JP2002525677A - フラットパネルディスプレイ用光学装置 - Google Patents
フラットパネルディスプレイ用光学装置Info
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1326—Liquid crystal optical waveguides or liquid crystal cells specially adapted for gating or modulating between optical waveguides
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
フラットディスプレイは、狭帯域賦活光を生成するバックライトと、賦活光を変調する液晶モジュレータ２１のような手段と、賦活光に応じて可視光を放射する発光出力スクリーン２３とを備えている。モジュレータを単に通過してスクリーン上に至る賦活光の代わりに、光学装置２２が、モジュレータの画像を出力スクリーンに投射するようにモジュレータ２１と出力パネルとの間にはさまれる。これは賦活光のコリメーションに対する要求を減らす。
Description
【０００１】 本発明は、フラットパネル、特に、ＷＯ９５／２７９２０（Ｃｌｏｓｓｌａｎ
ｄら）に記載されているようなＰＬ−ＬＣＤとして公知の短い波長の賦活光、お
よび発光出力素子を使用する液晶ディスプレイに関するものである。
ｄら）に記載されているようなＰＬ−ＬＣＤとして公知の短い波長の賦活光、お
よび発光出力素子を使用する液晶ディスプレイに関するものである。
【０００２】 ＰＬ−ＬＣＤフラットパネルディスプレイは、主に励起光をコリメートする要
求に関連した特定の問題を有する。ＴＦＴスクリーンあるいはＳＴＮスクリーン
のような他のＦＰＤ技術の例でも、光を平行にする要求がされる。しかしながら
、これは、通常、コントラスト、画像輝度、およびＳＴＮスクリーンの場合は多
重可能性の程度が全てコリメーションによって高められるためである。従来の液
晶ＦＰＤには、コリメーションの程度が増加するにつれて視角がそれに応じて不
都合になるという欠点がある。これに対して提案された解決策には、ディスプレ
イの前部（すなわち、カラーフィルタと観察者との間に密着する）の拡散スクリ
ーンが含まれる。
求に関連した特定の問題を有する。ＴＦＴスクリーンあるいはＳＴＮスクリーン
のような他のＦＰＤ技術の例でも、光を平行にする要求がされる。しかしながら
、これは、通常、コントラスト、画像輝度、およびＳＴＮスクリーンの場合は多
重可能性の程度が全てコリメーションによって高められるためである。従来の液
晶ＦＰＤには、コリメーションの程度が増加するにつれて視角がそれに応じて不
都合になるという欠点がある。これに対して提案された解決策には、ディスプレ
イの前部（すなわち、カラーフィルタと観察者との間に密着する）の拡散スクリ
ーンが含まれる。
【０００３】 ＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャは、スクリーンの前部に可視蛍光体を配置し、こ
の蛍光体をバックライトからの賦活光で励起することによって従来のＦＰＤの全
ての視角問題を避けている。しかしながら、この視角問題の解決策では、隣接ピ
クセル間にクロストークという付加的問題があり、ＰＬ−ＬＣＤに対するコリメ
ーション要求はさらに大きくなる。これに対する概念上の簡単な解決策は、液晶
ピクセルの１つを通過する光が正しい蛍光体ピクセルにだけ入射するように非常
に大きいコリメーションの程度を提供することである。しかしながら、その程度
にまで分散光源からの光をコリメートすることは困難であり、それを効率的に行
うことはさらに非常に困難である。必要とされるコリメーション量（あるいは許
容発散量）は、ピクセルのピッチおよび液晶モジュレータ層と発光スクリーンと
の間の距離によって決まる。
の蛍光体をバックライトからの賦活光で励起することによって従来のＦＰＤの全
ての視角問題を避けている。しかしながら、この視角問題の解決策では、隣接ピ
クセル間にクロストークという付加的問題があり、ＰＬ−ＬＣＤに対するコリメ
ーション要求はさらに大きくなる。これに対する概念上の簡単な解決策は、液晶
ピクセルの１つを通過する光が正しい蛍光体ピクセルにだけ入射するように非常
に大きいコリメーションの程度を提供することである。しかしながら、その程度
にまで分散光源からの光をコリメートすることは困難であり、それを効率的に行
うことはさらに非常に困難である。必要とされるコリメーション量（あるいは許
容発散量）は、ピクセルのピッチおよび液晶モジュレータ層と発光スクリーンと
の間の距離によって決まる。
【０００４】 映画映写機、大画面背面投射ＴＶ等のような従来の投射ディスプレイの場合、
近点光源から非常に高度にコリメートされた光が使用される。しかしながら、こ
の光は、単純にモジュレータを通過せず、実質的に平行なままスクリーンに当た
ることは許されない。その代わりに、この光は、投射レンズによって集光され、
集束され、スクリーン上に投射される。これがあてはまらないならば、（ピクセ
ルクロストークを避けるための）コリメーション要求は、モジュレータとスクリ
ーンとの距離が大きいために最新の光学素子を大きく越えるだろう。これは、Ｐ
Ｌ−ＬＣＤアーキテクチャだけではない全ての種類の投射ディスプレイに対して
当てはまる。本発明では、投射方式が、ＰＬ−ＬＣＤフラットパネルディスプレ
イの動作を助けるために使用される。
