(57)【要約】バックライトからの光が該バックライトの目視側に設けられた反射フィルタ構造によってフィルタリングされる、バックライト付カラーディスプレイが開示される。反射フィルタ構造は、赤、緑、青のサブピクセルを有するピクセルを画成する。本発明によれば、フィルタ構造は、結合してスペクトルの可視範囲全体をカバーする反射帯域を有し、従って反射帯域間にギャップがない。バックライトからの発光は、狭帯域が好ましく、ピーク発光波長が対応する反射帯域内に入り、かつその短波長のカットオフに近づくように選択される。さらに、バックライトからの発光は人間の目の三刺激機能と適切に重なるように選択されると好ましい。
2005507507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁スペクトルの可視範囲内で発光するよう動作する光源と、
前記光源の目視側に設けられるフィルタ構造であって、前記光源によって出射される光をスペクトル的にフィルタリングし、各々が赤、緑、青のサブピクセルから成る色のピクセルを提供するよう動作する、フィルタ構造とを備え、
前記フィルタ構造は、前記赤のサブピクセルの透過帯域を画成するシアン反射領域と、前記緑のサブピクセルの透過帯域を画成するマゼンタ反射領域と、前記青のサブピクセルの透過帯域を画成するイエロー反射領域とを有する、バックライト付カラーディスプレイにおいて、
前記シアン、マゼンタ、イエローの反射領域は、２つの異なる該反射領域のあらゆる組み合わせによって前記電磁スペクトルの可視範囲全体が実質的にカバーされる反射帯域を有することを特徴とする、ディスプレイ。
【請求項２】
前記サブピクセルの前記スペクトル透過帯域は本質的に重ならず、それらが結合されて前記スペクトルの可視範囲全体を実質的にカバーする、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
各シアン反射領域は、バックライトから視野方向へ連続して設けられる青反射領域および緑反射領域によって画成され、
各マゼンタ反射領域は、前記視野方向へ連続して設けられる赤反射領域および青反射領域によって画成され、
各イエロー反射領域は、前記視野方向へ連続して設けられる赤反射領域および緑反射領域によって画成される、請求項１または２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記フィルタ構造は、コレステリックカラーフィルタ、ホログラフィックカラーフィルタ、および干渉スタックカラーフィルタから成るフィルタ群から選択される干渉カラーフィルタを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記赤反射領域の短波長のカットオフおよび前記緑反射領域の長波長のカットオフは、ほぼ同じ波長で発生し、
前記緑反射領域の短波長のカットオフおよび前記青反射領域の長波長のカットオフは、ほぼ同じ波長で発生する、請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記マゼンタ反射領域および前記イエロー反射領域の長波長のカットオフは、前記電磁スペクトルの赤外域で発生する、請求項１から５のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記光源は、少なくとも３つの拘束された発光帯域内で発光するよう動作し、各ピーク波長は、赤のサブピクセル、緑のサブピクセル、および青のサブピクセルの透過帯域の１つの中に各々入り、
前記各発光帯域は更に、対応する透過帯域よりも狭い、請求項１から６のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記発光帯域は、青については４５０から４７０ｎｍの間、緑については５３０から５５０ｎｍの間、赤については６００から６２０ｎｍの間のピーク発光波長を有し、従って前記発光帯域が人間の目の三刺激機能と重なる、請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項９】
