(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個のカラービンの順序を開始し、
前記Ｎ個のカラービンの順序の近フィールド及び遠フィールドカラー差を計算し、
前記カラービンの２つをランダムに順列し、
前記近フィールド及び遠フィールドカラー差を再び計算し、
前記再び計算された近フィールド及び遠フィールドカラー差が、前記Ｎ個のカラービンの順序の近フィールド及び遠フィールドカラー差から減少したかどうか決定し、
カラー差が減少した場合は、前記順列を受け容れ、カラービンの２つをランダムに順列する段階へ戻り、
さもなければ、前記順列を拒絶し、
前記順列の拒絶に基づいて、前記再び計算された近フィールド及び遠フィールドカラー差が安定したかどうか決定し、もしそうでなければ、前記近フィールド及び遠フィールドカラー差を再び計算する段階へ戻り、
前記近フィールド及び遠フィールドカラーが所定の仕様を満足するかどうか決定し、
前記近フィールド及び遠フィールドの所定カラー仕様が満足される場合は、最適なビン順序、近フィールドカラー及び遠フィールドカラーを出力し、
前記近フィールド及び遠フィールドの所定カラー仕様が満足されない場合は、この範囲のカラービンに対して最適なビン順序がないことを出力する、
ディスプレイシステムのためのバックライトを形成する複数の発光ダイオードにおける少なくとも２つの発光ダイオードの最適の順序を決める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、デバイスディスプレイシステムに係り、より詳細には、ディスプレイシステムを照明するための非常に均一なカラーのＬＥＤバックライトに係る。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータテクノロジーの進歩につれて、ラップトップのようなポータブルコンピュータシステムの需要が高まっている。ポータブルコンピュータは、コンピュータユーザのためのコンピューティングパワーの移動性を著しく高めた。最初のポータブルコンピュータ以来、製造者は、ポータブルコンピュータのサイズ、重量及び電力需要を減少し、バッテリ寿命を延長し、そして性能を高めることにより、コンピュータの移動性を高めた。
【０００３】
現在使用されているモニタは、ポータブルコンピュータの全体的サイズ及び重要に著しく貢献する。モニタは、ユーザに分かり易い映像を与えるために充分なサイズ、輝度及び明瞭さのものでなければならない。これらの要求を達成するため、モニタは、利用できる電源リソースに大きな要求を課し、それ故、ポータブルコンピュータの重量に間接的及び直接的に著しく貢献するものである。
【０００４】
典型的に、ポータブルコンピュータモニタは、液晶ディスプレイシステムを使用している。液晶ディスプレイシステムは、典型的に、プラスチック又はガラスの頂部パネルと、プラスチック又はガラスの底部パネルとを含み、薄膜トランジスタ及び液晶材料の液晶ディスプレイをそれらの間に有している。又、これらのシステムは、バックライトシステムも使用し、これは、典型的に、液晶ディスプレイへ光を均一に通すためのディフューサーと、光を発生するためのコールドカソード蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）と、ディフューサーに光を向けるための反射器と、ディフューサーの全面へ光を拡散するためにディフューサーと反射器との間に配置された光パイプとを備えている。
【０００５】
しかしながら、ポータブルコンピュータのモニタに従来のＣＣＦＬ液晶ディスプレイシステムを使用すると、ポータブルコンピュータのサイズ及び重量を減少するための継続的努力に限定ファクタを生じさせる。ＣＣＦＬテクノロジーは、多くの他のディスプレイコンポーネントのサイズ及び重量を減少した他のテクノロジーの進歩と歩調を合わせていない。それ故、今日、ディスプレイの厚み及び重量を更に減少させる上で大きな制約の１つは、ＣＣＦＬ照明システムである。
【０００６】
発光ダイオード（ＬＥＤ）テクノロジーは、ＣＣＦＬに対する魅力的代替手段である。ＬＥＤは、ＣＣＦＬより著しく薄く、ＣＣＦＬの重い電源システムを多数必要としない。ＣＣＦＬを使用するバックライトに比して、ＬＥＤをもつバックライトは、より軽量で、より高輝度で、よりカラー純度が高く、よりカラー範囲が広く、より寿命が長く、そして水銀なし組成であることを含めて、多数の利益を有する。しかしながら、単一のＣＣＦＬでディスプレイ全体を照らせるが、それに匹敵するディスプレイを照らすのに多数のＬＥＤが必要である。
【０００７】
多数のＬＥＤを使用する挑戦は、特に、それらを大きなアレイに分散したときは、多数のＬＥＤ全体を通じて均一なカラーを維持する。ＬＥＤのカラーバランス及びスペクトルは、製造偏差及びＬＥＤ燐光のような多数のファクタによって左右される。例えば、白のＬＥＤは、実際には、青のＬＥＤの前面に、補色である黄色の燐光ドットを設けたものであることがしばしばある。それ故、製造精度（ひいては、関連製造コスト）に基づいて、実際のカラーは、多くのＬＥＤが望ましい白色点カラーから変化する分布曲線をしばしばたどって、例えば、若干青から若干ピンクへ変化する。これは、ＬＣＤディスプレイのカラー均一性に否定的な衝撃を与える。明らかに、このような変化を減少し又は補償するには、大型ディスプレイ構成及び環境においてＬＥＤの数が増加するにつれて、コスト及び複雑さが著しく増大する。