近点光源から非常に高度にコリメートされた光が使用される。しかしながら、こ
の光は、単純にモジュレータを通過せず、実質的に平行なままスクリーンに当た
ることは許されない。その代わりに、この光は、投射レンズによって集光され、
集束され、スクリーン上に投射される。これがあてはまらないならば、（ピクセ
ルクロストークを避けるための）コリメーション要求は、モジュレータとスクリ
ーンとの距離が大きいために最新の光学素子を大きく越えるだろう。これは、Ｐ
Ｌ−ＬＣＤアーキテクチャだけではない全ての種類の投射ディスプレイに対して
当てはまる。本発明では、投射方式が、ＰＬ−ＬＣＤフラットパネルディスプレ
イの動作を助けるために使用される。
【０００５】 本発明によれば、後部から入力された賦活光を変調するように設計された変調
素子のアレイと、変調光を受け、ディスプレイ画像を生成するように対応する可
視出力を与えるように構成されたフォトルミネセンス出力スクリーンとを備え、
変調素子の平面を出力素子の平面上に投射する光学装置を装備していることを特
徴とするフラットパネルディスプレイが提供される。
素子のアレイと、変調光を受け、ディスプレイ画像を生成するように対応する可
視出力を与えるように構成されたフォトルミネセンス出力スクリーンとを備え、
変調素子の平面を出力素子の平面上に投射する光学装置を装備していることを特
徴とするフラットパネルディスプレイが提供される。
【０００６】 蛍光体出力素子上にＬＣＤモジュレータの画像を「投射」するために光学装置
を使用するという概念には、これら２つをピクセルパターンの幾何学的配置およ
び賦活光の分散（あるいはコリメーション）の程度によってもはや決定されない
距離で分離できるという長所がある。新しい分離は光学素子によって決定される
。しかしながら、コリメーションがもはや関連ないとは言えない。コリメーショ
ンはこの概念では、異なる方法で画質に影響を及ぼす。実際にこれは、若干の光
がぼかされ、蛍光体出力スクリーンに達するのを阻止されることを要求するので
幾分無駄は多いが、それでもいくつかの方式はコリメートされない光で作動でき
る。全体として、コリメーションがなお関連している間、その効果はピクセルの
幾何学的配置に対して単純な関係ではない。
を使用するという概念には、これら２つをピクセルパターンの幾何学的配置およ
び賦活光の分散（あるいはコリメーション）の程度によってもはや決定されない
距離で分離できるという長所がある。新しい分離は光学素子によって決定される
。しかしながら、コリメーションがもはや関連ないとは言えない。コリメーショ
ンはこの概念では、異なる方法で画質に影響を及ぼす。実際にこれは、若干の光
がぼかされ、蛍光体出力スクリーンに達するのを阻止されることを要求するので
幾分無駄は多いが、それでもいくつかの方式はコリメートされない光で作動でき
る。全体として、コリメーションがなお関連している間、その効果はピクセルの
幾何学的配置に対して単純な関係ではない。
【０００７】 所与のコリメーション量の場合、光学装置なしのピクセルの幾何学的配置は、
ゼロクロストークのための蛍光体および液晶モジュレータの最大分離を決定する
。多くの場合、この最大分離はガラスパネルの厚さよりも小さく、これに対する
解決策は、蛍光体をモジュレータの外部ではなくむしろモジュレータの内部に配
置することである。これは少なくとも理論的には可能であるが、実際には、この
解決策は困難であり、高価である。しかしながら、適当な光学素子の使用により
、分離距離がピクセル幾何学的配置から切り離されるので、分離を多かれ少なか
れ任意に増加させることが可能になり、これにより蛍光体はモジュレータの外側
にそのままおくことができる。したがって、本発明の１つの用途は、「内部蛍光
体」解決策に対する代替である。
ゼロクロストークのための蛍光体および液晶モジュレータの最大分離を決定する
。多くの場合、この最大分離はガラスパネルの厚さよりも小さく、これに対する
解決策は、蛍光体をモジュレータの外部ではなくむしろモジュレータの内部に配
置することである。これは少なくとも理論的には可能であるが、実際には、この
解決策は困難であり、高価である。しかしながら、適当な光学素子の使用により
、分離距離がピクセル幾何学的配置から切り離されるので、分離を多かれ少なか
れ任意に増加させることが可能になり、これにより蛍光体はモジュレータの外側
にそのままおくことができる。したがって、本発明の１つの用途は、「内部蛍光
体」解決策に対する代替である。
【０００８】 特に同じ原理を使用できる他の従来のアーキテクチャに関して、この「投射」
を使用すると、ＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャが本来変調および投射されねばなら
ない光に関して本質的に単色性であるというもう１つの利点が得られる。したが
って、光学装置は、通常波長分散を妨害するために光学で必要とされる付加的複
雑さを含む必要がない。例えば、付随的費用のかかる収色性複レンズは不要とな
り、シングレットレンズで十分となる。さらに、微妙な長所は、最終画像の解像
度が出力スクリーン上の蛍光体配置だけで決定されることである。例えば、出力
スクリーン上の「ドットピッチ」が３／ｍｍである場合、画像の解像度は３ドッ
ト／ｍｍである。なぜならピクセル化蛍光体スクリーンが、オーディオマテリア
ルのディジタルサンプリングに似た方法でレンズによって生成される画像を効率
的に再サンプル化するからである。この態様は、蛍光体がブラックマトリックス
内で出力スクリーン上に最もしばしば配置されることを考察すれば、きわめて明
