(57)【要約】本発明の超高輝度バックライトＬＣＤビデオディスプレイは、１以上のＬＥＤ等の光源を包含するハウジングを含む。コリメートレンズは、該光源が発する光の実質的に全てを受容し、これら光を偏光板に向ける。この偏光板の出力はＬＣＤパネルに送られる。ＬＣＤパネルは動的に制御されるピクセルアレーを有し、このピクセルアレーは所定のピクセルに光を通過可能とする。このＬＣＤパネルの出力は散光板を通過し、ビデオイメージスクリーンを形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高輝度バックライトＬＣＤビデオディスプレイであって、
光源を包含する中空チャンバを有するハウジングと、
前記ハウジングに包含され、前記光源が発する光の実質的に全てを受容するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを通過する光の実質的に全てを受容するよう、前記コリメートレンズに結合される偏光板と、
前記偏光板を通過する光の実質的に全てを受容するよう、前記偏光板に結合されるＬＣＤパネルであって、該ＬＣＤパネルは動的に制御されるピクセルアレーを有し、該ピクセルアレーは所定のピクセルに光を通過可能とするＬＣＤパネルと、
前記ＬＣＤパネルを通過する光の実質的に全てを受容し且つビデオイメージスクリーンを形成するよう、前記ＬＣＤパネルに結合される散光板と、を含むビデオディスプレイ。
【請求項２】
より多くの光を捕捉する目的で、前記ビデオディスプレイハウジング中の前記ＬＥＤの周辺に位置するリサイクル用カラーを更に含む、請求項１に記載のビデオディスプレイ。
【請求項３】
より多くの光を捕捉する目的で、前記ＬＥＤの周辺に位置するパラボラ反射鏡を更に含む、請求項１に記載のビデオディスプレイ。
【請求項４】
前記光源とコリメートレンズの間に追加的なレンズを更に含む、請求項１に記載のビデオディスプレイ。
【請求項５】
前記コリメートレンズとスクリ−ンの間に位置する、反射性の内面を有する光トンネルを更に含む、請求項１に記載のビデオディスプレイ。
【請求項６】
前記ハウジングは１以上の光センサと、このような光センサ及び外部校正センサの出力を利用するコントロール回路とを包含し、イメージの色と均一性を調節する、請求項１に記載のビデオディスプレイ。
【請求項７】
前記ハウジングはマルチ光源を包含し、更に内部センサ及び外部センサを利用してイメージの色と強度が均一となるようスクリーンディスプレイを調節するコントロール回路を含む、請求項１に記載のビデオディスプレイ。
【請求項８】
各光源に対し別々なコリメートレンズを含む、請求項７に記載のビデオディスプレイ。
【請求項９】
請求項１に記載のビデオディスプレイを重層したビデオウォール。
【請求項１０】
内部センサ及び外部センサを利用して前記ビデオウォールのスクリーンディスプレイが均一となるよう、イメージの色と強度を調節するコントロール回路を更に含む、請求項９に記載のビデオウォール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１２年１月９日出願の米国特許仮出願第６１／５８４，４８１号の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
アウトドア用のビデオディスプレイには通常ＬＥＤが使用されるが、解像度を犠牲とした上で輝度を満足させている。しかし、従来のアウトドア用のＬＣＤディスプレイは望まれる程の輝度でないことが普通であり、得られる輝度（ルミナンス）としては高々約４００〜１２００ｃｄ／ｍ２（単位ｎｉｔと称する）である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、例えばビデオキューブ等のディスプレイユニットであって、ＬＥＤを使用する場合であっても、より高輝度を提供できるディスプレイユニットを提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の超高輝度バックライトＬＣＤビデオディスプレイは、１以上のＬＥＤ等の光源を包含するハウジングを含む。コリメートレンズは、該光源が発生する光の実質的に全てを受容し、これら光を偏光板に向ける。この偏光板の出力はＬＣＤパネルに送られる。ＬＣＤパネルは動的に制御されるピクセルアレーを有し、このピクセルアレーは所定のピクセルに光を通過可能とする。このＬＣＤパネルの出力は散光板を通過し、ビデオイメージスクリーンを形成する。
