JP2003315732A

JP2003315732A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2003315732A
Application number: JP2002124534A
Authority: JP
Inventors: Takashi Murayama; 任村山; Koichi Kimura; 宏一木村; Shintaro Washisu; 信太郎鷲巣
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＣＤに比べて安価で、駆動電圧が低く、エ
ネルギー利用効率が高い、低消費電力で、従って電池使
用の場合長時間使用可能な、大面積化が可能であると共
にＲ／Ｇ／Ｂ同一点での画像が得られるためカラーフィ
ルターモザイク配置のＬＣＤと比べて解像力が高い、偽
色の少ない画像を表示できる、高速応答性を有する画像
表示装置を提供する。【解決手段】異なる色を発光する複数の光源と、該光
源側に可動部を向けて配置される反射型ＭＥＭアレイと
を備え、該反射型ＭＥＭアレイを画像信号変調素子とし
て用い、画像を複数色の面順次で表示するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
するもので、特に、ＭＥＭを用いた画像表示装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄型の平面画像表示装置として
は、種々のものが提案されており、代表的なものに、例
えば液晶の電気光学効果を利用した液晶表示素子、プラ
ズマ表示装置、フィールドエミッションディスプレイ、
有機エレクトロルミネッセンス、無機エレクトロルミネ
ッセンス等がある。

【０００３】液晶表示装置（ＬＣＤ）は、一対の導電性
透明膜を形成した基板間に、基板と平行に且つ両基板間
で９０°ねじれた状態にするように配向したネマティッ
ク液晶を入れて封止し、これを直交した偏光板で挟んだ
構造を有する。この液晶表示装置による表示は、導電性
透明膜に電圧を印加することで液晶分子の長軸方向が基
板に対して垂直に配向され、バックライトからの光の透
過率が変化することを利用して行われる。良好な動画像
対応性を持たせるためには、ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）を用いたアクティブマトリクス液晶パネルが使用さ
れる。

【０００４】プラズマ表示装置（ＰＤＰ）は、ネオン、
ヘリウム、キセノン等の希ガスを封入した二枚のガラス
板の間に、放電電極に相当する規則的に配列した直交方
向の電極を多数配置し、それぞれの対向電極の交点部を
単位画素とした構造を有する。このプラズマ表示装置に
よる表示は、画像情報に基づき、それぞれの交点部を特
定する対向電極に、選択的に電圧を印加することによ
り、交点部を放電発光させ、発生した紫外線により蛍光
体を励起発光させて行われる。

【０００５】フィールドエミッションディスプレイ（Ｆ
ＥＤ）は、微小間隔を介して一対のパネルを対向配置
し、これらパネルの周囲を封止する平板状の表示管とし
ての構造を有する。表示面側のパネルの内面には、蛍光
膜が設けられ、背面パネル上には個々の単位発光領域毎
に電界放出陰極が配列される。代表的な電界放出陰極
は、微小サイズのエミッタティプと称される錐状突起状
の電界放出型マイクロカソードを有している。このＦＥ
Ｄによる表示は、エミッタティプを用いて電子を取り出
し、これを蛍光体に加速照射することで、蛍光体を励起
させて行われる。

【０００６】有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）
は、発光材料として用いる有機材料を選択することによ
り容易に可視域をすべてカバーすることができ、近年、
高輝度・高効率な材料が多く開発され、盛んに研究が行
われてきている。素子寿命も連続動作で１万時間を超
え、カラーディスプレイとして実用化されてきている。

【０００７】無機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）
は、電界による衝突励起を利用するもので、小型または
大型軽量のフラットディスプレイとして、盛んに研究さ
れている。黄橙色発光のマンガン添加硫化亜鉛からなる
蛍光体薄膜を用いたモノクロ薄膜E Lディスプレイが既
に実用化されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の平面画像表示装置には、以下に述べる種々の問
題があった。ＬＣＤでは、バックライトからの光を、偏
光板、透明電極、カラーフィルターの多数層に透過させ
るため、光利用効率が低下する問題があった。また、高
品位型には高コストのＴＦＴが必要とされ、且つ二枚の
基板間に液晶を封入し、配向させなければならないこと
も相まって、大面積化が困難とある欠点があった。更
に、配向した液晶分子に光を透過させるため、視野角度
が狭くなる欠点があった。特に、中間色の視野角依存性
を完全に補正することが困難であった。