瞭になる。この解像度は、各ピクセルが不完全な方法で出力スクリーン上に結像
されると、各ピクセルの「ファジー」な焦点の外れた画像が生じる。しかしなが
ら、一定の範囲内では、このファジー画像内の光は、意図したピクセルにあたる
か、あるいはピクセルを囲むブラックマトリックスの中にあるかいずれかである
ため、正しい蛍光体ピクセルがやはり活性化され、正確な画像がやはり得られる
。このようにして、簡単で安価な光学素子を画質をそこなうことなしに使用でき
る。
を使用すると、ＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャが本来変調および投射されねばなら
ない光に関して本質的に単色性であるというもう１つの利点が得られる。したが
って、光学装置は、通常波長分散を妨害するために光学で必要とされる付加的複
雑さを含む必要がない。例えば、付随的費用のかかる収色性複レンズは不要とな
り、シングレットレンズで十分となる。さらに、微妙な長所は、最終画像の解像
度が出力スクリーン上の蛍光体配置だけで決定されることである。例えば、出力
スクリーン上の「ドットピッチ」が３／ｍｍである場合、画像の解像度は３ドッ
ト／ｍｍである。なぜならピクセル化蛍光体スクリーンが、オーディオマテリア
ルのディジタルサンプリングに似た方法でレンズによって生成される画像を効率
的に再サンプル化するからである。この態様は、蛍光体がブラックマトリックス
内で出力スクリーン上に最もしばしば配置されることを考察すれば、きわめて明
瞭になる。この解像度は、各ピクセルが不完全な方法で出力スクリーン上に結像
されると、各ピクセルの「ファジー」な焦点の外れた画像が生じる。しかしなが
ら、一定の範囲内では、このファジー画像内の光は、意図したピクセルにあたる
か、あるいはピクセルを囲むブラックマトリックスの中にあるかいずれかである
ため、正しい蛍光体ピクセルがやはり活性化され、正確な画像がやはり得られる
。このようにして、簡単で安価な光学素子を画質をそこなうことなしに使用でき
る。
【０００９】 画像を投射するために光学装置を使用する原理は、このアーキテクチャでは、
全ての部品が好ましくは単一ハウジングあるいは固定したアセンブリに含まれ、
液晶ピクセルが結像される（すなわち、投射される）距離が、一般的にはミリメ
ートルあるいはせいぜいセンチメートルのレベルであり、確かに１メートル以下
であることを除けば、投射ディスプレイの原理と同じである。一般に、本発明の
実施形態では、結像距離は、ディスプレイの線形寸法に比較して小さい。しかし
ながら、小さい結像距離あるいは光学的「スロー」は、パネルの開口と同じ開口
を有する通常のレンズの使用を全く非現実的なものにする。この場合の１つの解
決策はマイクロレンズのアレイを使用することである。これらのレンズは、適当
な焦点距離、すなわち数ミリメートルの焦点距離を有するが、いかなるフラット
パネル用途にも十分なアレイサイズとすることができる。
全ての部品が好ましくは単一ハウジングあるいは固定したアセンブリに含まれ、
液晶ピクセルが結像される（すなわち、投射される）距離が、一般的にはミリメ
ートルあるいはせいぜいセンチメートルのレベルであり、確かに１メートル以下
であることを除けば、投射ディスプレイの原理と同じである。一般に、本発明の
実施形態では、結像距離は、ディスプレイの線形寸法に比較して小さい。しかし
ながら、小さい結像距離あるいは光学的「スロー」は、パネルの開口と同じ開口
を有する通常のレンズの使用を全く非現実的なものにする。この場合の１つの解
決策はマイクロレンズのアレイを使用することである。これらのレンズは、適当
な焦点距離、すなわち数ミリメートルの焦点距離を有するが、いかなるフラット
パネル用途にも十分なアレイサイズとすることができる。
【００１０】 マイクロレンズは、いろいろな方法で使用できる。統合結像と呼ばれる方法は
、マイクロレンズのピッチが画像／物体のサイズより非常に小さい場合に用いら
れる。マイクロレンズアレイをを用いた統合結像の基本理論は、Ｎ．Ｆ．Ｂｏｒ
ｅｌｌｉらの論文「Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ−ｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ（マイクロレンズ
アレイの結像およびラジオメトリック特性）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ
Ｖｏｌ．３０（２５），１ Ｓｅｐ．９１，ｐｐ．３６３３−３６４２）」に記
載されている。本発明の場合、物体は、一般的には数十センチメートルのＬＣＤ
パネルであり、したがって、統合結像が行われる。
、マイクロレンズのピッチが画像／物体のサイズより非常に小さい場合に用いら
れる。マイクロレンズアレイをを用いた統合結像の基本理論は、Ｎ．Ｆ．Ｂｏｒ
ｅｌｌｉらの論文「Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ−ｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ（マイクロレンズ
アレイの結像およびラジオメトリック特性）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ
Ｖｏｌ．３０（２５），１ Ｓｅｐ．９１，ｐｐ．３６３３−３６４２）」に記
載されている。本発明の場合、物体は、一般的には数十センチメートルのＬＣＤ
