JP3189369U - 人間に概日効果をもたらす表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】集中力増加の効果、及び／又は、疲労減少の効果があるため、労働リズムに良い影響をもたらすことができる表示システムを提供する。【解決手段】テキスト情報及び／又は画像情報を表示するために、加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、所定の光スペクトルで、特に背景照射を用いて、表示部に光を照射する照射部を備える表示システムであり、照射部を用いて所定の光スペクトルを作り出す。４２０ｎｍから５００ｎｍまでの波長範囲よりも長い範囲及び短い範囲の平均光強度に対して、前記波長範囲における平均光強度を、減少又は増加させる。結果として、所定の光スペクトルは、この減少又は増加なしに作り出された光スペクトルよりも大きくなる。【選択図】図１

Description

本考案は、人間の概日リズムに影響を与えるように設計され、テキスト情報及び／又は画像情報を光学的に表示する表示システム、特にモニター、スクリーン又はプロジェクタに関する。

現在における仕事の機構では人間の生理機能に悪影響を与える状態を頻繁に引き起こす。電球の発明以前に、人々を日中の光のリズムに順応させていたなら、他の仕様によって労働リズムを確立するために人工光を導入する可能性がある。それゆえ、早朝又は深夜の時間帯における労働は、特に冬場に、一定の問題を示す可能性がある。

米国特許出願公開第２００８／２５２５８０号明細書

従って、本考案の目的は、集中力増加の効果、及び／又は、疲労減少の効果があるため、労働リズムに良い影響をもたらすことができる表示システムを提供することにある。また、本考案の目的は、表示を見る際に、仮にあったとしても、かすかに着色され、及び／又は、かすかな色の変化が見える、とりわけ、可能な限り白色の認知を変えない表示システムを提供することにある。更に、本考案の目的は、対応する表示方法を提供することにある。

本目的は、特許請求の範囲における請求項１及び請求項２に係る表示システム、及び、請求項２３及び請求項２４に係る表示方法によって達成される。デバイス及び方法の有効な実施の形態を、従属請求項から夫々推定することができる。請求項２６は本考案に係る使用方法を表す。

まず初めに、実施の形態を参照しながら、本考案を一般的に説明する。特定の実施の形態で作り出される特徴の組み合わせを、（添付された特許請求の範囲によって専ら定義される）本考案の範囲内で、示された特徴の組み合わせで正確に作り出す必要はなく、特徴の他の組み合わせで、特定の実施の形態で作り出される特徴の組み合わせを作り出すこともできる。特に、示された特徴の中の個々の特徴を、単独で、即ち、実施の形態における特徴を合わせて作り出されるその他の個々の特徴なしに、作り出すこともできる。

本考案の基本的な考え方は、新しいディスプレイ、特にＬＥＤ照明を有するＬＣディスプレイ（液晶スクリーン）、又は、ＯＬＥＤディスプレイが、非常にエネルギー効率が良く、優れた色再現を可能にし、従来のＣＣＦＬ照射ディスプレイ（ブラウン管）とは対照的に、概日光受容体によって目に吸収されるスペクトルに非常に類似したスペクトル（図１参照）を有する青い光を照射するという所見に基づいている。

これにより、このようなディスプレイによって、観察者の疲労を減少させることができる、又は、観察者の集中力を増加させることができると推定するのは合理的である。

光が影響する生物分野は視覚効果から著しく異なる。即ち、光は、日周リズム、週間リズム及び年間リズムに係る人間の体内時計を始動させる。光による固有の体のリズム（例えば、概日リズム）の影響は皮膚及び目を介してもたらされる。様々な体内組織との伝達は、血液循環へのホルモンメラトニンの分泌に基づく（リー エム．（Rea M.）著：「視覚を超える光」（“Light much more than vision”）、光と人間の健康（Light and Human Health）、第５回国際光研究シンポジウム（5th International Lighting Research Symposium）、パロアルト（Palo Alto）、電力研究所の光研究事務所（the Lighting Research Office of the Electric Power Research Institute）、２００２年、１−１５頁）。

目の中には、光受容体として、明所視（昼間視力）中に視覚過程を開始する３種類の錐体がある。加えて、暗所視（夜間視力、色の無知覚）を可能にするロッドがある。小群の網膜神経節細胞はタンパク性のメラノプシンを含む。即ち、これらの感光性の概日光受容体は、視力に使用されないが、代わりに松果腺によって作り出されるメラトニンを制御する（バウミラー ディ．(Baumeier D.)著：「光の精神への影響」（“Der Einfluss von Licht auf die Psyche”）、ライプチヒ大学、学位論文、２０００年）。

波長に応じたこの概日光受容体の感度は図２に示されている。ここでは、波長にわたる相対感度がナノメートル単位でプロットされている。これは、４６４ｎｍ、即ち、青い光に相当する４６０ｎｍ近傍の波長で、メラトニン抑制の極大値、つまり、概日活性化の極大値を表示する（ブレナード ジー．他（Brainard G. et al.）著:「人間におけるメラトニン規則の作用スペクトル：新規の概日光受容体の証拠」（“Action spectrum for melatonin regulation in humans: Evidence for a novel circadian photoreceptor.”）、神経科学ジャーナル(Journal of Neuroscience)２１（２００１年）、Ｎｏ．１６、６４０５−６４１２頁、サパン ケー．(Thapan K.)著：「メラトニン抑制の作用スペクトル：人間における、ロッドがなく、錐体のない新規の光受容体システムの証拠」“An action spectrum for melatonin suppression: Evidence for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans.”、生理学ジャーナル（Journal of Physiology）、５３５（２００１年）、Ｎｏ．１、２６１−２６７頁）。