【０００５】
ビデオディスプレイハウジング内で、より多くの光を捕捉するためにＬＥＤの周囲にリサイクル用カラーを配置することができる。また、より多くの光を捕捉するためにＬＥＤの周囲にパラボラ反射鏡を配置することもできる。所望により、光源とコリメートレンズの間に追加的レンズを配置することもできる。
【０００６】
他の実施形態においては、コリメートレンズとスクリーンの間に反射性の内面を有する光トンネルを設ける。
【０００７】
ハウジング内には１以上の光センサを配置することができ、このような光センサの出力を利用するコントロール回路及び外部校正センサを使用してイメージの色と均一性を調節する。
【０００８】
特に大型スクリーンを必要とする場合、マルチ光源を使用することができる。また、マルチビデオディスプレイを重層してビデオウォールを形成することができる。いずれの場合にも、センサと共にコントロール回路を使用して、スクリーンディスプレイが均一となるようにイメージの色と強度を調節する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るＬＣＤバックライトシステムの第一実施形態の概略図。
【図２】本発明に係るＬＣＤバックライトシステムの第二実施形態の概略図。
【図３】ＬＣＤバックライトシステムに使用する光源の一実施形態の概略図。
【図４】本発明に係るＬＣＤバックライトシステムの第三実施形態の概略図。
【図５】先の実施形態と共に使用可能なシステムの改変例の概略図。
【図６】本発明に係るＬＣＤバックライトシステムの一部の他の実施形態の概略図。
【図７】本発明に係るディスプレイモデルの斜視図。
【図８】複数の図７のモジュールで形成されたビデオウォールの斜視図。
【図９】本発明のシステムで用いるコントロールモジュールの概略図。
【図１０】複数の光源を利用するＬＣＤバックライトシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、ハウジング１２を有するビデオディスプレイ１０の第一の実施形態を示す。光源は好ましくはＬＥＤ１４であり、ハウジング１２内の第一のオープンチャンバ１５に固定され、電源供給される（図示せず）。ＬＥＤが発する光１６はレンズ１８によってコリメートされ、レンズ１８はチャンバ１５を閉止する。コリメート光２０は偏光板２２を通過するが、偏光板２２は光吸収性であっても反射性であってもよい。反射性の偏光板を使用する場合、偏光板２２を通過しない光は反射されてＬＥＤに戻りリサイクルされることにより、システムの出力が向上する。
【００１１】
続いて偏光はＬＣＤパネル２４と第二の偏光板２６（アナライザ）を通過し、ＬＣＤパネル２４上の調節されたピクセルからの光が透過され可視化される。
【００１２】
第二の偏光板２６の出力は発散が狭く、視角が非常に小さい。大きな視角をもたらすには、光を散光板２８に通過させる。スクリーンの輝度は光源の出力に依存する。図１の例では、レンズ１８、偏光板２２及び２６、ＬＣＤパネル２４及び散光板２８の全てがハウジング１２に包含され、各々は空気を間隙として互いに離間している。
【００１３】
ＬＥＤは非常に大きな角度で発光するので、出力光を集光するのは困難である。図２は他の実施形態を示す。ビデオディスプレイ１０ａは、ハウジング中、ＬＥＤ１４とコリメートレンズ１８の間に内部反射面３１を備えるリサイクル用カラー３０を含む。図２の実施形態においては、ＬＥＤ１４からの小角度の光がレンズ１８に向かって直接発光される一方、所定の角度より大きな発光角度を有するビーム３２はリサイクル用カラー内面３２で反射され、ＬＥＤ１４に戻る。このように、大角度ビーム３２の全てがリサイクルされる。
【００１４】
多くのアプリケーションにおいて、コリメートレンズ、偏光板、ＬＣＤパネル及びスクリーンは矩形である。従って、ビデオディスプレイ１０、１０ａの光が通過する開口はスクリーンの形状に合わせて矩形とするべきである。
【００１５】
図３の実施形態においては、ハウジング内部１５のリサイクル用カラー３０と全光を集光するコリメートレンズ１８を有する代わりに、ＬＥＤ１４をパラボラ反射鏡３４で包囲し、大角度ビームを集光してコリメートする。小型のコリメートレンズ３６をチャンバ１２に配置し、ディスプレイの軸３８に沿って中心を合わせることにより、小角度ビーム４０のみを捕捉し、コリメートする。大角度ビーム３２は、パラボラ反射鏡３４でコリメートされた後、レンズ３６の外側を通過して偏光板２２に向かう。図３に示す構造によれば、高出力が得られるものの、コリメートレンズでコリメートされた後に大きな発散を伴う。この大きな発散によって、ＬＣＤディスプレイのコントラスト比が低くなる。