パネルであり、したがって、統合結像が行われる。
【００１１】 この論文に記載されているように「通常」のコリメーション量の視野レンズを
使用しても、得られた画像の画質を低下させる二次画像が形成される。この問題
を避ける最も明らかな方法は、賦活光のコリメーションの程度を増加させること
である。この態様は、特にＰＬ−ＬＣＤディスプレイに応用可能である。なぜな
ら狭帯域励起光で誘電性コリメーションの使用が可能になるからである（出願人
のより早い出願第ＷＯ９８／４９５８５号参照）。これは特に拡張された光源を
コリメートする有効な方法である。なぜならしばしば白色光に対する屈折コリメ
ーションフィルムのアーティファクトである高角サイドローブを一般的に除去で
き、コリメートされていない光の再生がさらに良好に促進されるからである。Ｇ
Ｂ２３２９７８６Ａ（ＣＲＬ Ｌｔｄ）に記載されているような他の解決策は、
マイクロレンズと同様に開口のアレイを使用することであるが、この方式はバッ
クライトからの使用可能な照明を非常に無駄にする。
使用しても、得られた画像の画質を低下させる二次画像が形成される。この問題
を避ける最も明らかな方法は、賦活光のコリメーションの程度を増加させること
である。この態様は、特にＰＬ−ＬＣＤディスプレイに応用可能である。なぜな
ら狭帯域励起光で誘電性コリメーションの使用が可能になるからである（出願人
のより早い出願第ＷＯ９８／４９５８５号参照）。これは特に拡張された光源を
コリメートする有効な方法である。なぜならしばしば白色光に対する屈折コリメ
ーションフィルムのアーティファクトである高角サイドローブを一般的に除去で
き、コリメートされていない光の再生がさらに良好に促進されるからである。Ｇ
Ｂ２３２９７８６Ａ（ＣＲＬ Ｌｔｄ）に記載されているような他の解決策は、
マイクロレンズと同様に開口のアレイを使用することであるが、この方式はバッ
クライトからの使用可能な照明を非常に無駄にする。
【００１２】 このほかに注目すべき点は、通常の投射光学素子が拡大像（多くの場合、もち
ろんかなり拡大された画像）を投射することである。本発明多くの利用分野、例
えば、デスクトップコンピュータモニターでは、モジュレータの画像を拡大する
必要がない。これらの場合、モジュレータの画像は、拡大なしで投射されるが、
これは二者択一的に１あるいは１：１拡大として示すことができる。次に、これ
は、ときには画像中継あるいは画像転送と呼ばれる。中継結像を実行する他の一
般的な方法は、ＧＲＩＮレンズアレイに関するものであり、これらは本発明で使
用するのに簡単に適合できる。
ろんかなり拡大された画像）を投射することである。本発明多くの利用分野、例
えば、デスクトップコンピュータモニターでは、モジュレータの画像を拡大する
必要がない。これらの場合、モジュレータの画像は、拡大なしで投射されるが、
これは二者択一的に１あるいは１：１拡大として示すことができる。次に、これ
は、ときには画像中継あるいは画像転送と呼ばれる。中継結像を実行する他の一
般的な方法は、ＧＲＩＮレンズアレイに関するものであり、これらは本発明で使
用するのに簡単に適合できる。
【００１３】 １倍率での用途が多いが、１よりも大きい倍率で投射することが有利なことも
ある。このような用途の１つは、アドレス指定回路のためにモジュレータそのも
のの側に必要とされる空間があるが、ディスプレイが継ぎ目なしに並べられる場
合である。このアイディアは、ＧＢ２２３６４４７（ＫＣ Ｔｕｎｇ）に開示さ
れ、前述のＣＲＬ特許でも調べられている。サブディスプレイを目に見える接合
なしに並べるという概念は、ここでは継ぎ目なし並べ（ｓｅａｍｌｅｓｓ ｔｉ
ｌｉｎｇ）と呼ばれ、そのように生成される画像は継ぎ目なし画像（ｓｅａｍｌ
ｅｓｓ ｉｍａｇｅ）と呼ばれる。
ある。このような用途の１つは、アドレス指定回路のためにモジュレータそのも
のの側に必要とされる空間があるが、ディスプレイが継ぎ目なしに並べられる場
合である。このアイディアは、ＧＢ２２３６４４７（ＫＣ Ｔｕｎｇ）に開示さ
れ、前述のＣＲＬ特許でも調べられている。サブディスプレイを目に見える接合
なしに並べるという概念は、ここでは継ぎ目なし並べ（ｓｅａｍｌｅｓｓ ｔｉ
ｌｉｎｇ）と呼ばれ、そのように生成される画像は継ぎ目なし画像（ｓｅａｍｌ
ｅｓｓ ｉｍａｇｅ）と呼ばれる。
【００１４】 従来技術の継ぎ目なしに並べられたディスプレイでは、この拡大原理をＰＬ−
ＬＣＤディスプレイアーキテクチャよりもむしろ従来のディスプレイアーキテク
チャに全て適用できた。この原理がＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャに適用されるな
ら、多くの長所が生じる。ここに示された従来技術の例では、画像は継ぎ目なく
現れ得るが、実際には、視角問題がある（画像がある視角から継ぎ目のないよう
に見えるだけである場合、大型の継ぎ目なしディスプレイは幾分自滅的である）
。ＣＲＬ特許に記載されている解決策は、個別のサブパネルからの画像を重ねる
かあるいは画像を拡散スクリーン上に形成するかのいずれかである（その結果と
して、視角特性が画像を形成するレンズによって決定されるのではなく、スクリ
ーンによって決定される。）。しかしながら、どの方法も必ずしも完全に実用的
であるとは言えない。特にＧＢ２３２９７８６Ａに記載された解決策は、きわめ
て不十分であり、またこの解決策では全ランベルト視角特徴を有する画像もその
全領域にわたって実際には生成されない。
ＬＣＤディスプレイアーキテクチャよりもむしろ従来のディスプレイアーキテク