メラトニンの製造は光の効果によって抑制される。即ち、メラトニンは疲労を引き起こし（従って、メラトニンの増加は睡眠を促進する）、寝起きのリズム及び他の概日リズムを制御する（ワーツ−ジャスティス Ａ．他（Wirtz-Justice A. et al.）著：「概日リズムと季節リズム」（“Circadiane und saisonale Rhythmen”）、Zentrum fur Chronobiologie、Psychiatrische Universitatsklinik Basel、Zentrum fur Chronobiologie、Institut fur Medizinische Psychologie、ミュンヘン、２００４年）。光の強度、及び、光の色の日周リズムによって、人間内での生産性又は再生期も支援される。所謂、内生の発振器における時間供給光の影響もまた時刻に依存する。仮に、時刻が日中の期間にある場合、内生の発振器は光の刺激にほとんど反応しない。リズムは夜の初めに光の効果によって後退し、夜の終りに前進する。（夜の数時間の間にモルモットに露光している間）白色光を伴うほんの少しの照射でさえ、それに続く単色光による照射と共にメラトニン抑制の著しい減少を示す。

人間の色知覚は本考案の更なる本質的な基礎をなす。明所視（明るい光）については、人間の色知覚は、主として、目の網膜において、入射光に対する錐体の反応である。明るい光は、目の中にある３種類の錐体（所謂、Ｋ錐体、Ｍ錐体及びＬ錐体）を刺激する。３種類の錐体夫々の３つの吸収曲線は、青色範囲、緑色範囲及び赤色範囲にある（図３は、波長についてナノメートル単位でプロットされた個々の種類の錐体の吸収度を示す）。３つの特定信号は夫々の知覚色に関係する。３種類全ての錐体が等しく刺激された場合、人間は白色光として知覚する。この考察から、青色範囲、緑色範囲及び赤色範囲における強度夫々がＫ錐体、Ｍ錐体及びＬ錐体の同じ刺激を確保する限り、異なる赤色値、緑色値及び青色値（ＲＧＢ値）から白色光を作り出すことができることが推論される。各種の錐体は異なる度合に敏感であるので（例えば、錐体の最も高い感度は５５５ｎｍにある）、３つの範囲、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の実際の身体への照射量は同じ量でないことを考慮しなければならない。

可視範囲（即ち、約３８０ｎｍから７５０ｎｍ）における各分光組成が異なるけれども、異なる光の混成（即ち異なるスペクトル）が人間の目に同じに映ることが本質である。この事実、又は、所定種類の光に対して異なる光スペクトルが人に同じ色の印象を作り出す事は条件等色と呼ばれる。このことは、本考案の範囲内での条件等色の光スペクトル、即ち、人間の観察者には同じに映るが異なる光スペクトル、言い換えると同じ色刺激を引き起こすが異なる光スペクトル（前述の波長範囲に渡って、分光組成、又は、個々の波長の強度が異なる光スペクトル）によって理解される。従って、このことは、可視光の身体への照射のため（即ち、照射された光スペクトルのため）、色刺激、即ち、目の網膜への直接的な刺激によって引き起こされる色感度によって理解される。続いて、当業者によく知られているＲＧＢ色空間、構成及び性質（例えば、ＣＩＥ標準表を参照）の例を用いて本考案を説明する。しかしながら、もちろん、他の（加法的な）色空間に基づいて本考案を作り出すこともできる。例えば、ＣＩＥ色空間のより大きな領域をカバーする色合成に、３つ以上基本色を使用することができる。減法カラーモデルに基づく（例えば、表示領域の前段に追加的な狭帯域４６４ｎｍバンドパスフィルタを用いることによる）製造も可能である。

本考案に係る表示システムは、表示部（例えば、ＬＣスクリーン又はＬＣＤ）と、所定の光スペクトル（例えば、青色範囲、緑色範囲及び赤色範囲に異なるスペクトルを有する複数の光ダイオード又はＬＥＤの配列）を用いて、加法色合成（例えば、ＲＧＢ色合成）に基づいて前記表示部を照射する照射部とを備える。しかしながら、代わりに、照射部は（自発光部として）表示部そのものを（例えば、有機光ダイオード、所謂ＯＬＥＤに基づく２次元配列の形式で）構成することもできる。

第１の場合（表示部が自発光しない場合）、照射部を用いて、所定の光スペクトルを作り出すことができ、概日効果に極めて重要な約４２０ｎｍから５００ｎｍまでの波長範囲よりも長い範囲及び短い範囲における光強度に対して（又は、前記波長範囲よりも長い範囲若しくは短い範囲における光強度に対して）、前記波長範囲（波長範囲もまた、対応してより狭い範囲に選ぶことができる。図２参照）における光スペクトルの光強度を減少させる。これにより、所定の光スペクトルは、この減少なしに作り出された光スペクトルに条件等色になる。代わりに、又は、累積的に、前記波長範囲における光強度に対して、概日効果に極めて重要な前記波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光強度を増加させることももちろん可能である。これにより、この増加なしに、（身体的に対応する光源を用いて）作り出された光スペクトルに対して条件等色を作り出す。光強度は波長間隔で平均される強度となり得る。

