの光を異なるビームプロファイルで生成する。そのような
ディスプレイにおいて、３つ以上のコンタクト（１つが各ｐコンタクト、１つが共有され
るｎコンタクト）が必要である。
【００５０】
いくつかの方法が、２つの異なるビームプロファイルを有するアドレス可能なアレイチ
ップからの光を生成するために使用されてもよい。上述したように、ＩＬＥＤデバイスか
ら良好な取り出し効率および制御されたビーム角度を有する光を生成することは、良好な
取り出し効率および広いビーム角度又はランダムビーム角度よりも困難であることが一般
的に認識される。このため、米国特許第７５１８１４９号明細書に記載されたようなデバ
イスの利用方法を特定のビーム放射角を提供するために使用し得る。これらのデバイスは
、本明細書ではμＬＥＤと呼称され、一般的にメサ構造を含み、かつＩＬＥＤのタイプで
あり得る。米国特許におけるＩＬＥＤへの参照は、μＬＥＤへの参照も含み得る。
【００５１】
図６は、例示的なμＬＥＤ６００を示す。図６に示すμＬＥＤ６００は、高い取り出し
効率を有するとともに、放物線形状により準平行光を出力する国際公開第２００４／０９
７９４７号（米国特許第７，５１８，１４９号としても公開されている）で提案されてい
るものと同一または類似である。基板６０２は、基板６０２上に位置する半導体エピタキ
シャル層６０４を有する。エピタキシャル層６０４は、メサ構造６０６に形成されている
。活性層（または発光層）６０８は、メサ構造６０６によって囲まれている。メサ６０６
は、光伝送または発光面６１０とは反対側において切頭上面を有する。メサ６０６は、μ
ＬＥＤ６００内で発生した光に対する反射筐体を形成するように近放物線形状を有する。
矢印６１２は、活性層６０８から放出された光がどのようにしてメサ６０６の内壁で反射
されて、反射された光がμＬＥＤデバイス６００（すなわち、全反射の角度内）を脱出す
るのに十分な角度で光出射面６１０に向うのかを示す。
【００５２】
チップおよびそれ以降のものの両方で平行化された（または部分的に平行化された）光
源のビーム角度を増加させるいくつかの方法が存在する。一実施形態において、ＩＬＥＤ
の出射面の表面が粗面化される。この結果、光の散乱が生じて、チップを離れるにつれて
角度が広がる。モノリシックアレイに関して、そのような粗面化は、ビーム角度が変更さ
れるべき放射体により照明される領域に制限されるということが重要である。従って、Ｉ
ＬＥＤチップの発光面の選択的な粗面化が必要とされる。
【００５３】
別の実施形態では、光出射面の選択的エッチング／シェーピングを使用してもよい。異
なるシェーピングを使用して一つの放射体のビームプロファイルを狭めると、別の放射体
のビーム角度（およびおそらくは取り出し効率）が増加するようにするために、この選択
的エッチングを使用して、ＩＬＥＤの発光面に特定の形状（例えば、凹凸）を提供するこ
とができる。ＩＬＥＤチップ内の光を制御する能力、および、従ってビームプロファイル
を変えることができるフィーチャーを選択的に照明する能力は、アドレス可能なアレイチ
ップの正常な機能において考慮すべきであることを留意されたい。
【００５４】
別の実施形態では、発光面の構造化を用いてもよい。
別の実施形態では、ＩＬＥＤデバイスは、光がチップを出射するときにビームプロファ
イルが変化するポリマーレンズのような光学部品を含む。
【００５５】
別の実施形態では、放射ビーム角度が変化するように材料を光出射面上に堆積させても
よい。これらの材料としては、これに限定されないが、フィルター、反射防止コーティン
グ、又は酸化物系材料を含む。
【００５６】
別の実施形態では、ＩＬＥＤ放射体がデバイスからの発光プロファイルが等方性でない
ように設計される。
別の実施形態では、放射された光がもはや等方性でないように任意の技術を用いて表面
が変更される。
【００５７】
別の実施形態では、３個以上の要素が各表示サブピクセルのために各アドレス可能なア
レイチップにおいて用いられてもよい。これらの要素の各々は、異なるビームプロファイ
ルを提供し得る。これにより、ディスプレイの視野角の追加の制御が可能となる。
【００５８】
