(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットであって、
第１の方向に対して平行に延びる列に配置され、光を発するよう構成された一続きの光源と、
前記光を前記第１の方向において実質的にコリメートすることなく、前記光を前記第１の方向に対して垂直な第２の方向においてコリメートするよう、前記一続きの光源に隣接して配設されたコリメート部と、
前記光を前記列に対して垂直な前記第２の方向において実質的に拡散することなく、前記光を前記列に対して平行な前記第１の方向において拡散するよう、前記一続きの光源に隣接して配設された拡散部と
を含み、
前記コリメート部は前記一続きの光源と前記拡散部との間に配設されていることを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記一続きの光源が、第１の光源と、該第１の光源に直に隣接し、該第１の光源から距離Ｘだけ離間された第２の光源とを含み、前記拡散部が前記一続きの光源から距離Ｚだけ離間されており、前記拡散部が、θ＞ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｚ）の式を満足する拡散角度θを有する、請求項１記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記一続きの光源によって発せられた前記光が、前記第２の方向において実質的にランバート角度強度分布を有する広角の光を含み、
前記コリメート部がコンディショニング要素とコリメート要素とを含み、前記コンディショニング要素が、前記広角の光を、前記コンディショニング要素から離間した基準面において、前記第２の方向において略均一な角度強度分布を有する均一な光に変換し、前記コリメート要素が、前記均一な光を前記第２の方向においてコリメートする、
請求項１または２記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記列に対して略平行な第２の列に配置され、第２の光を発するよう構成された第２の一続きの光源と、
前記第２の光を前記第１の方向において実質的にコリメートすることなく、前記第２の光を前記第２の方向においてコリメートするよう、前記第２の一続きの光源に隣接して配設された第２のコリメート部と
を更に含み、
前記コリメート部および前記第２のコリメート部が、単一のコリメートシートの隣接する部分である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項５】
直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットにおいて、
実質的にランバート角度強度分布を有する広角の光を発するよう構成された光源と、
前記光源に隣接して配設されたコンディショニング要素であって、前記広角の光を、前記コンディショニング要素から離間した基準面において略均一な角度強度分布を有する均一な光に変換する前記コンディショニング要素と、
前記均一な光を少なくとも１つの方向においてコリメートするよう、前記コンディショニング要素に隣接して配設されたコリメート要素と
を含み、
前記コンディショニング要素は前記光源と前記コリメート要素との間に配設されていることを特徴とする照明ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明ユニットと、
第１の主要な表面、および該第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面を含むコントラスト上昇部であって、前記第１の主要な表面が光学要素のアレイを含み、前記第２の主要な表面が、光吸収層と、該光吸収層内の、前記光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含み、前記光学要素のアレイが前記照明ユニットと前記光吸収層との間に配設されるように前記コントラスト上昇部および前記照明ユニットが配置された、前記コントラスト上昇部と
を含むことを特徴とする直視型ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記照明ユニットと前記コントラスト上昇部との間に配設され、画素のアレイを含む画像表示部を更に含み、
前記コントラスト上昇部の各光学要素が前記画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるように前記コントラスト上昇部および前記画像表示部が配置された、
請求項６記載の直視型ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記光学要素のアレイがレンチキュラーレンズのアレイを含み、前記アパチャーのアレイが略直線状のアパチャーのアレイを含み、各前記アパチャーが、対応するレンチキュラーレンズと位置合わせされた、請求項６または７記載の直視型ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２０１４年１０月７日に出願された米国仮特許出願第６２／０６０，９３４号、および２０１５年１月６日に出願された同第６２／１００，３４９号による優先権を主張するものであり、それぞれの内容の全体を参照して本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示はディスプレイ装置に関し、より具体的には、高輝度および高コントラスト比を有する画像を生成するよう構成された直視型ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置は、一般的に、光源と、ＬＣＤパネルと、光源とＬＣＤパネルとの間に配設された拡散シートとを含む。光源によって発せられた光は、視聴者が視認できる画像を生成するために、ＬＣＤパネルを通過する。拡散シートは、ＬＣＤパネルの表面全体にわたって均等にＬＣＤパネルを照明するのを補助するために、光源によって発せられた光を拡散する。ＬＣＤ装置は、一般的に、約４００ｃｄ／ｍ２の出力輝度またはルミナンスを有する。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書において、ディスプレイ装置、および直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットが開示される。
【０００５】
本明細書において、照明ユニットと、コリメート部と、画像表示部と、コントラスト上昇部とを含む１つの例示的な直視型ディスプレイ装置が開示される。コントラスト上昇部は、第１の主要な表面と、第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面とを含む。第１の主要な表面は、光学要素のアレイを含む。第２の主要な表面は、光吸収層と、光吸収層内の、光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含む。コントラスト上昇部および照明ユニットは、光学要素のアレイが照明ユニットと光吸収層との間に配設されるように配置される。コリメート部は、照明ユニットとコントラスト上昇部との間に配設される。画像表示部は、コリメート部とコントラスト上昇部との間に配設され、画素のアレイを含む。コントラスト上昇部および画像表示部は、コントラスト上昇部の各光学要素が画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるよう配置される。
【０００６】
また、本明細書において、直視型ディスプレイ装置用の１つの例示的な照明ユニットも開示される。照明ユニットは、一続きの光源と、コリメート部と、拡散部とを含む。一続きの光源は一列に配置され、光を発するよう構成される。コリメート部は、光を上記の列に対して平行な第１の方向において実質的にコリメートすることなく、光を上記の列に対して垂直な第２の方向においてコリメートするよう、一続きの光源に隣接して配設される。拡散部は、光を上記の列に対して垂直な第２の方向において実質的に拡散することなく、光を上記の列に対して平行な第１の方向において拡散するよう、一続きの光源に隣接して配設される。
【０００７】
また、本明細書において、直視型ディスプレイ装置用の別の例示的な照明ユニットも開示される。照明ユニットは、光源と、コンディショニング要素と、コリメート要素とを含む。光源は、実質的にランバート角度強度分布を有する広角の光を発するよう構成される。コンディショニング要素は、広角の光を、コンディショニング要素から離間した基準面において略均一な角度強度分布を有する均一な光に変換するよう、光源に隣接して配設される。コリメート要素は、上記の均一な光を少なくとも１つの方向においてコリメートするよう、コンディショニング要素に隣接して配設される。