照射部が自発光する表示部（例えばＯＬＥＤスクリーン）として構成される第２の場合、本考案の範囲内で照射サブユニットと呼ばれる個々の素子（個々のＯＬＥＤピクセルの発光層）は、夫々が前述した所定の光スペクトルを作り出すように構成される。

概日の影響領域における光強度のこの（相対的）増加は、説明した動作メカニズムによってメラトニンレベルを減少させる効果がある。メラトニンレベルの減少は、覚醒状態である期間の増加をもたらす。

しかしながら、この代わりに、周辺の範囲に対して、概日効果に極めて重要な波長範囲内の光強度を減少させることも可能である。これは、極めて重要な波長範囲内での前述の強度増加と対照的に、メラトニンレベルを増加させる効果があり、これにより、覚醒状態の期間の減少をもたらす。

第１の有効な変形例では、４２０ｎｍから５００ｎｍまでの（又はこれより狭い）極めて重要な波長範囲における相対強度の増加又は相対強度の減少は、少なくとも１０％、少なくとも３０％、少なくとも７０％又は少なくとも９０％である（この値が高いほど、前述の効果がより効果的に発生する）。

特定の好みで、照射部は、夫々が異なる光スペクトルを持つ複数の光源（例えば、ＬＥＤ照射型ＬＣＤスクリーンについては、自発光しない表示部に照射する光ダイオード、又は、ＯＬＥＤスクリーンについては、各画像ピクセルの発光層）を有する。前記異なる光スペクトルは、光スペクトルの極大値に対して、少なくとも数十ｎｍ異なる。（これにより、これらの光源の個々の光スペクトルを用いて加法的に重ね合わせることによって、所定の光スペクトルを作り出すことができる。）

緑色範囲（約４９０ｎｍから５７５ｎｍの範囲）で発光する光源、及び、赤色範囲（約６５０ｎｍから７５０ｎｍの範囲）で発光する光源に加えて、３８０ｎｍより長い範囲（即ち、青色範囲）に発光極大を有する更なる光源を使用することによって本考案に係るスペクトルを特に有効に作り出すことができる。本考案では、概日効果に極めて重要である（４２０ｎｍから５００ｎｍまでの又はそれより狭い）波長範囲内で光源が照射した光の相対強度成分ができるだけ小さくなるように構成されている。特定の好みで、青色範囲内で発光する別の光源を、青色範囲で発光する前記更なる光源に加える。別の光源は概日効果が極めて重要である範囲よりも長い範囲に発光極大を有し、（全体で照射した光に対して）、概日効果に極めて重要な範囲内の別の光源の相対強度成分はできるだけ小さい。

本考案の範囲内で、個々のスペクトルを適切に選択することによって、これらの光源、例えば前述の４つの光源（例えばＬＣＤスクリーン照明用の光ダイオード、又は、自発光スクリーンにおけるＯＬＥＤ層）を構成して配置することができる。結果として、（加法的な重ね合わせによって）これらの光源を用いて作り出される全体のスペクトル（即ち、所定の光スペクトル）は、光源（例えば、赤色範囲、緑色範囲及び青色範囲夫々で発光し、青色範囲における支配的な強度が概日効果に極めて重要である範囲で正確に発光される３つのＬＥＤ又はＯＬＥＤ層）に対応し、通常使用されるスペクトルの加法的な重ね合わせによって作り出される光スペクトルに条件等色になる。

特に、光源、例えば前述の４つの光源を、本考案の範囲内で、個々の発光スペクトルを適切に選択することで構成することもできる。結果として、白色光を、個々のスペクトルの加法的な重ね合わせによって作り出すことができる。

本考案の具体的な実施（例えば、ＬＥＤ照射型ＬＣＤは、カラーフィルタ接続を必要とせずに時系列に制御された液晶スクリーン、又は、このようなカラーフィルタ接続によって構成されるＬＣスクリーンを使用することができる）によって、条件等色が、作り出した光スペクトル（例えば、カラーフィルタ接続がないＬＣＤ）に対して直接的に、又は、対応する光学素子若しくはフィルタ（例えば、カラーフィルタ接続を有するＬＣＤ）にスペクトルを通過させた後に、適用するように個々の光源の発光スペクトルを選択するべきである。対応する光学素子又はフィルタの吸収スペクトルは知られているので、個々の光源の発光スペクトルを簡単に選択することができる。

本考案の更なる有効な実施の形態では、強度範囲の対応する減少又は増加なしに作り出される光スペクトルに夫々条件等色である複数の異なる所定の光スペクトルを作り出すことができるように、照射部を構成する。所定の光スペクトルを、確定した光源の成分の異なる混成によって、又は、例えば、ＬＣＤについては４つのＬＥＤ光源夫々（これら夫々はほんの少し異なるスペクトルを有している）の複数の異なる組み合わせによって作り出すことができる。知覚されたＲ／Ｇ成分は、赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ以外の組み合わせによって作り出すこともできる。錐体のスペクトル感度特性は、ＬＥＤの発光スペクトルに対して、比較的に広く、複数の異なった色のＬＥＤは錐体の感度特性に「適合」する。

本考案によると、色刺激が同じ（条件等色の光スペクトル）であるので、所定の時間間隔を置いた後で、観察者が知覚することなく、発光される光スペクトルを変更することが可能となる。特に、スペクトルを時刻に応じて変更することができる。