【０００８】
１つの解決策は、望ましい白色点カラーを与えるＬＥＤのみを選択し利用することである。しかしながら、このような解決策は、ＬＥＤ生産量の一部分しか利用できないので、コストが非常に高いものとなる。
【０００９】
別の解決策は、例えば、ＬＥＤを互いにマッチングさせ、次いで、カラーを希望の白色点カラーへ調整するように光出力をフィルタリングすることにより、ＬＥＤカラー変化を補償することである。これは、ＬＥＤのほとんど又は全部を利用できるので、ＬＥＤの全コストを減少する。しかしながら、付加的なカラーフィルタが、コスト追加の物理的素子となり、微細に変化する陰影及びグラデーションの非常に多数の使用可能なフィルタカラーをしばしば必要とする。付加的な欠点として、このようなフィルタは、光を吸収して、ＬＥＤ光源の正味輝度を減少させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、ＬＥＤをＣＣＦＬに対する実現可能な代替手段とする場合には、ＬＥＤが利用されるディスプレイパネルにおけるカラーの均一性を維持しながら非常に多数の非マッチングＬＥＤを利用するための経済的で且つ実用的な解決策を見出さねばならない。
【００１１】
商業的に競合する重圧が絶えず増大し、消費者の期待が高まり且つ市場において有意義な商品区別化の機会が減少することに鑑み、これら問題の解答を見出すことが益々重要になってきている。更に、コストを節約し、効率を改善し、性能を改良し、且つこのような競合する重圧を満足するための絶えず増大するニーズは、これら問題の解答を見出す重要な必要性に対して更に高い緊急性を付加する。
【００１２】
これら問題の解決策は、長い間、求められてきたが、従来の開発は、いずれの解決策も教示又は示唆せず、従って、これら問題の解決策は当業者から逃れてきている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ディスプレイシステムのためのＬＥＤバックライト方法及び装置を提供する。異なる白色点カラーを有する複数の発光ダイオードが準備される。異なる白色点カラーを有する発光ダイオードの少なくとも２つが選択され、その選択された発光ダイオードの光出力を混合したときに所定の白色点カラーの光が発生するようにする。選択された発光ダイオードは、ディスプレイパネル上の空間的に分散した位置に所定の順序で装着され、それらの光出力を混合して、所定の白色点カラーの光を発生し、その所定の白色点カラーの光でディスプレイパネルを照明するようにする。
【００１４】
本発明の幾つかの実施形態は、上述したものに加えて又はそれに代わって他の態様を有する。これらの態様は、当業者であれば、添付図面を参照した以下に詳細な説明を読むことから明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明により選択され装着されたＬＥＤで証明されるパネルを合体したポータブルコンピュータを示す図である。
【図２】除去可能なライトストリップをもつパネルの、図１からの拡大図である。
【図３】除去可能なライトストリップの、図２からの拡大図である。
【図４】代表的ＬＥＤカラービンチャートである。
【図５】パネル用のエッジ点灯バックライトの光分布システムを示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態によるカラーシミュレーションの輝度マップ比較である。
【図７】図６における近フィールドの輝度貢献の詳細図である。
【図８】本発明の一実施形態により８個のカラービンで最適化されたＬＥＤカラー混合を示す図である。
【図９Ａ】中心点からの距離を最小にする最適化のために近フィールドにおいて最適なＬＥＤ順序結果をもつシミュレーションされたカラー分布均一性を示す図である。
【図９Ｂ】中心点からの距離を最小にする最適化のために遠フィールドにおいて最適なＬＥＤ順序結果をもつシミュレーションされたカラー分布均一性を示す図である。
【図１０Ａ】シフトされた黒体曲線からの距離を最小にする最適化のために近フィールドにおいて最適なＬＥＤ順序結果をもつシミュレーションされたカラー分布均一性を示す図である。
【図１０Ｂ】シフトされた黒体曲線からの距離を最小にする最適化のために遠フィールドにおいて最適なＬＥＤ順序結果をもつシミュレーションされたカラー分布均一性を示す図である。
【図１１】アクティブなエリアにおけるＬＥＤからの正規化された距離の関数ｄ／Ｌとして８ビンパネルのためのシミュレーションされた最悪カラー差を示す図である。
【図１２Ａ】近フィールドにおいて最適な６カラービン構成をもつ本発明の実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】近フィールドにおいて最適な６カラービン構成をもつ本発明の実施形態を示す図である。
【図１３Ａ】近フィールドにおいて最適な６カラービン構成をもつ本発明の実施形態を示す図である。