チャに全て適用できた。この原理がＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャに適用されるな
ら、多くの長所が生じる。ここに示された従来技術の例では、画像は継ぎ目なく
現れ得るが、実際には、視角問題がある（画像がある視角から継ぎ目のないよう
に見えるだけである場合、大型の継ぎ目なしディスプレイは幾分自滅的である）
。ＣＲＬ特許に記載されている解決策は、個別のサブパネルからの画像を重ねる
かあるいは画像を拡散スクリーン上に形成するかのいずれかである（その結果と
して、視角特性が画像を形成するレンズによって決定されるのではなく、スクリ
ーンによって決定される。）。しかしながら、どの方法も必ずしも完全に実用的
であるとは言えない。特にＧＢ２３２９７８６Ａに記載された解決策は、きわめ
て不十分であり、またこの解決策では全ランベルト視角特徴を有する画像もその
全領域にわたって実際には生成されない。
【００１５】 したがって、本発明の実施形態では、各々が順次後部から入力光を変調するよ
うに設計された変調素子のアレイと、変調素子をアドレス指定する回路とを含み
、継ぎ目のない画像が生成されるように変調素子の各々の平面の拡大画像を発光
出力スクリーン上に投射する光学装置を装備することを特徴とする、並べられた
マトリックスのディスプレイ装置を含むディスプレイアセンブリが提供されても
よい。
うに設計された変調素子のアレイと、変調素子をアドレス指定する回路とを含み
、継ぎ目のない画像が生成されるように変調素子の各々の平面の拡大画像を発光
出力スクリーン上に投射する光学装置を装備することを特徴とする、並べられた
マトリックスのディスプレイ装置を含むディスプレイアセンブリが提供されても
よい。
【００１６】 継ぎ目なし並べを行うために拡大させた投射に対する幾何学的要求は１倍率用
途に関する幾何学的要求と同じであり、すなわち光学スローは非常に短い。この
目的のために、統合結像マイクロレンズは、この像を拡大するためにも使用でき
る。この場合、アレイのピッチは一定でなく、むしろモジュレータから離れた所
に移動する時に増加する。ここに応用した基本的な原理は、Ｒ．Ｈ．Ａｎｄｅｒ
ｓｏｎの論文「Ｃｌｏｓｅ−ｕｐ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ
ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｗｉｔｈ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ （文書のク
ローズアップ結像およびレンズアレイを有するディスプレイ ）」（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．１８（４），１５ Ｆｅｂ ．７９，ｐｐ４７７
−４８４）に記載されている。この原理によるマイクロレンズアレイは時にはス
ーパーガボールレンズと呼ばれる。ＧＲＩＮレンズは、この目的のためにも使用
でき、その場合、アレイ内のＧＲＩＮレンズのピッチは、同様に一方の端部から
他方の端部まで増加されねばならない。
途に関する幾何学的要求と同じであり、すなわち光学スローは非常に短い。この
目的のために、統合結像マイクロレンズは、この像を拡大するためにも使用でき
る。この場合、アレイのピッチは一定でなく、むしろモジュレータから離れた所
に移動する時に増加する。ここに応用した基本的な原理は、Ｒ．Ｈ．Ａｎｄｅｒ
ｓｏｎの論文「Ｃｌｏｓｅ−ｕｐ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ
ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｗｉｔｈ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ （文書のク
ローズアップ結像およびレンズアレイを有するディスプレイ ）」（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．１８（４），１５ Ｆｅｂ ．７９，ｐｐ４７７
−４８４）に記載されている。この原理によるマイクロレンズアレイは時にはス
ーパーガボールレンズと呼ばれる。ＧＲＩＮレンズは、この目的のためにも使用
でき、その場合、アレイ内のＧＲＩＮレンズのピッチは、同様に一方の端部から
他方の端部まで増加されねばならない。
【００１７】 次に、本発明のより良い理解のために、本発明の実施形態を、添付図面の例を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１８】 図１は、いかにしてコリメーション角がパネルの幾何学的配置によって決定さ
れるかを示している。ピクセル間クロストークが全くないためには、バックライ
トのコリメーションはコリメーション角φよりも小さいかあるいは等しいことが
必要である。この角度は下記の式によって示される。 φ＝ａｔａｎ（ｄ／Ｄ） 逆に言えば、もちろん、賦活光およびピクセル間ギャップの所与のコリメーショ
ンの程度に関して、ＬＣＤおよび蛍光体の最大分離が決定される。
れるかを示している。ピクセル間クロストークが全くないためには、バックライ
トのコリメーションはコリメーション角φよりも小さいかあるいは等しいことが
必要である。この角度は下記の式によって示される。 φ＝ａｔａｎ（ｄ／Ｄ） 逆に言えば、もちろん、賦活光およびピクセル間ギャップの所与のコリメーショ