本考案は、表示システム、特に、できるだけ幅広く色再現を保ちながら、人間の概日リズムに影響を与える可変の光スペクトルを有するモニター又はモニター照明に関する。例えば、別のＲＧＢスペクトルを供給するように、ＬＥＤ照射型ディスプレイを修正することができる。例えば、概日に効果的な青色の範囲（即ち、４６０ｎｍ近傍）に発光極大を有する光ダイオードを、例えば、４２０ｎｍ近傍と５００ｎｍ近傍とに発光極大を有する別の２つの青色光ダイオードに置き換えるという事実の結果として、ＬＥＤ照射型ディスプレイの修正を達成することができる。（直近で述べた２つ光ダイオードは、概日に効果的な４６０ｎｍ近傍のメイン波長の範囲内でのスペクトル成分ができるだけ小さくなるように構成されるべきである。）

しかしながら、このようなＬＥＤの代わりとして、本考案の範囲内に表されたスペクトル関係を作り出すことができる他の光手段（例えば、「白色」の放電ランプ、即ち、異なる発光スペクトル、又は、異なる４６４ｎｍ成分を有する蛍光ランプ）を用いることができる。

本考案にあっては、異なる光混成が条件等色、即ち、スペクトル成分は異なるけれども目には同じに映すことができる効果を用いる。画像の着色されていない成分（特に白色成分）は、知覚色を変更せずに、より正確には知覚することなしに、特定の分光組成によって概日光受容体を刺激することができ、観察者の概日リズムに影響を与えることができる。Ｋ錐体、Ｍ錐体及びＬ錐体の吸収スペクトル（図３参照）の知識を用いることで、対応する着色されていない成分（特に白色成分）を、スクリーンの緑色発光及び赤色発光の、対応する適応によって作り出すことができる。

本考案を２つの実施の形態に関連して以下に説明する。
本考案が基づく基本的な考慮事項を示す図である。 本考案が基づく基本的な考慮事項を示す図である。 本考案が基づく基本的な考慮事項を示す図である。 本考案に係る修正された第１液晶フラットディスプレイ（ＲＧＢフィルタを有するフラットディスプレイ）を示す図である。 本考案に係る修正された更なる液晶フラットディスプレイ（ＲＧＢフィルタを有さない時系列のフラットディスプレイ）を示す図である。 本考案の更なる態様を示す図である。 本考案の更なる態様を示す図である。 本考案の更なる態様を示す図である。

図４は、夫々が異なる発光スペクトルを有する全体で４つの個々の光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを含む照射部２を示す。ここでは、発光極大が５６０ｎｍ（緑光ダイオード３ｃ）、７００ｎｍ（赤光ダイオード３ｄ）、４２０ｎｍ（第１青光ダイオード３ａ）及び５００ｎｍ（第２青光ダイオード３ｂ）となる４つの光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを選択している。４６０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲で発光される相対光強度が５％未満になるように、２つの光ダイオード３ａ，３ｂを選択している。

発光極大が４２０ｎｍと５００ｎｍとにある２つのＬＥＤの選択は、最大概日効果を有する波長（４６０ｎｍ近傍）については、実際には、発光スペクトルに強度成分が存在しないことを保証する。これは、最小のメラトニン抑制にもかかわらず、実際に従来の照射結果（条件等色スペクトル）との色知覚の違いがないように、青色刺激が人間の目に存在する効果がある。

４つの光ダイオードの個々の強度又はスペクトルの重ね合わせ（ＲＧＢ色合成）によって、表示部１が照射される。当然ながら、夫々が異なる発光スペクトルを有する４つ以上の光ダイオードを使用することもできる。

ここで、表示部１は、照射部２又は光ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに方向を合わせられた拡散素子を有する。拡散素子によって、（ＬＣセルの２次元マトリックスで構成される）ＬＣパネル６のＬＣセルの均一照射を保証する。光源３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、拡散素子及びＬＣセル配列６の後方の光路には、ＲＧＢカラーフィルタ７が配置されている。これにより、表示部１に、対応して表示されるべき、テキスト情報及び／又は画像情報の着色された表示を可能にする。拡散素子、ＬＣセル配列及びＲＧＢカラーフィルタの動作の正確な手法は、当業者によって知られている。表示部１の液晶フラットディスプレイ又は実際の表示素子はここでは修正されていない。従って、これは従来の液晶フラットディスプレイを使用することができる。特に、基本色の赤／緑／青用のフラットディスプレイに一体化されたカラーフィルタ（フィルタ７）は除去されない。これは、一般的に、パネルを破壊せずにできないからである。

本考案によれば、パネルの標準的な背面照明を、後述する制御可能な照明に置き換える。制御可能な照明は、照射部２、照射部２のＬＥＤ用の制御部５及び画像信号適応部４を備える。照射部２のＬＥＤは特定のスペクトル範囲に及ぶ。好ましくは、４つのＬＥＤグループの配列を有する強度極大値は、Ｋ／Ｍ／Ｌ感度極大値、即ち４２０ｎｍ、５３４ｎｍ及び５６４ｎｍにあり、概日光受容体の感度極大値については４６４ｎｍにある。

（拡散素子を介して）セル配列６の均一照射を達成するために、拡散素子の表面領域に渡って空間的に分布されている複数の光源３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、スペクトル範囲３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（ここでは図示しない）夫々用に存在する。光ダイオードの代わりに、光源以外の種類の光手段を用いることもできる。