【０００９】ＰＤＰでは、画素毎にプラズマを発生させ
るための隔壁形成により製造コストが高くなると共に、
大重量となる欠点があった。また、放電電極に相当する
多数の電極を、単位画素毎に規則的に配列しなければな
らない。このため、高精細になると発光（放電）効率が
低下し、また真空紫外線励起による蛍光体の発光効率が
低いために、高電力効率で高精細、高輝度の画像が得難
い欠点があった。更に、駆動電圧が高く、駆動ＩＣが高
価な欠点もあった。

【００１０】ＦＥＤでは、放電を高効率且つ安定化させ
るために、パネル内を超高真空にする必要があり、プラ
ズマ表示装置と同様に製造コストが高くなる欠点があっ
た。また、電界放出した電子を加速して蛍光体へ照射す
るため、高電圧が必要となる不利もあった。

【００１１】有機ＥＬでは、アクティブマトリックスで
１０インチ以上の大面積表示画面を作るには、低温ポリ
シリコンＴＦＴが必要となり、したがって高コストとな
り、さらに、表示均一性が良くなかった。

【００１２】無機ＥＬでは、発光効率が悪く、高コスト
であり、高電圧の駆動ＩＣ回路が必要となり、性能不足
である。また、硫化物蛍光体薄膜を用いた薄膜E Lディ
スプレイは、信頼性、耐環境性に優れているが、現在の
ところ、赤色、緑色、青色の3原色に発光するE L用蛍光
体の特性が十分でないため、フルカラー化には適してい
ない。

【００１３】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、ＬＣＤに比べて安価で、駆動電圧が低く、エネルギ
ー利用効率が高い、低消費電力で、従って電池使用の場
合長時間使用可能な、大面積化が可能であると共にＲ／
Ｇ／Ｂ同一点での画像が得られるためカラーフィルター
モザイク配置のＬＣＤと比べて解像力が高い、偽色の少
ない画像を表示できる、高速応答性を有する画像表示装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の画像表示装置の発明は、異なる色を
発光する複数の光源と、該光源側に可動部を向けて配置
される反射型ＭＥＭアレイとを備え、該反射型ＭＥＭア
レイを画像信号変調素子として用い、画像を複数色の面
順次で表示することを特徴とする。請求項２記載の画像
表示装置の発明は、異なる色を発光する複数の光源と、
該光源側に可動部を向けて配置される透過型ＭＥＭアレ
イと、該透過型ＭＥＭアレイの前記光源と反対側に置か
れて該透過型ＭＥＭアレイを透過した光を反射させる反
射部材とを備え、該透過型ＭＥＭアレイを画像信号変調
素子として用い、画像を複数色の面順次で表示すること
を特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１又は２
記載の画像表示装置において、前記複数の光源が、それ
ぞれ赤／緑／青を発する、発光ダイオード又は有機エレ
クトロルミネッセンス素子であることを特徴とする。請
求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載
の画像表示装置において、シリコン基板上に又は薄いガ
ラス基板上に前記ＭＥＭアレイを形成したことを特徴と
する。

【００１５】以上のように、異なる色を発光する複数の
光源と、該光源側に可動部を向けて配置されるＭＥＭア
レイとを備え、該ＭＥＭアレイを画像信号変調素子とし
て用い、画像を複数色の面順次で表示するようにしたの
で、高価なＬＣＤおよびＴＦＴを用いる必要がなく、安
価になり、駆動電圧が低く、しかも大面積化が可能であ
ると共に製作が容易な簡単な構成であって、高画質、高
速応答性の画像表示装置が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像表示装置
の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第一実施形態に係る画像表示装置を説明
する図で、図１（ａ）は平面図で、図１（ｂ）は断面図
である。図１において、１０は画像表示装置で、これ
は、底面部材１６と側面部材１７とから成る有底筐体内
に、シリコン基板１５上に縦横に多数個形成されたＭＥ
Ｍアレイ１４がそのシリコン基板１５側を底面部材１６
上に固定配置され、さらに発光ダイオード（ＬＥＤ）１
３がＭＥＭアレイ１４の可動部を斜め上方から照射する
ように側面部材１７内側に固定配置され、画像表示装置
の視認側全体をガラスや透明プラスチック材料で成る矩
形状表面部材１１で覆い、そしてＬＥＤ１３の光が使用
者の目に直接入らないように、表面部材１１とＬＥＤ１
３との間に遮光板１２が置かれることにより成ってい
る。

