(57)【要約】  ＬＣＤディスプレイ５０Ａは、平面配列した画素（２５Ａ）と、バックライトとして動作し、該平面配列した画素から離れて位置していて、少なくとも該画素の副集合を照明するために配置された少なくとも１つのレーザダイオード光源（４６）とを含んでいる。該バックライト４６は、該平面配列した画素を直接的に、あるいは鏡としてあるいはＭＥＭＳとして実現できる反射器により照明することができる。色照明は、ＲＧＢレーザダイオードを使用して提供される。狭帯域色フィルタを該ＬＣＤディスプレイ上に備えることができる。
2009516232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスの平面配列と、
前記ＬＣＤデバイスの平面配列から離隔され、前記ＬＣＤデバイスの平面配列の少なくとも前記ＬＣＤデバイスの副集合を照明するために配置される少なくとも１つのレーザダイオードデバイスであって、動作中、前記レーザダイオードデバイスは前記ＬＣＤデバイスの平面配列の前記ＬＣＤデバイスの副集合にバックライト照明を提供するような少なくとも１つのレーザダイオードデバイスと
を備えることを特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのレーザダイオードデバイスは、実質的に偏光した光のビームを発生し、前記ディスプレイパネルは、前記実質的に偏光した光のビームを前記ＬＣＤデバイスの平面配列の前記ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域上に反射するために配置された反射器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記反射器は、受動的な反射器を含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記反射器は、凸面鏡を含むことを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記反射器は、能動的な反射器を含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記反射器は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡を含むことを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記少なくとも１つのレーザダイオードデバイスは、発散角を有する光のビームを発生し、前記ディスプレイパネルは、前記光のビームの前記発散角を増加させるように配置されるビーム拡散器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのレーザダイオードデバイスは、発散角を有する実質的に偏光した光のビームを発生し、前記ディスプレイパネルは、前記実質的に偏光した光のビームの前記発散角を増加させるように配置されたビーム走査器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記ディスプレイパネルは、前記光のビームの前記発散角を増加させるように配置されたビーム走査器を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのレーザダイオードデバイスは、前記ＬＣＤデバイスの平面配列の前記ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域へ最初に方向付けされた実質的に偏光した光のビームを発生するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのレーザダイオードデバイスは、前記ＬＣＤデバイスの平面配列の前記ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域から外れた方へ最初は方向付けされた実質的に偏光した光のビームを発生するように配置され、前記ディスプレイパネルは、前記照明領域へ前記ビームを反射させるために配置された反射器を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのレーザダイオードデバイスは、前記ＬＣＤデバイスの平面配列の前記ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域と平行な方向に最初は方向付けされた実質的に偏光した光のビームを発生するように配置され、前記ディスプレイパネルは、前記照明領域へ前記ビームを反射させるために配置された反射器を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
少なくとも可視スペクトルの赤色部分で発光するレーザダイオードと、可視スペクトルの緑色部分で発光するレーザダイオード、および可視スペクトルの青色部分で発光するレーザダイオードとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
可視波長において偏光した光を発光するよう配置されたレーザダイオードと、
ＬＣＤディスプレイパネルの２次元表面に亘り前記発光を拡散させるための手段とを備え、
前記拡散した発光が偏光することを特徴とするＬＣＤディスプレイパネル用のバックライト。
【請求項１５】
前記発光を拡散させる手段は、ビーム走査器を含むことを特徴とする請求項１４に記載のバックライト。
【請求項１６】
前記発光を拡散させる手段は、発散形レンズを含むことを特徴とする請求項１４に記載のバックライト。
【請求項１７】
前記発光を拡散させる手段は、ビーム拡散器を含むことを特徴とする請求項１４に記載のバックライト。
【請求項１８】
前記発光を拡散させる手段は、能動的な鏡を含むことを特徴とする請求項１４に記載のバックライト。
【請求項１９】
前記能動的な鏡は、可動鏡を含むことを特徴とする請求項１８に記載のバックライト。
【請求項２０】
前記能動的な鏡は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡を含むことを特徴とする請求項１８に記載のバックライト。
【請求項２１】
少なくとも、可視スペクトルの赤色部分で発光するレーザダイオードと、可視スペクトルの緑色部分で発光するレーザダイオードと、可視スペクトルの青色部分で発光するレーザダイオードとを更に備えたことを特徴とする請求項１４に記載のバックライト。
【請求項２２】
偏光したレーザ光のビームを発生するステップと、
前記偏光したレーザ光のビームをＬＣＤスクリーンの画素に向けて方向付けするステップと
を含むＬＣＤディスプレイのためのバックライト照明を備える方法。
【請求項２３】
前記ＬＣＤスクリーン面に亘り前記偏光した光のビームを走査するステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記偏光したレーザ光のビームを拡散するステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記偏光したレーザ光のビームを反射器から前記ＬＣＤスクリーンの前記画素へ反射させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、受動的な反射器を使用して前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、能動的な反射器を使用して前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記能動的な反射器は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡を含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
第１の色の偏光したレーザ光の第１のビームを発生するステップと、
画素のアレイを含むＬＣＤスクリーンへ向けて、前記偏光したレーザ光の第１のビームを方向付けするステップと、
前記第１の色の色分離画像を発生するために、前記画素のアレイの第１の複数画素を選択的に活性化するステップと、
第２の色の偏光したレーザ光の第２のビームを発生するステップと、
前記ＬＣＤスクリーンへ向けて、前記偏光したレーザ光の第２のビームを方向付けするステップと、
前記第２の色の色分離画像を発生するために、前記画素のアレイの第２の複数画素を選択的に活性化するステップと
を含むＬＣＤディスプレイ用のバックライト照明を備える方法。