【０００８】
また、本明細書において、直視型ディスプレイ装置用の別の例示的な照明ユニットも開示される。照明ユニットは、光を発するよう構成された発光部と、光を第２の方向に対して垂直な第１の方向において実質的にコリメートすることなく、光を第２の方向においてコリメートするよう、発光部に隣接して配設されたコリメート部とを含む。
【０００９】
更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されるように実施形態を実施することによって認識される。
【００１０】
上記の概要説明および以下の詳細説明は、単に例示的なものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は１以上の実施形態を示しており、明細書と共に、様々な実施形態の原理および作用を説明する役割をするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ディスプレイ装置の例示的な一実施形態の模式図
【図２】光吸収層の例示的な一実施形態の正面図
【図３】光吸収層の別の例示的な実施形態の正面図
【図４】コントラスト上昇部の例示的な実施形態の模式図
【図５】コントラスト上昇部の別の例示的な実施形態の模式図
【図６】ディスプレイ装置の別の例示的な実施形態の模式図
【図７】コリメート部の例示的な一実施形態の模式図
【図８】コリメート部の別の例示的な実施形態の模式図
【図９】ディスプレイ装置の別の例示的な実施形態の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面に示されている例示的な実施形態を詳細に参照する。可能な場合には常に、同一または類似の部分を参照するために、図面を通して同一の参照番号が用いられる。図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、むしろ、例示的な実施形態の原理を説明する際に強調されている。
【００１３】
様々な実施形態において、直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットは、一続きの光源と、コリメート部と、拡散部とを含む。一続きの光源は一列に配置され、光を発するよう構成される。コリメート部は、光を上記の列に対して略平行な第２の方向においてコリメートすることなく、光を上記の列に対して略垂直な第１の方向においてコリメートするよう、一続きの光源に隣接して配設される。拡散部は、光を上記の列に対して略垂直な第１の方向において拡散することなく、光を上記の列に対して略平行な第２の方向において拡散するよう、一続きの光源に隣接して配設される。
【００１４】
様々な実施形態において、ディスプレイ装置は、照明ユニットと、画像表示部と、コントラスト上昇部とを含む。照明ユニットは、発光部とコリメート部とを含む。幾つかの実施形態では、照明ユニットは拡散部を含む。コントラスト上昇部は、第１の主要な表面と、第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面とを含む。コントラスト上昇部の第１の主要な表面は、光学要素のアレイを含む。コントラスト上昇部の第２の主要な表面は、光吸収層と、光吸収層内のアパチャーのアレイとを含む。アパチャーのアレイは光学要素のアレイに対応している。幾つかの実施形態では、コントラスト上昇部は、（例えば、光学要素のアレイと光吸収層との間に、および／または、光吸収層内のアパチャー内に）拡散要素を含む。コントラスト上昇部および照明ユニットは、光学要素のアレイが照明ユニットと光吸収層との間に配設されるように配置される。コリメート部は、照明ユニットとコントラスト上昇部との間に配設される。幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置は、コリメート部とコントラスト上昇部との間に配設された画像表示部を含む。画像表示部は画素のアレイを含む。幾つかの実施形態では、コントラスト上昇部および画像表示部は、コントラスト上昇部の各光学要素が画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるよう配置される。
【００１５】
図１は、ディスプレイ装置１００の例示的な一実施形態の模式図である。幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置１００は、画像をスクリーンに投影せずに、ユーザが直に視認可能な画像を生成するよう構成された直視型ディスプレイ装置を含む。ディスプレイ装置１００は、発光部１１０とコリメート部１２０とを含む照明ユニットを含む。ディスプレイ装置１００は、画像表示部１３０とコントラスト上昇部１４０とを含む。なお、ディスプレイ装置１００の互いに隣接する構成要素は、（例えば、光学的に透明な接着剤によって）互いに接着されてもよく、（構成要素間に空隙がある、もしくは空隙が無い状態で）ベゼルもしくはフレーム内に固定されてもよく、または、他の適切な連結機構によって連結されてもよいことを理解されたい。
【００１６】
発光部１１０は、各光源が光を発するよう構成された１以上の光源を含む。例えば、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ハロゲン灯、白熱灯、または他の適切な光源を含む。幾つかの実施形態では、発光部１１０は、二次元（２Ｄ）アレイに配置された複数のＬＥＤを含む。別の実施形態では、発光部１１０は、導光シートに隣接した、ＬＥＤの列（例えば、一次元アレイ）を含むライトバーを含む。ライトバーは、導光シートの縁部内に向かって光を発し、導光シートはその光を分散して、導光シートの表面から発する。幾つかの実施形態では、発光部１１０は非コリメート光１１２を発する。幾つかの実施形態では、発光部１１０は、発光部から発せられた光が画像表示部１３０を通過して、本明細書において記載されるように、視認可能な画像を形成するよう配置される。従って、発光部１１０はバックライトユニットとして構成される。
【００１７】
コリメート部１２０は、発光部から発せられた光がコリメート部に入射するように、発光部１１０に隣接して配置される。コリメート部１２０は、発光部１１０によって発せられた光をコリメートするよう構成される。例えば、発光部１１０から発せられた非コリメート光１１２が、コリメート部１２０を通過して、コリメート光１２２となる。コリメート部１２０は、円柱レンズ、フレネルレンズ、または他の適切なコリメート装置を含む。例えば、幾つかの実施形態では、コリメート部１２０はフレネルレンズのアレイを含む。
【００１８】
図１では、コリメート部１２０は、発光部１１０とは別個のものとして示されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。幾つかの実施形態では、コリメート部は発光部と一体である。例えば、発光部の出射面は、一体型のコリメート部を含む。従って、照明ユニットは、コリメート照明ユニットとして構成される。
【００１９】
画像表示部１３０は、コリメート部から発せられたコリメート光１２２が画像表示部に入射するように、コリメート部１２０に隣接して配置される。画像表示部１３０は、表示画素１３２のアレイを含む。例えば、表示画素１３２のアレイは、所望のサイズの画像を表示するのに適したｘ方向およびｙ方向の寸法（例えば、幅および長さ）を有する２Ｄアレイを含む。各表示画素１３２は、光の通過を制御するよう構成された光弁を含む。例えば、画像表示部１２０はＬＣＤパネルを含み、表示画素１３２のアレイはＬＣＤセルのアレイを含む。各ＬＣＤセルは、光の通過を制御するために開閉するよう構成される。幾つかの実施形態では、各表示画素１３２は、各サブピクセルが専用の表示色成分（例えば、赤、緑、または青）に関連づけられた複数のサブピクセルに分割される。隣接する赤、緑、および青のサブピクセルを用いて、カラー画像を生成できる。幾つかの実施形態では、コリメート光１２２は、画像表示部１３０の表示画素１３２を通過して、画像画素１３４を構成する。例えば、コリメート光１２２は、画像表示部１３０の複数の表示画素１３２を通過して、視認可能な画像を協働して生成する複数の画像画素１３４を構成する。幾つかの実施形態では、画像表示部１３０は、１以上の偏光層（例えば、入力偏光器および出力偏光器）を含む。
【００２０】