前述のスペクトル関係を達成することができる全ての種類の光手段（例えば、「白色」放電ランプ（蛍光ランプ、具体的には、２つの異なる蛍光ランプで、２つの蛍光ランプのうち１つは４６４ｎｍ以上の成分を有する）を用いることができる。

ＬＣパネル又はフラットディスプレイ用の制御部（制御部８）は、変更なしに採用されている。画像信号適応部４はこの制御部の前段に配置される。画像信号適応部４は、色ずれを最小にするために、光源３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの発光スペクトルの分光組成に応じた画像信号のＲＧＢ成分の適応を実行する。適応を以下のように実施することができる。

ＲＧＢ成分は、補正因子と、光源の特性によって引き起こされる非線形性と、対応する特性線を適用することによって補償される目の感度とによって夫々増幅される。これを、制御部５及び画像信号適応部４の両方内で達成することができる。

更に、本考案に係る表示システムは光源又はＬＥＤ用の制御部５を有する。制御部５には、光源のスペクトル特性及びカラーフィルタ７のフィルタ特性が記憶されている。この情報を用いて、４６０ｎｍ範囲内で、（より正確には、概日効果に極めて重要な波長範囲内（前述参照）で、）夫々が要求され、単に「４６０ｎｍ参照値」と呼ばれている強度に対する光混成、又は、（加法的に構成され、）望まれる所定の光スペクトルを計算することができる。（本考案に係る概日効果がある波長範囲、該波長範囲よりも長い範囲及び／又は該波長範囲よりも短い範囲（前述参照）における減少及び／又は増加を決定する。）個々の光源３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、（選択された増加及び／又は減少の程度に応じて）作動させることができる。

ここで示すように、光混成の種々の分光組成、又は、高度に着色されていない成分を有する画像コンテンツ（即ち、テキスト原稿）用の種々の所定の光スペクトルを選択することによって、光混成過程に画像信号を光学的に取り入れることができる。画像信号の取り入れは、全体画像表面領域に対して着色されていない画像成分と、閾値を超えた場合における他の分光組成の選択とを決定するために、（１／（画像繰り返し周波数）オーダのできるだけ短い潜時による）最新の画像コンテンツの絶え間ない統計的評価を介して、制御部５によって達成することができる。また、着色されていない成分の空間的分布を取り入れることができる（例えば、画像の中心で大きく着色されていない表面は、着色されていないフレームよりも高い重みがある）。

他の分光組成は白色を正確に描くように選ばれる（しかしながら、これは着色されたディスプレイについては色誤差をもたらす。）

ＲＧＢ画像信号は、ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ用の制御部５及び画像信号適応部４の両方に供給される（また、画像信号適応部４を介してＬＣパネル用の制御部８にも供給される）。制御部５は、画像信号のＲＧＢ成分が変調された因子を表すＲＧＢベクトルを配布する。この情報は、画像信号の前述の統計解析の結果として、絶え間なく更新される。

図示された表示システムのキャリブレーションを実施するため（これは一般的に試運転中に一度必要とされる）、個々の光源３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが発光した光スペクトルの正確な分光組成を測定することができるスペクトロメータを備えることができる。測定したスペクトルによって、強度合成の正確な決定、又は、所定の光スペクトルの調整を可能にし、前述の条件等色が生じる。

図５は、ＲＧＢフィルタがない時系列液晶フラットディスプレイで構成されているという事実によって図４に示される表示システムと異なる、本考案に係る更なる表示システムを示す。以下に、図４に示す例と異なる特徴のみを説明する。

図５に示される図については、カラーフィルタは、もはやＬＣパネルに一体化されておらず、画像表示が、画像の赤成分、緑成分及び青成分の時系列表示、並びに、それらに同期して、対応するスペクトルカラーでの背面照射（対応方法は単一チップＤＬＰプロジェクタによって適用され、結果として、これらに対応して本考案を作り出す）によって達成される。

ＬＣパネルは、この目的のために十分に短い切替時間を有していなければならない。切替時間は非常に短いので、所定の画像繰り返し周波数については、ＬＣパネルは、画像の各色成分（赤、緑、青）を、先行した色成分によって影響されることなく表示することができる。６０Ｈｚの画像繰り返し周波数については、これは、液晶が黒、白、黒の完全なサイクルを１／１８０秒内で実施しなければならないことを意味する。

光源用の制御部５は、個々のスペクトル成分の正確な時系列の動作を保証するために、ＬＣパネル用の制御部８と同期している。

十分に高速なＬＣパネルもまた赤、緑又は青以外の基本色に対する時系列表示を可能にする。ここで述べた本考案に係る構成については、特に、最初の実施の形態で説明したように、光源用の制御部５による画像信号の評価期間に、この時系列表示を、色空間を拡張するために使用することができる一方で、この時系列表示は分光組成のより柔軟な順応性ももたらす。

色空間の拡張
色混成に使用される基本色はＣＩＥ色球体において多角形に広がる。利用できる基本色が飽和している程、この多角形の形状をＣＩＥ色空間のエッジ曲線により良く適応することができる。例では、５つの成分を有する適切な画像信号によって作動する、５つの基本色（４２０ｎｍ、５００ｎｍ、５２０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６２０ｎｍに極大値がある）を有するＬＣパネルが示されている。これを、例えば、コンピュータグラフィック方法によって生成することができる。

２つの説明された実施の形態の代わりとして、本考案を投射系（特に、ＬＥＤ背面照射を有するプロジェクタ）を用いて作り出すこともできる。

本考案によれば、人体におけるメラトニン製造量は照射部によって照射されたスペクトルの特定制御によって増加又は減少する。本考案に係る表示システムによって、集中力、疲労及び不眠症に影響を与えることができる。