【請求項３０】
第３の色の偏光したレーザ光の第３のビームを発生するステップと、
前記ＬＣＤスクリーンへ向けて、前記偏光したレーザ光の第３のビームを方向付けするステップと、
前記第３の色の色分離画像を発生するために、前記画素のアレイの第３の複数画素を選択的に活性化するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＬＣＤスクリーン面に亘って前記偏光した光のビームを走査するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記偏光したレーザ光のビームを拡散するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記偏光したレーザ光のビームを反射器から前記ＬＣＤスクリーンの前記画素へ反射させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、受動的な反射器を使用して前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、能動的な反射器を使用して前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記能動的な反射器は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡を含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列と、
前記ＬＣＤデバイスの平面配列から離隔して、前記ＬＣＤデバイスの平面配列の少なくとも前記ＬＣＤデバイスの副集合を照明するために配置されたレーザダイオードデバイスであって、動作中は、前記レーザダイオードデバイスは前記ＬＣＤデバイスの平面配列の前記ＬＣＤデバイスの副集合へバックライト照明を提供するような少なくとも１つのレーザダイオードデバイスとを備え、
前記透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列の前記透過型液晶ディスプレイデバイスの少なくとも１つは、
液晶シャッタと、
前記液晶シャッタを通過した光を受光するように配置されたアナライザと
を備えることを特徴とするディスプレイ。
【請求項３８】
前記液晶シャッタを通過した光をフィルタするために配置された光フィルタを更に備えることを特徴とする請求項３７に記載のディスプレイ。
【請求項３９】
前記光フィルタは可視スペクトルの緑色または青色部分において約５０ｎｍ以下の通過帯を有することを特徴とする請求項３８に記載のディスプレイ。
【請求項４０】
ＬＣＤバックライトにより発生して、前記液晶シャッタ上を照射する光を偏光するために配置された偏光器を更に備えることを特徴とする請求項３９に記載のディスプレイ。
【請求項４１】
前記光フィルタは、前記レーザダイオードと前記偏光器との間に配置されることを特徴とする請求項４０に記載のディスプレイ。
【請求項４２】
前記光フィルタは、前記レーザダイオードと前記液晶シャッタとの間に配置されることを特徴とする請求項３８に記載のディスプレイ。
【請求項４３】
前記光フィルタは、前記液晶シャッタと前記アナライザとの間に配置されることを特徴とする請求項３８に記載のディスプレイ。
【請求項４４】
前記アナライザは、前記光フィルタと前記液晶シャッタとの間に配置されることを特徴とする請求項３８に記載のディスプレイ。
【請求項４５】
透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列であって、前記透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列の前記透過型液晶ディスプレイデバイスの少なくとも１つは、光スイッチを備え、前記光スイッチは、バックライトにより発生した入射光を受光するように配置された液晶シャッタと、前記液晶シャッタを通過した光を受光するように配置されたアナライザとから成るところの透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列を備えるディスプレイ。
【請求項４６】
前記透過型液晶ディスプレイデバイスの少なくとも１つは、液晶シャッタを通過した光をフィルタするために配置された光フィルタを更に備えることを特徴とする請求項４５に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスに関するものであり、より具体的にはＬＣＤデバイスのバックライト照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤデバイスは、モニタやテレビのフラットパネルディスプレイおよび／または他のディスプレイにおいて広く使用されている。当業者にはよく知られているように、ＬＣＤディスプレイは、一般に、光シャッタのアレイとして働くＬＣＤデバイスの平面配列を含む。透過型ＬＣＤディスプレイは、ディスプレイのバックライト照明を提供するためにＬＣＤデバイスのアレイの上に、横に、および時には後ろに蛍光管を使用することがある。ディスプレイ全体に亘り一様な明るさとコントラストを備えるために、光の方向を変更して均等に拡散させるためにＬＣＤデバイスの後部にある拡散パネルを使用することもある。
【０００３】
例えば、ＬＣＤデバイスの平面配列の１つ以上の端部の近くで１つ以上の冷陰極蛍光管と、該冷陰極蛍光管からの光をＬＣＤデバイスの平面配列の面を照明するために方向付けする光ガイドまたは光パイプを使用することが知られている。残念ながら、このような端部照明は不十分であり、光の５０％以上は失われる。
【０００４】
冷陰極蛍光管のアレイをＬＣＤデバイスの平面配列の背後に向かい合って備えることも知られている。残念ながら、冷陰極蛍光管のアレイは、ＬＣＤディスプレイの厚さを増大させ、および／またはその電力消費量を増大させる。また、冷陰極蛍光管のアレイでＬＣＤデバイスの平面配列を一様に照明することは困難であろう。
【０００５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスのような半導体発光デバイスもＬＣＤデバイスの平面配列の端部照明として使用することができる。特許文献１は、大面積ＬＣＤおよび／またはテレビのバックライト照明として使用される側面発光型ＬＥＤを記述している。
【０００６】
特許文献２に記述されているようにＬＥＤアレイもまた透過型ＬＣＤディスプレイの直接バックライトとして使用されてきた。
【０００７】
この分野ではよく知られているように、ＬＣＤスクリーンは、赤、緑、および青（ＲＧＢ）画素の平面配列を備えることにより色画像を発生することができる。この３つの色のそれぞれの強度を変化することにより、単一のＲＧＢ画素により多様な色を発生することができる。蛍光光源１２により照明されたＬＣＤディスプレイの単一の色（すなわち、赤、緑、または青）の画素１５が図１に示される。蛍光ベースのＬＣＤディスプレイシステム１０において、蛍光光源１２は、強度の大きな図１に示した画素１５の方へ方向付けされた光１４Ａを発生する。これもこの分野ではよく知られていることであるが、蛍光光源は、可視スペクトルの赤、緑、青その他の部分に波長成分を含んでいるスペクトル幅の広い光を発生する。蛍光光源１２により発生する光は、白または白に近い光として観測者に認識される。
【０００８】
蛍光光源１２により発光した光１４Ａは、偏光器１６を通過する。該偏光器は、所定の第１の方向に偏光した光１４Ｂだけが通過するのを許されるように配置されている。このように、かなりの部分の光は吸収され、および／または偏光器１６により遮断される。したがって、図１の示すところでは、偏光器１６を通過した偏光した光１４Ｂを示す矢印は、蛍光光源１２により発生した光１４Ａを示す矢印よりも小さい。２方向鏡のような（不図示の）半透過型表面を光源１２と偏光器１６との間に備えてもよい。半透過型表面は光源１２からの光を透過させ、観測表面から入って来る光を反射して偏光器１６へ戻す。このように、ディスプレイはバックライトによりおよび／または周囲の光により照明することができる。
【０００９】