各発光帯域の前記ピーク波長は、前記対応する透過帯域の短波長のカットオフになる、請求項７または８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記光源は、赤、緑、青の発光ダイオードから成る、請求項１から９のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記フィルタ構造はコレステリック物質を含み、ピッチ勾配を有する該物質を提供することによって前記反射帯域が拡大される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記フィルタ構造は２つまたはそれ以上の反射層を含み、それらはわずかに異なる中心反射波長を有しそれが結合されて拡大された反射帯域を有する反射領域を形成する、請求項１から１０のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１３】
赤のサブピクセルの透過帯域を画成するシアン反射領域と、緑のサブピクセルの透過帯域を画成するマゼンタ反射領域と、青のサブピクセルの透過帯域を画成するイエロー反射領域とを有する、バックライト付カラーディスプレイ用フィルタ構造において、前記シアン、マゼンタ、イエローの反射領域は、２つの異なる該領域の組み合わせによって約４５０ｎｍから約７００ｎｍの波長範囲内の波長を持つ光の反射を提供し、また前記波長範囲内にスペクトル反射のギャップをもたらさない、反射帯域を有することを特徴とする、フィルタ構造。
【請求項１４】
請求項１３に記載のフィルタ構造において、各シアン反射領域は、視野方向へ連続して設けられた青反射領域および緑反射領域によって画成され、各マゼンタ反射領域は、前記視野方向へ連続して設けられた赤反射領域および青反射領域によって画成され、各イエロー反射領域は、前記視野方向へ連続して設けられた赤反射領域および緑反射領域によって画成される、フィルタ構造。
【請求項１５】
コレステリックカラーフィルタ、ホログラフィックカラーフィルタ、および干渉スタックカラーフィルタから成るフィルタ群から選択されるフィルタを含む、請求項１３または１４に記載のフィルタ構造。
【請求項１６】
前記マゼンタおよびイエローの反射領域の長波長のカットオフは、前記電磁スペクトルの赤外域において発生する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のフィルタ構造。
【請求項１７】
コレステリック物質の反射領域を含み、ピッチ勾配を有する該物質を提供することによって前記反射領域が拡大される、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のフィルタ構造。
【請求項１８】
２つまたはそれ以上の反射層を含み、それらはわずかに異なる中心反射波長を有しそれが結合されて拡大された反射帯域を有する反射領域を形成する、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のフィルタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉カラーフィルタを用いたバックライト付ディスプレイに関する。特に、本発明は、色再現性が改良された透過型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライト付ディスプレイの分野において、反射カラーフィルタに対する関心は一段と高まっている。その主な理由は、反射フィルタは色のフィルタリングの過程で光を吸収しないからである。従って、反射フィルタの効率は、光吸収型カラーフィルタに比べてはるかに高い。
【０００３】
一般的に、反射カラーフィルタは、性質上、色（つまり波長）に敏感な干渉効果に基づく。しかし、干渉フィルタは、反射される色が視野角（入射角）に依存するという一般的な欠点がある。従って、干渉カラーフィルタを用いたディスプレイの色再現性は角度に依存する。実際のところ、本質的にすべての傾斜視野角において、色再現性は多かれ少なかれ悪い。色再現性が最適になるのは入射角が直角（つまり入射角がゼロ度）の場合のみである。
【０００４】
