JP6715829B2 - 直視型ディスプレイ装置、および直視型ディスプレイ装置用の照明ユニット - Google Patents

直視型ディスプレイ装置、および直視型ディスプレイ装置用の照明ユニット Download PDF

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Description

優先権の主張
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。
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。
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/mの出力輝度またはルミナンスを有する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ディスプレイ装置の例示的な一実施形態の模式図 光吸収層の例示的な一実施形態の正面図 光吸収層の別の例示的な実施形態の正面図 コントラスト上昇部の例示的な実施形態の模式図 コントラスト上昇部の別の例示的な実施形態の模式図 ディスプレイ装置の別の例示的な実施形態の模式図 コリメート部の例示的な一実施形態の模式図 コリメート部の別の例示的な実施形態の模式図 ディスプレイ装置の別の例示的な実施形態の模式図
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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/m、少なくとも約600cd/m、少なくとも約700cd/m、少なくとも約800cd/m、少なくとも約900cd/m、少なくとも約1000cd/m、少なくとも約1100cd/m、少なくとも約1200cd/m、少なくとも約1300cd/m、少なくとも約1400cd/m、または少なくとも約1500cd/mの出力輝度またはルミナンスを含む。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (8)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  6. 請求項1〜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。
  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、
    請求項記載の直視型ディスプレイ装置。
  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、請求項または記載の直視型ディスプレイ装置。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2297794B1 (en) 2008-07-07 2017-09-06 Glo Ab Nanostructured light emitting diode
KR102266749B1 (ko) * 2015-08-07 2021-06-24 삼성전자주식회사 엘이디 디스플레이장치
US9983337B2 (en) 2015-08-07 2018-05-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting diode display apparatus
EP3570097B1 (de) * 2015-11-27 2021-01-20 Sioptica GmbH Bildschirm mit betriebsarten für eine freie und eine eingeschränkte sicht
JP2019515489A (ja) 2016-04-22 2019-06-06 グロ アーベーGlo Ab 狭ピッチ直視型ディスプレイおよびその製造方法
CA3029169C (en) * 2016-06-28 2021-02-23 Siemens Industry, Inc. Optical system for a led signal and wayside led signal
KR20190031264A (ko) 2016-07-15 2019-03-25 코닝 인코포레이티드 적층 구조를 갖는 조명 장치
TWI718343B (zh) 2016-10-24 2021-02-11 瑞典商Glo公司 發光二極體、顯示裝置及直視顯示裝置
KR101875380B1 (ko) * 2017-01-24 2018-07-06 주식회사 옵티맥 발광 패키지
CN107247365B (zh) * 2017-07-28 2020-04-17 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
KR20190036056A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 주식회사 옵티맥 발광 패키지
FR3084207B1 (fr) * 2018-07-19 2021-02-19 Isorg Systeme optique et son procede de fabrication
CN110957432B (zh) * 2018-09-27 2022-11-15 台州观宇科技有限公司 发光装置
EP3894915A4 (en) 2018-12-14 2022-08-17 3M Innovative Properties Company LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING A FRONT FACE LIGHT CONTROL FILM
US11782190B2 (en) 2019-09-06 2023-10-10 Apple Inc. Optical film arrangements for electronic device displays
JP2022552539A (ja) * 2019-10-17 2022-12-16 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー マイクロレンズ及び遮光層を含む光学システム及び方法
CN111061089B (zh) * 2019-12-13 2021-04-27 武汉华星光电技术有限公司 一种显示装置
CN111025642B (zh) * 2019-12-21 2022-02-08 江苏泽景汽车电子股份有限公司 一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式hud背光***
KR20230051568A (ko) * 2020-08-20 2023-04-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Oled 광 필드 아키텍쳐들
CN112099114B (zh) * 2020-09-29 2021-12-21 烟台睿创微纳技术股份有限公司 一种复合透镜及其制作方法、红外探测器
US11860103B2 (en) * 2020-10-26 2024-01-02 K2R2 Sample identification
CN112669718A (zh) * 2020-12-28 2021-04-16 深圳市艾比森光电股份有限公司 一种光学膜及使用该光学膜的led显示屏
US11968856B2 (en) * 2021-10-04 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Polarizer-free LED displays