別の実施形態では、表示サブピクセルは異なるアドレス可能なアレイチップ上にある要
素（または放射体）を使用して形成してもよい。アドレス可能なアレイチップの各々は、
１つまたは２つ以上の放射ビームプロファイルを有する要素（または放射体）を含んでも
よい。各モノリシックアレイ上の放射体は、２つ以上の表示サブピクセルによって共有さ
れる。これを行うための方式は図７に示されている。
【００５９】
別の実施形態では、アドレス可能なアレイチップ上の全ての放射体が狭い発光プロファ
イルを生成する。アドレス可能なアレイチップの一部ではない第２の層が、選択された数
のビームプロファイルのビーム角度を増加させるために使用することができる。ディスプ
レイの全体的な視野角は、第２の層によって変更される要素（または放射体）か、または
第２の層によって影響されない要素（または放射体）を選択することによって制御するこ
とができる。
【００６０】
別の実施形態では、画面の異なる部分が、異なる視野角を有していてもよい。これは、
コンテンツに基づいて決定されるか、またはユーザによって選択されてもよい。例えば、
ユーザがプライベートとしたいディスプレイの領域は、狭視野角を有するようにしてもよ
い。
【００６１】
別の実施形態では、視野角が、幅広い視野角にわたって常に可変となるように異なるビ
ーム角度を有する放射体の相対的なパワーを制御し、かつ変更してもよい。すなわち、例
えば、５０度の視野角を得るために、Ａ（角度２０）を１０％で、Ｂ（角度６０）を９０
％で駆動することが可能である。また、Ａを５０％で、Ｂを５０％で駆動して、４０度の
視野角を得ることが可能である。駆動電流の他の比率は、当業者には明らかであろう。
【００６２】
別の実施形態では、アドレス可能なアレイチップからの光は、光学フィルムに結合され
て、このフィルムが光を表示ピクセル内に適切に配置し、かつデバイスのビーム角度を変
更するか、または変更しないようにしてもよい。
【００６３】
ディスプレイの視野角の選択は、ユーザによって、またはディスプレイで使用されるデ
バイスのオペレーティング・システムによって自動的に行ってもよい。前者は、手動視野
角制御（ｍ−ｖａｃ：Ｍａｎｕａｌ  Ｖｉｅｗｉｎｇ  Ａｎｇｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と
呼称し、後者は、自動視野角制御（ａ−ｖａｃ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｖｉｅｗｉｎｇ  
Ａｎｇｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼称する。制御システムは、消費電力または視野角の最
適なバランスのために視野角を自動的に選択することができるいくつかの実例がある。こ
れは、表示する情報の種類、デバイスの位置、またはセンサを使用してシステムと対話す
る人の数を評価することに基づいて決定することができる。
【００６４】
ａ−ｖａｃの１つの実例では、カメラ等のシステムセンサがディプレイを視聴するか、
またはディスプレイを視聴する位置にいるユーザの数を測定し、それに応じて視野角を調
整する。
【００６５】
ａ−ｖａｃの別の実例では、メッセージまたは送信者のタイプがプライベートとしてマ
ークされている場合にディスプレイの前に直接存在しない人に簡単に閲覧可能とならない
ように視野角が縮小される。
【００６６】
ａ−ｖａｃの別の実例では、フィルムやビデオなど複数の人に視聴されてもよいコンテ
ンツに対しては視野角を拡大し、ビジネス文書等の一度しか複数の人によって消費されな
い他のタイプのメディアに対しては視野角を縮小してもよい。
【００６７】
ａ−ｖａｃの別の実例では、視野角は、ディスプレイの位置または場所によって決定さ
れてもよい。例えば、ディスプレイをテーブル上の平面に置いたままにしたときには、ユ
ーザがディスプレイを直接見ない可能性が高いため、ディスプレイが広視野角を自動的に
使用するようにしてもよい。
【００６８】
ａ−ｖａｃの別の実例では、視野角は、ディスプレイの向き、即ち、横向き、または縦
向きによって決定されてもよい。