反射カラーフィルタによる透過型ディスプレイは、目視者によって直角方向から目視され、フィルタに対して直角に入射するバックライトによって照らされると最適である。しかし、現実の状況において、目視者が直角方向からディスプレイを見ることはなく、またバックライトからの入射角もフィルタに対して直角ではない。透過光を目視者に向かって拡散させるために、透過ディスプレイのフィルタ構造の前にはディフューザが設けられてもよいため、目視者の視野角は重大な問題ではない。しかし、バックライトは常に少なくとも幾らかは発散されるため、バックライトがフィルタ構造の表面に対して完全に直角になることはない。バックライトの少なくともある部分は、常に傾斜角度でフィルタに当たる。
【０００５】
干渉フィルタには、吸収フィルタと比べて非常に魅力的な特徴が幾つかあるが、やはり、バックライトの限りある入射角における色再現性に歪みが生じるという問題がある。干渉カラーフィルタが商業的に成功するためには、この問題を解決しなければならない。
【０００６】
干渉フィルタが直角ではなく傾斜角度で照射される場合、フィルタは別の有効なブラッグ波長を有するため、入射角が直角の場合と比べて異なる波長が反射される。フィルタに対する入射角が大きくなるにつれ、フィルタのピーク反射率はより短い波長へとシフトする。これは、カラーディスプレイにおいては、中程度の視野角の場合でも困った影響である。更に、光の中には、フィルタで全く反射しない程、大きな傾斜角を持つものがある場合もある。つまり、干渉カラーフィルタを用いた透過型ディスプレイは、バックライトの入射角が大きすぎる場合には所望しない波長（つまり色）の光を出射する可能性がある。
【０００７】
入射角が直角の場合でも、バックライトからの光の中にはフィルタ構造の反射帯域外に出る波長がある場合もある。当然、所望しない波長の光がフィルタ構造を通過し色再現性を損なう。
【０００８】
所望しない光の波長がフィルタ構造を通過しないようにする１つの案は、ＷＯ００／３３１２９で提案されているように、フィルタ構造に吸収層を入れることである。しかし、所望しない光がディスプレイから離れないようにするために光を吸収すると、当然、ディスプレイの効率が低下する。
【０００９】
従って、上記の問題があまり顕著でない、改良された透過型ディスプレイが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、バックライトの傾斜入射角における色再現性の歪みという上記の問題が大幅に削減された、干渉カラーフィルタに基づくカラーディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は、添付の請求項に定める種類のディスプレイによって達成される。
【００１２】
本発明者は、干渉カラーフィルタが、赤、緑、青の各色で別個の反射帯域を持つよう設計されるという事実に関連する問題を認識した。このようなカラーフィルタ用のバックライトが十分に大きな入射角を持つ場合、光の中には、反射帯域間のギャップを通ってフィルタから逃げてしまうものがある。その結果、色再現性は著しく劣化する。この影響を失くすためには、バックライトを十分にコリメートする必要があるが、残念ながら、高度なコリメートは、一般的に輝度または効率を犠牲にして得られるものである。
【００１３】
本発明は、バックライトを高度にコリメートする必要なく、上記の問題に対処する方法を提案する。
【００１４】
本発明によれば、トータルなフィルタ機能によって視野スペクトル全体を実質的にカバーし、好ましくは該フィルタ機能が電磁スペクトルの赤外域まで延びるよう、フィルタ構造が設計される。言い換えれば、フィルタ構造は、サブピクセル（赤、緑、青）を画成する反射層間のスペクトルの「ギャップ」がないよう設計される。従って、傾斜入射角で光が逃げるスペクトルの「ギャップ」がなく、それによってフィルタ構造の色再現性が大幅に改善される。しかし、バックライトにおいて、視覚可能な最短の青波長と、青発光帯域から発せられる短波長との間の波長の反射がないと考えられる。つまり、バックライトによって出射される最短波長よりも短い波長については、フィルタ構造内では反射の必要はない。
【００１５】
本発明によれば、バックライトはまた、人間の目の三刺激機能と一致するよう選択されると好ましい。
【００１６】