【図１３Ｂ】近フィールドにおいて最適な６カラービン構成をもつ本発明の実施形態を示す図である。
【図１４Ａ】近フィールドにおいて最適な４カラービン構成をもつ本発明の実施形態を示す図である。
【図１４Ｂ】近フィールドにおいて最適な４カラービン構成をもつ本発明の実施形態を示す図である。
【図１５Ａ】ＬＥＤからの正規化された距離の関数ｄ／Ｌとして多数の４ビンパネルのための最悪カラー差を示す図である。
【図１５Ｂ】ＬＥＤからの正規化された距離の関数ｄ／Ｌとして多数の４ビンパネルのための最悪カラー差を示す図である。
【図１６】８個の実際のカラービンを使用する４ビンシミュレーション構成の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態による最適な８ビンＬＥＤ混合バックライトユニットのための代表的な１３．３”ＬＣＤモジュールのカラー均一性を示す。
【図１８】本発明の一実施形態による最適な４ビンＬＥＤ混合バックライトユニットのための代表的な１３．３”ＬＣＤモジュールのカラー均一性を示す。
【図１９】本発明によるカラーシミュレーションの実施形態のフローチャートである。
【図２０】本発明の実施形態によるディスプレイシステムのためのＬＥＤバックライト方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
当業者が本発明を実施し利用できるに充分なほど詳細に実施形態を以下に説明する。本開示に基づいて他の実施形態も明らかであり、本発明の範囲から逸脱せずに、システム、プロセス又は機械的変更がなされることを理解されたい。
【００１７】
以下の説明において、本発明を充分に理解するために多数の特定の細部が与えられる。しかしながら、これらの特定の細部がなくても、本発明を実施できることが明らかであろう。本発明を不明瞭にしないために、良く知られた回路、システム構成、及びプロセスステップは、詳細に開示しない。
【００１８】
同様に、本発明の実施形態を示す図面は、半概略的で、正しいスケールではなく、特に、幾つかの寸法は、表現の明瞭化のためのもので、図において誇張されている。同様に、図は、説明を容易にするために、一般的に同様の方向で示しているが、これは、ほとんどの部分について任意である。一般的に、本発明は、任意の方向で考慮し、理解し、そして動作することができる。
【００１９】
更に、幾つかの特徴を共通に有する多数の実施形態を開示及び説明する場合に、図示、説明及び理解を明瞭且つ容易にするために、互いに同様の特徴及び同じ特徴は、通常、同じ参照番号で示す。
【００２０】
説明上、「上部(above)」「下部(below)」「底部(bottom)」「頂部(top)」「側部(side)」（「側壁(sidewall)」のような）「高い(higher)」「低い(lower)」「上方(upper)」「越える(over)」及び「下方(under)」のような語は、文脈が異なる意味を指示する場合以外は、ディスプレイ装置の背部に対して定義される。「上(on)」という語は、要素間に直接的な接触があることを意味する。
【００２１】
図１を参照すれば、ベース１０２がスクリーン又はパネル１０４に取り付けられたポータブルコンピュータ１００が示されている。この実施形態では、ベース１０２は、ポータブルコンピュータ１００のほとんどのコンポーネント、例えば、キーボード１０６、トラックパッド１０８、ディスクドライブ（図示せず）、及びマザーボード（図示せず）を収容している。パネル１０４は、本発明により選択され装着された発光ダイオード（ＬＥＤ）（図示されていないが、図３のＬＥＤ３０６を参照）により照明される。
【００２２】
図２を参照すれば、パネル１０４が拡大して示されている。この実施形態では、パネル１０４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。パネル１０４は、適当なコネクタ（図示されていないが、図３の電力フィード接触部３１８を参照）により除去可能なライトストリップ２０２に電気的に接続される。パネル１０４に部分的に挿入されて示されている除去可能なライトストリップ２０２は、その基部又は底部から、パネル１０４を照明する。パネル１０４に完全に挿入されると、除去可能なライトストリップ２０２は、適当な保持手段、例えば、止め具、ラッチ、等（図示せず）によりそこに保持される。
【００２３】
パネル１０４は、パネル１０４のアクティブなエリア２０６を取り巻くベゼル２０４を備えている。アクティブなエリア２０６は、映像が表示される照明部分であり、除去可能なライトストリップ２０２は、ベゼル２０４の後方でアクティブなエリア２０６の下部に位置される。除去可能なライトストリップ２０２の付近で、パネル１０４の底部を向いたアクティブなエリア２０６の領域は、次いで、アクティブなエリア２０６の近フィールド２０８を構成する。同様に、除去可能なライトストリップ２０２から遠く離れて、パネル１０４の頂部を向いたアクティブなエリア２０６の領域は、アクティブなエリア２０６の遠フィールド２１０を構成する。
【００２４】