次に、偏光器１６を通過した偏光した光１４Ｂは、液晶シャッタ１８を通過する。該液晶シャッタは、液晶シャッタ１８のどちらかの側の（不図示の）透明な電極対の電荷の状態に基づいて、偏光した光１４Ｂをそのままシャッタ１８を通過させるか、または光１４Ｂを第２の偏光方向に再偏光させるように配置されている。通常は、第２の偏光は第１の偏光方向から９０°回転している。このように、例えば、液晶シャッタ１８は電圧が電極に印加されたときは通過する光を再偏光し、電圧が電極に印加されていない時は光をそのまま通過させる。どちらの場合も液晶シャッタ１８内では光の大きな吸収はほとんど起こらない。このように、液晶シャッタ１８を出る光１４Ｃは、シャッタ１８に入る光１４Ｂと実質的に同じ強さである。したがって、図１の図では、光１４Ｂを表す矢印は光１４Ｃを表す矢印と実質的に同じサイズである。
【００１０】
ＬＣＤディスプレイのための透明な電極の形成に関しては、この技術分野ではよく知られている。例えば、透明な電極は、受動的なディスプレイの場合には単純な電極であり、または能動的なディスプレイの場合にはアモルファスシリコンを使用した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）ＴＦＴ、または有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）である。特許文献３，４に記載されているように、セレン化カドミウム(ＣｄＳｅ)、または類似の高移動度アモルファス／低温成膜可能な材料が薄膜トランジスタの半導体材料として使用されてきた。
【００１１】
液晶シャッタ１８を出た光１４Ｃは、次にアナライザ２０を通過する。アナライザは、第２の偏光方向に偏光した光だけを通過させ、例えば、第１の偏光方向に偏光した光を遮断するように配置された偏光フィルタである。このように、偏光器１６、液晶シャッタ１８、およびアナライザ２０は、一緒になって光スイッチとして機能し、制御電極の電圧に依存して、ＬＣＤ画素上に照射した光を選択的に通過／遮断する。偏光器１６からの（第１の偏光方向に偏光した）偏光した光１４Ｂが液晶シャッタ１８により第２の偏光方向に再偏光すると、アナライザ２０を通過することができる。反対に、偏光器１６からの偏光した光１４Ｂが液晶シャッタ１８により第２の偏光方向に再偏光しないときは、アナライザ２０により遮断／吸収されて、そこを通過することが許されない。
【００１２】
アナライザ２０を通過した光は、次に光帯域通過型フィルタ２２によりフィルタされる。該フィルタは、通過する光から大部分の光エネルギーを取り除いて、可視波長スペクトルの赤色、緑色、または青色の領域にある狭いバンドの光１４Ｄだけが光フィルタ２２を通過するようにする。このように、従来の蛍光バンドのＬＣＤシステムでは、大部分の光エネルギーが偏光器１６とフィルタ２２の両方において失われる。光フィルタ１２をデバイスの他の場所におくことも考えられる。例えば、光フィルタを光源１２と偏光器１６の間においてもよいだろう。
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願第１０／８９８，６０８号明細書、２００４年７月２３日出願、発明の名称「半導体発光デバイスのための反射性光学素子（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）」、この出願は本発明の譲受人に譲渡された。この開示事項は参照することにより、ここに全体が記述されているかのようにここに全て取り込まれているものとする。
【特許文献２】米国特許出願第１１／０２２，３３２号明細書、２００４年１２月２３日出願、発明の名称「液晶ディスプレイの直接バックライト照明用の発光ダイオードアレイ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  Ａｒｒａｙｓ  ｆｏｒ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ）」、この出願は本発明の譲受人に譲渡された。この開示事項は参照することによりここに全体が記述されているかのようにここに全て取り込まれているものとする。
【特許文献３】米国特許第５，６５０，６３７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３６５，０７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
これまでの議論から明らかなように、蛍光バックライトのような広いスペクトル光源は、ディスプレイの赤色、緑色、および青色の光帯域通過型フィルタ２２の通過帯域（すなわち、通過することが許される周波数の範囲）の外側にもエネルギーを発生し、そのエネルギーは、有効な光としてディスプレイにより発光されることは無い。そのような光は本質的に無駄なエネルギーを表す。
【００１５】
したがって、ＬＣＤディスプレイ１０が利用者に所定のレベルの光出力を供給するためには、蛍光バックライト１２は、上記の損失に打ち勝つことのできる光エネルギーを発生することができなければならない。光エネルギーの損失は、またディスプレイにより発生する熱量の増加をもたらす。それは、他の望ましからぬ効果に加えて、ディスプレイの動作寿命を低減するものである。例えば、バッテリーで動く電子デバイスにとっては、バックライトの高輝度と長い動作寿命は、大きな、および／または高価なバッテリーを必要とすることになり、これに対応して可搬型電子デバイスの設計者は、小さな、および／または低廉なバッテリーを使用し続けるためには、輝度或は動作寿命との妥協点を見つけねばならない。
【００１６】
ＬＥＤベースのバックライトシステムを有するＬＣＤディスプレイシステム３０は、図２に概略的に示されている。そこに示されているように、ＬＥＤ光源２６は、例えば、赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）発光ダイオードのアレイを使用して可視光スペクトルの赤色、緑色、および青色部分の中にエネルギーを有する無偏光の光２４Ａを発生することができる。ＲＧＢＬＥＤ光源２６により発生した無偏光の光２４Ａは偏光器１６を通るが、偏光器は、上記した様に第１の偏光方向に偏光した光だけを通過できるようになっている。このように、蛍光ベースのＬＣＤディスプレイシステム１０と同様に、さもなければ有用な光がＲＧＢＬＥＤベースの光システム３０内の偏光器１６にて失われる。
【００１７】
ＲＧＢＬＥＤベースのＬＣＤディスプレイシステム３０の残りの部分は、蛍光ベースのＬＣＤディスプレイシステム１０と同様である。すなわち、偏光器１６を出た偏光した光２４Ｂは、液晶シャッタ１８を通過するが、このシャッタは、液晶シャッタ１８のどちらかの側に配置された（不図示の）透明な電極の対の状態に依存して、通過する光を再偏光するか、光をそのまま通過させるかのどちらかを行う。液晶シャッタ１８を通過した光２４Ｃは次に、上記したように、第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向を有する偏光器であるアナライザ２０により遮断されるか、または通過することが許される。光帯域通過型フィルタ２２は次に、所望の（Ｒ，ＧまたはＢ）波長バンド以外の波長をフィルタして除去し、所望の波長を有する光２４Ｄとして画素１５から出力される。
【００１８】
赤色、緑色、および青色ＬＥＤによる光出力のバンド幅は、ディスプレイシステム３０の光フィルタ２２の通過帯によりよく整合しているが、光フィルタ２２の通過帯はＬＥＤ光源２６のバンド幅よりも未だ少し狭い。これは、フィルタの通過帯（すなわち、フィルタを通過する光のバンド幅）が低減すると、光の色飽和（すなわち純度）が増加するためである。ＬＣＤディスプレイ３０の画素が、より高度に飽和した赤色、緑色、および青色光を発光するとき、該画素は、より広い範囲の色を表示することができるようになる。このように、ＬＥＤベースのバックライト２６は、より選択性の高いバンド幅を有する光を発することができるけれども、いくらかの光エネルギーは、なお、光フィルタ２２の中で失われる。しかしながら、ＬＥＤベースのディスプレイシステムの中の光の吸収の大部分は偏光器１６の中で起こる。
【００１９】
したがって、ＲＧＢ光源では、白色光源に比較してフィルタの中で失われるエネルギーはより少ないことが理解されよう。これによる利点は２つあるであろう。第１の点はフィルタの通過帯が同程度のディスプレイでは、（バックライトの効率は等しいと仮定して）同程度の明るさのディスプレイを得るために、ＲＧＢ光源により費やされるパワーは白色光源のそれに比較して低いことである。第２の点はＲＧＢのバックライト光源では、電力消費を同じ水準に維持しながら、フィルタの通過帯をより狭くして色分解能と画像純度を向上させることができることである。
【００２０】