【００１６】
図４の実施形態においては、ビデオディスプレイ１０ｂは、ＬＥＤ１４に搭載されたドーム型レンズ４２を含むことにより、システムの効率を向上させる。更に、レンズ４４をチャンバ１２に配置することができ、ドームからの光をコリメートレンズ１８に効率よく結合させる。
【００１７】
図５にディスプレイモジュール１０ｃを示す。ディスプレイモジュール１０ｃは、光源１４及びスクリーン５０を含み、コリメートレンズ、偏光板付きＬＣＤ、散光板、反射鏡、他を含む。また、モジュール１０ｃは、その内部又はハウジング内に光源センサ５２とコントロール回路５４を含む。コントロール回路５４は、光源の強度、種々の色強度、及びスクリーンにおける光照明の均一性に関する情報を含み、望ましい色と均一性のイメージを提供するよう入力イメージ信号が調整され得る。
【００１８】
図６にＬＣＤビデオディスプレイの他の実施形態の一部を示す。コリメートレンズ１８と偏光板２２又はＬＣＤパネル２４との間に中空チャンバ６０があり、反射ウォール６２で完全に閉止される。この結果、照明のより高い均一性が得られる。
【００１９】
図７に、ＬＣＤと矩形スクリーン５４を有するＬＣＤビデオディスプレイ１０の斜視図を示す。
【００２０】
図８に、ビデオディスプレイ１０が２Ｘ２配置で重層されたビデオウォール６４を示す。
【００２１】
図９に、外部校正センサモジュール７０に接続されたコントロール回路５４を有するビデオディスプレイ１０を示す。このコントロール回路は、外部校正センサモジュール７０と図５に示す内部センサ５２の両者から入力信号を受け取る。強度、色及び歪みがある場合には歪みが外部校正センサモジュール７０によって検出され、調整パラメータがコントロール回路５４に送られ且つ保存されるように、テストイメージを用いる。これは、マルチユニットを一緒に用いてビデオウォールとする場合特に重要である。
【００２２】
図１０に、マルチ光源１４を含むＬＣＤビデオディスプレイ１０ｄを示す。これは、大型ＬＣＤパネルを照明するために用いることができる。例えば、１０インチディスプレイは単一のＬＥＤ光源で駆動することができる。６０インチディスプレイは、内部チャンバ１２に離間して３Ｘ３配置で配置させた９個のＬＥＤ光源で駆動することが好ましい。単一のコリメートレンズ１８の代わりに、それぞれの光源１４に別々なコリメートレンズ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを用いることが好ましい。
【００２３】
各々の光源１４の照度と色は若干異なるため、センサからの出力を用いてコントロール回路５４により調整が行われる。更に、大型スクリーンの強度と色を均一にするよう、図９に示すような校正センサモジュール７０を使用することもできる。本実施形態においては、図６に示す反射鏡チャンバ６０とウォール６２を使用することもでき、コリメートレンズ１８とスクリーンの間に光トンネルを形成する。
【００２４】
コリメートレンズは、ガラスレンズ、プラスティックレンズ又はフレネルレンズとすることができる。光源１４は好ましくはＬＥＤであるが、アークランプ、マイクロ波ランプ又はハロゲンランプとすることもできる。校正モジュール７０は分析目的でデジタルカメラとコンピュータを含み、このコンピュータはコントロール回路５４に接続され、調整パラメータを提供する。調整パラメータはコントロール回路メモリに保存される。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、当業者には各種の改変についても明白であろう。このような改変例や変形例の全ては、請求項に規定する本発明の範囲に含まれることが意図される。
【図１】
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【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９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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