図３を参照すれば、除去可能なライトストリップ２０２が拡大して示されている。この実施形態では、側部点火ＬＥＤ３０６が可撓部３０８上に装着されて互いに電気的接続される。可撓部３０８は、電気部品及び接続部が装着される従来の可撓性媒体である。ＬＥＤ３０６は、互いに距離３１０だけ離間される。距離３１０は、ＬＥＤ３０６の長さ以上であり、整列エリア３１２を形成する。この実施形態では、可撓部３０８は、可撓部３０８がそれ自身に折り返されて折り返し可撓部３１６を形成するところの折り返し部３１４を有する。折り返し可撓部３１６は、パネル１０４（図２）へ挿入されたときにパネル１０４に接続する電力フィード接触部３１８を有する。折り返し可撓部３１６は、アッセンブリーハウジング３２０に収容される。アッセンブリーハウジング３２０は、折り返し可撓部３１６、ＬＥＤ３０６、及び電力フィード接触部３１８のための支持体をなす。
【００２５】
ＬＥＤ３０６のようなＬＥＤは、点光源である。それ故、ＬＥＤでパネルを照明するときには、空間的に分布された多数のＬＥＤを使用して、パネルの均一な照明を効率的且つ経済的に得るのが、一般的に好ましい。多数のＬＥＤを使用することで希望の輝度レベルも容易に且つ経済的に得られる。というのは、ＬＥＤは、個々の出力光レベルが高くなるほど、コストが急激に増加するからである。
【００２６】
パネル１０４にわたって均一且つ経済的な照明を得るために、多数のＬＥＤ３０６は、均一なカラーを効果的に発しなければならない。ＬＥＤ３０６のカラーバランス及びスペクトルは、燐光により制限される。例えば、白のＬＥＤは、実際には、青のＬＥＤの前面に補色であるドットを設けたものであることがしばしばある。製造精度（ひいては、関連製造コスト）に基づいて、実際のカラーは、例えば、若干青から若干ピンクへ変化する。明らかに、このような変化を減少し又は補償するには、大型ディスプレイ構成及び環境においてＬＥＤの数が増加するにつれて、コスト及び複雑さが著しく増大する。それ故、従来の解決策は、製造プロセス及び制御を改善して非常に均一なＬＥＤを発生することを試みている。不都合なことに、これは、非適合のＬＥＤを使用できずに拒絶されるときには高い製造コスト及び著しい浪費を招く（従って、コストが更に増大する）。
【００２７】
図４を参照すれば、民間ＬＥＤ製造者等からのＬＥＤの代表的なＬＥＤカラービンチャート４００又はカラービンマップが示されている。このチャート又は同様のチャートを使用して、生産ＬＥＤが、実質的にマッチングするカラーのグループに分類され、各グループは、異なる白色点カラーを有する。即ち、カラービンチャート４００の同じ小さな領域又は「ビン(bin)」４０２内に入るマッチング特性（例えば、カラー、輝度、順方向電圧、束、色合い）を有する全てのＬＥＤは、同じ特性を有する他のものと一緒に分類される。先に示唆したように、特定の希望の白色点カラーの周りに位置する若干のビン４０２のみに、生産ディスプレイとして受け容れられると慣習的に考えられたＬＥＤが含まれる。他のビンへ分類されたＬＥＤは、受け容れられない又は使用不可とみなされる。というのは、カラーの相違が人間の目で容易に検出されるからである。従って、高いカラー均一性のＬＥＤバックライトをアッセンブルするために、特定のディスプレイモデルには、１つ又は限定されたカラービンしか使用できず、バックライトユニットの困難さ及びコストを増大する。
【００２８】
この技術で良く知られているように、照明の科学において、「白色」と呼ぶことのできる光の色の連続が存在する。この説明にふさわしい１組のカラーは、種々の相対的に高い温度において、黒体により、白熱と称されるプロセスを経て放出されるカラーである。例えば、２８４８ケルビン（Ｋ）の温度における黒体のカラーは、家庭用の白熱電球により発生される白色光にマッチする。このような電球の色温度は、２８４８Ｋである。劇場用照明に使用される白色光は、色温度が約３２００Ｋである。昼光の白色光は、公称色温度が５４００Ｋ（等エネルギー白色と称される）であるが、涼しそうな若干赤みがかった色調から、青みがかった２５０００Ｋまで変化する。全ての黒体放射が白色光とみなされるのではなく、極端な例を上げると、宇宙のバックグランド放射は、数ケルビンに過ぎず、ほとんど見えない。
【００２９】
標準的な白色は、インターナショナルコミッションオンイルミネーション（ＣＩＥ）の色度図を参照してしばしば定義される。これらは、Ｄシリーズの標準発光体である。最初に６５００Ｋの色温度に対応する発光体Ｄ６５は、標準的な昼光を表すとみなされる。
【００３０】
コンピュータディスプレイは、コンピュータが「白色」に対応する電気信号を発生するときに放出される光の色温度を（通常、固定値の小セットから）ユーザが選択できるようにする色温度制御器をしばしば有している。白色のＲＧＢ座標は、白色に対して実際に選択される色温度に関わりなく、２５５  ２５５  ２５５である。
【００３１】
本発明によれば、異なる生産ディスプレイにわたるカラーバランス及び均一性は、ＬＥＤを使用する間に白色点カラーを広く変化させて維持することができ、従って、実質的に全てのビン４０２を使用できることが意外にも発見された。
【００３２】