【００１７】また、光の斜め入射角はＭＥＭアレイ１４
の垂直面に対して３０度以上としておくのがよい。これ
によって、ＭＥＭアレイ１４の上部電極（後述）および
可動膜（後述）にそれぞれＩＴＯおよびＳｉ（又はポリ
イミド）を用いる場合、可動膜の不動作時にＭＥＭ素子
への入射光が全反射を起こすことができるようになる。

【００１８】ＬＥＤ１１は、それぞれＲ（赤）／Ｇ
（緑）／Ｂ（青）を発光するダイオードであり、それぞ
れ所望の輝度が得られる個数を図の上下左右に分散配置
し、Ｒ／Ｇ／Ｂの複数のＬＥＤ光源は予め各色毎に独立
な輝度調整をして、ＭＥＭアレイの全面が均一な面輝度
を呈するようにしておく。Ｒ／Ｇ／Ｂの各ＬＥＤは時間
順次で点灯され、各色毎に一斉に点灯される。

【００１９】ＭＥＭ素子１４には反射型干渉ＭＥＭを使
用する。反射型干渉ＭＥＭは到来した光をＭＥＭ素子の
不動作（非選択）により表面部材１１側へ反射させ、Ｍ
ＥＭ素子の不動作（非選択）により吸収させる働きをす
るものである。したがって、Ｒ光点灯時にＭＥＭアレイ
１４の各素子を画像様に動作・不動作させることで、画
像様のＲ画像を表示し、Ｇ光点灯時に各ＭＥＭ素子を画
像様に動作させることで画像様のＧ画像を表示し、Ｂ光
点灯時に各ＭＥＭ素子を画像様に動作させることで画像
様のＢ画像を表示する。これを高速で繰りかえすことに
より、Ｒ／Ｇ／Ｂを用いたカラー表示が行うことができ
る。

【００２０】図２は、図１のシリコン基板１５上に設け
られた反射型干渉ＭＥＭ素子１４の内部構成を示す縦断
面図である。図２において、ＭＥＭ素子は、Ｓｉ（シリ
コン）基板２１と、Ｓｉ基板２１の上面に接して形成さ
れた絶縁層２２と、絶縁層２２の上面に接して形成され
た下部電極層２３と、下部電極層２３の上面に接して形
成された絶縁層２２と、その上面の部分領域に形成され
た空間の犠牲層空隙２４と、下部電極層２３の上面に犠
牲層空隙２４を覆って形成された可動膜２５と、可動膜
２５の上部に接して形成された上部電極層２６と、犠牲
層空隙２４を外れた可動膜２５の表面から下部電極層２
３の表面に達するまで貫通するコンタクトホール２７
と、コンタクトホール２７の上部の周囲からコンタクト
ホール２７を通じて下部電極層２３の表面までに形成さ
れた下部電極端子２８とを具備する。下部電極層２３は
例えばポリシリコン（屈折率ｎ＝３．９）で実現され、
その上下をＳｉＯ₂（ｎ＝１．４）の絶縁層２２で覆っ
ている。可動膜２５はＳｉＮ（ｎ＝２．０）で実現さ
れ、上部電極層２６はＩＴＯ（ｎ＝２．０）で透明に形
成されている。空隙層の屈折率はｎ＝１．０で、Ｓｉ基
板２１の屈折率はｎ＝３．９である。