更に、カラーフィルタスペクトルは、各反射帯域の青エッジ（短波長エッジ）が、対応する発光帯域をカバーするよう設計されると好ましい。これにより、傾斜入射角によって考えられる最大のシフトが、深刻な色の歪みなく許容される。
【００１７】
また、干渉フィルタの反射率／透過率に依存する角度の知覚される影響は、フィルタの反射／透過帯域よりも狭い波長帯域を有する光が用いられる場合、減少されることは、認識される。対応する干渉フィルタの反射／透過帯域よりも狭い波長帯域を有する光源を用いることにより、該フィルタの選択帯域は、他の光源からの光に影響を与えることなく、いくらかシフトすることが可能となる。基本的に、対応するフィルタの反射／透過帯域と比べて光源の波長帯域が狭ければ狭い程、該対応するフィルタの帯域は、選択された色に変化をもたらすことなく、より多くのシフトが可能である。
【００１８】
カラーフィルタに関して、透過されるスペクトルの分散は、実際には光源のスペクトルとフィルタスペクトルの渦巻きである。カラーフィルタが光源よりも狭いスペクトルを有する場合、透過されるスペクトル分散は主にフィルタによって決定される。一方、光源の方がより狭いスペクトルを有する場合、透過されるスペクトル分散は主に光源のスペクトルによって決定される。したがって、狭帯域の光源を用いることにより、フィルタの角度依存度は著しく低減される。光源が単一の波長を出射する（つまり単一の波長の光を出射する）という極端な場合、透過されるスペクトル分散は、該単一の波長がフィルタの透過帯域の範囲内にある限り、フィルタの特性に全く依存しない。一方、光源が非常に広帯域である（論点の波長の範囲に渡ってほぼ平面）という極端な場合、透過されるスペクトル分散は完全にフィルタ特性によって決定される。
【００１９】
干渉フィルタの選択色は視野角が大きくなると短波長へ（青へ）とシフトするため、カラーフィルタは、スペクトルの青側で所望する色のみを選択するよう設計されると好ましい。つまり、カラーフィルタは、傾斜角でフィルタの青シフトが大きくできるよう、より長波長へ（赤へ）と事前にシフトさせておくべきである。このようにして、色の歪みが発生することなくフィルタスペクトルの大きなシフトが可能となる。当然、フィルタのスペクトルが１つの光源（１つの出射線）を越えて延びることのないよう拘束することも、同時に重要である。
【００２０】
更に、上記の通り、干渉カラーフィルタ全体、つまり全ての反射帯域の結合が、スペクトルのギャップなく可視スペクトル全体をカバーし、さらにはスペクトルの赤外域へも延びる、つまり可視スペクトルの全ての部分が少なくともフィルタ内のどこかで反射されることが好ましい。狭帯域の光源が用いられることが好ましいが、ギャップがある場合、傾斜入射角によって所望しない波長の光が該ギャップを通ってフィルタを通過する場合がある。実施上、フィルタ構造は、透過ギャップを完全に失くすために、各反射帯域のフィルタ構造間において実際には幾らかのスペクトルの重なりがあるよう設計されることが好ましい。
【００２１】
コレステリックカラーフィルタを用いる場合、ピッチ勾配のあるコレステリック構造を用いることによって反射帯域を拡大し、ギャップを失くすことが好ましい。或いは、中心反射波長がわずかに異なる２つまたはそれ以上のコレステリックフィルタの層を、お互いの上に設けることもできる。
【００２２】
本発明によるディスプレイは、各々が青、緑、赤のサブピクセルから構成される複数のピクセルを含む。各ピクセル内において、結合されたサブピクセルの反射スペクトルは、電磁スペクトルの可視範囲全体がカバーされるよう設計される。また反射スペクトルは、赤外域まで延びることが好ましい。従って、各ピクセル内において、全ての光の可視波長について反射が発生する。青、緑、赤の各サブピクセルの確立が終了する方向へ、透過領域がピクセルの適切なエリアに設けられる。
【００２３】
一般的に、赤、緑、青の各サブピクセルは、各々、シアン反射領域、マゼンタ反射領域およびイエロー反射領域によって画成される。つまり、赤のサブピクセルはシアンを反射するシアン反射領域によって画成され、それによって赤の光を透過する。同様に、緑のサブピクセルはマゼンタ反射領域によって画成され、青のサブピクセルはイエロー反射領域によって画成される。
【００２４】