より詳細には、本発明によれば、カラーバランス及び均一性を得るために、上述したように、種々の白色点をもつＬＥＤが最初に分類され、そしてビン４０２へとビン処理される。各ビン４０２内の分類されたＬＥＤは、同じグループ又はビン４０２内の他のものと実質的に同じ白色点を発生する。異なるビンは、各々、それ自身の異なる白色点を有する。というのは、集合体における実際の生産ＬＥＤが、生産ディスプレイのための希望の白色点カラーの周りに若干のカラー変化を示すからである。従って、ここに教示されるように、本発明の実施形態によれば、異なる白色点カラーを有する特定のＬＥＤを、ディスプレイパネルに隣接するディスプレイの選択された位置において、入念に選択されたビン４０２から入念に選択し、そして物理的に装着し、分散させ、配置することにより、これら種々のビンからのＬＥＤが首尾良く利用される。ＬＥＤは、空間的に分散した位置に設定順序で配列され、それらの光出力を混合して、希望の白色点カラーの光を発生するようにディスプレイで混合される補色を与え、近フィールド２０８（図２）及び遠フィールド２１０（図２）の両方を含む全ディスプレイパネルを所定の白色点カラーの光で照明するようにする。従って、このように且つここにより詳細に述べるようにビン４０２から選択されたＬＥＤ３０６は、少なくとも２つの異なるこのようなビン４０２から選択された特性を有する。
【００３３】
同じカラーのマッチングするＬＥＤを使用する従来の構成では、全ＬＥＤがマッチングされているので、ＬＥＤ光源のカラーが、当然、全ディスプレイパネルにわたり一貫して同じである。しかしながら、ディスプレイパネルのエッジに沿った物理的に分散した位置に非マッチングＬＥＤが使用されるときには、必ずしもこの状態が得られない。それ故、パネル１０４の近フィールド２０８（図２）及びパネル１０４の遠フィールド２１０の両方が同じ希望の白色点カラー照明を一貫して受けるようにこのような非マッチングＬＥＤを構成し配列することは、本発明により思いがけず解決される些細なタスクではない。
【００３４】
従って、本発明は、ＬＣＤディスプレイのための高カラー均一性のＬＥＤバックライトシステムを得る新規な解決策である。ライトストリップ２０２（図２）のようなパネル１０４バックライトユニットへとアッセンブルされるＬＥＤ３０６（図３）のためのＬＥＤカラービン４０２の順序を繊細に選択することにより、バックライトユニットにおけるカラーの差を良好にバランスさせ、そして高いカラー均一性を得ることができる。ここに教示されるように、ＬＥＤ３０６の特定ビン４０２順序は、コンピュータカラーシミュレーションを通じて最適化することができる。
【００３５】
本発明の一実施形態によるカラーシミュレーションについて、以下に説明する。先ず、異なるＬＥＤビン間のカラー混合は、カラー加算ルールに従うものと仮定する。
0005567482.tif 000002
0005567482.tif 000003
但し、Ｉj、ｘj及びｙjは、各々、ｊ番目のＬＥＤのＣＩＥ１９３１における輝度貢献、及びカラー座標である。この仮定は、同じ製造者からのＬＥＤの場合に有効である。というのは、このようなＬＥＤのスペクトルは同様であり、カラーの差が小さいからである。
【００３６】
輝度貢献は、ガウス形式であると仮定する。
Ｉ(ｄ)＝exp［−ｄ2／(２σ2)］                            (2)
但し、ｄは、ＬＥＤからの水平距離であり、σは、ＬＥＤ間の距離、バックライトシステムの特性、及びパネル上の位置に関連した混合パワーパラメータである。
【００３７】
図５を参照すれば、パネル１０４（図２）のようなパネルに対するエッジ点灯バックライト用の光分布システムの概略図５００である。図示された光分布システムにおいて、ＬＥＤ３０６から放出された光は、光ガイドプレート（ＬＧＰ）５０２に入射し、その中で混合される。輝度増強膜（ＢＥＦ）５０４及びディフューサー膜５０６は、光をコリメートし、ほぼ通常の視角において高い輝度を与え、ＬＧＰ５０２、ＢＥＦ５０４及びディフューサー膜５０６は、全て、光混合素子として機能する。これらの素子間で光が遠く進行するほど、混合が良好になる。換言すれば、混合パワーは、光源からの距離の増加と共に増大する。
【００３８】
図６を参照すれば、本発明の実施形態によるカラーシミュレーションの輝度マップ比較６００が、実際のディスプレイシステムと比較して示されている。この実施例では、４０個のＬＥＤ３０６の光源を有するＬＣＤディスプレイパネル１０４がテストされた。このパネルでは、ＬＥＤ３０６は、隣接するＬＥＤ３０６間の距離と同様の又はそれに匹敵する距離だけアクティブなエリア２０６のエッジから離間されてベゼル２０４の後方に配置された。他の実施形態では、ＬＥＤ３０６は、カラーの差、カラー混合効率、及びディスプレイの希望の性能仕様に基づいて、ディスプレイパネル１０４のアクティブなエリア２０６からの距離より一般的に大きな又は小さな距離だけ互いに離間されてもよい。この実施例では、近フィールド２０８及び遠フィールド２１０への距離の増加に伴うカラー混合の進行をより明確に露呈させるために、４０ＬＥＤアレイにおける８個のＬＥＤ３０６のみが、テスト目的で、５番目のＬＥＤごとに、交互にターンオン（照明）される。
【００３９】
