(57)【要約】 【課題】  見る者から表示面への距離に関わりなく一致性のある最良の画像表示の要求を提供できる液晶ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  液晶ディスプレイ装置は、調整式バックライトユニット７０１とＬＣＤユニット７０２を有する。調整式バックライトユニット７０１は、光源７０３、ガイドユニット７０４、ガイドユニットプリズムアレイ７０４（ａ）、プリズムアレイ７０５（ａ）を有する感光ユニット７０５、調整機構ユニット７０６を更に含む。ここでは、拡散器、偏光器などの感光ユニット７０５は、上平面７０５（ｂ）を有する。ガイドユニット７０４は、ライトガイド又はウェーブライトからなることができ、ガイドユニット７０４と感光ユニット７０５との間の距離は、調整機構ユニット７０６によって調整することができる。【選択図】  図７Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元／３次元の視野が改善された液晶ディスプレイ装置であって、
液晶ディスプレイモニターユニット、及び
前記液晶ディスプレイモニターユニットの後方に設置された調節式バックライトユニットを含む液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
調整式バックライトユニットは、
ガイドユニット、
感光ユニット、及び
前記ガイドユニットと前記感光ユニットとの間の距離を変動させる調整機構ユニットを含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
感光ユニットは、拡散器、パララックスユニット、集光器、これらの組み合わせを含む請求項２に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
ガイドユニットは、ライトガイドユニット、又は、ウェーブユニットを含む請求項２に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】
調整機構ユニットは、加えられた温度、圧力、又は、電子入力信号に対応してその直線寸法を変動させ、ガイドユニットと感光ユニットと相対的な線性変換を制御する請求項２に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項６】
調整機構ユニットは、加えられた機械的ひずみに対応してその直線寸法を変動させ、ガイドユニットと感光ユニットとの相対的な線性変換を制御する請求項２に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
液晶ディスプレイの２次元／３次元の視野を改善する方法であって、
液晶ディスプレイモニターユニットを提供するステップ、及び
前記液晶ディスプレイモニターユニットの後方に調整式バックライトユニットを設置するステップ、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイに関し、特に、距離及び角度を変化させたときの液晶ディスプレイ装置が表示する２Ｄ／３Ｄの画像に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＬＣＤ装置においては、軽量薄型で大型のカラーＬＣＤ装置が特に注目を受け、販売及び普及されてきている。ＬＣＤ装置は、電子製品、例えば、ノートパソコン、デスクトップモニタ、テレビ、デジタルカメラ、ＤＶＤプレーヤー、ＰＤＡ、携帯電話、携帯式ゲーム装置、カーナビシステムと、その他のアプリケーションに用いられている。そして、液晶技術にとっては、ますます高次元の要求がなされており、例えば、見る者がどこに位置しても、一致性のある最良の画像を表示できることが要求されている。
【０００３】
従来の２次元／３次元に関する表示画像は、例えば、位相遅延板（ｐｌａｎｅ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）、分光導波（ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｅ）、パララックスユニット（ｐａｒａｌｌａｘ  ｕｎｉｔ）と、レンチキュラーシート（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ  ｓｈｅｅｔ）によって集光する原理などの受動型偏光（ｐａｓｓｉｖｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を用いている。しかし、固定式レンチキュラーシートとパララックスユニットは、肉眼で視角と距離に関する制限を伴う。また、固定式の設計は、表示画像の調整を妨げ、３次元の画像表示の適用性にも制限がある。
