(57)【要約】本発明は、ＬＣＤディスプレイ等のライトバルブディスプレイ装置のためのバックライト装置に関する。バックライト装置は、平面内に延在する層（５）内に配置された複数の細長い発光構造体（９）を備え、この構造体は、ライトバルブ層（１）の方向においてその全長にわたって光を発する。複数の細長いレンズ（１１）を備える光学層（７）は、発光構造体（９）とライトバルブ層（１）との間に配置されている。そのような各レンズ（１１）は、複数の発光構造体（９）によって発せられる光を、ライトバルブ層（１）の複数の細長い領域へと集光する。各発光構造体（９）が一つの原色の光だけを発するとともに、細長いレンズが、各発光構造体から発せられた光を、対応する色を対象とするサブピクセル領域へと集光することが好ましく、これにより、カラーフィルタを使用することなくカラーディスプレイを提供することができる。
2006520480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面内に延在するライトバルブ層と、前記第１の平面と平行な第２の平面内に延在する層内に複数の細長い発光構造体を有するバックライト装置とを備え、前記発光構造体が、前記ライトバルブ層の方向においてその全長にわたって光を発するようになっているライトバルブディスプレイ装置であって、前記第１の平面と前記第２の平面との間に配置され且つこれらの第１及び第２の平面と平行な第３の平面内に延在する層内に配置された凸断面を有する複数の細長いレンズを備え、前記細長いレンズは、前記発光構造体と同じ方向に延在しており、これにより、前記各レンズは、前記発光構造体から発せられる光を、前記ライトバルブ層の細長い領域へと集光することを特徴とするライトバルブディスプレイ装置。
【請求項２】
前記各レンズは、複数の前記発光構造体からの光を、前記ライトバルブ層の対応する数の領域へと集光することを特徴とする請求項１に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項３】
前記各発光構造体は、１色のみの光を発するようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項４】
前記各発光構造体は、赤、緑、青の原色のうちの一つの色の光を発することを特徴とする請求項３に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項５】
前記各発光構造体は、赤、黄緑、シアン緑、青のうちの一つの色をなす光を発することを特徴とする請求項３に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項６】
前記各発光構造体は、発光ダイオードによって光が供給されるライドガイドを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項７】
前記各発光構造体がライトガイドを備え、明るい光源が複数の前記発光構造体に対して光を供給するようになっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項８】
前記各発光構造体は、縦列に配列された発光ダイオードを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【請求項９】
前記ライトバルブディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ装置であり、液晶層が前記ライトバルブ層を構成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のライトバルブディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の平面内に延在するライトバルブ層と、第１の平面と平行な第２の平面内に延在する層内に複数の細長い発光構造体を有するバックライト装置とを備え、発光構造体が、ライトバルブ層の方向においてその全長に渡って光を発するようになっているライトバルブディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなディスプレイ装置は、欧州特許出願公開公報第ＥＰ，Ａ２，１２１１５５１号（特許文献１）に開示されている。この種のディスプレイ装置を用いる主な利点は、異なる色の光を別個に形成でき、ライトバルブ層の背面に対して異なる光を個別に投影できるという点である。これにより、特に、カラーフィルタを省くことができ、ディスプレイ装置のエネルギ消費を少なくすることができる。一般に、ライトバルブ層の異なる領域を異なる方法で照明することができるようになる。
【特許文献１】欧州特許出願公開公報第ＥＰ，Ａ２，１２１１５５１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した種類のディスプレイ装置に伴う問題は、これらのディスプレイ装置が比較的きめ細かい構造を必要とするという点である。例えば、ライトバルブ層の各サブピクセル列毎に、所望の効果を得るために、一つの細長い発光構造が必要である。
【０００４】
本発明の目的は、前述した問題を全体的に又は部分的に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、冒頭の段落におけるディスプレイ装置であって、第１の平面と第２の平面との間に配置され且つこれらの第１及び第２の平面と平行な第３の平面内に延在する層内に配置された凸断面を有する複数の細長いレンズを更に備え、上記細長いレンズが上記発光構造体と同じ方向に延在しており、これにより、各レンズが、発光構造体から発せられる光を、ライトバルブ層の細長い領域へと集光するライトバルブディスプレイ装置によって、達成される。これにより、サブピクセル列に対応し得るライトバルブ層の狭い細長い領域に対してレンズが光を集光させることができるため、比較的粗い発光構造体を使用することができる。
【０００６】
各レンズは、複数の発光構造体からの光を、ライトバルブ層の対応する数の領域へと集光することが好ましい。これにより、更に粗い発光構造体を使用できるだけでなく、照度の均一性を向上させることができ、また、ディスプレイ装置の視角を大きくすることができる。
【０００７】
各発光構造体は、１色のみの光を発するようになっていることが好ましい。これにより、カラーフィルタを使用する必要がないカラーディスプレイが得られる。
【０００８】
好適な実施の形態において、各発光構造体は、赤、緑、青の原色のうちの一つの色の光を発する。これにより、ディスプレイは例えばカラーＴＶとして機能することができる。
【０００９】
他の実施の形態において、各発光構造体は、赤、黄緑、シアン緑、青のうちの一つの色をなす光を発する。これにより、良好な色再現が可能な幅広い色域が得られる。
【００１０】
好適な実施の形態において、各発光構造体は、発光ダイオードによって光が供給されるライドガイドを備えている。これにより、簡単で信頼性の高い構造が得られる。
【００１１】
他の実施の形態においては、各発光構造体がライトガイドを備え、明るい光源が複数の上記発光構造体に対して光を供給するようになっている。これにより、光源の使用数を少なくすることができる。
【００１２】
更に他の実施の形態において、各発光構造体は、縦列に配列された発光ダイオードを備えている。これにより、強力な照明が可能になるとともに、各発光構造体の全長にわたって光の放射を変化させることができる。
【００１３】
ライトバルブディスプレイ装置が液晶ディスプレイ装置であり、液晶層がライトバルブ層を構成していることが好ましい。
【００１４】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明する実施の形態から明らかであり、当該実施の形態を参照して上記態様について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の一形態に係るディスプレイ装置の斜視図である。このディスプレイ装置は、カラー画像を表示することができるとともに、多数の用途において、例えばコンピュータモニタやＴＶ受像機において使用され得る。
【００１６】
ディスプレイ装置は、多数の画素即ちピクセル３、例えば１２８０×７２０又は１３６６×７６８ピクセルを有するライトバルブ層１を備えている。カラーディスプレイにおいて、ピクセルは複数のサブピクセルに分割される。サブピクセルは、例えば赤−緑−青−赤−緑−青の順に、原色の赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂに関して縦列に配置される。これらのサブピクセルは、上下のピクセルにおける対応する色をなすサブピクセルと共に、サブピクセル縦列を構成する。
【００１７】
好適な実施の形態において、ライトバルブ層は液晶層である。この場合、ライトバルブディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ装置と称され得る。当業者に良く知られているため、これ以上説明しないが、液晶層自体は、偏光フィルタ等の多数の層を備えている。一般に、液晶層等のライトバルブ層１は、その個々のサブピクセルを通じたライトフロー（光の流れ）を個別に調節することができる。
【００１８】
ディスプレイ装置はバックライト装置５，７を備えている。この装置は、画像を形成するために入射光を調節（変調）するライトバルブ層１の裏面（ユーザから見て）上に投影される光を形成する。
【００１９】
本発明の実施の一形態では、バックライト装置は、ライトバルブ層１と平行な平面内において層５中に延在する多数の細長い発光構造体９を備えている。図１には、線Ｉ−Ｉに沿う部分断面も示されている。尚、細長い発光構造体は、更に大きく離間されていてもよく、図１に示されるように互いに当接している必要はない。
【００２０】
細長い発光構造体９は、後述するように例えばライトガイドを備えていてもよく、互いに平行である。発光構造体は、その全長にわたってライトバルブ層１の方向において光を発する。
【００２１】
バックライト装置は、凸断面を有する多数の細長いレンズ１１を更に備えている。レンズの凸断面は、入射光を集光させる機能を果たす。これらのレンズは、ライトバルブ層と平行な平面内において光学層７の状態で配置される。レンズ層７は、ライトバルブ層１と細長い発光構造体９からなる層５との間に配置されている。細長いレンズ１１は発光構造体９と同じ方向に延在しており、これにより、各レンズ１１は、ライトガイド等のいくつかの発光構造体９から発せられる光をライトバルブ層１のいくつかの細長い領域へ集光させる。光学層７の総てのレンズは、例えば構造化されたプラスチックプレートのように互いに一体的に形成されていてもよい。
【００２２】
各発光構造体９は、１色のみの光を発するように工夫されることが好ましい。この光は、ライトバルブ層１の一般的な方向に発せられ、これにより、間に配置された細長いレンズ１１を照明する。
【００２３】
図２は、図１のディスプレイ装置の好適な実施の形態の断面を示している。図示のように、各発光構造体は、多数の細長いレンズ１１を介して、ライトバルブ１層上のサブピクセル縦列１３に対応する多数の細長い領域を照明する。図２から明らかなように、これにより、ライトバルブ層１のサブピクセル縦列１３の間隔に比べて十分に粗い間隔の発光構造体９が可能となる。また、各サブピクセル縦列１３は、対応する数の角度及び対応する数のレンズ１１から、多数の発光構造体９により照明され、これにより、ディスプレイ装置の視角及び照度の均一性を向上させるのに役立つ。
【００２４】
図３ａは、図１において使用される、細長い、好ましくは円柱状の発光構造体の好適な実施の形態を示している。この実施の形態において、発光構造体９は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源１０によって光がそれぞれ供給されるライトガイドを備えている。ライトガイドに入る光は、全反射によってライトガイドにより伝達される。ライトガイドの全長に沿って且つライトバルブ層１と対向する側において、ライトガイド９には、ライトガイド９内の光が漏れることを許容する切り欠き又は不純物が設けられている。そのような切り欠き又は不純物の密度は、ライトガイド９の全長にわたって均一な発光を得るために、ライトガイド９の全長にわたって変動（例えば、光源からの距離に応じて）させられてもよい。ライトガイドの端部に達する光を反射して構造体中に戻すために、光源と反対側の端部１２において、ライトガイド９には反射材料が設けられてもよい。
【００２５】
図３ａにおいて、各ライトガイドは、原色の赤（例えば６１０ｎｍの波長を有する）、緑（例えば５３５ｎｍ）、青（例えば４６５ｎｍ）のうちの一つだけの光を発する。これは、フィルタ処理されなければならない白色光と比べてカラーディスプレイにおいてカラーフィルタが必要とならないため、好ましい。フィルタを使用すると、余分な層が必要となるだけでなく、エネルギも浪費する。これは、原色を得るために白色光エネルギの大部分を除去しなければならないからである。
【００２６】
図３ｂは、四つの「原」色、即ち、赤（Ｒ）、「黄緑」（緑、Ｇ１）、「青緑」（シアン、Ｇ２、例えば５０５ｎｍ）及び青（Ｂ）が使用される、即ち、図３ａと比べるとシアン色が加えられる、他の実施の形態を示している。この特徴は、ライトバルブ層の対応する変更を必要とする。この場合、各ピクセルは、四つのサブピクセルに分けられる。四つの「原」色を使用すると、ディスプレイ装置の色再現を向上させる大きな色域が与えられるという利点が得られる。
【００２７】
図４は、図１において使用される細長い発光構造体の他の実施の形態を示している。この実施の形態においては、発光構造体がライトガイドを備えており、多数の発光構造体に所定の色の光を供給するために発光ダイオード（図示せず）等の明るい光源が配置されている。明るい光源とは、多数の細長い発光構造体に光を供給できる光源のことである。図面に概略的に示されるように、これは、フォーク形状のライトガイド配列によって得ることができる。そのようなライトガイドを形成する場合には、ライトガイドの屈折率を考慮しなければならない。曲げがあまりきつすぎると、光が望ましくない態様で逃げてしまう。例えば、交互の曲がりくねった形状のライトガイド等、フォーク形状以外の他の形状も考えられる。
【００２８】
図５は、図１において使用される細長い発光構造体の他の実施の形態を示している。この実施の形態において、細長い発光構造体のそれぞれは、発光ダイオード１４の縦列を備えている。そのような各縦列の発光ダイオードは、バー９の状態で配置され、好ましくは１色のみの光を発する。縦列内の発光ダイオード間の間隔は、使用されるダイオードの電力に応じて決定されてもよい。この実施の形態は、各発光構造体を形成する発光ダイオード１４が個別に制御されてもよいため、細長い各発光構造体９に沿って発光を変化させる選択肢も与える。
【００２９】
要約すると、本発明は、ＬＣＤディスプレイ等のライトバルブディスプレイ装置のためのバックライト装置に関する。バックライト装置は、その全長にわたってライトバルブ層の方向において光を発する平面内に配置された多数の細長い発光構造体を備えている。多数の細長いレンズを備える光学層は、発光構造体とライトバルブ層との間に配置されている。そのようなレンズのそれぞれは、多数の発光構造体により発せられる光を、ライトバルブ層上の多数の細長い領域へと集光する。各発光構造体が一つの原色の光だけを発するとともに、細長いレンズが、各発光構造体から発せられた光を、対応する色を対象とするサブピクセル領域へと集光することが好ましく、これにより、カラーフィルタを使用することなくカラーディスプレイを提供することができる。
【００３０】
様々な好適な実施の形態に関して本発明を説明してきたが、本発明がこれらの実施の形態に限定されるものと解釈されるべきでないことは言うまでもない。本発明は、むしろ、添付の請求の範囲内において当業者がなし得る総ての変形例を含んでいる。例えば、使用される原色の順序は任意に変更されてもよい。また、発光構造体、レンズ、サブピクセル縦列は、図示のような垂直な縦列ではなく、水平な横列に配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の一形態に係るディスプレイ装置の概略斜視図である。
【図２】図１のディスプレイ装置の好適な実施の形態の断面図を示している。
【図３】図１において使用される細長い発光構造体の好適な実施の形態を示している。
【図４】図１において使用される細長い発光構造体の他の実施の形態を示している。
【図５】細長い発光構造体の更に他の実施の形態を示している。
【図１】
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【図２】
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2006520480.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2006520480.tif 000008
2006520480.tif 000009