【００２１】ここで、図２のＭＥＭ素子についてその動
作原理を図３に基づいて説明する。上部電極層２６に電
圧Ｖ１が、下部電極端子２８（図２）を通して下部電極
層２３に電圧Ｖ２が印加されると、上部電極と下部電極
層との電位差の絶対値は、｜Ｖ１−Ｖ２｜＞Ｖｔ１であると、静電気力により上部電極層２６は下部電極層
２３側に引っ張られて、図３（ａ）のように空隙層４が
この部分に無くなる（これをＭＥＭオン（Ａ）状態とす
る）。一方、｜Ｖ１−Ｖ２｜＜Ｖｔ２であると、静電気力により上部電極層２６は下部電極層
２３から反発されて、図３（ｂ）のように空隙層４が生
じる（これをＭＥＭオフ（Ｂ）状態とする）。Ｖｔ１、
Ｖｔ２は材料、サイズ等により決まる電圧値であるが、
一般に、Ｖｔ２はゼロに近い値であり、また、Ｖｔ１＞
＞Ｖｔ２である。Ａ状態、Ｂ状態には｜Ｖ１−Ｖ２｜に
対してヒステリシス特性がある。そのため、Ｖｔ１、Ｖ
ｔ２と２重の特性値がある。

【００２２】図４は、ＭＥＭ素子がオン、オフすると到
来光が透過、反射する理由について説明する図である。
図３で説明したように、上部電極と下部電極層にそれぞ
れ印加する電圧Ｖ１、Ｖ２によってＭＥＭ素子がオン、
オフし、それに応じて空隙が無くなったり、生じたりす
る。図４（ａ）はＭＥＭオン（Ａ）状態、図４（ｂ）は
ＭＥＭオフ（Ｂ）状態をそれぞれ示している。図４
（ａ）のＭＥＭオン（Ａ）状態では、入射光は最上層の
ＩＴＯ２６（ｎ＝２．０）からＳｉＮ２５（ｎ＝２．
０）、ＳｉＯ₂２２（ｎ＝１．４）を通過し、ポリシリ
コン２３に到達する。ポリシリコン２３は光の吸収が多
いため減衰するが、一部は透過して、さらにＳｉＯ₂２
２（ｎ＝１．４）を透過し、Ｓｉ基板２１に達する。Ｓ
ｉ基板２１は厚みが厚いため、ここに到達した光はすべ
て吸収される。したがって、このＭＥＭオン（Ａ）状態
では反射率は０に近い。

【００２３】一方、図４（ｂ）のＭＥＭオフ（Ｂ）状態
では、入射光はＩＴＯ２６（ｎ＝２．０）からＳｉＮ２
５（ｎ＝２．０）と進むが、空隙層４（ｎ＝１．０）に
は界面での全反射により入らない。したがって、入射光
のほとんどはＳｉＮ／空隙層界面にて全反射するので、
このＭＥＭオフ（Ｂ）状態では反射率は非常に高いこと
になる。

【００２４】次に、ＭＥＭアレイの平面構成について説
明する。図５はＭＥＭアレイの平面図（概念）である。
図５においてＭＥＭアレイはＲ／Ｇ／Ｂに共用の３色用
の単板である。基板５１の全面に絶縁層５２が配設さ
れ、その上にストライプ状の下部電極層５３が多数本
（図では６本であるが、実際はもっと多い）、図で横方
向に平行に配設されている。この下部電極層５３の上に
下部電極層５３を横切る方向にストライプ状の可動膜５
５が多数本（図では６本であるが、実際はもっと多い）
平行に配設されている。それぞれの可動膜５５の上にス
トライプ状の上部電極層５６が配設されている。下部電
極層５３と上部電極層５６の各交差部分（図で３６個）
が各１画素を構成する。

【００２５】下部電極層５３には走査信号電圧Ｖｇ（図
４のＶ２）が与えられ、上部電極層５６には画像信号電
圧Ｖｓ（図４のＶ１）が与えられる。走査信号電圧Ｖｇ
と画像信号電圧Ｖｓとの差が所定電圧（Ｖｔ１）を超え
るように設定されているので、走査信号電圧Ｖｇが与え
られた下部電極層５３と画像信号電圧Ｖｓが与えられた
上部電極層５６との交差部に位置するＭＥＭ素子が可動
する。ＭＥＭ素子が可動すると、図４の原理に基づき可
動したＭＥＭ素子は非反射となり光を吸収し、逆に非可
動ＭＥＭ素子は光を反射することとなる。