シアン、マゼンタ、イエローの反射領域は、赤反射領域、緑反射領域、青反射領域を連続して配置することによって形成される。例えば、シアン反射領域は、青反射領域と緑反射領域を連続して配置することによって形成できる。同様に、マゼンタ反射領域は、赤と青の反射領域を連続して配置することによって形成でき、イエロー反射領域は、赤と緑の反射領域を連続して配置することによって形成できる。
【００２５】
しかし、上記の反射領域は、コレステリックフィルタや他の反射フィルタの誘電性のスタックまたは層構造など、他の様々な方法によって形成することも可能であることは、理解される。
【００２６】
本発明の１つの実施形態において、反射フィルタ構造は２つの反射干渉フィルタの層を含み、各層は、青、緑、赤の光の反射エリア列から成る。該層は、相互にシフトし、異なる色を反射する２つの反射層によって色のサブピクセル（つまり青、緑、赤のエリア）が画成される。例えば、青のサブピクセルは、赤と緑の光を各々反射する２つの反射層によって画成され、それによってイエロー反射領域が形成される。従って、青反射エリア、緑反射エリア、赤反射エリアという３種類の反射エリアがある。これらの２つの異なるエリアの積み重ねが、シアン、マゼンタ、またはイエローの反射領域を形成することによって、色のサブピクセルが画成される。本発明によれば、これらのエリアの反射スペクトルは並置されるか、またはわずかに重なることによって、反射スペクトルの結合が可視範囲全体をカバーする。
【００２７】
別の実施形態では、各サブピクセルは３つのシフトされた反射層によって画成され、各層は１つの色の反射エリアのみを含む。この場合、各層は全く反射のない開放部を有する。かかる部分は全て、色のサブピクセルを画成する。例えば、赤反射層の解放部は、シアン反射領域、従って赤のサブピクセルを画成する。シアン反射領域を適切に画成するために、他の２つの層がこの開放部で緑と青を反射する必要があることは、理解される。
【００２８】
本発明の他の態様および特徴は、以下の幾つかの好適な実施形態の記述から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の好適な実施形態について、添付の図面を参照して以下により詳しく説明する。
【００３０】
本発明に係るバックライト付カラーディスプレイは、従来技術による反射フィルタを備える透過型ディスプレイの多数の特徴を含む。添付の図面の図１を参照してより具体的に説明すると、ディスプレイ１は、バックライトを供給する光源１０、光源１０からの光に極性を持たせる円形のポラライザ（図示せず）、個々のピクセルの輝度を制御する制御手段（図示せず）、バックライトから所望する波長をフィルタリングする（つまり透過する）ために光源１０の目視側に設けられる反射フィルタ構造１２、およびフィルタ構造１２の目視側に設けられるディフューザ１４を有し、またオプションとして、フィルタ構造１２によって反射される光を再循環させるために光源１０の裏側に設けられる従来のリフレクタ（図示せず）を有する。これは全て、当業者には周知の知識である。
【００３１】
好適なフィルタ構造は、反射領域の層構造から成る。これらの反射領域は、赤のサブピクセル、緑のサブピクセル、青のサブピクセルという３種類のサブピクセルを画成するように並べられ、これらが結合してディスプレイのカラーピクセルを形成する。好適なフィルタ構造における各サブピクセルは、少なくとも２つの反射領域によって画成され、その各々が所望されない２つの原色の内の１つを反射するよう作用する。より具体的には、赤のサブピクセルは緑反射領域と青反射領域（結合されシアン反射領域を形成する）によって画成され、緑のサブピクセルは赤反射領域と青反射領域（マゼンタ反射領域を形成）によって画成され、青のサブピクセルは赤反射領域と緑反射領域（イエロー反射領域を形成）によって画成される。ただし、単一の反射領域がシアン、マゼンタ、またはイエローの反射領域を構成する場合は、該単一の反射領域だけでサブピクセルを画成することも可能であることは理解される。
【００３２】