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01189685A (ja) * 1988-01-26 1989-07-28 Seiko Epson Corp 液晶ライトバルブ及び液晶ライトバルブを備えたビデオプロジェクター
US5598281A (en) 1993-11-19 1997-01-28 Alliedsignal Inc. Backlight assembly for improved illumination employing tapered optical elements
JP2950219B2 (ja) 1995-10-13 1999-09-20 オムロン株式会社 面光源装置、当該面光源装置を用いた画像表示装置及び当該面光源装置に用いるプリズムアレイ
US6466372B1 (en) 1997-05-16 2002-10-15 G. Michael Morris Systems for projecting images from diffractive phase plates
US6829087B2 (en) * 1998-04-15 2004-12-07 Bright View Technologies, Inc. Micro-lens array based light transmitting screen with tunable gain
US6967779B2 (en) 1998-04-15 2005-11-22 Bright View Technologies, Inc. Micro-lens array with precisely aligned aperture mask and methods of producing same
US6410213B1 (en) 1998-06-09 2002-06-25 Corning Incorporated Method for making optical microstructures having profile heights exceeding fifteen microns
WO2001014927A1 (en) 1999-08-24 2001-03-01 U.S. Precision Lens Incorporated Screen for rear projection display
JP2001188230A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Fuji Photo Film Co Ltd 液晶表示装置
JP2001201611A (ja) * 2000-01-21 2001-07-27 Hitachi Ltd 光学的機能性シート及びこれを用いた面状光源並びに画像表示装置
US6835535B2 (en) 2000-07-31 2004-12-28 Corning Incorporated Microlens arrays having high focusing efficiency
CN1239925C (zh) 2000-07-31 2006-02-01 罗切斯特光电器件公司 用于光受控扩展的结构化屏
US6970289B1 (en) 2000-08-23 2005-11-29 Corning Incorporated Screen for rear projection display
JP2002182008A (ja) 2000-10-04 2002-06-26 Sharp Corp 光学レンズシステム、画像表示装置、マイクロレンズアレイ、液晶表示素子および投影型液晶表示装置
US20020177082A1 (en) 2001-02-07 2002-11-28 Corning Precision Lens Incorporated Self-aligned aperture masks having high definition apertures
AU2002258402A1 (en) 2001-02-07 2002-10-08 Corning Incorporated High-contrast screen with random microlens array
US6466737B1 (en) 2001-11-21 2002-10-15 Honeywell Consumer Products, Inc. Portable electric space heater
JP2006505830A (ja) * 2002-11-07 2006-02-16 ソニー インターナショナル (ヨーロッパ) ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング プロジェクタシステムのための照明装置
JP2004184612A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Seiko Epson Corp 光学素子、照明装置、投射型表示装置
US6871982B2 (en) * 2003-01-24 2005-03-29 Digital Optics International Corporation High-density illumination system
KR100503767B1 (ko) 2003-06-27 2005-07-26 학교법인연세대학교 2차원 광변조 미세 개구 어레이 장치 및 이를 이용한 고속미세패턴 기록시스템
JP3731593B2 (ja) * 2003-09-08 2006-01-05 セイコーエプソン株式会社 透過型スクリーン用部材の製造方法、透過型スクリーン用部材、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ
KR100623014B1 (ko) 2004-08-28 2006-09-19 엘지전자 주식회사 블랙매트릭스가 구비된 마이크로렌즈 배열 시트 및 그제조방법
US20060193578A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Ouderkirk Andrew J Composite polymeric optical films with co-continuous phases
JP2006251395A (ja) 2005-03-10 2006-09-21 Daicel Chem Ind Ltd 異方性散乱シート
US7295262B2 (en) 2005-04-08 2007-11-13 Rohm And Haas Denmark Finance A/S Display apparatus having collimated illumination
US7198373B2 (en) 2005-05-03 2007-04-03 Eastman Kodak Company Display apparatus using LCD panel
US20060250581A1 (en) 2005-05-03 2006-11-09 Eastman Kodak Company Display apparatus using LCD panel
US7229199B2 (en) 2005-10-21 2007-06-12 Eastman Kodak Company Backlight using surface-emitting light sources
US7502169B2 (en) * 2005-12-07 2009-03-10 Bright View Technologies, Inc. Contrast enhancement films for direct-view displays and fabrication methods therefor
KR20080045521A (ko) * 2006-11-20 2008-05-23 삼성전자주식회사 백라이트 유닛과 이를 갖는 디스플레이장치
US7940341B2 (en) * 2007-08-23 2011-05-10 Philips Lumileds Lighting Company Light source for a projector
US8842064B2 (en) * 2007-12-20 2014-09-23 Reald Inc. Intra-pixel illumination system
US7808581B2 (en) 2008-01-18 2010-10-05 Teledyne Lighting And Display Products, Inc. Low profile backlight apparatus
US8408775B1 (en) * 2008-03-12 2013-04-02 Fusion Optix, Inc. Light recycling directional control element and light emitting device using the same
US8558966B2 (en) 2008-06-26 2013-10-15 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device including back light having improved light concentration efficiency
KR101336039B1 (ko) * 2008-06-26 2013-12-04 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
JP4582223B2 (ja) * 2008-08-12 2010-11-17 ソニー株式会社 照明装置および表示装置
TW201109739A (en) 2009-09-10 2011-03-16 Core Flex Optical Suzhou Co Ltd Brightness enhancement film and backlight module
CZ306888B6 (cs) * 2010-08-06 2017-08-30 Varroc Lighting Systems, s.r.o. Světlovodicí modul
US20130033849A1 (en) 2011-08-05 2013-02-07 Sharp Kabushiki Kaisha Backlight
US9454031B2 (en) 2011-11-17 2016-09-27 Corning Incorporated Multi-colored pixelated display with sparkle reduction surface
US8950883B2 (en) 2012-03-09 2015-02-10 Corning Incorporated Bezel-free display device using directional backlighting

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