別の実例では、ａ−ｖａｃは、ユーザがすべてのコンテンツに対して好ましい視野角を
選択できるように、ａ−ｖａｃをｍ−ｖａｃによって無効にするようにしてもよい。
【００６９】
別の実例では、ディスプレイの一部が広視野角を有し、別の部分が狭視野角を有するよ
うにしてもよい。
ディスプレイの実現可能性の要素は総コストである。本発明では、２つの放射体が各表
示サブピクセルに対して使用される。このような設計は、ディスプレイのコストを増加さ
せる可能性がある。しかしながら、デバイスの故障を考慮した冗長手段として、いずれに
しても、各表示サブピクセルにおいて第２の放射体が必要とされることに留意されたい。
したがって、本発明において第１のピクセルとは異なるビーム角度を有する第２のピクセ
ルが設計において必要とされる。上記の特定の実施形態では、材料要件および相互接続の
数が、単一ピクセルデバイスの２倍とならないように設計される。
【００７０】
ＩＬＥＤデバイスは、いくつかの方法によって制御および駆動され得る。駆動方式の一
例は、薄膜技術（ＴＦＴ）を組み込んだアクティブマトリクス上にデバイスを搭載するこ
とを含む。ＴＦＴは、金属酸化物およびアモルファスシリコンベースのトランジスタを含
む。このアクティブマトリクスは、バックプレーンとしても知られている。ＩＬＥＤデバ
イスは電流駆動型であり、かつＯＬＥＤ型のＴＦＴドライバと互換性がある。他の方法に
は、パッシブマトリクスドライバの使用、またはモノリシック駆動回路を伴う光源のパッ
ケージングが含まれる。
【００７１】
ユーザがプライバシーモード（狭視野角）と標準モード（広視野角）との間で切り替え
る方法は、オペレーティング・システムによって提供される。
図８を参照すると、第１の発光デバイス８０２および第２の発光デバイス８０４を含む
サブピクセル８００が概略的に示されている。第１の発光デバイス８０２のビーム角度は
、第２の発光デバイス８０４のビーム角度よりも広く、これは、第１の発光デバイス８０
２がより多くの電力を消費するが、広視野角でディスプレイを視聴することができること
を意味する。第２の発光デバイス８０４の狭いビーム角度は、電力消費を低減し、かつユ
ーザが「プライバシー」モードでディスプレイを視聴することを可能にする。オペレーテ
ィング・システムまたはコンピュータプログラムは、各発光デバイスへの電力量を制御し
、それにより、ディスプレイの視野角および電力消費を制御する。上述したように、発光
デバイスは、別個のチップ上にあっても、同じチップ上にあってもよい。各サブピクセル
には、異なるビーム角度を有する３つ以上の発光デバイスが設けられて、ディスプレイの
視野角に亘ってより大きな段階の制御を可能にしてもよいことに留意されたい。
【００７２】
図９は、例示的なコンピュータ・デバイス９００のブロック図を概略的に示す。コンピ
ュータ・デバイスは、図８に示すようなサブピクセルを含むディスプレイ９０２に接続さ
れる。プロセッサ９０４は、ディスプレイを制御し、ディスプレイ９０２のビーム角度お
よび視野角に影響を与えるようにディスプレイのサブピクセルに電力を選択的に供給する
。ディスプレイ９０２に必要とされる視野角をプロセッサ９０４が決定するデータを提供
する入力９０６（例えば、ユーザ入力または周囲光センサ）が設けられている。メモリ９
０８の形態で非一時的なコンピュータ可読媒体が提供され、メモリ９０８は、プロセッサ
９０４によって実行されると、プロセッサ９０４に上記のように動作させるプログラム９
１０を格納するために使用される。なお、プログラムは、ＣＤ、フラッシュドライブ、搬
送波等の外部のコンピュータ可読媒体９１２から提供されてもよい。
【００７３】
以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義された本発
明の範囲から逸脱することなく、いくつかの変更および改変が可能であることが理解され
よう。
【００７４】
［番号付けされた付記］
１．  ディスプレイから放射された光の放射分布が変化し、ディスプレイの視野角を変
えることができるＩＬＥＤタイプのディスプレイ。
【００７５】
２．  ＩＬＥＤタイプのディスプレイは、ディスプレイからの光の放射分布が変化し得