図２に、反射フィルタの第１の実施形態の概略を示す。ここでは、フィルタ構造は２つの反射物質の層２１、２２から成り、各層が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を反射する領域を含む。この２つの層が相互に横にシフトすることによって、色のサブピクセルが画成される。色のサブピクセルは各々、異なる色の領域を反射する２つの反射層によって画成される。例えば、図２にその概略が示されるように、青のサブピクセルは赤反射（Ｒ）層と緑反射（Ｇ）層によって画成され、該２つの層が結合されてイエロー反射層を形成する。同様に、緑のサブピクセルは青反射（Ｂ）層と赤反射（Ｒ）層によって画成され、これらの層が結合されてマゼンタ反射層を形成する。赤のサブピクセルは青反射（Ｂ）層と緑反射（Ｇ）層によって画成され、これらの層が結合されてシアン反射層を形成する。本発明によれば、各層のフィルタが結合されて、つまり共同で、スペクトルの可視範囲全体をカバーする。つまり、青のフィルタ部の長波長のカットオフが、実質的に緑のフィルタ部の短波長のカットオフと一致し、緑のフィルタ部の長波長のカットオフが、実質的に赤のフィルタ部の短波形のカットオフと一致する。実施上、フィルタ部の反射帯域は実際にはわずかに重なる。また、バックライトの傾斜入射角でフィルタ構造の性能を更に高めるために、赤のフィルタ部の長波長のカットオフは赤外域まで延びることが好ましい。電磁スペクトルの可視部分は、一般的に約４００ｎｍから約７００ｎｍの範囲に画成される。約７００ｎｍよりも長い波長を持つ光は、赤外線といわれる。一般的に、青反射領域と緑反射領域が連続して設けられてシアン反射領域を画成し、それによって赤のザブピクセルが形成されることは理解される。上記の通り、緑および青のサブピクセルについても同様の状況が当てはまる。
【００３３】
図３に、別の好適なフィルタ構造を示す。図３に示すケースでは、フィルタは３つの反射領域の層３１、３２、３３から成る。図２に示すフィルタとは異なり、各層は三原色の１つについての反射部しか含まない。ここでは、各サブピクセルの適切な色を透過するために、反射されない開放領域が各層に設けられる。各層の解放領域は、他の層に対してオフセットつまりシフトされる。より具体的には、赤反射領域（Ｒ）から成る層の開放領域のエリアは、他の２つの層の緑および青（Ｇ、Ｂ）の反射領域によってカバーされる。このように、赤のサブピクセルは、赤反射層の解放領域、および緑反射領域と青反射領域の各々の反射領域によって画成され、このようにして赤、緑、青のサブピクセルが形成される。図３に概略が示される構造は、図２に示す構造と比べて製造工程が複雑でないため、好ましいであろう。前述の通り、青反射領域と緑反射領域が連続して設けられてシアン反射領域を画成し、それによって赤のサブピクセルが形成される。緑と青のサブピクセルについても、前述のように同様の状況が当てはまる。
【００３４】
ここで、図４および図５を参照し、本発明によるディスプレイの性能をより詳細に説明する。参照のため、図４に従来技術のフィルタの特徴を示す。図５は、本発明によるフィルタの特徴を示す。
【００３５】
通常、例えば透過型コレステリックカラーフィルタは、幅約６０ｎｍの反射帯域を有する。これは、３種類の反射領域（赤（Ｒ）用、緑（Ｇ）用、青（Ｂ）用）を有する従来のディスプレイでは、反射帯域間にスペクトルギャップ４１があることを意味する。図４に、この状況を概略的に示す。該ギャップ４１内に入る波長の光は、あらゆる種類のサブピクセルについて直角の入射角でフィルタによって透過される。入射角が大きいものは、直角入射では該ギャップの外側になる波長を有する光でも、フィルタ作用の青シフトによって透過される。
【００３６】
本発明によれば、フィルタの反射帯域が拡大されるため、図５にその概略が示されるようにスペクトルギャップは存在しない。実施上、これは反射帯域が実際にはわずかに重なることを意味する。コレステリックフィルタの反射帯域の拡大は、例えば該物質のキラル構造にピッチ勾配を取り入れることによって達成される。また、効果的な反射帯域は、各々がわずかに異なるピッチを有する（従って異なる中心反射波長を有する）複数の反射領域を積層することによって拡大することも可能である。従って、光は、適切な色のサブピクセルを通ってのみフィルタ構造を通過する。
【００３７】