特に、メラトニン抑制の増加又は減少を、４６０ｎｍ近傍での光強度を変更することによって達成することができる。観察者の早過ぎる疲労を和らげるため、照射部の制御、又は、所定の光スペクトルの特定の原動力を作り出すことができる。

例えば、平均的なクロノタイプに対して、時刻８時から１９時までのメラトニン減少と、特に時刻１９時以降のメラトニン増加は、睡眠期間前の都合の良い時間にくつろぎをもたらす。

このような原動力によって、毎日の職業生活における労働リズムを更に改善することができる。

本考案に係る提示した表示システムの重要な利点は実際に見えないが、表示システムの発光スペクトルで生理学的に効果的な変化を与えることである。

本考案をＯＬＥＤに基づく表示システム（又は、自発光型の表示部）によっても達成することができる。この場合、伝達可能なＬＣＤモジュールについては絶対に必要な背面照射なしで済む。ＯＬＥＤディスプレイを有する１つの利点は、実際に作動したピクセルのみが照射されて背景は黒のままであることである。ＯＬＥＤディスプレイにおける個々のピクセルの発光カラー層（又は照射サブユニット）の特定の調節によって、ほとんど見えない色の変化、又は、かすかに変化した白色を取り込む、異なる概日効果のＲＧＢスペクトルを提供することができる。

図６から８は本考案の更なる態様を示す。
リンを含む白色のＬＥＤで作られている背面照射を備える液晶ディスプレイのスペクトルを示す図１と対照的に、図６はＲＧＢのＬＥＤで作られている背面照射のスペクトルを示す。（リンでコーティングされた）白色のＬＥＤに対して、ＲＧＢのＬＥＤは異なるスペクトルを有する。ＬＥＤの３つの基本色をスペクトル（図６参照）で明確に検出することができる。これとは対照的に、白色のＬＥＤ（図１参照）のスペクトルは、波長領域全体においてより均一である。

ＣＩＥ１９３１色度図において図６に係るＬＥＤのＲＧＢスペクトルの表示を図７で見ることができる（一方で、図８は、リンを含む白色のＬＥＤの背面照射又はバックライトを有するＬＣＤのＣＩＥ１９３１色度図を示している）。３つの基本色を異ならせて混成することによって、中央に位置する白点の位置を変えることができる。表示可能な色空間は、広げられた三角形の端点によって定義され、表示可能な色空間をこれらの端点を動かすことによって（異なる飽和状態を有する他の基本色、即ち、より大きな又はより小さな狭帯域スペクトルによって）達成することができるが、既存の基本色を単に混成するだけでは達成することができない。

個々の色の特定の制御によって、より多くの又はより少ない青色成分を有する白色を作り出すことができる。これは色温度の変化をもたらす。ＣＩＥ１９３１色度図では、全ての色温度の所謂「白色曲線」を検出することができる。

拡大して表示することができる制御可能なスペクトル及び色空間の拡張は、付加的な色を用いることによって達成される。それゆえ、一方では、実際のＲ範囲、Ｂ範囲又はＧ範囲間の個々のＬＥＤ、即ち、例えば、４５０ｎｍ以下、５０５ｎｍ近傍、５９０ｎｍ近傍又は６３０ｎｍ近傍（例：フィリップス ルゼオン レベル ファミリー(Philips Luxeon Rebel Family)で発光極大を有するＬＥＤの多数の異なるスペクトルがある。

Claims (26)