るとともに、以下の
ａ．  複数のＩＬＥＤチップと、
ｂ．  複数のＩＬＥＤチップの一部分が、他と実質的に異なる放射ビームプロファイル
を有するように設計されていることと、
ｃ．  ＩＬＥＤチップを選択的にアドレスする方法とからなる。
【００７６】
３．  付記２において、ＩＬＥＤチップが単一の発光領域を有する個々のデバイスであ
る。
４．  付記２において、ＩＬＥＤチップがアドレス可能なアレイチップであり、アレイ
内の要素が異なるビーム角度を有するように構成されている。
【００７７】
５．  付記２において、ＩＬＥＤチップが２つ以上の要素を含むアドレス可能アレイチ
ップであり、すべての要素が同じ表示サブピクセルで照光する。
６．  付記２において、ＩＬＥＤチップがアドレス可能なアレイチップであり、同じア
ドレス可能なアレイチップ上の要素が異なる表示サブピクセルで照光する。
【００７８】
７．  付記２において、ＩＬＥＤチップが、ビーム角度を変化させるように一体化され
たコーティング、レンズ、または他のタイプの構成要素を有する。
８．  付記２において、ＩＬＥＤチップがアドレス可能なアレイチップであり、選択さ
れた要素のビーム角度を選択的に変更するためにコーティング、レンズまたは他の光学部
品が使用される。
【００７９】
９．  付記２において、光のビームプロファイルが選択的に変更されるようにチップの
光出射面がテクスチャ加工されている。
１０．  付記２において、ＩＬＥＤデバイスからの放射プロファイルが設計することに
よって異方性である。
【００８０】
１１．  付記２において、光がディスプレイ内に配置されるか、または変更されるよう
に、光学フィルムまたはシートがＩＬＥＤチップ上に一体形成されている。
１２．  付記２において、ＩＬＥＤデバイスからの光が選択的に変更されるように、光
学フィルムまたは光学シートがＩＬＥＤチップ上に一体形成されている。
【００８１】
１３．  付記２において、メサ形状またはコンタクトまたはサイズの設計が、ビームプ
ロファイルを変更するために所定の方法で変更される。
１４．  付記１において、ディスプレイは、電子制御システムを含む。
【００８２】
１５．  付記１４において、電子制御がパッシブマトリクスである。
１６．  付記１４において、電子制御がアクティブマトリクスである。
１７．  ディスプレイから出射する光の放射分布がユーザによって動的に変化するディ
スプレイ。
【００８３】
１８．  ディスプレイから出射する光の放射分布がオペレーティング・システムによっ
て自動的に変化するディスプレイ。
１９．  付記１８において、オペレーティング・システムがセンサから受信した情報に
基づいて視野角を変化させる。
【００８４】
２０．  付記１８において、オペレーティング・システムがディスプレイを視聴してい
る人の数に基づいて視野角を変化させる。
２１．  付記１８において、オペレーティング・システムがディスプレイ上のコンテン
ツのタイプに基づいて視野角を変化させる。
【００８５】
２２．  付記１８において、オペレーティング・システムがディスプレイの位置（例え
ば、テーブル上の平面）に基づいて視野角を変化させる。
２３．  付記１８において、オペレーティング・システムがディスプレイの向き（例え
ば、縦向き、または横向き）に基づいて視野角を変化させる。
【００８６】
２４．  付記１８において、オペレーティング・システムが周囲光の条件に基づいて視
野角を変化させる。
【図１】
2020042280.tif 000003
【図２】
2020042280.tif 000004
【図３】
2020042280.tif 000005
【図４】
2020042280.tif 000006
【図５】
2020042280.tif 000007
【図６】
2020042280.tif 000008
【図７】
2020042280.tif 000009
【図８】
2020042280.tif 000010
【図９】
2020042280.tif 000011
【図１０】
2020042280.tif 000012
【外国語明細書】
2020042280000001.pdf