（例えば、発光部と画像表示部との間にコリメート部１２０を配置することによって、）発光部１１０によって発せられた光が画像表示部１２０を通過する前に光をコリメートすることは、従来のディスプレイ装置と比べて、視認可能な画像の強度または輝度を高めるのを補助できる。従って、幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置１００は、少なくとも約５００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約６００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約７００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約８００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約９００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約１０００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約１１００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約１２００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約１３００ｃｄ／ｍ２、少なくとも約１４００ｃｄ／ｍ２、または少なくとも約１５００ｃｄ／ｍ２の出力輝度またはルミナンスを含む。
【００２１】
コントラスト上昇部１４０は、画像表示部から発せられた光がコントラスト上昇部に入射するように、画像表示部１３０に隣接して配置される。幾つかの実施形態では、コントラスト上昇部１４０はコントラスト上昇シートとして構成される。コントラスト上昇シートは略平坦または平面状であり得る。或いは、コントラスト上昇シートは非平面状であってもよい。例えば、コントラスト上昇シートは湾曲していてもよく、（例えば、管状に）巻かれていてもよく、（例えば、１以上の縁部において）曲がっていてもよく、または他の非平面状構成に形成されてもよい。コントラスト上昇部１４０は、第１の主要な表面１４２と、第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面１４４とを含む。第１の主要な表面１４２は、光学要素１４６のアレイを含む。第２の主要な表面１４２は、光吸収層１４８と、光吸収層内のアパチャー１５０のアレイとを含む。アパチャー１５０のアレイは、光学要素１４６のアレイに対応する。例えば、各光学要素１４６は、少なくとも１つのアパチャー１５０と位置合わせされる。
【００２２】
幾つかの実施形態では、光学要素１４６は、図１に示されているように、マイクロレンズを含む。マイクロレンズは、レンチキュラーレンズ、球面レンズ、非球面レンズ、他の適切なレンズ形状、またはそれらの組合せとして構成される。例えば、幾つかの実施形態では、マイクロレンズは、コントラスト上昇部の幅および／または長さを少なくとも部分的に横断して延びるレンチキュラーレンズとして構成される。他の実施形態では、マイクロレンズは、コントラスト上昇部の幅および／または長さに関して（例えば、二次元アレイとして）分散された球面レンズとして構成される。それに加えて、またはその代わりに、アパチャー１５０は、円形形状、長方形形状、他の適切な形状、またはそれらの組合せを有する。例えば、図２は、細長い長方形のアパチャー１５０が形成された光吸収層１４８の例示的な一実施形態の正面図である。アパチャーは、コントラスト上昇部の幅および／または長さを少なくとも部分的に横断して延びる細長い長方形形状を有する。従って、細長いアパチャーは、レンチキュラーマイクロレンズと位置合わせされ得る。図３は、円形のアパチャー１５０が形成された光吸収層１４８の別の例示的な実施形態の正面図である。このアパチャーは円形形状を有し、コントラスト上昇部の幅および／または長さに関して分散されている。従って、円形のアパチャーは球面マイクロレンズと位置合わせされ得る。様々な実施形態において、アパチャーの形状および／または配置は、マイクロレンズの構成および／または配置に対応する。
【００２３】
図１に示されている実施形態の光学要素１４６は、マイクロレンズを含むものとして説明されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。幾つかの実施形態では、光学要素はミラーを含む。例えば、ミラーの１以上はパラボラ反射器キャビティとして構成され、画像表示部に面したキャビティの口（例えば、より広い端部）と、口とは反対側の、パラボラ反射器キャビティを貫通して形成された開口部（例えば、狭い端部）であって、光吸収層の対応するアパチャーと位置合わせされた開口部とを有する。
【００２４】
コントラスト上昇部１４０および照明ユニット１１０は、光学要素１４６のアレイが照明ユニットと光吸収層１４８との間に配設されるように配置される。従って、第１の主要な表面１４２はコントラスト上昇部１４０の入射面を含み、第２の主要な表面１４４は、コントラスト上昇部の出射面を含む。画像表示部１３０を通過した光は、第１の主要な表面１４２を通ってコントラスト上昇部１４０に入り、第２の主要な表面１４４を通ってコントラスト上昇部から出て、視聴者が見るために視認可能な画像を伝達する。幾つかの実施形態では、画像表示部１３０およびコントラスト上昇部１４０は、光学要素１４６が画像画素１３４をコントラスト上昇部の対応するアパチャー１５０上に集光するよう配置される。例えば、画像表示部１３０によって伝達された複数の画像画素１３４は、光学要素１４６のアレイによってアパチャー１５０のアレイ上に集光され、画像画素が光吸収層内のアパチャーを通過して、視聴者が見るために視認可能な画像を光吸収層１４８を通して伝達するようになっている。
【００２５】
幾つかの実施形態では、コントラスト上昇部１４０および画像表示部１３０は、コントラスト上昇部の各光学要素１４６が画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるよう配置される。例えば、各光学要素が１つの対応する画素と位置合わせされ、各画素が１つの対応する光学要素と位置合わせされるように、光学要素のアレイ内の光学要素１４６の数は、画素のアレイ内の画素の数と同じであってもよく、光学要素のアレイは、画素の二次元アレイと同じピッチを有してもよい。或いは、各光学要素が２以上の対応する画素と位置合わせされるように、光学要素のアレイ内の光学要素１４６の数は、画素のアレイ内の画素の数より少なくてもよい。例えば、１つのレンチキュラー光学要素は、１列の画素と位置合わせされ得る。
【００２６】
図１に示されているディスプレイ装置１００は、画像表示部１３０を含むものとして説明されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。幾つかの実施形態では、照明ユニットは、ＯＬＥＤまたはプラズマセルを各画素が含む複数の画素を含む。従って、照明ユニットは、視認可能な画像を生成するために光を発する表示画素を含む。そのような実施形態では、照明ユニットは、一体型の照明ユニットおよび画像表示部として構成され、別個の画像表示部（例えば、図１に示されている画像表示部１３０）は省略され得る。そのような実施形態の一部では、照明ユニットおよびコントラスト上昇部は、照明ユニットによって生成された画像画素を、光学要素がコントラスト上昇部の対応するアパチャー上に集光するよう配置される。例えば、照明ユニットによって発せられた複数の画像画素は、光学要素のアレイによってアパチャーのアレイ上に集光され、画像画素が光吸収層内のアパチャーを通過して、視聴者が見るために視認可能な画像を光吸収層を介して伝達するようになっている。
【００２７】
（例えば、太陽、室内照明、または他の光源からの）周囲光が、見る側からコントラスト上昇部１４０に当たり得る。換言すれば、ディスプレイ装置１００の外部からの周囲光が、コントラスト上昇部１４０の第２の主要な表面１４４に当たり得る。光吸収層１４８は、アパチャー１５０の外の光吸収層に当たるそのような周囲光の少なくとも一部を吸収する。（例えば、吸収された周囲光は、コントラスト上昇部から視認可能な画像として発せられた光と干渉しないので、）そのような周囲光の吸収は、ディスプレイ装置１００のコントラストを高めることができる。従って、アパチャー１５０が占める面積は比較的小さいのが有益であり得る。幾つかの実施形態では、アパチャー１５０は、光吸収層１４８の表面積の高々約５０％、高々約４０％、高々約３０％、高々約２０％、高々約１０％、高々約５％、または高々約１％を占める。従って、光吸収層１４８の表面積の大半は、周囲光を吸収してディスプレイ装置１００のコントラストを高めるための吸光材料によって占められる。
【００２８】