1. 表示部（１）と、
   テキスト情報及び／又は画像情報を表示するために、加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、所定の光スペクトルで、特に背景照射を用いて、前記表示部（１）に光を照射する照射部（２）と
   を備えるか、又は、
   加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、テキスト情報及び／又は画像情報の表示を作り出す自発光の表示部として構成され、所定の光スペクトルを有する照射部
   を備え、存在しているテキスト情報及び／又は画像情報をアナログ形式又はデジタル形式で光学的に表示する表示システムにおいて、
   照射部を用いて所定の光スペクトルを作り出すことができ、
   ４２０ｎｍから５００ｎｍまで、４４０ｎｍから４９０ｎｍまで、４５０ｎｍから４８０ｎｍまで、及び／又は、４６０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光強度に対して、前記波長範囲における光スペクトルの光強度を減少させ、及び／又は、
   前記波長範囲における光強度に対して、前記波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光スペクトルの光強度を増加させ、
   前記所定の光スペクトルは、光強度の減少及び／又は増加なしに作り出される光スペクトルに条件等色であるように構成してあること
   を特徴とする表示システム。
2. 表示部（１）と、
   テキスト情報及び／又は画像情報を表示するために、加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、所定の光スペクトルで、特に背景照射を用いて、前記表示部（１）に光を照射する照射部（２）と
   を備えるか、又は、
   加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、テキスト情報及び／又は画像情報の表示を作り出す自発光の表示部として構成され、所定の光スペクトルを有する照射部
   を備え、存在しているテキスト情報及び／又は画像情報をアナログ形式又はデジタル形式で光学的に表示する表示システムにおいて、
   照射部を用いて所定の光スペクトルを作り出すことができ、
   ４２０ｎｍから５００ｎｍまで、４４０ｎｍから４９０ｎｍまで、４５０ｎｍから４８０ｎｍまで、及び／又は、４６０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光強度に対して、前記波長範囲における光スペクトルの光強度を増加させ、及び／又は、
   前記波長範囲における光強度に対して、前記波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光スペクトルの光強度を減少させ、
   前記所定の光スペクトルは、光強度の減少及び／又は増加なしに作り出される光スペクトルに条件等色であるように構成してあること
   を特徴とする表示システム。
3. ４２０ｎｍから５００ｎｍまで、４４０ｎｍから４９０ｎｍまで、４５０ｎｍから４８０ｎｍまで、及び／又は、４６０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲における平均強度を、
   前記波長範囲の上限に隣接され、幅が同じ波長範囲における平均強度、及び／又は
   前記波長範囲の下限に隣接され、幅が同じ波長範囲における平均強度に対して、
   少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、好ましくは少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、又は、好ましくは少なくとも９０％だけ減少又は増加すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示システム。
4. 照射部（２）は、夫々が異なる光スペクトル、特に極大値が少なくとも１０ｎｍ、好ましくは少なくとも３０ｎｍ、好ましくは少なくとも５０ｎｍ又は好ましくは少なくとも７０ｎｍ異なる光スペクトルを有する複数の光源（３ａ，３ｂ，・・・）を有し、
   前記所定の光スペクトルを前記複数の光源の光スペクトルの加法的な重ね合わせによって作り出すことができるように構成してあること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の表示システム。
5. ３８０ｎｍよりも長く、４２０ｎｍ、４４０ｎｍ、４５０ｎｍ及び／又は４６０ｎｍの上限よりも短い範囲に発光極大を有し、好ましくは、発光した光の中で該上限よりも長い範囲で発光した光の相対強度成分が全体で２０％未満、好ましくは１０％未満、又は、好ましくは５％未満である第１光源（３ａ）、及び／又は、
   ５５０ｎｍよりも短く、５００ｎｍ、４９０ｎｍ、４８０ｎｍ及び／又は４７０ｎｍの下限よりも長い範囲に発光極大を有し、好ましくは、発光した光の中で該下限よりも短い範囲で発光した光の相対強度成分が全体で２０％未満、好ましくは１０％未満、又は、好ましくは５％未満である第２光源（３ｂ）と、
   ４９０ｎｍ及び５７５ｎｍ間の緑色範囲、及び／又は、６５０ｎｍ及び７５０ｎｍ間の赤色範囲に発光極大を有する更なる光源（第３光源（３ｃ）及び／又は第４光源（３ｄ））のうち、少なくとも１つの光源、好ましくは少なくとも２つの光源と
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の表示システム。
6. 前記第１光源及び／又は第２光源と、前記更なる光源のうち少なくとも１つ、好ましくは少なくとも前記第３光源及び第４光源とは、
   前記第１光源及び／又は第２光源と、前記更なる光源のうち少なくとも１つとを用いて、加法的な重ね合わせによって作り出す、及び／又は、作り出すことができる前記所定の光スペクトルが
   ４２０ｎｍから５００ｎｍまで、４４０ｎｍから４９０ｎｍまで、４５０ｎｍから４８０ｎｍまで、及び／又は、４６０ｎｍから４７０ｎｍの範囲で発光極大を有する少なくとも１つの光源と、
   ４９０ｎｍ及び５７５ｎｍ間の緑色範囲に発光極大を有する光源と、
   ６５０ｎｍ及び７５０ｎｍ間の赤色範囲に発光極大を有する光源とが作り出すことが可能な光スペクトルに条件等色であるように構成してあること
   を特徴とする請求項５に記載の表示システム。
7. 前記第１光源、及び／又は、第２光源と、前記更なる光源のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも第３光源及び第４光源とは、
   前記第１光源、及び／又は、第２光源と、前記更なる光源のうちの少なくとも１つとを用いて、白色光を、加法的な重ね合わせによって作り出すことができるように構成してあること
   を特徴とする請求項５又は請求項６に記載の表示システム。
8. 夫々が異なる少なくとも１つ、好ましくは２以上、又は、好ましくは全ての光スペクトルを有する複数の光源を有する照射部（２）は、互いに間隔をとって空間的に配置されて各光スペクトルを作り出す、スペクトル毎の複数の光源を有することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１つに記載の表示システム。
9. 光源（３ａ，３ｂ，・・・）のうち、少なくとも１つ、好ましくは２以上、又は、好ましくは全て光ダイオードであること
   を特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１つに記載の表示システム。
10. 前記表示部（１）は、ＬＣＤ素子（６）の２次元配列であり、又は、該２次元配列を備え、
    照射部（２）は、好ましくは、夫々が異なる光スペクトルを有する複数の光源（３ａ，３ｂ，・・・）を有する背景照明であること
    を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の表示システム。
11. 前記自発光の表示部として構成される照射部は、多数の照射サブユニットの２次元配列であり、又は、該２次元配列を備え、
    前記照射サブユニットは、有機光ダイオード（ＯＬＥＤ）の形式で互いに電気的に独立して作動することができ、