パネル１０４のアクティブな領域２０６全体を通して測定された輝度が図６に等ルーメン線６０２で示されている。（「等ルーメン線」という語は、例えば、気象地図上の等圧線の使用と同様に、同じ光束を有する点を結ぶ線を意味するためにここに定義されて使用される造語である。）近フィールド２０８における至近離間された等ルーメン線６０２は、ＬＥＤ３０６に接近した近フィールド２０８では混合パワーが低いことを示している。他方、遠フィールド２１０における等ルーメン線６０２の欠如は、遠フィールド２１０において混合が非常に良好であることを示している。
【００４０】
図７を参照すれば、図６からの近フィールド２０８の一部分の輝度貢献詳細が示され、ＬＣＤパネル１０４（図６）における輝度貢献をガウス型シミュレーションに対して比較している。図７において、水平距離は、自然単位で測定され、即ち隣接するＬＥＤ３０６（図６）間の距離は、１にセットされる。σ＝１．０の状態で式（２）を使用して、フィッティング曲線が計算される。シミュレーションは、実際のシステムに良好に一致する。
【００４１】
遠フィールド２１０（図６に示す）において、輝度が非常に均一であり、これは、混合パワーが高く、輝度貢献関数（式２）をゆっくり変化させねばならない（大きなσ）ことを指示する。
【００４２】
図８を参照すれば、８個のカラービン４０２でＬＥＤカラー混合を最適化する本発明の一実施形態によるコンピュータシミュレーション結果８００が示されている。２つの基準選択が示されている。（１）ＣＩＥ１９７６座標における中心点８０２までの最小距離；及び（２）ＣＩＥ１９７６座標におけるシフトされた黒体曲線８０４までの最小距離（シフトは、ＬＣＤパネルにおけるカラーフィルタの設計により回復できることに注意されたい）。
【００４３】
図９Ａ及び９Ｂを参照すれば、各々、近フィールド２０８（σ＝１）及び遠フィールド２１０（σ＝５）に最適なＬＥＤ順序結果をもつシミュレーションされたカラー分布均一性が示されている。最適化方法は、中心点８０２からの距離（期待値）を最小にすることである。ＬＥＤビン４０２の最適な順序は、（７ ３ ６ ２ ８ ５ ４ １）nである。図９Ａ及び９Ｂは、両カラー差Δｕ’、Δｖ’が、人間の目で区別するのが困難な０．００２より小さいことを示している。
【００４４】
図１０Ａ及び１０Ｂを参照すれば、各々、近フィールド２０８及び遠フィールド２１０に最適なＬＥＤ順序結果をもつシミュレーションされたカラー分布均一性が示されている。最適化方法は、シフトされた黒体曲線８０４からの距離を最小にすることである。この場合に、ＬＥＤビン４０２の最適な順序は、（７ ４ ５ ８ ３ ６ ２ １）nである。又、このカラー差Δｕ’、Δｖ’も、０．００２より小さい。
【００４５】
図１１を参照すれば、アクティブなエリア２０６（図６）におけるＬＥＤ３０６（図６）からの正規化された距離の関数ｄ／Ｌとして８ビンパネル１０４（図２）のためのシミュレーションされた最悪カラー差１１００が示されている。この最悪カラー差Δは、輝度をパネル１０４においてほぼ均一と仮定するので、次のように定義される。
0005567482.tif 000004
従って、図１１は、アクティブなエリア２０６における距離ｄが隣接ＬＥＤ間の距離Ｌに匹敵するか又はそれより大きいときに最悪カラー差が許容範囲内に入ることを示す。
【００４６】
本発明は、上述した８ビン実施形態に加えて幾つかの実施形態を包含する。又、本発明は、最適なカラー差が近い将来のパネル構成のためのカラー均一性要求より一般的に小さい他の本数のビンへと拡張される。従って、図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ及び１３Ｂを参照すれば、近フィールド２０８（σ＝１）において最適な６ビン構成をもつ実施形態が示されている。図１２Ａ及び１２Ｂにおける最適化方法は、中心からの距離を最小にすることである。図１３Ａ及び１３Ｂにおける最適化方法は、黒体曲線からの距離を最小にすることである。図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ及び１３Ｂは、６ビンパネルのカラー差が（上述した）８ビンパネルと同様の振舞いをたどることを示している。これら特定の６ビン実施形態では、カラー均一性は、実際には、最適な８ビン構成より若干良好である。カラー差Δｕ’、Δｖ’は、アクティブなエリアにおける距離が隣接ＬＥＤ間の距離Ｌに匹敵するか又はそれより大きいときには、０．００１より小さい。同様に、パネルごとの理論的平均的白色点変化は、個々の６個のカラービン４０２が異なるものであっても０．００１より小さいことが期待される。
【００４７】
図１４Ａ及び１４Ｂを参照すれば、近フィールド２０８において４つのカラービン４０２を伴う最適化実施形態が示されている。この最適化方法は、中心からの距離を最小にするものである。この実施形態のカラー均一性は、実際には、上述した最適な６ビン実施形態より若干良好である。
【００４８】
図１５Ａ及び１５Ｂを参照すれば、アクティブなエリア２０６（図６）における距離が隣接ＬＥＤ間の距離Ｌに匹敵するような領域においてＬＥＤ３０６（図６）からの正規化された距離の関数ｄ／Ｌとして多数の４ビンパネル構成の最悪カラー差が示されている。