【０００４】
図１Ａ、１Ｂに示すように、従来のＬＣＤは、上、中、下の異なる基礎感光ユニットを含む。図１Ａは、従来の構造を示しており、ライトガイドユニット１０１、光源１０１（ａ）、光拡散ユニット１０２、ＬＣＤモニターユニット１０３と、レンチキュラーレンズプリズムアレイ１０４を含む。ＬＣＤの後方から観察すると、例えば、拡散板（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）の下の基本感光ユニットは、例えば、位相遅延板、偏光（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）、分光伝送と、ライトバリア（ｌｉｇｈｔ  ｂａｒｒｉｅｒ）など、伝送された光線を異なる方法により拡散する働きを有する。ＬＣＤの前方から観察すると、上の基本感光ユニットは、例えば、レンチキュラーシート、ウェーブガイド（ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｅ）などの光学構造を有し、伝送された光線を集光する働きをする。図１Ａに示すように、従来の構造は、調整機構１０５を更に含み、ディスプレイユニットと集光器との間に設置される。その他、図１Ｂに示すように、調整機構１０５は、ディスプレイユニットと集光器との間、ディスプレイユニットと光拡散器との間に設置されることもできる。
【０００５】
図２Ａ、２Ｂに示すように、従来はまた、ライトガイド拡散ユニットを用いて伝送された光線を拡散するものもある。これは、図１Ａ、１Ｂの中で分かれて設置されたライトガイドユニット１０１、光拡散ユニット１０２に対応する。図２Ａに示すように、この従来の構造は、組み合わせ型ライトガイド拡散ユニット２０１、ディスプレイユニット２０３、集光器２０４と、ディスプレイユニット２０３と集光器２０４の間に設置された調整機構２０５を含む。その他、図２Ｂに示すように、調整機構２０５は、ライトガイド拡散ユニット２０１とディスプレイユニット２０３との、ディスプレイユニット２０３と集光器２０４との間に設置することもできる。
【０００６】
従来の技術（特許文献１参照）において、既に２次元／３次元ディスプレイの距離調整可能な装置が掲示されている。図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂは、従来の集光器の高さを調節できる機能を有する３次元ディスプレイ装置の構造を示している。図３Ａは、３次元表示面が固定された時の例を示している。図３Ａに示すように、この装置は、ライトガイドユニット３０１、光拡散器３０２、ディスプレイユニット３０３と、集光器３０４を含み、更に、ディスプレイユニット３０３と集光器３０４との間に設置された調整機構３０５を含む。この設置は、３次元表示面３０６が全体の液晶装置から離れた特定距離に位置付けできるようにさせる。図３Ｂは、調整機構の動作を表しており、集光器３０４を位置付けることで３次元表示面３０６を補正し、表示を促進する。
【０００７】
図４Ａ、４Ｂは、上記と異なる調整システムによって３次元表示面を表示する例を示している。図４Ａは、同じように図３Ａ、３Ｂと同じ装置を有し、ライトガイドユニット４０１、光拡散器４０２、ディスプレイユニット４０３と、集光器４０４を含み、更に、調整機構４０５を含む。図３Ａに比べ、調整機構４０５による３次元表示面４０６を離れた距離に位置付けする。投影された３次元表示面４０６は、合成３次元画像である。図４Ｂに示すのは、調整機構４０５の動作であり、集光器４０４を位置付けする。図３Ｂに示された方式と同様に、３次元表示面４０６を補正し、表示の状況を促進する。図３Ａと図４Ａは、異なる距離における状況を表し、図３Ｂと図４Ｂは、異なる角度の状況を表している。
【特許文献１】米国特許第６３７７２９５号明細書
【０００８】
上記従来技術では、３次元表示画像の距離を、見る者の位置に対応して、調整機構を用いて調整を行うことができる。従来用いられる調整可能構造４０５は、電気機械的な方法を用いて製造することができ、且つ、レンズアレイから構成され、レンチキュラーシートであることができ、レンズアレイは、ホログラムアレイ又はパララックスユニットであることができる。
【０００９】