ンの程度に関して、ＬＣＤおよび蛍光体の最大分離が決定される。
【００１９】 図２は、ＬＣＤパネル２１、光学装置２２および蛍光体を担持する出力スクリ
ーン２３を示している。バックライト（図示せず）からの賦活光は、パネル２１
によって変調され、光学装置２２によって蛍光体出力パネル２３上に投射される
。この図では、ＬＣＤから蛍光体までの分離は、単にバックライトのコリメーシ
ョンの程度によって決定されるのではなく、光学装置によって決定される。
ーン２３を示している。バックライト（図示せず）からの賦活光は、パネル２１
によって変調され、光学装置２２によって蛍光体出力パネル２３上に投射される
。この図では、ＬＣＤから蛍光体までの分離は、単にバックライトのコリメーシ
ョンの程度によって決定されるのではなく、光学装置によって決定される。
【００２０】 図３は、本発明による光学装置の可能な実施形態を示している。各々が両側に
マイクロレンズアレイを有する２つの基板が示されている。バックライト３１か
らの賦活光は、ＬＣＤパネル（図示せず）によって変調され、次にＬＣＤパネル
の像が蛍光体出力スクリーン３２上に形成されるようにマイクロレンズアレイに
よって屈折される。最初のアレイ３３のレンズは、最後のアレイ３４によって再
反転（すなわち、直立）されるパネルの反転画像を形成する。２つの中央アレイ
３５は、その見かけ上の視野を増加する最初のアレイおよび最後のアレイに対す
る視野レンズの役目を果たす。
マイクロレンズアレイを有する２つの基板が示されている。バックライト３１か
らの賦活光は、ＬＣＤパネル（図示せず）によって変調され、次にＬＣＤパネル
の像が蛍光体出力スクリーン３２上に形成されるようにマイクロレンズアレイに
よって屈折される。最初のアレイ３３のレンズは、最後のアレイ３４によって再
反転（すなわち、直立）されるパネルの反転画像を形成する。２つの中央アレイ
３５は、その見かけ上の視野を増加する最初のアレイおよび最後のアレイに対す
る視野レンズの役目を果たす。
【００２１】 本発明の第２の態様、すなわち継ぎ目なし並べの態様が図４に図解的に示され
ている。２つのサブディスプレイ４１ａおよび４１ｂは、２つの光学装置４２ａ
および４２ｂとともに一緒に示されている。これらの部品４２ａおよび４２ｂは
、継ぎ目のない出力パネル４３上に各サブディスプレイの拡大画像を生成するよ
うに作動する。これらの２つの画像は、継ぎ目なし画像を形成するために整列さ
れる。アドレス指定回路およびサブディスプレイを一緒に通常のアレイあるいは
マトリックスに保持する機械装置のためにサブディスプレイの変調領域の周りに
なお余地が作られている。
ている。２つのサブディスプレイ４１ａおよび４１ｂは、２つの光学装置４２ａ
および４２ｂとともに一緒に示されている。これらの部品４２ａおよび４２ｂは
、継ぎ目のない出力パネル４３上に各サブディスプレイの拡大画像を生成するよ
うに作動する。これらの２つの画像は、継ぎ目なし画像を形成するために整列さ
れる。アドレス指定回路およびサブディスプレイを一緒に通常のアレイあるいは
マトリックスに保持する機械装置のためにサブディスプレイの変調領域の周りに
なお余地が作られている。
【００２２】 図５は、図３に示されるようなマイクロレンズ構成要素の光線追跡図である。
マイクロレンズ構成要素５２によって像平面５３上に結像される２つの視野点５
１が示されている。２つの像点５４は、多数の別個の小レンズ対を通過する光線
で構成されることが分かる。「統合結像」である。このスローは約１２ｍｍであ
る。
マイクロレンズ構成要素５２によって像平面５３上に結像される２つの視野点５
１が示されている。２つの像点５４は、多数の別個の小レンズ対を通過する光線
で構成されることが分かる。「統合結像」である。このスローは約１２ｍｍであ
る。
【００２３】 図６は、図５と同様な光線追跡図を示している。この図では、中心あるいは主
像点６１が示され、２つの二次像点６２ａおよび６２ｂもある。これらは物体点
６３から発するより大きい光線角によって引き起こされる。「よりきつい」コリ
メーションは二次画像を減少あるいは除去する。
像点６１が示され、２つの二次像点６２ａおよび６２ｂもある。これらは物体点
６３から発するより大きい光線角によって引き起こされる。「よりきつい」コリ
メーションは二次画像を減少あるいは除去する。
【００２４】 図７は、２つの場合に対するモデル化ピクセルクロストークを示している。第
１の場合は、光学装置はなく、賦活光はモジュレータを真っすぐ通過し、蛍光体
出力スクリーン上に当たる。この場合、光学装置のないＰＬ−ＬＣＤディスプレ
イに特徴的なＬＣＤ対蛍光体分離は、本来ＬＣＤの上部ガラスプレートの厚さで
ある０．８ｍｍである。第２の場合、適当な光学装置（マイクロレンズアレイ）
が導入される。この場合、この装置７１を有するピクセルクロストークは、少な
くとも２５°よりも小さいコリメーション角の場合、この装置７２のないクロス
トークよりも常に小さいことが分かる。
１の場合は、光学装置はなく、賦活光はモジュレータを真っすぐ通過し、蛍光体
出力スクリーン上に当たる。この場合、光学装置のないＰＬ−ＬＣＤディスプレ
イに特徴的なＬＣＤ対蛍光体分離は、本来ＬＣＤの上部ガラスプレートの厚さで
ある０．８ｍｍである。第２の場合、適当な光学装置（マイクロレンズアレイ）
が導入される。この場合、この装置７１を有するピクセルクロストークは、少な
くとも２５°よりも小さいコリメーション角の場合、この装置７２のないクロス
トークよりも常に小さいことが分かる。