本発明のフィルタ構造は、広帯域のバックライトを用いる場合でもディスプレイの再現色が著しく改良されるが、狭い発光スペクトルを有するバックライトを用いることが好ましい。バックライトの発光スペクトルは、図４および図５に破線で示されている。また、バックライトのピーク発光波長が対応する反射帯域内にちょうど入るようディスプレイを設計することにより、対応する反射帯域の短波長のカットオフがバックライトの発光帯域の短波長のフランクと実質的に一致するという意味において、再現色がさらに改良される。この改良の理由は、バックライトの発光波長が対応する反射帯域の短波長のフランクに近づけば近づくほど、色が劣化する前に該反射帯域は短波長に向かってさらにシフトする（バックライトの直角でない入射による）からである。
【００３８】
図６に、結合することによって実質的にスペクトルの可視範囲全体をカバーする、イエロー、マゼンタおよびシアンの反射フィルタ領域の進歩的特徴を示す。
【００３９】
（ａ）イエロー、（ｂ）マゼンタ、および（ｃ）シアンの反射帯域を示す。図示するとおり、イエロー反射領域（ａ）はスペクトルの青領域内の光を透過することによって青のサブピクセルを画成し、マゼンタ反射領域（ｂ）はスペクトルの緑領域内の光を透過することによって緑のサブピクセルの透過帯域を画成し、シアン反射領域（ｃ）はスペクトルの赤領域内の光を透過することによって赤のサブピクセルの透過帯域を画成する。この図では、２つの異なる該領域が対になってスペクトルの可視範囲全体を実質的にカバーすることが示される。言い換えると、該領域の反射帯域は、約４００ｎｍから約７００ｎｍの電磁スペクトルの可視範囲全体が、２つの異なる反射領域の組み合わせによって実質的にカバーされるようになっている。バックライトから出射される最も短い波長よりも短い波長を有する光はカバーされない可能性がある。なぜなら、いずれにしても、この領域内では光が出射されないからである。さらに、フィルタ作用のより大きな青シフトを可能にするために、イエローおよびマゼンタの反射領域の長波長のカットオフがスペクトルの赤外域まで延びることが好ましい。
【００４０】
人間の目の三刺激機能と適切に重なるようなバックライトの発光波長を選択すると有利であることがわかっている。ここで、バックライトの反射帯域および発光波長の好適な選択について、図７を参照して説明する。
【００４１】
図７に、人間の目の三刺激機能を示す（実線の曲線）。目の感覚が最も鋭いのは、青については約４４０ｎｍ、緑については約５５０ｎｍ、赤については約６００ｎｍである。好適なバックライト用に選択されたピーク発光波長を、垂直な矢印で本図に示す。青のバックライトは４６０ｎｍで、緑のバックライトは５４０ｎｍで、赤のバックライトは６１２ｎｍでピーク発光波長を持つよう設定される。一般的に、バックライトのピーク発光波長は、各々４５０から４７０ｎｍ、５３０から５５０ｎｍ、６００から６２０ｎｍの範囲内であることが好ましい。同時に、フィルタ構造の反射帯域は次のように選択される。青反射帯域（Ｂ）は約４００ｎｍから約５３０ｎｍに達し、緑反射帯域（Ｇ）は約５３０ｎｍから約６０５ｎｍに達し、赤反射帯域（Ｒ）は約６０５ｎｍから約８００ｎｍに達する。これらの反射帯域の境界は本図では垂直な破線で示されている。これらの選択の幾つかの重要な特徴を指摘する。まず第１に、反射帯域間に「ギャップ」がなく、これらの反射帯域が結合されて電磁スペクトルの可視範囲を完全にカバーする。実際のところ、反射帯域は約５３０ｎｍ（青と緑の反射帯域）および約６０５ｎｍ（緑と赤の反射帯域）でわずかに重なる。第２に、バックライトの傾斜入射角によるフィルタの青シフトを最大限可能にするために、赤反射帯域の長波長のカットオフがスペクトルの赤外域内まで十分に延びる。第３に、バックライトの各発光波長は対応する反射帯域の短波長のカットオフに比較的近いことがわかる。これも、バックライトの傾斜入射角でフィルタの青シフトが最大限可能となる理由である。
【００４２】
バックライトの狭発光帯域は、発光ダイオードを利用することによって簡単に達成される。しかし、より広い発光帯域を有するバックライトが用いられ場合でも、本発明の教示に従って発光帯域およびピーク発光波長を選択することによって、従来技術と比べて著しい改良が達成される。
【００４３】