【００４９】
図１６を参照すれば、８個の実際のカラービン４０２を４ビンシミュレーションで使用する４ビンシミュレーション構成１６００のための本発明の一実施形態が示されている。８個のカラービンは、最初に、４つのゾーン１６０２へ分割され、そして各ビンではなく各ゾーンを使用して本発明によるシミュレーションが遂行される。一実施形態では、一貫した遠フィールド白色点を得るために、遠フィールド２１０（図２）におけるカラー偏差が小さいことを保証するように各ゾーン１６０２からの１つのカラービン４０２が適宜に取り上げられる。従って、このようにゾーン１６０２においてビン４０２から選択されたＬＥＤは、各ゾーン１６０２から１つのカラービン４０２を取り上げることにより選択された特性を有する。
【００５０】
これらの教示に基づき、当業者であれば、他のマルチビン実施形態も本発明により同様に最適化できることが明らかであろう。遠フィールドにおける中心点からの偏差が当該ターゲット表示パラメータに基づいて受け容れられる限り、例えば、受け容れられる３ビン又は５ビン構成を、受け容れられる４ビン構成から、１つのビンを除去するか又は他のビンを追加することにより、構築できる。
【００５１】
この多様性を例示するため、ここに教示するコンピュータシミュレーションは、３ビン、４ビン、６ビン及び８ビンカラー混合のためのＬＥＤの順序、並びに１３．３”ＬＣＤモジュールのための対応するＬＥＤバックライトユニットを最適化した。（以下の）テーブルＩは、それに基づき最適化されたＬＥＤカラー混合バックライトユニットで構成された１８個の実際のＬＣＤモジュールにおける中心点の測定白色座標（ＣＩＥ１９３１及びＣＩＥ１９７６の両方）を列挙したものである。これらのモジュールにおける中心点のカラーは、遠フィールドシミュレーションのカラーに対応する。測定された遠フィールドデータ（ｘ、ｙ、ｕ'、ｖ'）は、パネル上のカラーが一貫したものである（即ち、パネルごとのカラー変化が小さい）ことを確認する。このようなＬＥＤカラー混合の後に、カラー差Δは、ＬＥＤカラービンのカラー差Δ〜０．００８に比して、０．００２未満となり、これは、シミュレーション結果に一致する。
【表１】
0005567482.tif 000005
【００５２】
図１７及び１８を参照すれば、本発明の実施形態により最適化された最適なＬＥＤ混合バックライトユニットをもつ代表的な１３．３”ＬＣＤモジュールのカラー均一性が示されている。図１７は、最適な８ビンユニットのカラー均一性１７００を示し、図１８は、最適な４ビンユニットのカラー均一性１８００を示す。近フィールド２０８において、シミュレーションで予想されたように、実際上、ＬＥＤ間に目立ったカラー差はない。更に、パネルにわたるカラー均一性は、中心点に対して〜０．００５である。この均一性は、ＬＥＤカラーの輝度均一性及び角度依存性に起因するものである。
【００５３】
図１９を参照すれば、ビンからＬＥＤを選択するためのビンの順序を決定して、パネル１０４（図２）のようなディスプレイパネルへその順序で繰り返しアッセンブルするための本発明によるカラーシミュレーションの実施形態のフローチャート１９００が示されている。このように決定されると、ＬＥＤがその番号順にビンから検索され、そしてパネル１０４の除去可能なライトストリップ２０２（図２）のようなディスプレイパネル光源へ対応する順序で繰り返しアッセンブルされる。
【００５４】
図１９に示すように、ブロック１９０２において、Ｎ個のカラービンに対し、ランダムのような、Ｎ個のカラービンの初期順序が開始される。次いで、ブロック１９０４において、Ｎ個のカラービンの順序の近フィールド及び遠フィールドカラー差が上述したように計算される。次いで、ブロック１９０６において、カラービンの２つがランダムに順列される。次いで、ブロック１９０８において、近フィールド及び遠フィールドカラー差が再び計算される。次いで、ブロック１９１０において、順列されたビンの近フィールド及び遠フィールドカラー差が、Ｎ個のカラービンの順序の近フィールド及び遠フィールドカラー差から減少されたかどうかの決定がなされる。次いで、カラー差が減少された場合は、ブロック１９１２において順列が受け容れられ、手順は、ブロック１９０６へ戻る。カラー差が減少されない場合は、ブロック１９１４において順列が拒絶され、手順は、ブロック１９１６へ進む。次いで、ブロック１９１６において、順列の拒絶に基づき、近フィールド及び遠フィールドカラー差の計算が安定化されたかどうかの決定がなされ、もしそうでなければ、手順は、ブロック１９０８へ戻る。もし安定化された場合には、手順は、ブロック１９１８へ進む。次いで、ブロック１９１８において、近フィールド及び遠フィールドカラーが所定の使用を満足するかどうか決定がなされる。次いで、近フィールド及び遠フィールドの所定のカラー仕様が満足されると、ブロック１９２０において、最適なビン順序、近フィールドカラー及び遠フィールドカラーが出力される。近フィールド及び遠フィールドの所定のカラー仕様が満足されない場合には、ブロック１９２２において、この範囲のカラービンに対して最適なビン順序がなく、カラービンの範囲を減少することを任意に示唆する出力が発生される。従って、このように選択された、異なる白色点カラーを有するＬＥＤは、フローチャート１９００により選択された特性を有することになる。