【００２５】 図８は、異なる光学装置が使用されたことを除けば、図７と同じ図である。こ
の場合、光学装置８１を有するクロストークは、１３°以下のコリメーション角
に関して光学装置８２なしのクロストークよりも小さいだけである。
の場合、光学装置８１を有するクロストークは、１３°以下のコリメーション角
に関して光学装置８２なしのクロストークよりも小さいだけである。
【００２６】 これまで説明された実施形態は、並べられたディスプレイに関する拡大レンズ
だけを示しているが、拡大を、並べられない用途のために使用できることが理解
されるだろう。さらに、参照された賦活光は、好ましくは青あるいは紫外線光を
有し、最も好ましいことは３８８ｎｍの中心波長および１５ｎｍのバンド幅を有
することである。
だけを示しているが、拡大を、並べられない用途のために使用できることが理解
されるだろう。さらに、参照された賦活光は、好ましくは青あるいは紫外線光を
有し、最も好ましいことは３８８ｎｍの中心波長および１５ｎｍのバンド幅を有
することである。
【００２７】 フォトトルミネセンス出力スクリーンは、連続層の形の単一の大きな出力素子
を含んでもよい。これは単色ディスプレイに適している。しかしながら、好まし
い実施形態は、ＰＬ−ＬＣＤディスプレイの場合、公知のように三色で配置され
た複数の出力素子あるいはピクセルを含む。
を含んでもよい。これは単色ディスプレイに適している。しかしながら、好まし
い実施形態は、ＰＬ−ＬＣＤディスプレイの場合、公知のように三色で配置され
た複数の出力素子あるいはピクセルを含む。
【図１】 いかにしてコリメーション角が、本発明による光学装置のない場合のピクセル
の幾何学的配置によって設定されるかを示す。
の幾何学的配置によって設定されるかを示す。
【図２】 いかにして画像が蛍光体を持つ出力スクリーン上に投射されるかを図解的に示
している。
している。
【図３】 １つの可能な光学装置を示している。
【図４】 いかにして本発明をディスプレイを一緒に継ぎ目なく並べるために使用できる
かを示している。
かを示している。
【図５】 図３に示されたようなマイクロレンズ構成要素の光線追跡である。
【図６】 賦活光が「しっかりと」コリメートされない場合、いかにして二次画像が生じ
るかを示している。
るかを示している。
【図７】 いかにして本発明がクロストークを減らすために使用できるかを示す多くの場
合に関して、ピクセルクロストークのモデル化値を示している。
合に関して、ピクセルクロストークのモデル化値を示している。
【図８】 いかにして本発明がクロストークを減らすために使用できるかを示す多くの場
合に関して、ピクセルクロストークのモデル化値を示している。
合に関して、ピクセルクロストークのモデル化値を示している。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月２５日（２０００．１０．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０２Ｆ 1/13357 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＵＳ (72)発明者 コーカー，テイモシー・マーテイン イギリス国、メイドストーン・エム・イ ー・15・０・ビー・エス、ルース、ソル ツ・レイン、ヒルフイールド・コテージ （番地なし) Ｆターム(参考） 2H087 KA06 KA07 2H091 FA29X FA41Z FA50X FD06 LA19 LA30
Claims (10)
- 【請求項１】 フラットパネルディスプレイであって、 狭帯域の賦活光を発生するバックライトのような手段と、 賦活光を変調する手段（２１）と、 賦活光に応じて可視光を放射する発光出力スクリーン（２３）とを備え、光学
装置（２２）が、モジュレータ（２１）と出力パネルとの間に挟まれ、光学装置
が、モジュレータの画像を出力スクリーン上に投射するように構成されているこ
とを特徴とするフラットパネルディスプレイ。 - 【請求項２】 光学装置が、１の倍率で前記変調手段の画像を投射するよう
に構成されている請求項１に記載のディスプレイ。 - 【請求項３】 光学装置が、変調手段の拡大画像を投射するように構成され
ている請求項１に記載のディスプレイ。 - 【請求項４】 変調手段が、通常のアレイあるいはマトリックスに配置され
た、あるいは並べられた複数の別個のモジュレータ（４１）を含み、かつ光学装
置が、出力スクリーン上に継ぎ目のない画像を形成するようにサブディスプレイ
を光学的に拡大するように構成され、それによって継ぎ目のない可視画像を形成
する請求項１に記載のディスプレイ。 - 【請求項５】 光学装置が、１つあるいはそれ以上のマイクロレンズアレイ
あるいは一組のスーパーガボールレンズである請求項１から４のいずれか一項に
記載のディスプレイ。 - 【請求項６】 光学装置が、１つあるいはそれ以上のＧＲＩＮレンズアレイ
を含む請求項１から４のいずれか一項に記載のディスプレイ。 - 【請求項７】 賦活光が狭帯域ＵＶ光からなる請求項１から６のいずれか一
項に記載のディスプレイ。 - 【請求項８】 賦活光が、３８８ｎｍの中心波長および約１５ｎｍの帯域幅
を有する請求項７に記載のディスプレイ。 - 【請求項９】 賦活光が可視青光である請求項１から７のいずれか一項に記
載のディスプレイ。 - 【請求項１０】 出力スクリーンが、ピクセルを形成するように構成される