更に重要なこととして、調整機構は、通常、ディスプレイユニット４０３の上端又は更に上方に設置される。機械伝動機に接続された電気機械変換器（調整機構）は、レンズアレイ、レンチキュラーシート、又は、パララックスユニットに取って代わって用いられており、電気機械的構造のみを含む。電機変換器は、ステップモーター、サーボモーター、又は、ボイスコイルステージを含み、且つ、これらの装置は、歯車（ｗｈｅｅｌ）装置、ボールねじ（ｂａｌｌ−ｓｈａｐｅｄ  ｓｃｒｅｗ）装置も含む。これらの電気機械的方法は、見る者が停めたい位置／角度の情報が正確に入力された状況でのみ用いられる。
【００１０】
現在、レンチキュラーシートとパララックスユニットとの間の距離を、修正又は調整する新たな電気機械的方法が研究されている。このディスプレイの機能改善の努力は、肉眼の視野範囲と距離の調整を可能にさせる。しかし、実際には、複雑で入り組んでおり信頼性に乏しく、且つ、正確さと安定性が低い。
【００１１】
また、従来の３次元ディスプレイ装置は、小型の手のひらサイズの電子装置、又はデスクトップ型電子装置のみに適用される傾向がある。よって、現在の技術での３次元ディスプレイ装置の応用は、コストの浪費だけでなく、多くの制限を受ける。
【００１２】
以上の問題から、従来のＬＣＤにおいては、ディスプレイからの距離に応じて表示された画像を見るために見る者の方が生理的な調整を行う必要がある。これは、生理的緊張を招くだけでなく、表示面の距離の違いに伴って画像の品質も落ちる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、ＬＣＤそのものの表示特性を改善すること、即ち、見る者から表示面への距離に関わりなく一致性のある最良の画像表示の要求を提供できることが極めて重要である。更に、２次元／３次元の表示に対して、距離、角度が異なっても良好な画像品質を提供できることが要求される。よって、本発明は、この課題を解決可能であり、正確でコスト効率を満足することのできる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、２次元／３次元の視野が改善された液晶ディスプレイ装置であって、液晶ディスプレイモニターユニット、及び、前記液晶ディスプレイモニターユニットの後方に設置された調節式バックライトユニットを含む液晶ディスプレイ装置である。
【００１５】
調整式バックライトユニットは、ガイドユニット、感光ユニット、及び、前記ガイドユニットと前記感光ユニットとの間の距離を変動させる調整機構ユニットを含むものである
【００１６】
感光ユニットは、拡散器、パララックスユニット（ガイドユニット、ウェーブガイド、ライトガイド拡散ユニット、拡散ユニット）、集光器、これらの組み合わせを含んでいて良い。また、ガイドユニットは、ライトガイドユニット、又は、ウェーブユニットを含む。
【００１７】
調整機構ユニットは、加えられた温度、圧力、電子入力信号、機械的ひずみに対応してその直線寸法を変動させ、ガイドユニットと感光ユニットと相対的な線性変換を制御するようになっている。この調整機構ユニットは、前記加えられた温度等により寸法変化し、可視特性を最適化することができる構成材料を含む。
【００１８】
そして、本願は、液晶ディスプレイの２次元／３次元の視野を改善する方法を提供する。この方法は、液晶ディスプレイモニターユニットを提供するステップ、及び、前記液晶ディスプレイモニターユニットの後方に調整式バックライトユニットを設置するステップ、を含む方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の液晶ディスプレイ及び表示方法によれば、ＬＣＤそのものの可視特性を調整することができ、見る者から表示面への距離が長短に関わりなく、一致性のある最良の画像表示を提供することができ、且つ、正確な２次元／３次元の表示を提供することができる。
【００２０】
また、本発明では、調整機構の構成材料の材料特性（電気的特性、膨張特性、温度特性、圧力特性）を利用し調整を行うが、従来のＬＣＤ装置の機械的な構造を用いることもでき、製造と動作のコストと複雑度を減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
以下、図に基づいて本発明の実施例を述べており、調整式の２次元／３次元ＬＣＤ装置とその表示方法を示す。
【００２３】
図５Ａは、本発明のＬＣＤ装置の調整式バックライトユニット５０１とＬＣＤユニット５０２の好ましい実施例を表している。調整式バックライトユニット５０１は、光源５０３、ライトガイドユニット５０４、調整式感光ユニット５０５と、調整機構５０６から構成される。本発明では、調整式感光ユニット５０５は、パララックスユニット、拡散器、偏光器、又は集光ユニットと、それらの組み合わせからなることができる。