【００２６】そこで、下部電極層５３に走査信号電圧Ｖ
ｇ１を所定時間与えて、これと同期して上部電極層５６
は画像信号電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３、Ｖｓ４、Ｖｓ
５、Ｖｓ６、・・・，Ｖｓｎを画像信号に応じて印加・
非印加することにより、該当ストライプのＭＥＭ可動膜
５５が可動・非可動となり、このときＲ光が点灯してい
れば非可動ＭＥＭからはＲ光が反射する。次に、下部電
極層５３に走査信号電圧Ｖｇ２を所定時間与えて、これ
と同期して上部電極層５６に画像信号電圧Ｖｓ１、Ｖｓ
２、Ｖｓ３、Ｖｓ４、Ｖｓ５、Ｖｓ６、・・・，Ｖｓｎ
を画像信号に応じて印加・非印加すると非可動ＭＥＭか
らはＲ光が反射する。同様に、下部電極層５３に走査信
号電圧Ｖｇ３を所定時間与えて、これと同期して上部電
極層５６に画像信号電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３、Ｖｓ
４、Ｖｓ５、Ｖｓ６、・・・，Ｖｓｎを画像信号に応じ
て印加・非印加すると非可動ＭＥＭからはＲ光が反射す
る。以下、同様に、下部電極層５３に走査信号電圧Ｖｇ
４、Ｖｇ５、Ｖｇ６、・・・，Ｖｇｎを順次所定時間与
えて、これと同期して上部電極層５６に画像信号電圧Ｖ
ｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３、Ｖｓ４、Ｖｓ５、Ｖｓ６、・・
・，Ｖｓｎを画像信号に応じて印加・非印加すると非可
動ＭＥＭからはＲ光が反射する。この結果、Ｒ光点灯中
の非可動ＭＥＭ素子からＲ光が反射される。

【００２７】以上は、Ｒ光の反射についてであるが、Ｇ
光、Ｂ光の表示についても同じようにして行えばよい。
すなわち、ＧのＬＥＤ点灯中に、前記ＭＥＭをＧの画像
様に順次動作・不動作させることにより不動作ＭＥＭか
らＧ光を反射させ、さらにＢのＬＥＤ点灯中に、前記Ｍ
ＥＭをＢの画像様に順次動作・不動作させることにより
不動作ＭＥＭからＧ光を反射させる。

【００２８】図６は以上のＭＥＭ素子とＬＥＤとの動作
を図示するタイミングチャートである。図６において、
６１，６２がそれぞれ１フレームを構成しており、人間
の目にチラツキを感じさせない周期（例えば、６０Ｈ
ｚ）とする。フレーム６１はさらに３等分され、それぞ
れ１フィールド６１１，６１２，６１３とされる。各フ
ィールド６１１，６１２，６１３に対して、画像データ
のＲ／Ｇ／Ｂがそれぞれ割り当てられ、例えばフィール
ド６１１の期間にＲのＬＥＤが点灯されると共に、Ｒの
画像データに従って上記［００２４］で説明した一連の
各ＭＥＭ素子の動作・不動作のタイミングが制御され
る。したがって、フィールド６１１中に不動作とされた
ＭＥＭ素子がＲ光を反射することとなる。

【００２９】このように、ＭＥＭ素子では各画素の輝度
レベルは１フレーム時間における反射時間（ＭＥＭのオ
フ時間）のデューティ比によって決定される。すなわ
ち、１フレーム時間の全期間に渡ってＭＥＭオフ状態で
あれば、その画素は常に反射であり、輝度信号は最大と
なる。一方、１フレーム時間の全期間に渡ってＭＥＭオ
ン状態であれば、その画素は常に透過であり、反射は最
小になり、したがって輝度信号も最小となる。実際の輝
度レベルはＶ１、Ｖ２により入力され、画素のオン／オ
フ時間が規定される。画像信号からＭＥＭオンする時間
が外部回路にて決定される。それに合わせて、ＭＥＭオ
ンし、入射光の反射時間が変わる。観察者の目での信号
積分効果により、各画素に対応した投影光レベルが決ま
り、画素の集合として画像が形成される。