これまでの議論から明らかなように、光フィルタ２２のバンド幅とバックライトにより発生する光の量の間にトレードオフがある。光フィルタ２２のバンド幅が狭いほど、ＬＣＤディスプレイにおける色表現がよりよくなる。しかしながら、フィルタ２２の通過帯が低減すると、ディスプレイにより発光する光がより少なくなり、より多くの光をバックライトから発生させねばならなくなる。
【００２１】
広い範囲の色を発生できることに加え、画素がバックライトにより発生したほとんど全ての光を遮断することにより「オフ」になった時に、ＬＣＤ画素が（例えば、濃い灰色とは反対の）濃い黒色を発生できることも望ましい。濃い黒色を発生するために、従来のＬＣＤディスプレイでは十分な量の光を遮断する能力は、偏光器１６および／またはアナライザ２０の効率により制限されている。例えば、偏光器２０の効率と遮断する光の量との間にはトレードオフの関係がある。ＬＣＤ製造者は、この２つの間のバランスをとる。例えば、高度に偏光した光だけを通過させる偏光器１６は遮断する光が多すぎて、その結果、薄暗いディスプレイとなってしまう。より多くの光が偏光器１６を通過するためには、偏光器１６の強度を低減し、「迷い」偏光を有するいくらかの光が偏光器１６を通過させるようにする。その結果、画素が「オフ」になり偏光器１６を通過した光１４Ｂ、２４Ｂの偏光が液晶シャッタ１８により回転しない時でさえ、偏光器１６を通過した光１４Ｂ、２４Ｂのいくらかはアナライザ２０を通過できる偏光を有している。この結果、「オフ」状態でさえ、いくらかの光１４Ｄ、２４Ｄが画素１５により発光されることになる。
【００２２】
加えて、アナライザ２０の強さも光源１２、２６により発生される光１４Ａ、２４Ａの量に対してバランスをとるべきである。アナライザ２０の強度はその厚さに関係する。厚いアナライザほど不適切に偏光した光を除去する効率が高い。より多くの光を通過させるためにアナライザ２０を薄く作ると、例えば画素１５が「オフ」状態のときに、遮断されるべき光を除去しないことになり、これは濃い黒色の画素のディスプレイを作るのが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態によるＬＣＤディスプレイは、透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスの平面配列と、該ＬＣＤデバイスの平面配列から離隔され、該ＬＣＤデバイスの平面配列の少なくとも該ＬＣＤデバイスの副集合を照明するために配置されるレーザダイオードデバイスであって、動作中、該レーザダイオードデバイスは該ＬＣＤデバイスの平面配列の該ＬＣＤデバイスの副集合にバックライト照明を提供する少なくとも１つのレーザダイオードデバイスとを備える。
【００２４】
該レーザダイオードデバイスは、実質的に偏光した光のビームを発生し、該ディスプレイパネルは、該実質的に偏光した光のビームを該ＬＣＤデバイスの平面配列の該ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域上に反射するために配置された反射器を更に備える。
【００２５】
該反射器は、凸面鏡のような受動的な反射器を含んでもよい。いくつかの実施形態では、該反射器は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡のような能動的な反射器を含んでもよい。
【００２６】
該レーザダイオードデバイスは、発散角を有する光のビームを発生し、該ディスプレイパネルは、該光のビームの該発散角を増加させるように配置されるビーム拡散器および／またはビーム走査器を更に含んでもよい。
【００２７】
該レーザダイオードデバイスは、該ＬＣＤデバイスの平面配列の該ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域へ最初に方向付けされた実質的に偏光した光のビームを発生するように配置されてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態において、該レーザダイオードデバイスは、該ＬＣＤデバイスの平面配列の該ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域から外れた方へ最初は方向付けされた実質的に偏光した光のビームを発生するように配置され、該ディスプレイパネルは、該照明領域へ該ビームを反射させるために配置された反射器を更に含む。
【００２９】
いくつかの実施形態において、該レーザダイオードデバイスは、該ＬＣＤデバイスの平面配列の該ＬＣＤデバイスの副集合を含む照明領域と平行な方向に最初は方向付けされた実質的に偏光した光のビームを発生するように配置され、該ディスプレイパネルは、該照明領域へ該ビームを反射させるために配置された反射器を更に含む。
【００３０】
該ＬＣＤディスプレイは、少なくとも、可視スペクトルの赤色部分で発光するレーザダイオードと、可視スペクトルの緑色部分で発光するレーザダイオードと、および可視スペクトルの青色部分で発光するレーザダイオードとを更に含んでもよい。
【００３１】
ＬＣＤディスプレイパネル用のバックライトは、可視波長にて偏光した光を発光するよう配置にされたレーザダイオードと、発光された偏光した光をＬＣＤディスプレイパネルの２次元表面に亘り拡散させるための手段とを含み拡散した発光が偏光していることを特徴とする。
【００３２】
該発光を拡散させる手段は、ビーム走査器と、発散形レンズと、ビーム拡散器と、可動鏡および／またはマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡のような能動的な鏡とを含んでもよい。
【００３３】
該バックライトは、少なくとも、可視スペクトルの赤色部分で発光するレーザダイオードと、可視スペクトルの緑色部分で発光するレーザダイオードと、可視スペクトルの青色部分で発光するレーザダイオードとをさらに含んでもよい。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態によるＬＣＤディスプレイのためのバックライト照明を備える方法は、偏光したレーザ光のビームを発生するステップと、該偏光したレーザ光の拡散ビームをＬＣＤスクリーンの画素に向けて方向付けするステップとを含む。
【００３５】
該方法は、該ＬＣＤスクリーン面に亘り該偏光した光の拡散ビームを走査するステップと、該偏光したレーザ光のビームを拡散するステップ、および／または該偏光したレーザ光のビームを反射器から該ＬＣＤスクリーンの該画素へ反射させるステップとを更に含んでもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態において、該偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、受動的な反射器を使用して該偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含み、および／または該偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡のような能動的な反射器を使用して該偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含んでもよい。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態によるＬＣＤディスプレイ用のバックライト照明を備える方法は、第１の色の偏光したレーザ光の第１のビームを発生するステップと、画素のアレイを含んだＬＣＤスクリーンへ向けて、該偏光したレーザ光の第１のビームを方向付けするステップと、該第１の色の色分離画像を発生するために該画素のアレイの第１の複数画素を選択的に活性化するステップと、第２の色の偏光したレーザ光の第２のビームを発生するステップと、該ＬＣＤスクリーンへ向けて該偏光したレーザ光の第２のビームを方向付けするステップと、該第２の色の色分離画像を発生するために該画素のアレイの第２の複数画素を選択的に活性化するステップとを含む。いくつかの方法は、第３の色の偏光したレーザ光の第３のビームを発生するステップと、該ＬＣＤスクリーンへ向けて、該偏光したレーザ光の第３のビームを方向付けするステップと、該第３の色の色分離画像を発生するために該画素のアレイの第３の複数画素を選択的に活性化するステップとを更に含む。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態によるディスプレイは、透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列と、該ＬＣＤデバイスの平面配列から離隔して、該ＬＣＤデバイスの平面配列の少なくとも該ＬＣＤデバイスの副集合を照明するために配置されたレーザダイオードデバイスであって、動作中は、該レーザダイオードデバイスは該ＬＣＤデバイスの平面配列の該ＬＣＤデバイスの副集合へバックライト照明を提供するような少なくとも１つのレーザダイオードデバイスとを含む。該透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列の該透過型液晶ディスプレイデバイスの少なくとも１つは、液晶シャッタと、該液晶シャッタを通過した光を受光するように配置されたアナライザとを含んでもよい。
【００３９】
該ディスプレイは、該液晶シャッタを通過した光をフィルタするために配置された光フィルタを更に含んでもよい。該光フィルタは、可視スペクトルの緑または青色部分において約５０ｎｍ以下の通過帯を有してもよい。
【００４０】
該ディスプレイは、ＬＣＤバックライトにより発生して該液晶シャッタ上を照射する光を偏光するために配置された偏光器を更に含んでもよい。
【００４１】
該光フィルタは、該レーザダイオードと該偏光器との間に配置され、あるいは該レーザダイオードと該液晶シャッタとの間に配置され、および／または該液晶シャッタと該アナライザとの間に配置されてもよい。該アナライザは、該光フィルタと該液晶シャッタとの間に配置されてもよい。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態によるディスプレイは、透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列であって、該透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列の該透過型液晶ディスプレイデバイスの少なくとも１つは、光スイッチを備え、該光スイッチは、バックライトにより発生した入射光を受光するように配置された液晶シャッタと、該液晶シャッタを通過した光を受光するように配置されたアナライザとから成るところの透過型液晶ディスプレイデバイスの平面配列を含む。該透過型液晶ディスプレイデバイスは液晶シャッタを通過した光をフィルタするために配置された光フィルタを更に備えてもよい。
【００４３】
付属の図面は、本発明をより深く理解するために含まれていて、この出願書に取り込まれてその１部分を形成するものであるが、本発明のある実施形態を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明を以下により完全に記述する。しかしながら、本発明はここに開示される実施形態だけに限定しようとするものではない。むしろこれらの実施形態は、この開示が完璧で完全なものとなり、本発明の技術範囲を当業者に完全に伝達するような目的で提供されている。図においては、層や領域の厚さは、記述を明確にするために、誇張して示している。図においては、全体を通して、同様の数字は同様の要素を指している。ここで使用されるように、用語「および／または」は関連して列挙された事項の１つ以上の任意の、および全ての組み合わせを含むものであり、「／」という略記号を使用することもある。
【００４５】
ここに使用される用語は、特定の実施形態を記述する目的のためだけであり、本発明を限定しようとするものではない。ここで使用されるように、単数形「ひとつの」「該」は、文脈から明らかにそうでないと示されている場合を除いては、複数形も含んでいるものとしている。この明細書において使用されるときに、「を備えている」および／または「を含んで構成されている」という用語は、記述された特徴物、領域、工程、操作、要素、および／または部品の存在を規定しているが、１つ以上の他の特徴物、領域、工程、操作、要素、部品および／またはそれらの集合が存在することを、或いは付加されることを排除するものではないことは、更に理解するべきである。
【００４６】
層、あるいは領域のような或る要素が他の要素「の上にある」あるいは「の上に拡がっている」といわれる場合は、他の要素の直接上にある、或は直接上に拡がっている場合もあれば、介在する要素が存在していてもよい、ということは理解されよう。これに対して、ある要素が他の要素「の直接上にある」あるいは「の直接上に拡がっている」といわれる場合には、介在する要素は存在しない。ある要素が他の要素に「接続している」あるいは「結合している」といわれる場合は、他の要素に直接的に接続していたり、結合していたりしてもよいし、介在する要素が存在していてもよい、ということも理解されよう。これに対して、ある要素が他の要素に「直接接続している」あるいは「直接結合している」といわれる場合には、介在する要素は存在しない。
【００４７】
「第１の」、「第２の」、などの用語はここでは色々な要素、部品、領域、層および／または区画を記述するために使用されているが、これらの要素、部品、領域、層および／または区画はこれらの用語によって制限されるべきではないと理解されたい。これらの用語は、１つの要素、部品、領域、層または区画を他の領域、層、あるいは区画と区別するために使用されているに過ぎない。このように、本発明の教えるところを逸脱すること無しに、以下に議論する第１の要素、部品、領域、層または区画は第２の要素、部品、領域、層または区画と呼ぶこともできるであろう。
【００４８】
さらに、「下に」、「底」、あるいは「水平な」および「より上に」「最上」あるいは「垂直の」などという相対関係を表す用語は、図に示されたような１つの要素、層、あるいは領域の他の要素、層あるいは領域に対する関係を記述するためにここでは使用される。これらの用語は、図に示された方位に加えて、デバイスの異なる方位に広げられることも意図されているものと理解されよう。例えば、図の中のデバイスをひっくり返すと、他の要素の「下側に」あると記述された要素は、このときは、他の要素の「上側に」向くであろう。例示した用語「下側に」は、それゆえに、図の特定の方向に依存して、「下側に」と「上側に」の両方向に広げることができる。同様に、図の１つの中のデバイスがひっくり返ると、他の要素の「下方に」「下に」あると記述された要素は、そのときは、他の要素の「上に」向くであろう。例示した用語「下方に」または「下に」は、それゆえに、「上に」と「下に」の両方向に広げることができる。更に、用語「前面」および「後面」はここではフラットパネルディスプレイの向かい合う外に向いた面を記述するために使用されている。通常は、観測面が前面であると思われるが、方向に依存して、観測面が後面であると思ってもよい。
【００４９】
本発明の実施形態は、本発明の理想化された実施形態の概略的な図面である断面図を参照してここに記述される。それ故、たとえば製造技術および／または公差の結果として、図示の形からの変形が起こることが予想される。このように、本発明の実施形態は、ここに図示したような領域の特定の形に制限されているものと考えるべきではなく、例えば、製造過程の結果としての変形を含むべきものである。例えば、平坦であると図示され、あるいは記述された領域は、通常は、凹凸があり、真直ぐではない特徴物を有してもよい。更に、図示では鋭角となっているが、丸まっているのが通常である。このように、図示された領域はそもそも概略的であり、その形状は、領域の正確な形状を表わそうとするものではなく、本発明の技術範囲を制限しようとするものでもない。
【００５０】
そうでないと規定された場合を除いては、（技術用語及び科学用語を含んで）ここで使用される全ての用語は本発明が属する技術分野の通常の技術を有する者が共通して理解するようなものと同じ意味を有するものである。さらに、共通に使用されている辞書に定義されたような用語は、本明細書および関連技術文献における文脈と矛盾のない意味を有するものと解釈されるべきであり、ここで明確に規定されていない場合は、理想化された、或いは過度に公式的な意味で解釈されるべきではないということはさらに理解されよう。
【００５１】
図３Ａは、本発明の様々な実施形態によるＬＣＤディスプレイに対するバックライト照明システムの概略図である。図３Ａに示すように、ＬＣＤディスプレイシステム５０Ａは、可視スペクトルの赤色、緑色、および青色領域に狭いバンド幅の光４４Ａを発生するＲＧＢ固体レーザ光源４６を含む。光４４Ａは、画素２５Ａを通過するが、画素２５Ａは、画素２５Ａがそれぞれ「オフ」状態にあるか「オン」状態にあるかに依存して、全ての光を遮断するかまたは特定の波長を有する光を通過させる。
【００５２】
ＲＧＢ固体レーザ光源４６は、例えば、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードを含んでもよい。赤色レーザダイオードは、ＤＶＤプレイヤー、ＣＤプレイヤー、およびバーコードスキャナを含む、広い範囲の製品に使用されている市販の製品である。窒化ガリウムベースの青色と緑色レーザダイオードは、様々な企業で実際に使用して示されている。加えて、青色および／または緑色レーザダイオードは、例えば、周波数逓倍の赤外固体レーザ光源を使用して形成してもよい。このような周波数逓倍の赤外レーザは市販されている。
【００５３】
ＲＧＢレーザ光源４６により発生された光４４Ａは、光源にて第１の偏光方向に強く偏光している。一般に、単一共振器のレーザダイオードからの誘導放出光はレーザ接合面に平行な方向に直線偏光している。しかしながら、ランダムな偏光を有する、および／またはレーザ接合面に垂直な偏光を有する自然放出光もまた存在する。最大パワーの近くで動作するレーザダイオードに対しては、垂直成分に対する水平成分の比（すなわち偏光比）は、通常は１００：１より大きい。このように、ＲＧＢレーザ光源から発生した光４４Ａが偏光器１６を通過するとき、偏光器１６の偏光方向がＲＧＢレーザ光源４６の第１の偏光方向に合致している限り、偏光器１６内の吸収による光エネルギーの損失は非常に少ないであろう。更に、ＲＧＢレーザ光源４６により発生された光４４Ａの中に含まれる「迷い」偏光は非常に少ないので、偏光器１６の強度を低減することができる。このことはその厚さおよび／またはディスプレイ５０Ａ全体の経費を低減することになる。
【００５４】
偏光器１６を通過した光４４Ｂは、従来のＬＣＤディスプレイシステムと同様に液晶シャッタ１８を通過する。上記したように、液晶シャッタ１８に入った光４４Ｂは、偏光方向をそのままにして通過するか、（通常は第１の偏光方向から９０°回転している）第２の偏光方向に再偏光されて通過できるようになる。液晶シャッタ１８を出た光４４Ｃは、次にアナライザ４０および光フィルタ４２を通過する。上に議論したように、アナライザ４０は、簡単には、第２の偏光方向に偏光した光を通過させるように配置された偏光フィルタである。このように、画素２５Ａが「オン」のときは、第２の偏光方向へ再偏光した光４４Ｃはアナライザ４０を通過することができる。
【００５５】
従来のＬＣＤディスプレイにおけるのと同様に、光フィルタ４２は、画素２５Ａが狭いスペクトルバンド幅を有する赤色、緑色、または青色光を生成するために不必要な波長を除外する。上に議論したように、光フィルタ４２の通過帯が狭いほど、画素４２により発光される光は純粋になる。このように、いくつかの実施形態では、光フィルタの通過帯はできるだけ狭いことが望ましい。ＲＧＢレーザバックライト４６を有するＬＣＤディスプレイ５０Ａにおいて、ＲＧＢレーザバックライト４６は、例えば1０ｎｍ未満のＦＷＨＭを有する極端に狭いバンド幅を有する赤色、緑色、および青色の周波数で光を発生するので、フィルタ２２の通過帯はいくらでも狭くできる。このように、いくつかの実施形態では、１つ以上のフィルタ４２の通過帯は、可視スペクトルの緑色部分あるいは青色部分にて約５０ｎｍまたはそれ未満という小さな値を選択することができる。赤色スペクトルの位置が可視スペクトルの端部であるので、赤色フィルタは帯域通過型フィルタではなく、長波長通過フィルタであってもよい。このように、ＲＧＢレーザバックライト４６を有するＬＣＤディスプレイ５０Ａでは、フィルタ４２により失う光は非常に少ない。更に、ＲＧＢレーザ光源４６を有するＬＣＤディスプレイ５０Ａでは、赤色、緑色、または青色フィルタ４２の少なくとも１つをも通過しないような光を発生することは少ない。
【００５６】
あるいはまた、ＲＧＢレーザ光源４６により発生した光４４Ａの中でＲＧＢレーザ光源４６により発光した特定の赤色、緑色、および青色波長以外の波長に光エネルギーがあることは非常に少ないので、ＲＧＢレーザベースのシステム５０Ａのフィルタ４２の通過帯は、高い色純度を尚、保ちながら、従来の蛍光ベースのＬＣＤディスプレイのフィルタ２２の通過帯に比較してかなり増大させることができる。すなわち、ＲＧＢレーザ源４６の高い色純度のために、システム５０Ａは、高い色純度を有する発光を提供するために、フィルタ４２にそれほど依存しなくてもよいことになる。
【００５７】
いくつかの実施形態において、レーザダイオードバックライト４６により発光される光のスペクトル純度のために、フィルタ４２を全く省略することも可能である。このように、いくつかの実施形態において、画素はＬＣＤシャッタおよびアナライザだけからなる光フィルタを含んでもよい。例えば、レーザダイオードバックライト４６からの光を画素上で走査し、ディスプレイスクリーン内の選択された画素を照明するために選択的にスイッチ「オン」「オフ」してもよい。代替として、レーザダイオードバックライト４６からの光は一度に１つの色でスクリーン面全体に亘り走査してもよく、画素はＬＣＤシャッタにより選択的に開閉されて、視聴者には単一のフルカラーの画像として認識されるであろう順次的な色分離画像を発生してもよい。３つのレーザダイオードからの光は、例えば以下に記述する走査システムを使用して画素を次々に、あるいは同時に走査してもよい。
【００５８】
偏光器１６を通過する光４４Ｂの極性が、ＲＧＢレーザ源４６のような偏光した光源を含んでいない従来のＬＣＤディスプレイシステムにおける光よりもより高度に偏光しているので、光４４Ｂのなかに、画素が「オフ」のときにアナライザ４０を通過する望ましくない「迷い」偏光は少ない。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、アナライザ４０は、従来のＬＣＤディスプレイのアナライザほどには強い必要はない。このように、アナライザ４０は薄くでき、したがって経費および／またはＬＣＤディスプレイ５０Ａの厚さを低減し、一方では、画素２５Ａは画素が「オフ」状態のときにより濃い黒色を表示することができる。
【００５９】
本発明の更なる実施形態によるＲＧＢレーザベースのＬＣＤディスプレイ５０Ｂは、図３Ｂに示されている。そこに示されるように、ＬＣＤディスプレイ５０Ｂは、液晶シャッタ１８と、アナライザ４０、およびオプションとしての光フィルタ４２を含む画素２５Ｂを照明するＲＧＢ固体レーザ光源４６を含んでいる。図３Ｂに示した実施形態では、ＲＧＢレーザ光源の偏光は十分に強くて、付加的な偏光器は必要ではないので、ＬＣＤディスプレイはＲＧＢレーザ光源４６と液晶シャッタ１８の間に偏光器を含んでいない。従って、図３Ｂの実施形態によるシステムでは、偏光器に伴う光学損失は無い。その場合、画素２５Ｂの光スイッチ部分は液晶シャッタ１８およびアナライザ４０だけを使用して実現できる。代替として、ＲＧＢレーザ光源４６は、レーザ光源４６の組み立ての１部として（不図示の）偏光器を含んでもよい。
【００６０】
本発明の実施形態によるＬＣＤディスプレイは、図３Ａと図３Ｂには示されていない例えば保護被覆、反射性被覆、反射防止被覆、および／または他の要素を含む、他の特徴物を含んでもよいことは理解されるであろう。
【００６１】
図４−１１は、本発明の実施形態によるＲＧＢレーザバックライト光源とＬＣＤディスプレイスクリーンの様々な配置を示す。図４−１１に示した色々な配置は、例示目的だけのために提示されているものであり、本発明の技術範囲を逸脱することなしに、本発明は多くの他の配置で実施することもできることは理解されよう。
【００６２】
図４に戻って、ＬＣＤディスプレイ１００Ａが、側面図の中に概略的に描かれている。図４に示されているように、ＬＣＤディスプレイ１００Ａは、１側面にＬＣＤディスプレイスクリーン１１５を有する筐体９ＯＡを含む。上に論じたように、ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５は、ＬＣＤデバイスの２次元アレイを含み、ＬＣＤデバイスのそれぞれは、図３Ａと３Ｂの実施形態と関連して上記したように、赤色、緑色、および青色画素を含んでいる。ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５は、ＲＧＢレーザ光源４６Ａにより照明される照明領域５０Ａを含む。該光源は、図示のごとく、ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５の背後に搭載され、ＲＧＢレーザ光源４６Ａにより発光したレーザ光が直接照明領域５０Ａへ投影されるようになっている。
【００６３】
よく知られているように、レーザ光源は、低発散角を有するビームを発生する。従って、照明領域５０Ａのような２次元面上に一様にレーザビームを投影するためには、ビームを拡散および／または走査することが望ましい。例えば、図１２に示すように、レーザ光源１５０は、低発散角を有するビーム１２５を発生するレーザ１２０を含んでいる。ビーム１２５は、ビームを水平および垂直軸に沿って走査して、走査されたビーム１３５を発生するための走査器１３０を通過してもよい。レーザ１２０は赤色、緑色、および／または青色の固体レーザダイオード、および／または、所望の色範囲に依存して、他のスペクトル領域で発光するレーザダイオードを含んでもよいことは理解されよう。さらには、レーザ１２０は色範囲の拡大のために４個以上のレーザダイオードを含んでもよい。
【００６４】
レーザ光源１６０は図１３に示される。レーザ光源１６０は、低発散角を有するビーム１２５を発光するレーザ１２０を含む。ビーム１２５は、ビームを水平および垂直軸に沿って走査してより大きな発散角を有する走査されたビーム１３５を生成するためのビーム走査器１３０を通過する。走査されたビーム１２５は、次に、ビーム１３５の発散角を増加させてより大きな発散角を有する出力ビーム１４５を生成するために配置された、ビーム拡散器１４０を通過する。レーザ光源１６０によるビーム出力の発散角を増加させるために多重の走査器および／または拡散器を使用してもよいことは理解されるであろう。ビーム走査のステップとビーム拡散のステップは順番を入れ替えてもよく、図１３の実施形態に示されたものとは別のものに変えてもよいことは更に理解されるであろう。さらには、ビーム走査器１３０は、水平および／または垂直方向の走査を順次行うビーム走査器を含んでもよい。
【００６５】
図４に戻り、ＲＧＢレーザ光源４６Ａからの拡散およびまたは走査されたビーム出力は、ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５の２次元照明領域５０Ａ上に投影される。いくつかの実施形態では、ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５は、図３Ａの実施形態のように配置されている。すなわち、ディスプレイスクリーン内の各画素は偏光器１６、液晶シャッタ１８、アナライザ４０、およびフィルタ４２を含んでいる。このように、いくつかの実施形態では、ＲＧＢレーザ光源４６Ａにより出力されたビームは、まず先に偏光器１６を通過し、それからシャッタ１８、アナライザ４０、およびフィルタ４２を通過する。
【００６６】
他の実施形態において、ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５は、図３Ｂの実施形態に従い配置されている。すなわち、ディスプレイスクリーン内の各画素は、液晶シャッタ１８、アナライザ４０、フィルタ４２を含んでいる。このように、いくつかの実施形態では、ＲＧＢレーザ光源４６Ａにより出力されたビームは、まず偏光器１６を通過するということはなくて、液晶シャッタ１８を通過する。
【００６７】
図４には単一のＲＧＢレーザ光源４６Ａが示されているが、３つの別々のレーザ光源（すなわち赤色、緑色、および青色）が備わっていてもよいということは理解されよう。
【００６８】
本発明の更なる実施形態は、図５と６に示されるが、それは、１側面に配置されたＬＣＤディスプレイスクリーン１１５を有する筐体９０Ｂを含むＬＣＤディスプレイシステム１００Ｂの、それぞれ上面図および前面図である。ディスプレイスクリーン１１５は、多くの照明領域５０Ａ―５０Ｈに分割され、そのそれぞれは対応するＲＧＢレーザ光源４６Ａ―４６Ｈにより照明される。照明領域５０Ａ―５０Ｈは、隣接する照明領域と重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。図５−６に示した実施形態では、照明領域５０Ａ―５０Ｈは重なっていない。しかしながら、いくつかの場合は、例えば、ＬＣＤディスプレイスクリーン１１５面に亘りより均等な光分布を提供するためには、照明領域が重なっているのが望ましいであろう。
【００６９】
本発明の更なる実施形態は図７に示される。そこに示されるように、ＬＣＤディスプレイ１００Ｃは、１側面にＬＣＤディスプレイスクリーン１１５を有する筐体９０Ｃを含んでいる。ＲＧＢレーザ光源４６Ａは、該筐体内に搭載され、光をＬＣＤディスプレイスクリーン１１５の照明領域５０Ａ上に投影する。上に論じたように、ＲＧＢレーザ光源４６Ａは、光源４６Ａにより発光されるビームの発散角を増加して、ビームにより照明される面積を増加させるために、１つ以上のビーム拡散器および／またはビーム走査器を含んでいてもよい。加えて、ＬＣＤディスプレイシステム１００Ｃは、光源４６Ａからのビームを照明領域５０Ａ上に反射する鏡４５を含んでもよい。鏡４５は、照明領域５０Ａのサイズを増大するために光源４６Ａからのビームを更に拡散してもよい。
【００７０】
いくつかの実施形態では、鏡４５は、受動的な鏡を含んでもよい。さらに、鏡４５は、光源４６Ａにより発光されたビームをさらに拡散する凸面の表面を有してもよい。
【００７１】
他の実施形態では、鏡４５は、例えば、所望の方向に光のビームを制御よく反射させることができるマイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)鏡のような能動的な鏡を含んでもよい。ＭＥＭＳ鏡はこの分野ではよく知られていて、例えば、光スイッチとして、および反射器としてディジタル光投影（ＤＬＰ）テレビジョンに使用されている。
【００７２】
本発明の更なる実施形態は図８と９に示される。これらの図は、１側面上に搭載されたＬＣＤディスプレイスクリーン１１５を有する筐体９０Ｄを含むＬＣＤディスプレイシステム１００Ｄの、それぞれ側面図および前面図である。図８と９に示されたシステム１００Ｄは多数のＲＧＢレーザ光源４６Ａ―４６Ｈを含み、そのそれぞれは、ビームをＬＣＤディスプレイスクリーン１１５上の対応する照明領域５０Ａ―５０Ｈ上に投影する。ＲＧＢレーザ光源４６Ａ―４６Ｈからのビームは、対応する鏡４５Ａ−４５Ｈで反射して離れる。その鏡は上に論じたように、能動的および／または受動的な反射素子を含んでもよい。さらに、上に論じたように、ＲＧＢレーザ光源４６Ａ―４６Ｈは発光したレーザビームが照明領域５０Ａ―５０Ｈを照明するようにビーム拡散機能および／またはビーム走査機能を備えるための特徴物を含んでもよい。
【００７３】
図８−９に示した実施形態は、８個のＲＧＢレーザ光源４６Ａ―４６Ｈと８個の対応する照明領域５０Ａ―５０Ｈを含んでいるが、これより多い、または少ないＲＧＢレーザ光源と対応する照明領域が備わっていてもよいということは理解されよう。更に、図９に示した照明領域５０Ａ―５０Ｈは重なっていないが、本発明のいくつかの実施形態では、照明領域は重なってもよい、ということは理解されよう。図８−９に示した光源４６Ａ―４６Ｈは、赤色、緑色、および青色レーザを含むように記されているが、赤色、緑色、および青色レーザは別々の筐体内に、および／または別々のユニットとして備えられてもよいということは更に理解されるであろう。更に、ビーム特性、輝度、および／または他の特性が異なるので、ＬＣＤシステム１００Ｄは、ある波長のレーザの数は他の波長の数とは異なる数を含むのが望ましい。例えば、ＬＣＤシステム１００Ｄが赤色レーザよりも青色および／または緑色レーザをより多く含むことが望ましい。
【００７４】
本発明の更なる実施形態は図１０に示される。この図は、１側面上にＬＣＤディスプレイスクリーン１１５を有する筐体９０Ｅを含むＬＣＤディスプレイ１００Ｅを示す。図９に示すように、少なくともいくつかのＲＧＢレーザ光源４６Ａ、４６Ｂは、発光されたビームの最初の方向はＬＣＤスクリーン１１５から離れる向きの実質的に垂直方向であるように配向されている。発光されたビームは反射器４５Ａ、４５ＢによりＬＣＤディスプレイスクリーン１１５の対応する照明領域５０Ａ、５０Ｂの方向に反射される。上に論じたように、反射器４５Ａ、４５Ｂは能動および／または受動素子を含む。
【００７５】
図１１に示した実施形態においても同様に、ＬＣＤディスプレイシステム１００Ｆ内のＲＧＢレーザ光源４６Ａ、４６Ｂは、発光されたビームの最初の方向がＬＣＤディスプレイスクリーン１１５の表面に平行であるように配向されている。発光されたビームは、反射器４５Ａ、４５ＢによりＬＣＤディスプレイスクリーン１１５上の対応する照明領域５０Ａ、５０Ｂの方向に反射される。
【００７６】
本発明の他の実施形態では、図４−１１の実施形態の色々な組み合わせおよび準組み合わせが提供されることも当業者には理解されるであろう。このように、例えば、図７−１１の実施形態は色々な組み合わせに組み合わされて、色々な照明パターンを提供することができる。更に、直接照明および反射照明の組み合わせは本発明のいくつかの実施形態において使用されるし、能動的な反射と受動的な反射の組み合わせも使用されている。
【００７７】
本発明の実施形態は赤色、緑色、および青色レーザダイオードを含む固体光源に関して記述してきたが、適切な／異なる色の範囲を提供するための光源として他の色を選択することもできるということは理解されよう。更に、本発明によるいくつかの実施形態では、より広い色の範囲を提供するために、３つより多い光源を使用してもよい。このように、ここで"ＲＧＢ"レーザ光源と呼ぶレーザ光源は、赤色、青色、および／または緑色のスペクトル領域以外の光を発光するレーザを含んでもよく、赤色、青色、および／または緑色のスペクトルの光を発光する必要はない。
【００７８】
図と記述において、本発明の実施形態が開示された。固有の用語が使用されたけれども、一般的で記述目的だけの意味で使用されたものであり、制限しようとするものではない。本発明の技術範囲は以下の請求項に述べられている。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】蛍光ベースのＬＣＤディスプレイの概略図である。
【図２】ＲＧＢＬＥＤベースのＬＣＤディスプレイの概略図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態によるＬＣＤディスプレイの概略図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態によるＬＣＤディスプレイの概略図である。
【図４】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの断面概略図である。
【図５】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの断面概略図である。
【図６】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの概略図である。
【図７】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの断面概略図である。
【図８】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの断面概略図である。
【図９】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの概略図である。
【図１０】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの断面概略図である。
【図１１】本発明の実施形態によるディスプレイパネルの断面概略図である。
【図１２】本発明の様々な実施形態で使用するレーザ光源の概略図である。
【図１３】本発明の様々な実施形態で使用するレーザ光源の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年9月12日(2007.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色の偏光したレーザ光の第１のビームを発生するステップと、
画素のアレイを含むＬＣＤスクリーンへ向けて、前記偏光したレーザ光の第１のビームを方向付けするステップと、
前記第１の色の色分離画像を発生するために、前記画素のアレイの第１の複数画素を選択的に活性化するステップと、
第２の色の偏光したレーザ光の第２のビームを発生するステップと、
前記ＬＣＤスクリーンへ向けて、前記偏光したレーザ光の第２のビームを方向付けするステップと、
前記第２の色の色分離画像を発生するために、前記画素のアレイの第２の複数画素を選択的に活性化するステップと
を含むＬＣＤディスプレイ用のバックライト照明を備える方法。
【請求項２】
第３の色の偏光したレーザ光の第３のビームを発生するステップと、
前記ＬＣＤスクリーンへ向けて、前記偏光したレーザ光の第３のビームを方向付けするステップと、
前記第３の色の色分離画像を発生するために、前記画素のアレイの第３の複数画素を選択的に活性化するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＬＣＤスクリーン面に亘って前記偏光した光の第１のビームと第２のビームを走査するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記偏光したレーザ光の第１のビームと第２のビームを拡散するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記偏光したレーザ光の第１のビームを反射器から前記ＬＣＤスクリーンへ反射させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記偏光したレーザ光の第１のビームを反射させるステップは、受動的な反射器を使用して、前記偏光したレーザ光の第１のビームを反射させるステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップは、能動的な反射器を使用して、前記偏光したレーザ光のビームを反射させるステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記能動的な反射器は、マイクロ電気機械システム(ＭＥＭＳ)鏡を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ＬＣＤ画素のアレイを備えるＬＣＤスクリーンと、
第１の色の偏光したレーザ光の第１のビームを発生し、前記偏光したレーザ光の第１のビームをＬＣＤスクリーンの方へ方向付けするために配置された第１のレーザと、
第２の色の偏光したレーザ光の第２のビームを発生し、前記偏光したレーザ光の第２のビームをＬＣＤスクリーンの方へ方向付けするために配置された第２のレーザとを備え、
前記第１の色の色分離画像を発生するために、前記偏光した光の第１のビームが発生している間に前記画素のアレイの第１の複数画素が選択的に活性化するように前記ＬＣＤディスプレイが配置されていて、
前記第２の色の色分離画像を発生するために、前記偏光した光の第２のビームが発生している間に前記画素のアレイの第２の複数画素が選択的に活性化するように前記ＬＣＤディスプレイが更に配置されていることを特徴とするＬＣＤディスプレイ。
【請求項１０】
第３の色の偏光したレーザ光の第３のビームを発生し、前記偏光したレーザ光の第３のビームをＬＣＤスクリーンの方へ方向付けするために配置された第３のレーザを更に備え、
前記第３の色の色分離画像を発生するために、前記偏光した光の第３のビームが発生している間に、前記画素のアレイの第３の複数画素を選択的に活性化するように前記ＬＣＤディスプレイが更に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤディスプレイ。
【請求項１１】
前記ＬＣＤスクリーン面に亘って前記偏光した光の第１のビームと第２のビームを走査するために配置された走査器をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤディスプレイ。
【請求項１２】
前記偏光したレーザ光の第１のビームと第２のビームを拡散するために配置された拡散器を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤディスプレイ。
【請求項１３】
前記偏光したレーザ光の第１のビームと第２のビームをＬＣＤスクリーン方向へ反射するために配置された反射器を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤディスプレイ。
【請求項１４】
前記反射器は、受動的な反射器を含むことを特徴とする請求項１３に記載のＬＣＤディスプレイ。
【請求項１５】
前記反射器は、能動的な反射器を含むことを特徴とする請求項１３に記載のＬＣＤディスプレイ。
【請求項１６】
前記能動的な反射器は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）鏡を含むことを特徴とする請求項１５に記載のＬＣＤディスプレイ。
【国際調査報告】
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