図１に示されている実施形態では、コントラスト上昇部１４０は基体１５２を含む。例えば、基体１５２はガラス基体を含む。そのようなガラス基体は、ポリマー基体と比較して、寸法的安定性の向上（例えば、温度および／または湿度等の環境条件の変化によって生じる変形の低減）を可能にし得る。そのような向上した寸法的安定性は、変化する環境条件における表示画素のアレイと光学要素のアレイとの位置合わせの維持を補助し得るものであり、これは、例えば、たとえ画像表示部の画素ピッチと光学要素のピッチが等しくない実施形態においても、モアレパターンを防止するのを補助し得る。他の実施形態では、基体１５２はポリマー材料または他の適切な基体材料を含む。基体１５２の表面上には樹脂層１５４が配設され、光学要素１４６のアレイはこの樹脂層に形成される。例えば、光学要素１４６のアレイは、微細複製プロセス、エンボスプロセス、または他の適切な成形プロセスを用いて形成され得る。他の実施形態では、光学要素のアレイは基体内に直に形成される。例えば、光学要素のアレイは、基体の表面を加工することによって形成され得る。幾つかの実施形態では、光吸収層１４８は、光学要素１４６のアレイとは反対側の基体１５２の表面上に配設された樹脂層を含む。光吸収層１４８の樹脂は、高い光学濃度を有する樹脂材料（例えば、ブラックマトリックス樹脂）を含む。幾つかの実施形態では、基体１５２は、高々約３００μｍ、高々約２５０μｍ、高々約１５０μｍ、または高々約１２０μｍの厚さを有するガラス基体を含む。そのような薄いガラス基体は、寸法的安定性を犠牲にすることなく、ディスプレイ装置の厚さの低減を可能にし得る。
【００２９】
幾つかの実施形態では、基体は複数の基体を含む。例えば、基体は、表面に光学要素が配設された第１の基体と、表面に光吸収層に配設された第２の基体とを含む。第１の基体および第２の基体は、互いに隣接して配置されて、互いに反対側にある表面に光学要素および光吸収層がそれぞれ配設された基体を含むコントラスト上昇部を構成し得る。
【００３０】
幾つかの実施形態では、コントラスト上昇部は拡散要素を含む。拡散要素は、光の拡散角度を増加させるために、拡散要素を透過する光を散乱させるよう構成される。例えば、拡散要素は、光散乱材料を含み得る。図４は、本明細書において図１を参照して記載されたコントラスト上昇部１４０と類似したコントラスト上昇部２４０の例示的な実施形態の模式図である。図４に示されている実施形態では、コントラスト上昇部２４０は、光学要素１４６と光吸収層１４８との間に配設された拡散要素２５６を含む。例えば、拡散要素２５６は、図４に示されているように、基体１５２と光吸収層１４８との間に配設された拡散層として構成される。図５は、本明細書において図１を参照して記載されたコントラスト上昇部１４０と類似したコントラスト上昇部３４０の例示的な実施形態の模式図である。図５に示されている実施形態では、コントラスト上昇部３４０は、光吸収層１４８内の１以上のアパチャー１５０内に配設された拡散要素３５６を含む。例えば、１以上のアパチャー１５０には、アパチャー内に拡散要素３５６を形成するために、拡散材料が充填され得る。幾つかの実施形態では、図５に示されているように、拡散要素３５６は各アパチャー１５０内に配設される。拡散要素は、ディスプレイ装置の視野角を増加させるのを補助し得る。
【００３１】
幾つかの実施形態では、拡散要素は、コントラスト上昇部の基体と一体である。例えば、基体の表面（例えば、光学要素が形成されている表面および／または光吸収層が形成されている表面）は、通過する光を拡散する粗面化された表面を含む。従って、拡散要素は、基体の粗面化された表面を含む。
【００３２】
幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置１００は透明カバー１６０を含む。透明カバー１６０は、ガラス基体（例えば、ソーダライムガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、および／またはアルカリアルミノボロシリケートガラス）、ポリマー基体（例えば、ポリカーボネート）、または他の適切な基体を含む。ディスプレイ装置１００の外面上には透明カバー１６０が配設される。透明カバー１６０は、平面状（例えば、平坦なシート）または非平面状（例えば、湾曲したシート）の構成を有し得る。幾つかの実施形態では、透明カバー１６０は、透明カバーの外面上にグレア防止（ＡＧ）コーティングおよび／または反射防止（ＡＲ）コーティングを含む。透明カバー１６０は、ディスプレイ装置１００の他の構成要素をスクラッチおよび／または破損から保護するのを補助し得る（例えば、熱的に強化された、機械的に強化された、および／または化学的に強化された）強化ガラスを含み得る。
【００３３】
図６は、例示的なディスプレイ装置４００の模式図である。ディスプレイ装置４００は、図１を参照して説明されたディスプレイ装置１００と類似している。例えば、ディスプレイ装置４００は、照明ユニットと、画像表示部１３０と、コントラスト上昇部１４０とを含む。照明ユニットは、発光部１１０と、コリメート部１２０とを含む。図６に示されている実施形態では、照明ユニットは拡散部４２４を含む。
【００３４】
幾つかの実施形態では、発光部１１０は一続きの光源１１４ａを含む。一続きの光源１１４は、第１の方向に延びる列に配置される。例えば、図６には、第１の方向は、図面の奥へとｘ方向に延びるものとして示されている。幾つかの実施形態では、図６に示されているように、列は略直線状である。他の実施形態では、（例えば、湾曲したディスプレイ装置で用いるために）列は湾曲している。幾つかの実施形態では、一続きの光源１１４ａは、複数のＬＥＤまたはＯＬＥＤを含むライトバーとして構成される。
【００３５】
コリメート部１２０は、一続きの光源１１４ａに隣接して配設される。例えば、コリメート部１２０は、列に対して略平行に延びる。コリメート部１２０は、一続きの光源１１４ａによって発せられた光を、列に対して略平行な第１の方向において実質的にコリメートまたはコリメートすることなく、列に対して略垂直な第２の方向においてコリメートするよう構成される。コリメート光は、光がコリメートされる１または複数の方向に１０度未満の発散角を有する。例えば、第２の方向は、図６にはｙ方向として示されている。コリメート部１２０は、一続きの光源１１４ａと位置合わせされたコリメータレンズを含む。例えば、コリメータレンズは、円柱レンズ、円柱フレネルレンズ、他の適切なレンズ、またはそれらの組合せを含む。幾つかの実施形態では、コリメート部１２０は、一続きの光源１１４ａから、コリメート部の焦点距離に略等しいまたは等しい距離だけ離間される。例えば、一続きの光源１１４ａの個々の光源の上面とコリメート部１２０との間の（例えば、ｚ方向の）距離は、コリメート部の焦点距離に略等しい。
【００３６】
図６に示されている実施形態では、コリメート部１２０は円柱フレネルレンズを含む。図７は、コリメート部５２０の別の例示的な実施形態の模式図である。コリメート部５２０は、コンディショニング要素５２６と、コリメート要素５２８とを含む。コリメート部５２０は、コンディショニング要素５２６が一続きの光源１１４ａとコリメート要素５２８との間に配設されるように配置される。幾つかの実施形態では、一続きの光源１１４ａによって発せられた光は、第２の方向において実質的にランバート角度強度分布を有する広角の光を含む。幾つかの実施形態では、ランバート角度強度分布において、それぞれ異なる方向に進む光パワーは均一ではなく、（例えば、光源の表面の）面法線に対する角度のコサインに比例する。コンディショニング要素５２６は、広角の光を、コンディショニング要素から離間した基準面において、第２の方向において略均一な角度強度分布を有する均一な光に変換するよう構成される。コリメート要素が均一な光によって略均一に照明されるように、コリメート要素を基準面に配置するのが有益であり得る。例えば、コンディショニング要素５２６は、円柱レンズ、フレネルレンズ（例えば、円柱フレネルレンズ）、他の適切なレンズ、またはそれらの組合せを含む。コリメート要素５２８は、均一な光を第２の方向においてコリメートするよう構成される。例えば、コリメート部５２８は、円柱レンズ、フレネルレンズ（例えば、円柱フレネルレンズ）、他の適切なレンズ、またはそれらの組合せを含む。コンディショニング要素は、コリメート要素をコリメート要素の表面にわたって均一に照明するのを補助し得るものであり、これは、一続きの光源のランバート出力によって生じ得るディスプレイ装置によって生成される画像の輝度の不均一性の可能性を低減するのを補助し得る。
【００３７】