複数の発光素子を含む請求項１から９のいずれか一項に記載のディスプレイ。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9820551.1A GB9820551D0 (en) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | Optical arrangement for flat-panel displays |
| GB9820551.1 | 1998-09-21 | ||
| GB9825541.7 | 1998-11-20 | ||
| GBGB9825541.7A GB9825541D0 (en) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | Flat-panel displays |
| PCT/GB1999/003131 WO2000017700A1 (en) | 1998-09-21 | 1999-09-21 | Optical arrangement for flat-panel displays |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002525677A true JP2002525677A (ja) | 2002-08-13 |
Family
ID=26314398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000571303A Withdrawn JP2002525677A (ja) | 1998-09-21 | 1999-09-21 | フラットパネルディスプレイ用光学装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1116066A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002525677A (ja) |
| KR (1) | KR20010075221A (ja) |
| CN (1) | CN1319196A (ja) |
| WO (1) | WO2000017700A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100879366B1 (ko) * | 2007-05-28 | 2009-01-19 | 김현주 | 표시장치 |
| US9772550B2 (en) | 2015-08-04 | 2017-09-26 | X Development Llc | Apparatus, system and method for mitigating contrast artifacts at an overlap region of a projected image |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9406742D0 (en) * | 1994-04-06 | 1994-05-25 | Crossland William A | Thin panel display screen |
| GB9606659D0 (en) * | 1996-03-29 | 1996-06-05 | Screen Tech Ltd | Excitation of emissive displays |
| GB9608541D0 (en) * | 1996-04-25 | 1996-07-03 | Screen Tech Ltd | Display system |
| GB2317068B (en) * | 1996-09-06 | 1999-05-12 | Central Research Lab Ltd | Apparatus for displaying an image |
| KR100222602B1 (ko) * | 1996-12-12 | 1999-10-01 | 손욱 | 형광막을 사용한 반사형 셔터 프로젝터 |
| GB9709926D0 (en) * | 1997-05-15 | 1997-07-09 | Screen Tech Ltd | Liquid-crystal display |
-
1999
- 1999-09-21 EP EP99947644A patent/EP1116066A1/en not_active Withdrawn
- 1999-09-21 CN CN99811193A patent/CN1319196A/zh active Pending
- 1999-09-21 WO PCT/GB1999/003131 patent/WO2000017700A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-09-21 JP JP2000571303A patent/JP2002525677A/ja not_active Withdrawn
- 1999-09-21 KR KR1020017003548A patent/KR20010075221A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1116066A1 (en) | 2001-07-18 |
| KR20010075221A (ko) | 2001-08-09 |
| WO2000017700A1 (en) | 2000-03-30 |
| CN1319196A (zh) | 2001-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |