(57)【要約】【課題】  高輝度のフラットパネルディスプレイを提供する。【解決手段】  本発明の高輝度のフラットパネルディスプレイ２００は、パネル２０２と光モジュール２０６とからなる。パネル２０２は複数の画素を有する。各画素の透過率、或いは、透過領域の面積の比例が第一分布関数を呈する。光モジュール２０６は、前記パネル２０２に照射する光線を提供する。その光強度が第二分布関数を呈する。フラットパネルディスプレイ２００は、複数の画素の透過率、或いは、透過領域の面積の比例を制御することにより、パネル輝度の分布を調整して、好ましい視覚効果を得る。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルディスプレイであって、
それぞれが少なくとも反射領域と透過領域を有する複数の画素を備え、前記画素における透過領域の面積の比率が第一分布関数を呈するパネルと、
前記パネルに照射する光線を提供し、光強度が第二分布関数を呈する光モジュールと、
からなることを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
【請求項２】
前記光モジュールは、
前記光線を提供する光源と、
前記光線を前記パネルに引導する導光板と、
からなることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項３】
前記光源と前記導光板間に配置され、前記光線を前記導光板に集中させるプリズムをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項４】
前記導光板は、傾斜面構造を有することを特徴とする請求項２に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項５】
前記導光板は、平面構造を有することを特徴とする請求項２に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項６】
前記導光板は、バックライトであることを特徴とする請求項２に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項７】
前記導光板は、フロントライトであることを特徴とする請求項２に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項８】
前記透過領域は円形、四角形、或いは、楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項９】
前記第一分布関数は、ガウス関数と互いに補助しあう関数であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１０】
前記第一分布関数は、連続関数であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１１】
前記第二分布関数は、ガウス関数であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１２】
前記第二分布関数は、連続関数であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１３】
前記第一及び第二分布関数の積は、連続関数であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１４】
前記光モジュールが提供する最高輝度と最低輝度の差は、３０〜７０％の間であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１５】
前記パネル中の最中間画素と最外側画素の透過領域、或いは、反射領域の面積の割合は、０．２〜５の間であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１６】
フラットパネルディスプレイであって、少なくとも、
それぞれが少なくとも反射領域と透過領域を有する複数の画素を備え、前記画素の透過率が第一分布関数を呈するパネルと、
前記パネルに照射する光線を提供し、光強度が第二分布関数を呈する光モジュールと、
からなることを特徴とするフラットパネルディスプレイ。
【請求項１７】
前記光モジュールは、
前記光線を提供する光源と、
前記光線を前記パネルに引導する導光板と、
からなることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１８】
前記光源と前記導光板間に配置され、前記光線を前記導光板に集中させるプリズムをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項１９】
前記導光板は、傾斜面構造を有することを特徴とする請求項１７に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２０】
前記導光板は、平面構造を有することを特徴とする請求項１７に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２１】
前記導光板は、バックライトであることを特徴とする請求項１７に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２２】
前記導光板は、フロントライトであることを特徴とする請求項１７に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２３】
前記第一分布関数は、ガウス関数と互いに補助しあう関数であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２４】
前記第一分布関数は、連続関数であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２５】
前記第二分布関数は、ガウス関数であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２６】
前記第二分布関数は、連続関数であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２７】
前記第一及び第二分布関数の積は、連続関数であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２８】
前記光モジュールが提供する最高輝度と最低輝度の差は、３０〜７０％の間であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項２９】
前記パネル中の最中間画素と最外側画素の透過領域、或いは、反射領域の面積の割合は、０．２〜５の間であることを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項３０】
前記画素は、それぞれ、金属層を備え、前記金属層は、部分反射及び部分透過することを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【請求項３１】
前記画素は、それぞれ、多層膜を備え、前記多層膜は、部分反射及び部分透過することを特徴とする請求項１６に記載のフラットパネルディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイに関するものであって、特に、高輝度のフラットパネルディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
公知の半透過型のフラットパネルディスプレイ１００は、図１で示されるように、パネル１０２と光モジュール１０４からなり、１０６、１０８は、それぞれ、パネル１０２の中間領域１１４、及び、周辺領域１１６の位置上の画素の上視図である。図２は、図１の画素１０６、及び１０８の拡大図で、斜線が交差した領域１１０は反射領域、空白の領域１１２は透過領域で、反射領域１１０は、画素全体の面積の約３０％、透過領域は約６０％を占め、図中では示されていないが、残りの１０％はその他の遮蔽部分である。フラットパネルディスプレイ１００において、パネル１０２上のすべての画素１０６、及び１０８は同じ構造で、即ち、各画素の反射領域１１０及び透過領域１１２の面積は等しく、よって、図４中の曲線１１８で示されるように、フラットパネルディスプレイ１００上の全位置の反射光輝度は一定である。
【０００３】
図３は、光モジュール１０４がパネル１０２上の各位置に提供する輝度を示し、中間領域１１４上の輝度は１００％で、周辺領域１１６上の輝度は８０％である。光モジュール１０４が各位置に提供する輝度は、中間から周辺に向かって減少するため、フラットパネルディスプレイ１００上の全位置の透過光輝度は、図４中の曲線１２０で示されるように、中間から周辺に向かって低下し、中間領域１１４上の透過光輝度は約６０％で、周辺領域１１６上の透過光輝度は約４８％である。一般に、ディスプレイ上に呈する最高輝度、及び最低輝度の差が２０％以下であれば、肉眼では判別できない。よって、ユーザーは光モジュール１０４が点灯する状況下で、フラットパネルディスプレイ１００を凝視する時、中間領域１１４と周辺領域１１６上の輝度の差は感じられない。さらに、フラットパネルディスプレイ１００は、中間領域の輝度が周辺領域より高い時、好ましい視覚効果を有する。
【０００４】
しかし、公知のフラットパネルディスプレイ１００上の各画素の反射領域は面積が等しく、故に、外部光源反射後に得られる輝度は等しい。ディスプレイの中間（中央）領域の輝度が増加して、周辺領域の輝度を超過する場合、視聴者は、ディスプレイ上により一層の輝度を知覚することができ、ディスプレイ品質は改善される。よって、上述のような特徴を有するフラットパネルディスプレイが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高輝度のフラットパネルディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例によると、高輝度のフラットパネルディスプレイは、複数の画素を備えるパネルと、パネルに光線を供給する光モジュールと、からなる。各画素は、少なくとも一つの反射領域と少なくとも一つの透過領域とを備える。
パネル上の各画素における透過領域の画素領域に対する面積の比率は、画素からパネル中間（中央）領域までの距離によって変化し、第一分布関数を呈する。また、光強度は第二分布関数を呈する。さらに、光モジュールは、光を供給する光源と、光線をパネルに引導する導光板と、を備える。
【０００７】
本発明のもう一つの実施例によると、高輝度のフラットパネルディスプレイは、複数の画素を備えるパネルと、パネルに光線を供給する光モジュールと、からなる。また、各画素は、ある反射率及び透過率を有する。パネル上の各画素における透過領域の画素領域に対する比率は、画素からパネル中央領域までの距離によって変化し、第一分布関数を呈する。また、光強度は第二分布関数を呈する。さらに、光モジュールは、光を供給する光源と、光線をパネルに引導する導光板と、を備える。
【０００８】
本発明において、パネルの反射光輝度は、パネル上の複数の画素における透過領域面積の比率、或いは、透過率を変更することにより改善され、第一分布関数、好ましくは、ガウス関数と互いに補助し合う関数を呈する。しかし、反射光の輝度を向上させる時、透光輝度を低下させるので、光モジュールの効率が増加しない状況下で、パネルの透過光輝度を低下させないようにするため、光モジュールが提供する光線を調整し、光強度が調整されて、第二分布関数を呈して、パネル上に照射され、パネル上の透過率の分布と合わせる。この第二分布関数は、好ましくは、ガウス関数である。
【発明の効果】
【０００９】
高輝度のフラットパネルディスプレイが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図５は、本発明による、パネル２０２と光モジュール２０６とからなるフラットパネルディスプレイ２００の実施例を示す。パネル２０２上には複数の画素２０８及び２１０があり、光モジュール２０６は光線をパネル２０２に提供する。図１と同様に、画素２０８及び２１０は、それぞれ、パネル２０２上の中間領域２１６及び周辺領域２１８上にある。画素２０８及び２１０中の斜線が交差した領域２１２及び２１４は反射領域を、空白の領域２１３及び２１５は透過領域を示す。実施例において、図５で示されるように、中間領域２１６の画素２０８の反射領域２１２は、周辺領域２１８の反射領域２１４より大きく、全体から見ると、パネル２０２上の複数の画素の透過領域の比例は、分布関数を有する。本実施例において、ガウス関数と互いに補助し合う連続関数を例とすると、図６で示されるように、その関数は、Ａ−ｅｘｐ［−α（ｘ2＋ｙ2）］であり、０．３≦パラメータＡ≦５、１０-8≦パラメータα≦１０-4、ｘとｙは、それぞれ、画素の位置を表示し、図１４は図６中の曲線の立体図である。
【００１１】
図５及び図６で示されるように、本実施例のフラットパネルディスプレイ２００は、パネル２０２上の全画素における透過領域の面積の比率が、ガウス関数と互いに補助し合う連続分布関数を呈し、中間領域２１６の画素の透過領域に接近するほど、面積は小さくなり、中間領域２１６の画素２０８の反射領域２１２の面積は画素全体の３５％、透過領域２１３の面積は５５％、周辺領域２１８の画素２１０の反射領域２１４の面積は画素全体の２９．８％、透過領域２１５の面積は６０．３％で、本実施例中、フラットパネルディスプレイ２００の画素の反射領域２１２の面積は、中間から周辺に向かって減少し、故に、図７で示されるように、外部光線２３４の反射後得られる反射光輝度は、中間が周辺より高い。なお、図５に示したパネル２０２中の最中間画素（中間領域２１６の画素２０８）と最外側画素（周辺領域２１８の画素２１０）の透過領域、或いは、反射領域の面積の割合は、０．２〜５の間であることが望ましい。
【００１２】
図５で示されるように、パネル２０２の中間領域２１６上の画素２０８の透過領域２１３の面積は、周辺領域２１８上の画素２１０の透過領域２１５の面積より小さいので、ディスプレイ２００の中間領域２１６の輝度が周辺領域２１８の輝度より低くなるのを回避するため、光モジュール２０６がパネル２０２に照射する光線の光強度を調整し、異なる画素の位置に基づいて、例えば、図８中の曲線２２２で示されるように、ガウス関数等の分布関数を呈して、画素の透過領域比率の変化に対応し、曲線２２２の関数は、Ｂｅｘｐ［β（ｘ2＋ｙ2）］であり、パラメータＢはバックライトの強度で、１０-7≦パラメータβ≦１０-3、ｘとｙは、それぞれ、画素の位置を表示し、図１５は曲線２２２の立体図である。本実施例中、光モジュール２０６が提供する光線はパネル２０２の中間に集中するため、図９の曲線２３２で示されるように、フラットパネルディスプレイ２００の中間領域２１６の輝度は周辺領域２１８の輝度より低くならない。
【００１３】
図８は、本発明によるフラットパネルディスプレイ２００中の光モジュール２０６が提供する光線の光強度とパネルの位置との関係を示す図である。曲線２２０は公知のディスプレイの光モジュール各位置下で提供する光強度を示し、曲線２２２は本発明が使用する光モジュール２０６が各位置に提供する光強度を示す。曲線２２２はガウス曲線で、最高点（最高輝度）と最低点（最低輝度）の差Ｕは、３０％〜７０％の間である。図８中、三つの領域２２４、２２６、及び２２８は、曲線２２０及び２２２間に挟置され、光モジュール２０６の効率が、公知技術が使用する光モジュールより高くならないようにするため、領域２２４の面積は、領域２２６及び２２８の合計と等しくなければならない。
【００１４】
さらに、本発明に係るフラットパネルディスプレイ２００の反射光及び透過光輝度の各位置に対する関係は、図９で示されるように、曲線２３０は各位置上の反射光の輝度で、曲線２３２は各位置上の透過光の輝度である。外部光がフラットパネルディスプレイ２００上に照射する輝度とフラットパネルディスプレイ２００上の各位置の反射面積割合との積（乗算）により曲線２３０が得られる。光モジュール２０６がフラットパネルディスプレイ２００上に照射する輝度と、フラットパネルディスプレイ２００上の各位置の透過領域の面積割合との積（乗算）により曲線２３２が得られる。
【００１５】
本発明において、パネル２０２上の画素中の透過領域の形状は、各種態様があり、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ及び図１０Ｄに示した四つの態様を例として、画素２３６、２３８、２４０、及び２４２の斜線交差領域２３６２、２３８２、２４０２、及び２４２２は反射領域で、図で示されるように、画素２３６の透過領域２３６４は円形で、画素２３８の透過領域２３８４は楕円形で、画素２４０の透過領域２４０４は、二つの四角形からなり、画素２４２の透過領域２４２４は多数の円から構成される。
【００１６】
この他、パネル２０２上の画素は、図１１で示されるように、半透過型の金属層２４４でもよく、透過率及び反射率を有し、入射光線２４５が半透過型の金属層２４４に入射する時、入射光線２４５の一部分は半透過型の金属層２４４を透過し、一部分の光線は半透過型の金属層２４４により反射する。同様に、パネル２０２上の各半透過型の金属層２４４の反射率と透過率の割合を制御することにより、例えば、ガウス分布等の分布関数とすることで、フラットパネルディスプレイ２００の輝度を改善する目的を達成する。その他の実施例において、透過率及び反射率を有する多層膜で半透過型の金属層２４４を代替することもできる。
【００１７】
光モジュール２０６の構造は多種様式があり、図１２Ａの光モジュールはその中の一例で、斜面構造を有する導光板２４６、プリズム２４８、及び光源２５０からなる。導光板２４６と光源２５０は分離し、プリズム２４８は光源２５０が提供する光線を導光板２４６に集中させ、導光板２４６は光線をディスプレイに引導する。図１２Ｂは光モジュールのもう一つの例を示し、導光板２５２と光源２５０は一体に結合され、同様に、導光板２５２は光源２５０が提供する光線をディスプレイに引導する。図１３Ａと図１３Ｂは、導光板とパネル間の位置関係を示す図である。図１３Ａ中、導光板２５４はパネル２５６の背面に配置されたバックライトで、図１３Ｂ中、導光板２５４はパネル２５６の前方に配置されたフロントライトである。
【００１８】
本発明のディスプレイに導入される液晶は、ねじれネマティック型（Twisted Nematic、TN）、超ねじれネマティック型（Super Twisted Nematic、STN）、垂直配向型（Vertical Aligned、VA）、混合ねじれネマティック型（Mixed−mode Twisted Nematic、MTN）であり、ディスプレイはTFT-LCD、TFD-LCD、LTPS-LCD、電気泳動ディスプレイ、及び、その他のフラットパネルディスプレイである。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で各種の変更やアレンジを加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】公知のフラットパネルディスプレイ（半透過型液晶ディスプレイ）を示した説明図である。
【図２】図１中の画素の拡大図である。
【図３】図１中の光モジュールが提供する輝度と位置の関係を示した説明図である。
【図４】図１中のディスプレイの反射光輝度、及び透過率輝度と位置の関係を示した説明図である。
【図５】本発明のフラットパネルディスプレイの実施例を示す図である。
【図６】本発明のパネルの、各位置上の透過領域の面積比率、或いは透過率を示す曲線図である。
【図７】本発明の実施例による、外部光線反射後生成する反射光輝度を示す図である。
【図８】光モジュールが提供する光線の光強度と各位置の関係図である。
【図９】本発明の実施例による、各位置上の反射光及び透過光の輝度を示す図である。
【図１０Ａ】画素の透過領域の態様の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】画素の透過領域の態様の他の例を示す図である。
【図１０Ｃ】画素の透過領域の態様の他の例を示す図である。
【図１０Ｄ】画素の透過領域の態様の他の例を示す図である。
【図１１】半透過型金属層を示す図である。
【図１２Ａ】光モジュールを示す図である。
【図１２Ｂ】他の光モジュールを示す図である。
【図１３Ａ】バックライトを使用したディスプレイを示す図である。
【図１３Ｂ】フロントライトを使用したディスプレイを示す図である。
【図１４】図６の輝度曲線の三次元図である。
【図１５】図８の輝度曲線の三次元図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００    フラットパネルディスプレイ（半透過型液晶ディスプレイ）
１０２、２０２、２５６…パネル
１０４、２０６    光モジュール
１０６、１０８、２０８、２１０、２３６、２３８、２４０、２４２    画素
１１０、２１２、２１４、２３６２、２３８２、２４０２、２４２２    反射領域
１１２、２１３、２１５、２３６４、２３８４、２４０４、２４２４    透過領域
１１４、２１６    中間領域
１１６、２１８    周辺領域
１１８    反射光輝度曲線
１２０    透過光輝度曲線
２００    フラットパネルディスプレイ
２２０    光モジュールの各位置上に提供される輝度曲線
２２２    曲線２２０調整後の輝度曲線
２２４、２２６、２２８    曲線２２０、２２２に挟置される領域
２３０    反射光輝度曲線
２３２    透過光輝度曲線
２３４    光線
２４４    半透過型の金属層
２４５    入射光線
２４６    斜面構造を有する導光板
２４８    プリズム
２５０    光源
２５２    平面構造を有する導光板
２５４    導光板
【図１】
2005134865.tif 000003
【図２】
2005134865.tif 000004
【図３】
2005134865.tif 000005
【図４】
2005134865.tif 000006
【図５】
2005134865.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005134865.tif 000009
【図８】
2005134865.tif 000010
【図９】
2005134865.tif 000011
【図１０Ａ】
2005134865.tif 000012
【図１０Ｂ】
2005134865.tif 000013
【図１０Ｃ】
2005134865.tif 000014
【図１０Ｄ】
2005134865.tif 000015
【図１１】
2005134865.tif 000016
【図１２Ａ】
2005134865.tif 000017
【図１２Ｂ】
2005134865.tif 000018
【図１３Ａ】
2005134865.tif 000019
【図１３Ｂ】
2005134865.tif 000020
【図１４】
2005134865.tif 000021
【図１５】
2005134865.tif 000022