狭帯域のバックライトの使用、および発光帯域が短波長のカットオフに近づくようフィルタの反射帯域を選択する利点について、図８および図９を参照してより詳しく説明する。
【００４４】
従来技術では、広帯域の光源が反射干渉フィルタと共に用いられる。その場合、光源のスペクトル拡散ＳＤは、対象となるスペクトル領域においてほぼ平坦である。図８にこの状況を概略的に示す。フィルタの選択波長領域が傾斜入射角で青へとシフトする場合は、透過光の中心波長も、光源が広帯域であるため青へとシフトする。その結果、大きな色の歪みが知覚される。通常の視野角では、所望する波長範囲、例えば本図に実線で示すλ１とλ２の間の波長を有する光が透過される。傾斜視野角では、フィルタの透過率はより短い波長へとシフトし、所望する波長範囲とは大きく異なるλ'１とλ'２の間の光を透過する。透過帯域が青へとシフトする傾斜入射角における状況は、本図に破線で示されている。
【００４５】
狭帯域の光源を用いることによって、上記の問題は劇的に減少する。この効果の背後にある一般原則について、図９を参照して説明する。
【００４６】
図９では、各原色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））において２つの鋭い線を出射する光源が用いられている。同様に、各々が該原色の１つを出射する、３つの個別の光源（例えばＬＥＤ）が用いられてもよい。本図は、直角入射角（実線）および傾斜入射角（破線）での緑色用透過帯域を概略的に示している。尚、光源からの赤および青の発光はいずれも、常に緑の透過帯域の外にあるため、赤および青のいずれもこのフィルタによって透過されない。
【００４７】
直角入射角で、緑の透過窓の長波長のカットオフは、赤の発光線の短波長尾の下にあり、赤の光線は全く、またはほんのわずかしか緑の窓を通って透過されないことが好ましい。また、緑の発光線は、緑の光線の透過を失うことなく透過の大きなシフトを可能にするために、短波長のカットオフに近いと好ましい。
【００４８】
同様に、バックライトの傾斜入射角により透過窓が青へとシフトする場合、この透過窓の短波長のカットオフは青の発光線の長波長尾の上であると好ましい。
【００４９】
最後に、本発明によるフィルタ構造は、バックライトのスペクトル特性に関わらず、反射がバックライト付ディスプレイの実質的に全ての可視波長にもたらされるという認識に基づく。本進歩的なフィルタ構造はシアン、マゼンタ、イエローの反射領域から成り、これらは、スペクトルの可視範囲全体がこれらの２つの異なる領域の組み合わせによって実質的にカバーされる反射帯域を有する。このように、フィルタ構造に対するバックライトの直角でない入射角による色の歪みは、大幅に減少される。また、本進歩的なフィルタと狭帯域のバックライトとを組み合わせることによって、色再現性が更に改良される。
【００５０】
上記の詳細な説明は説明目的のものであり、本発明の範囲は添付の請求項に定められることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】反射カラーフィルタを用いたバックライト付ディスプレイの一部分を示す概略図である。
【図２】透過ディスプレイ用反射フィルタ構造の第１の実施形態を示す概略図である。
【図３】透過ディスプレイ用反射フィルタ構造の第２の実施形態を示す概略図である。
【図４】従来技術のディスプレイの反射帯域および発光帯域を示す概略図である。
【図５】本発明によるディスプレイの反射帯域および発光帯域を示す概略図である。
【図６】結合されてスペクトルの可視領域全体を実質的にカバーする、（ａ）イエロー、（ｂ）マゼンタ、（ｃ）シアンの反射フィルタ領域の進歩的特長を示す概略図である。
【図７】人間の目の三刺激機能、および反射フィルタ構造とバックライトの発光波長の好ましい選択を示す概略図である。
【図８】従来技術のディスプレイにおける反射帯域の角度依存性を示す概略図である。
【図９】本発明によるディスプレイにおける反射帯域の角度依存性を示す概略図である。
【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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