図８は、コリメート部６２０の別の例示的な実施形態の模式図である。コリメート部６２０は、コンディショニング要素６２６と、コリメート要素６２８と、集光要素６２９とを含む。コリメート部６２０は、コンディショニング要素６２６が一続きの光源１１４ａとコリメート要素６２８との間に配設され、集光要素６２９が一続きの光源とコンディショニング要素との間に配設されるように配置される。集光要素６２９は、一続きの光源１１４ａによって発せられたランバート光をコンディショニング要素６２６上に集光するよう構成される。例えば、集光要素６２９は、屈折部６２９ａと反射部６２９ｂとを含む。幾つかの実施形態では、屈折部６２９ａは、光をコンディショニング要素６２９に向かわせるレンズ部を含む。それに加えて、またはその代わりに、反射部６２９ｂは、光をコンディショニング要素６２６に向かわせる鏡面を含む。幾つかの実施形態では、集光要素６２９は、成形された屈折／反射型コリメータを含む。コンディショニング要素６２６は、一続きの光源１１４ａによって発せられたランバート光を、第２の方向において略均一な強度分布を有する均一な光に変換するよう構成される。例えば、コンディショニング要素６２６は、円柱レンズ、フレネルレンズ（例えば、円柱フレネルレンズ）、他の適切なレンズ、またはそれらの組合せを含む。コリメート要素６２８は、均一な光を第２の方向においてコリメートするよう構成される。例えば、コリメート部６２８は、円柱レンズ、フレネルレンズ（例えば、円柱フレネルレンズ）、他の適切なレンズ、またはそれらの組合せを含む。集光要素は、一続きの光源によって発せられた光の比較的大きい部分を集光して、光をコンディショニング要素に向かわせるのを補助し得る。例えば、幾つかの実施形態では、集光要素は、一続きの光源によって発せられた光の高々約８０％までを集光および／または少なくとも部分的にコリメートするよう構成される。コンディショニング要素は、コリメート要素をコリメート要素の表面にわたって均一に照明するのを補助し得るものであり、これは、ディスプレイ装置によって生成される画像の輝度の不均一性の可能性を低減するのを補助し得る。
【００３８】
図６〜図８に示されているコリメート部は、例えば、円柱レンズおよび／または円柱フレネルレンズを含む一次元コリメート部として説明されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。例えば、他の実施形態では、コリメート部は、球面および／または非球面フレネルレンズを含む二次元コリメート部として構成される。様々な実施形態において、コリメート部の形状は、コントラスト上昇部の光学要素の形状に対応し得る。例えば、一次元コリメート部は、レンチキュラーレンズを含むコントラスト上昇部と共に用いられ得る。それに加えて、またはその代わりに、二次元コリメート部は、球面および／または非球面レンズを含むコントラスト上昇シートと共に用いられ得る。
【００３９】
図６に示されているように、拡散部４２４は、一続きの光源１１４ａに隣接して配設される。例えば、拡散部４２４は、一続きの光源によって発せられた光を、列に対して略垂直な第２の方向（例えば、ｙ方向）において実質的に拡散または拡散することなく、列に対して略平行な第１の方向（例えば、ｘ方向）において拡散するよう構成される。従って、拡散部４２４は一次元拡散器を含む。幾つかの実施形態では、拡散部は、各屈折要素または反射要素が光線を０度と決定された拡散角度との間のランダムな角度だけ偏向させる複数の小さい屈折要素または反射要素を含む。そのような角度が１つの軸のみに対して平行である場合には、拡散部は一次元拡散器として機能する。そのような角度が、１つの軸に沿って或る角度を有すると共にそれに垂直な別の軸に沿って或る角度を有する円錐または円錐の一部を形成する場合には、拡散部は二次元拡散器として機能する。拡散部は、ディスプレイ装置の照明を均質化するのを補助し得る。例えば、拡散器は、ディスプレイ装置の視聴者に、暗いスペースによって分離された（個々の光源の位置に対応する）明るい線が見えないように、１つの方向において光をコリメートされたままにして、別の方向において光を拡散するよう設計され得る。
【００４０】
拡散部４２４は、発光部１１０とコントラスト上昇部１４０との間に配設される。例えば、拡散部４２４は、コリメート部１２０とコントラスト上昇部１４０との間、および／または、コリメート部と画像ディスプレイ装置１３０との間に配設される。幾つかの実施形態では、図６に示されているように、コリメート部１２０は、発光部１１０と拡散部４２４との間に配設される。そのような構成は、ディスプレイ装置の厚さを不必要に増加させることなく、拡散部を発光部から適切に離間するのを補助し得る。
【００４１】
幾つかの実施形態では、拡散部４２４は、一続きの光源１１４ａに対して略平行に延び、一続きの光源から離間される。例えば、一続きの光源１１４ａは、第１の光源と、第１の光源に直に隣接して配設され、第１の光源から（例えば、ｘ方向に）距離Ｘだけ離間された第２の光源とを含む。拡散部４２４は、一続きの光源１１４ａから（例えば、ｚ方向に）距離Ｚだけ離間される。拡散部が輝度の均一性を効率的に達成するために、拡散角度は、拡散器の位置から見える個々の光源間の間隙の角サイズより大きいべきである。例えば、拡散部４２４は、θ＞ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｚ）の式を満足する拡散角度θを有する。
【００４２】
図６に示されている拡散部は、光を一方向に拡散する一次元拡散部として説明されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。例えば、他の実施形態では、拡散部は、光を互いに垂直な２つの方向に拡散するよう構成された二次元拡散部として構成される。様々な実施形態において、拡散部の形状は、コントラスト上昇部の光学要素の形状、および／または、コリメート部の形状に対応し得る。例えば、一次元拡散部は、レンチキュラーレンズを含むコントラスト上昇部と共に、および／または、一次元コリメート部と共に用いられ得る。それに加えて、またはその代わりに、二次元拡散部は、球面および／もしくは非球面レンズを含むコントラスト上昇シートと共に、並びに／または二次元コリメート部と共に用いられ得る。
【００４３】
幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置４００は複数の一続きの光源を含む。例えば、図６に示されている実施形態では、ディスプレイ装置４００は、一続きの光源１１４ａに直に隣接した第２の一続きの光源１１４ｂを含む。第２の一続きの光源１１４ｂは、第２の列に配置される。第２の一続きの光源１１４ｂの第２の列は、一続きの光源１１４ａの列から離間される。幾つかの実施形態では、第２の一続きの光源１１４ｂの第２の列は、一続きの光源１１４ａの列に対して略平行である。従って、第２の一続きの光源１１４ｂの第２の列は、第１の方向に延びている。一続きの光源１１４ａおよび／または第２の一続きの光源１１４ｂの個々の光源は、光源がディスプレイ装置１３０の長さおよび／または幅に沿って分散されるように（例えば、均等に分散されるように）互いから離間される。幾つかの実施形態では、一続きの光源１１４ａおよび第２の一続きの光源１１４ｂは、同じ数の個々の光源を含む。図６に示されている実施形態では、ディスプレイ装置４００は、第２の一続きの光源１１４ｂに直に隣接した第３の一続きの光源１１４ｃと、第３の一続きの光源１１４ｃに直に隣接した第４の一続きの光源１１４ｄと、第４の一続きの光源１１４ｄに直に隣接した第５の一続きの光源１１４ｅとを含む。各一続きの光源は一列に配置される。幾つかの実施形態では、これらの列は互いに対して略平行である。それに加えて、またはその代わりに、直に隣接する列間の間隔は略一定である。
【００４４】
幾つかの実施形態では、ディスプレイ装置４００は複数のコリメート部を含む。例えば、図６に示されている実施形態では、ディスプレイ装置４００は、各一続きの光源に隣接して配設されたコリメート部を含む。従って、各一続きの光源によって発せられた光は、本明細書において一続きの光源１１４ｂおよびコリメート部１２０を参照して説明されたように、対応するコリメート部によってコリメートおよび／または拡散される。幾つかの実施形態では、図６に示されているように、複数のコリメート部は、単一のコリメートシートの隣接する部分である。そのような単一のコリメートシートは、微細複製プロセス、エンボスプロセス、または他の適切な成形プロセスを用いて形成され得る。
【００４５】
幾つかの実施形態では、図６に示されているように、拡散部４２４は拡散シートを含む。そのような拡散シートは、本明細書において記載されるように、複数の一続きの光源の各々によって発せられた光を拡散するために、複数の一続きの光源に隣接して配設され得る。
【００４６】
ディスプレイ装置４００は、５つの列に配置された５つの一続きの光源を含むものとして説明されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、ディスプレイ装置は、列に配置された決定された数（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上）の一続きの光源を含む。各一続きの光源は、決定された数（例えば、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上）の個々の光源を含む。幾つかの実施形態では、コントラスト上昇部の光学要素の焦点距離をコリメート部の焦点距離で割り算した値は、コントラスト上昇部のアパチャーのサイズを照明ユニットの光源のサイズで割り算した値にほぼ等しい。そのような関係は、光源の数および／または配置を決定するために用いられ得る。
【００４７】
幾つかの実施形態では、照明ユニットは、一続きの光源の両端部に配設された端部壁を含む。例えば、端部壁は、一続きの光源の各端部において、一続きの光源に対して略垂直に延在する。幾つかの実施形態では、端部壁は、（例えば、ディスプレイ装置の内側を向いた）反射内面を含む。そのような反射内面は、ディスプレイ装置の縁部における輝度が低下した領域を回避するために、光をディスプレイ装置内へと反射し得る。
【００４８】
本明細書において、一次元および二次元の両方の設計が説明されているが、幾つかの用途では、一次元の設計が有利であり得る。例えば、一次元の設計は、（例えば、光学系がより単純であること、および／または、ディスプレイ装置の様々な構成要素間の位置決めの許容誤差の厳密さがより低いことの結果として、）製造の際の複雑さが比較的低い。それに加えて、またはその代わりに、一次元拡散部は、入射光の光位相の「スクランブリング」を可能にし得るものであり、これは、光が１組の等距離のアパチャーを通過した後の強い空間的不均一性を生じ得る干渉を防止するのを補助し得る。
【００４９】
図９は、例示的なディスプレイ装置７００の模式図である。ディスプレイ装置７００は、図１を参照して説明したディスプレイ装置１００および図６を参照して説明したディスプレイ装置４００と類似している。例えば、ディスプレイ装置７００は、照明ユニットと、画像表示部１３０と、コントラスト上昇部１４０とを含む。照明ユニットは、発光部１１０と、コリメート部１２０とを含む。
【００５０】
幾つかの実施形態では、発光部１１０は１以上の光源を含む。例えば、図９に示されている実施形態では、発光部１１０は、導光部７１６と、導光部の縁部内へと光を注入するよう配置された１以上の光源とを含む。幾つかの実施形態では、導光部７１６は導光シートとして構成される。導光部７１６は、縁部に注入された光を導いて、導光部の少なくとも１つの表面から光を発するよう構成される。導光部７１６は、ガラス基体、ポリマー基体、空隙、または他の適切な導光装置を含む。幾つかの実施形態では、１以上の光源は、導光部の縁部に隣接して配設された、複数のＬＥＤまたはＯＬＥＤを含むライトバーとして構成される。
【００５１】
幾つかの実施形態では、発光部１１０は、反射拡散部７１８を含む。反射拡散部７１８は、導光部７１６の一つの表面において光を反射および拡散し、反射および拡散された光を導光部の反対側の表面に向かわせるよう構成される。例えば、図９に示されている実施形態では、反射拡散部７１８は、導光部７１６の第１の表面に隣接して配設された基体を含み、第１の表面から発せられた光を反射および拡散して、反射された光および拡散された光を、導光部内へと向かわせ、第１の表面とは反対側の第２の表面に向かわせる。他の実施形態では、導光部の第１の表面は、反射拡散部としての役割をする。例えば、導光部の第１の表面には、反射拡散部としての役割をするためのコーティングおよび／または表面処理（例えば、粗面化）が施され得る。幾つかの実施形態では、導光部の第１の表面は、反射拡散部としての役割をするための反射コーティング（例えば、白色コーティングまたは鏡面コーティング）でコーティングされ、および／または粗面化される。反射拡散部は、視聴者が見るための画像を生成するために発せられるよう、導光部の第２の表面に向かう光の量を増加させるのを補助し得る。
【００５２】
幾つかの実施形態では、発光部１１０は輝度上昇部７１９を含む。輝度上昇部７１９は、導光部７１６の一方の表面において光を集光し、その光を導光部から離れる方向に向かわせるよう構成される。例えば、図９に示されている実施形態では、輝度上昇部７１９は、導光部７１６の第２の表面に隣接して配設された輝度上昇フィルムを含む。従って、導光部７１６は、反射拡散部７１８と輝度上昇部７１９との間に配設される。輝度上昇部７１９は、輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）、二重輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ）、または他の適切な輝度上昇構造を含む。
【００５３】
コリメート部１２０は、発光部１１０に隣接して配設される。コリメート部１２０は、発光部１１０によって発せられた光を少なくとも１つの方向においてコリメートするよう構成される。図９に示されている実施形態では、コリメート部１２０はコントラスト上昇部１４０と類似しているが、後述するように変形されている。例えば、コリメート部１２０は、第１の主要な表面７４２と、第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面７４４とを含む。第１の主要な表面７４２は光学要素７４６のアレイを含む。光学要素７４６のアレイは、本明細書において光学要素１４６のアレイに関して説明されたように構成され得る。幾つかの実施形態では、光学要素７４６のアレイは、コリメータレンズ（例えば、円柱レンズ、フレネルレンズ、円柱フレネルレンズ、またはそれらの組合せ）のアレイを含む。第２の主要な表面７４４は、光反射層７４８と、光反射層内のアパチャー７５０のアレイとを含む。光反射層７４８は、反射材料（例えば、白色層または鏡面層）を含む。アパチャー７５０のアレイは、本明細書においてアパチャー１５０のアレイに関して説明されたように構成され得る。アパチャー７５０のアレイは光学要素７４６のアレイに対応している。例えば、各光学要素７４６は、少なくとも１つのアパチャー７５０と位置合わせされる。コリメート部１２０は、コントラスト上昇部１４０と比較して、逆になっている。例えば、コリメート部１２０は、発光部から発せられた光がコリメート部の第２の表面１４８に入射するように、発光部１１０に隣接して配設される。従って、第２の表面１４８は入射面を含み、第１の表面７４４は出射面を含む。コリメート部１２０および発光部１１０は、光反射層７４８が発光部と光学要素７４６のアレイとの間に配設されるように配置される。
【００５４】
図９に示されている実施形態では、アパチャーのアレイは、第１の方向に延びる細長いアパチャーのアレイを含み、光学要素７４６のアレイは、第１の方向に延びるレンチキュラーレンズのアレイを含む。従って、第１の方向は、細長いアパチャーの長さおよび／またはレンチキュラーレンズの縦軸と位置合わせされる。導光部７１６の第２の表面から発せられた光は、コリメート部１２０の第２の表面７４４と接触する。光反射層７４８のアパチャーにおいて第２の表面７４４と接触した光は、光反射層を通過して、光学要素によって集光され、画像表示部１３０および／またはコントラスト上昇部１４０に向かう。第２の表面７４４に接触した残りの光は、光反射層７４８によって導光部７１６内へと反射される。従って、光がコリメート部１２０のアパチャーを通過できるまで、光を導光部７１６内へとリサイクルできる。コリメート部１２０は、導光部７１６から発せられた光を（例えば、光を比較的狭いアパチャーに通すことによって）コリメートするよう構成される。それに加えて、またはその代わりに、輝度上昇部７１９は、適切な偏光のみがアパチャーを通過することを確実にするのを補助し得る。本明細書において記載されるような、細長いアパチャーおよびレンチキュラーレンズを有するコリメート部１２０は、光を（例えば、アパチャーおよびレンチキュラーレンズに対して平行な）第１の方向においてコリメートすることなく、光を（例えば、アパチャーおよびレンチキュラーレンズに対して垂直な）第２の方向においてコリメートするよう構成される。従って、コリメート部１２０は一次元コリメート部として構成され得る。図９に示されている発光部１１０は反射拡散部７１８を含むので、更なる拡散部を用いることなく、コリメート部１２０によって発せられた光を第１の方向において拡散できる。
【００５５】
図９には、光学要素１４６のアレイおよび光学要素７４６のアレイは同じピッチを有するものとして示されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、光学要素の複数のアレイは、同じまたは異なるピッチ、同じまたは異なる形状、および同じまたは異なるサイズを有し得る。図９には、アパチャー１５０のアレイおよびアパチャー７５０のアレイは同じピッチを有するものとして示されているが、本開示には他の実施形態も含まれる。他の実施形態では、アパチャーのアレイは、同じまたは異なるピッチ、同じまたは異なる形状、および同じまたは異なるサイズを有し得る。
【００５６】
本明細書において記載されたそれぞれ異なる実施形態の様々な構成要素は、互いに組み合わせて用いられ得る。例えば、図９に示されているコリメート部１２０は、図６に示されている照明ユニット１１０と共に用いられ得る。それに加えて、またはその代わりに、図６に示されているコリメート部１２０は、図９に示されている照明ユニット１１０と共に用いられ得る。それに加えて、またはその代わりに、図４に示されているコントラスト上昇部２４０または図５に示されているコントラスト上昇部３４０は、図６に示されているコリメート部１２０または図９に示されているコリメート部１２０、および、図６に示されている照明ユニット１１０または図９に示されている照明ユニット１１０と共に用いられ得る。
【００５７】
幾つかの実施形態では、視聴者によって直に視認可能な画像を生成する方法は、光を発する工程と、この光を、第２の方向に対して垂直な第１の方向においてコリメートすることなく、第２の方向においてコリメートする工程と、光を、第２の方向において拡散することなく、第１の方向において拡散する工程とを含む。幾つかの実施形態では、光を発する工程は、第２の方向において実質的にランバート強度分布を有するランバート光を発することを含み、本方法は、光を第２の方向においてコリメートする前に、ランバート光を、第２の方向において略均一な強度分布を有する均一な光に変換する工程を更に含む。幾つかの実施形態では、本方法は、視聴者が直に見るために、光を光吸収層のアパチャーのアレイ上に集光する工程を更に含む。
【００５８】
本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその等価物に照らす以外には限定されるべきではない。
【００５９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００６０】
実施形態１
直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットであって、
第１の方向に対して平行に延びる列に配置され、光を発するよう構成された一続きの光源と、
前記光を前記第１の方向において実質的にコリメートすることなく、前記光を前記第１の方向に対して垂直な第２の方向においてコリメートするよう、前記一続きの光源に隣接して配設されたコリメート部と、
前記光を前記列に対して垂直な前記第２の方向において実質的に拡散することなく、前記光を前記列に対して平行な前記第１の方向において拡散するよう、前記一続きの光源に隣接して配設された拡散部と、
を含むことを特徴とする照明ユニット。
【００６１】
実施形態２
前記一続きの光源が、第１の光源と、該第１の光源に直に隣接し、該第１の光源から距離Ｘだけ離間された第２の光源とを含み、前記拡散部が前記一続きの光源から距離Ｚだけ離間されており、前記拡散部が、θ＞ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｚ）の式を満足する拡散角度θを有する、実施形態１記載の照明ユニット。
【００６２】
実施形態３
前記一続きの光源によって発せられた前記光が、前記第２の方向において実質的にランバート角度強度分布を有する広角の光を含み、
前記コリメート部がコンディショニング要素とコリメート要素とを含み、前記コンディショニング要素が、前記広角の光を、前記コンディショニング要素から離間した基準面において、前記第２の方向において略均一な角度強度分布を有する均一な光に変換し、前記コリメート要素が、前記均一な光を前記第２の方向においてコリメートする、
実施形態１または２記載の照明ユニット。
【００６３】
実施形態４
前記コリメート部が、円柱レンズまたは円柱フレネルレンズのうちの少なくとも一方を含む、実施形態１〜３のいずれか一つに記載の照明ユニット。
【００６４】
実施形態５
前記コリメート部が、前記一続きの光源の各々から、前記コリメート部の焦点距離にほぼ等しい距離だけ離間された、実施形態１〜４のいずれか一つに記載の照明ユニット。
【００６５】
実施形態６
前記コリメート部が前記一続きの光源と前記拡散部との間に配設された、実施形態１〜５のいずれか一つに記載の照明ユニット。
【００６６】
実施形態７
各前記光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む、実施形態１〜６のいずれか一つに記載の照明ユニット。
【００６７】
実施形態８
前記列に対して略平行な第２の列に配置され、第２の光を発するよう構成された第２の一続きの光源と、
前記第２の光を前記第１の方向において実質的にコリメートすることなく、前記第２の光を前記第２の方向においてコリメートするよう、前記第２の一続きの光源に隣接して配設された第２のコリメート部と
を更に含む、実施形態１〜７のいずれか一つに記載の照明ユニット。
【００６８】
実施形態９
前記コリメート部および前記第２のコリメート部が、単一のコリメートシートの隣接する部分である、実施形態８記載の照明ユニット。
【００６９】
実施形態１０
前記拡散部が、前記第２の光を前記第２の方向において実質的に拡散することなく、前記第２の光を前記第１の方向において拡散するよう、前記第２の一続きの光源に隣接して配設された、実施形態８または９記載の照明ユニット。
【００７０】
実施形態１１
前記一続きの光源および前記第２の一続きの光源が略同一平面上にある、実施形態８〜１０のいずれか一つに記載の照明ユニット。
【００７１】
実施形態１２
実施形態１〜１１のいずれか一つに記載の照明ユニットと、
第１の主要な表面、および該第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面を含むコントラスト上昇部であって、前記第１の主要な表面が光学要素のアレイを含み、前記第２の主要な表面が、光吸収層と、該光吸収層内の、前記光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含み、前記光学要素のアレイが前記照明ユニットと前記光吸収層との間に配設されるように前記コントラスト上昇部および前記照明ユニットが配置された、前記コントラスト上昇部と
を含むことを特徴とする直視型ディスプレイ装置。
【００７２】
実施形態１３
前記照明ユニットと前記コントラスト上昇部との間に配設され、画素のアレイを含む画像表示部を更に含み、
前記コントラスト上昇部の各光学要素が前記画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるように前記コントラスト上昇部および前記画像表示部が配置された、
実施形態１２記載の直視型ディスプレイ装置。
【００７３】
実施形態１４
前記光学要素のアレイが、レンチキュラーレンズのアレイを含む、実施形態１２または１３記載の直視型ディスプレイ装置。
【００７４】
実施形態１５
前記アパチャーのアレイが、略直線状のアパチャーのアレイを含み、各前記アパチャーが、対応するレンチキュラーレンズと位置合わせされた、実施形態１４記載の直視型ディスプレイ装置。
【００７５】
実施形態１６
直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットにおいて、
実質的にランバート角度強度分布を有する広角の光を発するよう構成された光源と、
前記光源に隣接して配設されたコンディショニング要素であって、前記広角の光を、前記コンディショニング要素から離間した基準面において略均一な角度強度分布を有する均一な光に変換する前記コンディショニング要素と、
前記均一な光を少なくとも１つの方向においてコリメートするよう、前記コンディショニング要素に隣接して配設されたコリメート要素と
を含むことを特徴とする照明ユニット。
【００７６】
実施形態１７
前記ランバート光を前記コンディショニング要素上に集光するよう、前記光源と前記コンディショニング要素との間に配設された集光要素を更に含む、実施形態１６記載の照明ユニット。
【００７７】
実施形態１８
前記コリメート要素が、前記均一な光を第２の方向に対して垂直な第１の方向において実質的にコリメートすることなく、前記均一な光を前記第２の方向においてコリメートするよう構成された、実施形態１６または１７記載の照明ユニット。
【００７８】
実施形態１９
前記均一な光を前記第２の方向において実質的に拡散することなく、前記均一な光を前記第１の方向において拡散するよう、前記コリメート要素に隣接して配設された拡散部を更に含む、実施形態１８記載の照明ユニット。
【００７９】
実施形態２０
実施形態１６〜１９のいずれか一つに記載の照明ユニットと、
第１の主要な表面、および該第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面を含むコントラスト上昇部であって、前記第１の主要な表面が光学要素のアレイを含み、前記第２の主要な表面が、光吸収層と、該光吸収層内の、前記光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含み、前記光学要素のアレイが前記照明ユニットと前記光吸収層との間に配設されるように前記コントラスト上昇部および前記照明ユニットが配置された、前記コントラスト上昇部と
を含むことを特徴とする直視型ディスプレイ装置。
【００８０】
実施形態２１
直視型ディスプレイ装置用の照明ユニットであって、
光を発するよう構成された発光部と、
前記光を第２の方向に対して垂直な第１の方向において実質的にコリメートすることなく、前記光を前記第２の方向においてコリメートするよう、前記発光部に隣接して配設されたコリメート部と
を含むことを特徴とする照明ユニット。
【００８１】
実施形態２２
前記発光部が導光部を含み、前記照明ユニットが、前記導光部の第１の表面に隣接して配設された反射拡散部を更に含み、前記コリメート部が、前記導光部の前記第１の表面とは反対側の第２の表面に隣接して配設された、実施形態２１記載の照明ユニット。
【００８２】
実施形態２３
前記コリメート部が、第１の主要な表面と、該第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面とを含み、前記第１の主要な表面が光学要素のアレイを含み、前記第２の主要な表面が、光反射層と、該光反射層内の、前記光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含み、前記光反射層が前記発光部と前記光学要素のアレイとの間に配設されるように前記コリメート部および前記発光部が配置された、実施形態２１または２２記載の照明ユニット。
【００８３】
実施形態２４
前記コリメート部が、円柱レンズまたは円柱フレネルレンズのうちの少なくとも一方を含む、実施形態２１または２２記載の照明ユニット。
【００８４】
実施形態２５
実施形態２１〜２４のいずれか一つに記載の照明ユニットと、
第１の主要な表面、および該第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面を含むコントラスト上昇部であって、前記第１の主要な表面が光学要素のアレイを含み、前記第２の主要な表面が、光吸収層と、該光吸収層内の、前記光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含み、前記光学要素のアレイが前記照明ユニットと前記光吸収層との間に配設されるように前記コントラスト上昇部および前記照明ユニットが配置された、前記コントラスト上昇部と
を含むことを特徴とする直視型ディスプレイ装置。
【００８５】
実施形態２６
前記照明ユニットと前記コントラスト上昇部との間に配設され、画素のアレイを含む画像表示部を更に含み、
前記コントラスト上昇部の各光学要素が前記画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるように前記コントラスト上昇部および前記画像表示部が配置された、
実施形態２５記載の直視型ディスプレイ装置。
【００８６】
実施形態２７
照明ユニットと、
第１の主要な表面、および該第１の主要な表面とは反対側の第２の主要な表面を含むコントラスト上昇部であって、前記第１の主要な表面が光学要素のアレイを含み、前記第２の主要な表面が、光吸収層と、該光吸収層内の、前記光学要素のアレイに対応するアパチャーのアレイとを含み、前記光学要素のアレイが前記照明ユニットと前記光吸収層との間に配設されるように前記コントラスト上昇部および前記照明ユニットが配置された、前記コントラスト上昇部と、
前記照明ユニットと前記コントラスト上昇部との間に配設されたコリメート部と、
前記コリメート部と前記コントラスト上昇部との間に配設され、画素のアレイを含む画像表示部であって、前記コントラスト上昇部の各光学要素が前記画像表示部の少なくとも１つの対応する画素と位置合わせされるように前記コントラスト上昇部および前記画像表示部が配置された、前記画像表示部と
を含むことを特徴とする直視型ディスプレイ装置。
【００８７】
実施形態２８
前記コントラスト上昇部がガラス基体を含む、実施形態２７記載の直視型ディスプレイ装置。
【００８８】
実施形態２９
前記コントラスト上昇部が、前記ガラス基体上に配設された樹脂層を含み、前記光学要素のアレイが前記樹脂層内に形成された、実施形態２８記載の直視型ディスプレイ装置。
【００８９】
実施形態３０
前記光学要素のアレイが前記ガラス基体内に直に形成された、実施形態２８記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９０】
実施形態３１
前記光吸収層が前記ガラス基体上に配設された、実施形態２８〜３０のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９１】
実施形態３２
前記ガラス基体が高々約３００μｍの厚さを有する、実施形態２８〜３１のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９２】
実施形態３３
前記コントラスト上昇部が拡散要素を含む、実施形態２７〜３２のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９３】
実施形態３４
前記拡散要素が、前記光学要素のアレイと前記光吸収層との間に配設された拡散層、または、前記光吸収層内の前記アパチャーのアレイ内の拡散材料のうちの少なくとも一方を含む、実施形態３３記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９４】
実施形態３５
前記アパチャーが、前記光吸収層の表面積の高々約５０％を占める、実施形態２７〜３４のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９５】
実施形態３６
前記コリメート部がフレネルレンズを含む、実施形態２７〜３５のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９６】
実施形態３７
透明カバーを更に含み、前記コントラスト上昇部が前記画像表示部と前記透明カバーとの間に配設された、実施形態２７〜３６のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【００９７】
実施形態３８
前記照明ユニットによって生じた拡散光が前記コリメート部を通過してコリメート光を生じるように前記照明ユニットおよび前記コリメート部が配置され、
前記コリメート光が前記画像表示部の画素を通過して画像画素を生じるように前記コリメート部および前記画像表示部が配置され、
前記光学要素が前記画像画素を前記コントラスト上昇部の対応するアパチャー上に集光するように前記画像表示部および前記コントラスト上昇部が配置された、
実施形態２７〜３７のいずれか一つに記載の直視型ディスプレイ装置。
【符号の説明】
【００９８】
１００、４００、７００  ディスプレイ装置
１１０  発光部
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ  一続きの光源
１１２  非コリメート光
１２０、５２０、６２０  コリメート部
１２２  コリメート光
１３０  画像表示部
１３４  画像画素
１４０、２４０、３４０  コントラスト上昇部
１４２、７４２  第１の主要な表面
１４４、７４４  第２の主要な表面
１４６、７４６  光学要素
１４８  光吸収層
１５０、７５０  アパチャー
１５２  基体
１６０  透明カバー
２５６、３５６  拡散要素
４２４  拡散部
５２６、６２６  コンディショニング要素
５２８、６２８  コリメート要素
６２９  集光要素
７１６  導光部
７１８  反射拡散部
７１９  輝度上昇部
７４８  光反射層
【図１】
0006715829.tif 000002
【図２】
0006715829.tif 000003
【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】
0006715829.tif 000008
【図８】
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【図９】
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