【００３０】ここで各ＭＥＭアレイを動作させるための
画像信号処理について説明する。図７は３色１板基本形
の画像信号処理部を示す図である。同図において、ＭＥ
ＭアレイはＲ，Ｇ，Ｂの共用に１板が用いられる。ま
ず、表示させようとする画像データは通常ｂｉｔｍａｐ
（Ｒ／Ｇ／Ｂ）、ＹＣ又はＪＰＥＧ（ＪｏｉｎｔＰｈｏ
ｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ）等
の圧縮データ７１の形態で扱われている。そこでフォマ
ット変換部７２では、この圧縮データ７１をハード又は
ソフトによってまず伸張し、その後ＹＣデータに変換す
る（７２１）。さらにこのようにして得られたＹＣデー
タ又は元々がＹＣデータであればそれをハード又はソフ
トによってＲＧＢデータに変換する（７２２）。変換さ
れたＲＧＢデータをＲ／Ｇ／Ｂの色毎のデータに変換す
る（７２３）

【００３１】信号処理部７３はデータフォマット変換部
７３１と単純マトリクス駆動タイミング発生部７３２と
信号レベル変換部７３３とから成る。表示素子は表示方
式により階調の視認性が異なっているので、良好な階調
表現のためには輝度信号の階調変換を実施することが必
要となる場合がある。そこで必要に応じてルックアップ
テーブル（ＬＵＴ）により最適な階調に変換することが
生じる。信号処理部７３のデータフォマット変換部７３
１はこの処理を行うところである。そこでブロック７２
３で得られたＲ／Ｇ／Ｂデータはデータフォマット変換
部７３１において、ＬＵＴにより階調変換され、その
後、Ｒ／Ｇ／Ｂの色毎のデータに分解される。ＭＥＭ表
示素子では上述のように単純マトリクスでのオン時間デ
ューティ比例制御方式が使用される。単純マトリクス駆
動タイミング発生部７３２はその駆動タイミングをとる
ところである。ロジックレベルでのタイミングができた
ところで、ＭＥＭ素子の実際の駆動に合わせた信号レベ
ルにレベルシフトする必要がある。信号レベル変換部７
３３はこの処理を行う。各信号レベル変換部７３３から
のＲ／Ｇ／Ｂの各々の信号はＭＥＭ表示素子７４に送ら
れ、これと同期して単純マトリクス駆動タイミング発生
部７３２から対応する色のＬＥＤが点灯制御される。こ
れによって、画像様信号であるＲ／Ｇ／Ｂの各々につい
て面順次にＭＥＭ素子（画素）が駆動され、そのときの
点灯光を反射するので、所望の画像が得られることにな
る。

【００３２】以上の例では、光源としてＬＥＤを用いて
いたが、本発明ではこれに限ることなく、例えば、有機
ＥＬを用いることが可能である。ＥＬは「Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ」（電界発光素子）の略
で、ＬＥＤと比べて消費電力が少ないメリットがある。
一般に、ＥＬは蛍光性化合物に電場を加えることで励起
し、発光させる素子で、有機ＥＬは外部から電子とホー
ル（正孔）を注入し、それらの再結合エネルギーによっ
て発光中心を励起するもので、直流で動作し、かつ無機
ＥＬに比べるとはるかに低電圧で駆動するので有利であ
る。また、有機ＥＬはＬＥＤと比べて薄型・軽量化が可
能であり、低消費電力が実現でき、応答速度が速いなど
の特徴を有する。

【００３３】青色の発光を示す有機ＥＬの色素分子には
アントラセン（ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）、シクロペンタ
ジエン誘導体（ＰＰＣＰ：１，２，３，４，５−ｐｅｎ
ｔａｐｈｅｎｙｌ−１，３−ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉ
ｅｎｅ）、ジスチルベンゼン（ＤＳＢ）、その誘導体
（ＰＥＳＢ）などがある。