【００５５】
図２０を参照すれば、本発明の一実施形態によるディスプレイシステムのためのＬＥＤバックライト方法のフローチャート２０００が示されている。ＬＥＤバックライト方法は、ブロック２００２において、異なる白色点カラーを有する複数の発光ダイオードを準備し、ブロック２００４において、異なる白色点カラーを有する発光ダイオードの少なくとも２つを選択して、その選択された発光ダイオードの光出力が混合されたときに所定の白色点カラーの光を発生し、そしてブロック２００６において、その選択された発光ダイオードをディスプレイパネル上の空間的に分散した位置に所定の順序で装着し、所定の白色点カラーの光を発生するようにそれらの光出力を混合して、その所定の白色点カラーの光でディスプレイパネルを照明することを含む。
【００５６】
従って、本発明は、多数の態様を有することが発見された。
【００５７】
予期せずに発見された主たる態様は、本発明により、白色ＬＥＤの本質的に全てのビンを容易に且つ効果的に使用できることである。
【００５８】
別の重要な態様は、全ディスプレイ生産にわたり均一なカラー出力を維持しながら全てのＬＥＤを使用できることである。
【００５９】
従って、別の態様は、種々のカラービンからのＬＥＤを混合することによりカラー均一性要件を今や満足できることである。
【００６０】
更に別の重要な態様は、オフホワイトのＬＥＤ出力を補償するためのフィルタが必要とされないので、ＬＥＤの全光出力をディスプレイパネルへ配送できることである。
【００６１】
別の重要な態様は、ＬＥＤ光源のためのカラーシフトを発生する必要性によってＬＣＤパネルが妥協されないので、ディスプレイパネルに得られる全カラー範囲が保存されることである。
【００６２】
更に別の態様は、バックライトユニットにＬＥＤをアッセンブルするためのＬＥＤカラービンの順序を入念に選択することにより、バックライトユニットのカラー差を充分バランスさせることができ、且つ高いカラー均一性のＬＥＤを達成できることである。
【００６３】
本発明の更に別の重要な態様は、ＬＥＤバックライトの限定されたカラービン要件を効果的に且つ予期せずに緩和し、そしてＬＥＤバックライトユニットのコストを下げることである。
【００６４】
本発明の更に別の価値ある態様は、多数のビン及び少数のビンの両方に有効に適用でき且つ使用できることである。
【００６５】
別の重要な態様は、パネルが、パネルにわたって高いカラー均一性を示すだけでなく、パネルごとに一貫したカラーも有することである。
【００６６】
本発明の更に別の重要な態様は、コストを減少し、システムを簡単化し、性能を高めるという歴史的傾向を大切にサポートし且つそれに役立つことである。
【００６７】
従って、本発明のこれら及び他の貴重な態様は、テクノロジーの状態を少なくとも次のレベルに進めるものである。
【００６８】
従って、本発明のディスプレイシステムは、実質上全範囲の生産ＬＥＤを利用するための重要な、これまで知られていない、且つこれまで入手できなかった解決策、能力、及び機能的態様を提供する。それにより得られるプロセス及び構成は、単純で、コスト効率が良く、複雑でなく、高い多様性があり、且つ有効であり、又、意外にもそして分からないことに既知のテクノロジーを適応させることで具現化することができ、従って、ディスプレイ装置を効率的かつ経済的に製造するのに容易に適している。更に、それにより得られるプロセス及び構成は、単純で、コスト効率が良く、複雑でなく、高い多様性があり、正確で、且つ有効であり、そして迅速で、効率的で且つ効率的な製造、適用及び利用のために既知のコンポーネントを適応させることにより具現化することができる。
【００６９】
本発明は、特定の最良の態様に関連して説明したが、当業者であれば、以上の説明に鑑み、多数の代替物、修正及び変更が明らかであることを理解されたい。従って、特許請求の範囲内に入るこのような代替物、修正及び変更は、全て、網羅されるものとする。ここに述べられ又は添付図面に示された全ての事柄は、例示に過ぎず、それに限定されるものでないことを解釈されたい。
【符号の説明】
【００７０】
１００：ポータブルコンピュータ
１０２：ベース
１０４：スクリーン又はパネル
１０６：キーボード
１０８：トラックパッド
２０２：除去可能なライトストリップ
２０４：ベゼル
２０６：アクティブなエリア
２０８：近フィールド
２１０：遠フィールド
３０６：ＬＥＤ
３０８：可撓部
３１０：距離
３１２：整列エリア
３１４：折り返し部
３１６：折り返し可撓部
３１８：電力フィード接触部
３２０：アッセンブリーハウジング
４００：ＬＥＤカラービンチャート
４０２：ビン
５０２：光ガイドプレート（ＬＧＰ）
５０４：輝度増強膜（ＢＥＦ）
５０６：ディフューサー膜
６００：輝度マップ比較
６０２：等ルーメン線
【図１】
0005567482.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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