【００２４】
図５Ｂは、本実施例の拡大図を示している。本発明の調整式バックライトユニット５０１は、調整式感光ユニット５０５を有し、本発明では、調整式感光ユニット５０５は、ウェーブガイド又はライトガイドとして働く、プリズムアレイ５０７を含むことができる。
【００２５】
プリズムアレイ５０７は、異なる反射率を有する透明凸シート又は透明凹シート基板からなることができ、本発明の調整式バックライトユニット５０１は、例えば、レンチキュラーシートのレンズアレイから構成されることができる。
【００２６】
尚、３次元ディスプレイの鮮明さは、従来の機械設計の方法によって製造されたライトガイドユニット、拡散器、パララックスユニット、又は、ディスプレイパネルを通して調整することができる。
【００２７】
図６Ａ−６Ｅは、本発明の異なる実施例の調整機構を示している。構成材料が有する特性（電気的特性、膨張特性、温度特性、圧力特性）による設計、又は、これらを併用する従来の機械設計は、バックライトユニット５０１部品（ライトガイドユニット／ウェーブガイド／レンズアレイ構造）と調整式感光ユニット５０５（パララックスユニット）間の距離（上下左右）を調整するために用いられ、且つ、調整式バックライト構造５０６は、ＬＣＤユニット５０２の下方に設置される。
【００２８】
以下、図６Ａ−６Ｅにて本発明の調整機構を示す。図６Ａは、低温（ｈ）から高温（Ｈ）の変化を表す。図６Ｂは、低電圧（ｈ）から高電圧（Ｈ）の変化を表す。図６Ｃは、低圧（ｈ）から高圧（Ｈ）の変化を表す。図６Ｄは、低機械高度（ｈ）から高機械高度（Ｈ）の変化を表す。最後に、図６Ｅは、低液体圧（ｈ）から高液体圧（Ｈ）の変化を表す。本発明は、調整機構を調整するための多種の方法を提供し、感光ユニットと調整式バックライトユニット間の距離の変動を提供する。
【００２９】
図７Ａ−７Ｆは、本発明の異なる実施例での状況のＬＣＤ調整装置を表している。図７Ａでは、本実施例は、ＬＣＤ調整装置を含み、調整式バックライトユニット７０１とＬＣＤユニット７０２を有する。調整式バックライトユニット７０１は、光源７０３、ガイドユニット７０４、ガイドユニットプリズムアレイ７０４（ａ）、プリズムアレイ７０５（ａ）を有する感光ユニット７０５、調整機構ユニット７０６を更に含む。本実施例では、例えば、拡散器、偏光器などの感光ユニット７０５は、上平面７０５（ｂ）を有する。本発明のガイドユニット７０４は、ライトガイド又はウェーブライトからなることができ、ガイドユニット７０４と感光ユニット７０５間の距離は、調整機構ユニット７０６によって調整することができる。注意するのは、本実施例は、二種類のプリズムアレイ７０４（ａ）と７０５（ａ）を含む。
【００３０】
図７Ｂ−７Ｅは、本発明のその他の選択可能な実施例を説明する。図７Ｂでは、ガイドユニット７０４は、プリズムアレイ７０４（ａ）を含めていないが、上平面７０７を有する。図７Ｃでは、感光ユニット７０５は、透明凸状のシート上表面７０５（ｃ）を有するレンチキュラーレンズプリズムアレイからなる。図７Ｄでは、ガイドユニット７０４は、上平面７０７を有する。図７Ｅでは、感光ユニット７０５は、下平面７０５（ｄ）と透明凹シート上表面７０５（ｃ）を有する。最後に、図７Ｆは、ガイドユニット７０４に上平面７０７を有し、レンチキュラーシートから形成された感光ユニット７０５に合わせ、且つ、感光ユニット７０５は、低平面７０５（ｄ）を有する。
【００３１】
注意すべきは、本発明のライトガイド、ウェーブガイドと、拡散ユニットは、一つ、又は、複数のプリズムアレイから構成されることができる。このプリズムアレイは、規則的、又は不規則的な形状からなることができる。また、同時に連続的、又は、部分的なものとすることもできる。更に、同じ又は異なる角度を有することもできる。
【００３２】
そして、本発明による最終的なパララックス効果は、異なる調整式バックライトユニットプリズムアレイ、集光器、パララックスユニットの組み合わせによって作られる。
【００３３】
本実施例は、例えば、線膨張係数、温度、圧力特性に基づく調整機構の電子的特性を用いたもので、これらの機構は、油圧、温度、電圧の調整、圧力（気体又は液体）調整によって動作することができ、又は、歯車、ボールねじと、材料が弾性の方式で動作することもできる。前述のように、本発明はまた、従来の機械構造を用いる調整式感光ユニットに取って代わるものである。
【００３４】
本発明の調整機構は、手動式又は無線式で、直接又はわずかに感光ユニットに接触させることができる。
【００３５】
図８は、調整式バックライトユニットのガイドユニット８０１（ライトガイド又はウェーブライト）、プリズムアレイ８０２、感光層８０３（集光器、プリズムアレイ８０４の頂部８０４（ａ））の角度関係を示している。感光層のプリズム８０４は、ガイドユニット８０１の光放射面８０５に向いた上頂部８０４（ａ）を有する。感光層８０３のプリズムアレイ頂部８０４（ａ）の間の夾角は、２β（１０°〜７０°）であり、ガイドユニット８０１のプリズムアレイ頂部８０２（ａ）間の夾角は、２α（１４０°〜１７９°）である。
【００３６】
そして、本発明の機能は、特に、ディスプレイユニットが垂直、水平、又はどの方向にあっても、バックライトユニットと感光ユニットとの間の距離を調整することによって、ディスプレイ装置の鮮明さを高めることができる。
【００３７】
要約すれば、本発明の調整式バックライトユニットの感光層の距離は、２次元／３次元ＬＣＤの視角分布の特徴を調整して最適化することができる。本発明の方法は、バックライトユニットの中のプリズムの頂角角度を調整させて、ＬＣＤ装置に伝送された光線の可視角の分布を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の一つの調整機構を有するＬＣＤを表している。
【図２】もう一つの複数の調整機構を有するＬＣＤを表している。
【図３】従来の３次元ＬＣＤ構造を表している。
【図４】従来の３次元ＬＣＤ構造を表している。
【図５】本発明の実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図６】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図７Ａ】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図７Ｂ】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図７Ｃ】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図７Ｄ】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図７Ｅ】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図７Ｆ】本発明の異なる実施例に基づいたＬＣＤの調整機構装置の断面図を表している。
【図８】本発明のＬＣＤに基づいた感光ユニットのレンズユニット頂点に相対する調整可能なバックライトユニットのレンズガイドユニット頂点間の角度範囲の断面図を表している。
【符号の説明】
【００３９】
１０１、３０１、４０１、５０４  ライトガイドユニット
１０１ａ、５０３、７０３  光源
１０２  光拡散ユニット
１０３  ＬＣＤモニターユニット
１０４  レンチキュラーレンズプリズムアレイ
１０５、２０５、３０５、４０５、５０６  調整機構
２０１  ライトガイド拡散ユニット
２０３、３０３、４０３  ディスプレイユニット
２０４、３０４、４０４  集光器
３０２、４０２  光拡散器
３０６、４０６  ３次元表示面
５０１  バックライトユニット
５０２、７０２  液晶ディスプレイユニット
５０５  調整式感光ユニット
５０７、７０４（ａ）、７０５（ａ）、８０２、８０４  プリズムアレイ
７０１  調整式バックライトユニット
７０４、８０１  ガイドユニット
７０５  感光ユニット
７０５（ｂ）、７０５（ｃ）、７０７上平面
７０５（ｄ）低平面
７０６  調整機構ユニット
８０４（ａ）、  プリズムアレイ頂部
８０３  感光層
８０５  光放射面
２α  ガイドユニットのプリズムアレイ頂部の夾角
２β  感光層のプリズムアレイ頂部の夾角
【図１】
2006079082.tif 000003
【図２】
2006079082.tif 000004
【図３】
2006079082.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2006079082.tif 000009
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
2006079082.tif 000013
【図７Ｆ】
2006079082.tif 000014
【図８】
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