    前記照射サブユニットのうち、好ましくは少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２以上、好ましくは全ては、所定の光スペクトルを、請求項１から請求項９のいずれか１つにおける照射部（２）で説明されているように、作り出すことができるように構成してあること
    を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の表示システム。
12. 前記照射サブユニットは、請求項４から請求項７のいずれか１つに記載の光源に対応する発光特性を有する複数の発光層
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載の表示システム。
13. ２つの光スペクトルの条件等色は、作り出し可能な及び／又は作り出された光スペクトル、即ち、分光組成において光学素子によって修正されない光スペクトルに対して直接的に適用されること
    を特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１つに記載の表示システム。
14. ２つの光スペクトルの条件等色は、少なくとも１つの光学素子によって、分光組成において修正された光スペクトル、特に表示部（１）、及び／又は、例えばＲＧＢフィルタ（７）のような少なくとも１つの光フィルタ素子によって修正された光スペクトルに適用されること
    を特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１つに記載の表示システム。
15. スクリーン、特に液晶スクリーン（ＬＣＤ）、具体的には時系列的に制御され、若しくは、カラーフィルタ接続によって構成され、及び／又は、ＬＥＤ照射型であるカラーＬＣＤ、若しくはＯＬＥＤスクリーン、及び／又は、
    携帯用コンピュータ、携帯用無線デバイス若しくはＰＤＡのスクリーン、若しくは、プロジェクタ（特にＬＥＤ照射型のプロジェクタ）
    を備えるか、又は、
    このようなデバイスとして構成されること
    を特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１つに記載の表示システム。
16. 表示部に供給可能な、及び／又は、供給する画像信号の色合成の追加する又は減ずる個々の信号成分、特にＲＧＢカラー合成のＲ成分、Ｇ成分及びＢ成分を、作り出す所定の光スペクトルに応じて修正することができる画像信号適応部（４）
    を備えること特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１つに記載の表示システム。
17. 照射部が発光した強度を制御するように構成してある制御部、特に、前記照射部の複数の光源の、加法的に重ね合わされるべき個々の強度を制御するように構成してある制御部（５）
    を備えることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１つに記載の表示システム。
18. 光源のスペクトル特性、及び／又は、
    例えばＲＧＢフィルタ（７）のような、前記表示部において、又は、該表示部と共に、使用される光学フィルタ素子のフィルタ特性を
    前記制御部（５）にプログラムしてあること
    を特徴とする請求項１７に記載の表示システム。
19. 前記制御部（５）は、画像コンテンツに応じて、特に前記表示部によって表示されるべき該画像コンテンツの着色していない成分に応じて、照射部の発光強度を制御するように構成してあること
    を特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の表示システム。
20. 夫々が光強度の減少及び／又は増加なしに作り出される光スペクトルに条件等色である複数の所定の光スペクトルを、照射部を用いて作り出すことができること
    を特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１つに記載の表示システム。
21. 複数種の所定の光スペクトル夫々は所定の時間間隔ごとに変わること
    並びに／又は
    光強度の増加及び／若しくは減少の度合が時刻に依存して変わること
    を特徴とする請求項２０に記載の表示システム。
22. 照射部（２）は表示部（１）に固定的に又は取外し可能に接続されること
    を特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか１つに記載の表示システム。
23. 表示部（１）に照射してテキスト情報及び／又は画像情報を表示するために、加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、照射部（２）、特に背景照射を用いて、所定の光スペクトルを作り出す、又は、
    加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、自発光の表示部として構成される照射部を用いて、所定の光スペクトルを作り出してテキスト情報及び／又は画像情報を表示する表示システムに、
    存在しているテキスト情報及び／又は画像情報をアナログ形式又はデジタル形式で表示する表示方法において
    照射部を用いて所定の光スペクトルを作り出し、
    前記所定の光スペクトルが、光強度の減少及び／又は増加なしに作り出される光スペクトルに条件等色であるように、
    ４２０ｎｍから５００ｎｍまで、４４０ｎｍから４９０ｎｍまで、４５０ｎｍから４８０ｎｍまで、及び／又は、４６０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光強度に対して、前記波長範囲における光スペクトルの光強度を減少させ、及び／又は、
    前記波長範囲における光強度に対して、前記波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光スペクトルの光強度を増加させること
    を特徴とする表示方法。
24. 表示部（１）に照射してテキスト情報及び／又は画像情報を表示するために、加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、照射部（２）、特に背景照射を用いて、所定の光スペクトルを作り出す、又は、
    加法色合成又は減法色合成、特にＲＧＢ色合成に基づき、自発光の表示部として構成される照射部を用いて、所定の光スペクトルを作り出してテキスト情報及び／又は画像情報を表示する表示システムに、
    存在しているテキスト情報及び／又は画像情報をアナログ形式又はデジタル形式で表示する表示方法において
    照射部を用いて所定の光スペクトルを作り出し、
    該所定の光スペクトルが、光強度の減少及び／又は増加なしに作り出される光スペクトルに条件等色であるように、
    ４２０ｎｍから５００ｎｍまで、４４０ｎｍから４９０ｎｍまで、４５０ｎｍから４８０ｎｍまで、及び／又は、４６０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光強度に対して、前記波長範囲における光スペクトルの光強度を増加させ、及び／又は、
    前記波長範囲における光強度に対して、前記波長範囲よりも長い範囲及び／又は短い範囲における光スペクトルの光強度を減少させこと
    を特徴とする表示方法。
25. 請求項２から請求項２２のいずれか１つに記載の表示システムを用いて表示を作り出すこと
    を特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の表示方法。
26. 人体におけるメラトニン製造を、特に時刻に応じて、増加及び／又は減少させ、及び／又は、集中力を増加させ、及び／又は、人体における疲労を減少させること
    を特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか１つに記載の表示システム、又は、請求項２３から請求項２５のいずれか１つに記載の表示方法の使用方法。

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