【００３４】緑色発光を示す有機ＥＬにはＡｌｑ₂の
他、ｔｒｉｓ（４−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉ
ｎｏｌａｔｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍｅ（III ）（Ａｌｍｑ
₃ ），コロネン（ｃｏｒｏｎｅｎｅ）などが挙げられ
る。

【００３５】赤色の発光を示す有機ＥＬの材料としては
ベリレン誘導体（ＢＰＰＣ：ＮＮ’−ｂｉｓ（２，５−
ｄｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−３，４，
９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅｄｉ−ｃａｒｂｏｘｉｍｉ
ｄｅ），ｐｅｒｙｌｅｎｅ，ＤＣＭ：４−（ｄｉ−ｃｙ
ａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６−
（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ
−ｐｙｒａｎ，Ｎｉｌｅｒｅｄなどがあるが、特にＥ
ｕ錯体（１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）−
ｔｒｉｓ−（４，４，４−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−１−
（２−ｔｈｉｅｎｙｌ）−ｂｕｔａｎｅ−１，３−ｄｉ
ｏｎａｔｅ）Ｅｕｒｏｐｉｕｍ（III ），（Ｅｕ（ＴＴ
Ａ）₃ ｐｈｅｎ）は６１４ｎｍに鋭い発光を持ち極めて
単色性の高い発光材料として用いられる。

【００３６】以上は、反射型ＭＥＭをシリコン基板上に
作ったので集積度を高めることができ、小型化に寄与す
ることとなるが、必ずしもこれでなければ動作しないわ
けではなく、ガラス基板に反射型ＭＥＭを形成し、さら
にはそのガラス基板を薄くして、その上又は下に吸収膜
を設けることにより、小型の画像表示装置を得ることが
できる。図８は本発明の第二の実施形態に係る画像表示
装置を説明する図で、厚みの薄いガラス基板上にＭＥＭ
素子を設けた画像表示装置である。（ａ）は平面図で、
（ｂ）は断面図である。図８において、３０は画像表示
装置で、これは、底面部材３７と側面部材３６とから成
る筐体内に、厚みの薄いガラス基板３５上に縦横に多数
個形成されたＭＥＭ素子３４がそのガラス基板３５側を
底面部材３７上に固定配置され、有機ＥＬ３３がＭＥＭ
素子３４の可動部を照射するように側面部材３６内側に
固定配置され、画像表示装置３０の視認側全体をガラス
や透明プラスチック材料で成る矩形状の表面部材３１で
覆い、そして有機ＥＬ３３の光が使用者の目に直接入ら
ないように、表面部材３１と有機ＥＬ３３との間に遮光
板３２が置かれることにより成っている。そして、ガラ
ス基板３５の上又は下に吸収膜を設けている。

【００３７】図９はガラス基板を用いたＭＥＭ素子の構
造を示している。図９（ａ）において、ガラス基板８４
の上面に下部電極８３を付ける。下部電極８３としては
ＩＴＯ，ＳｎＯ２，等で実現することができる。そして
下部電極８３の上に可動膜８２を付け、その際に、可動
膜８２の下に空隙８６を作製する。空隙８６を作製する
手法は、Ｓｉ基板上に空隙８６を作製するのと同様に、
いったん犠牲層を形成し、可動膜形成後にエッチングす
ればよい。可動膜８２としてはＳｉＮ，ポリイミド，ポ
リアミド等の樹脂で実現することができる。さらに、可
動膜８２の上に上部電極８１を付ける。上部電極８１と
しては、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，等で実現することができ
る。そして、ガラス基板８４の下面に吸収膜８５を付け
る。吸収膜はカーボンブラックを含む膜等、光の吸収の
大きい膜で実現することができる。

【００３８】このようなガラス基板８４を用いたＭＥＭ
素子において、上部／下部両電極８１−８３に印加する
電圧にて可動膜８２を動かすのはＳｉ基板上と同じであ
る。図９（ｂ）において空隙８６は、素子構造のサイズ
・膜質により空隙の有無は変わる。したがって、図９
（ｂ）のようにＭＥＭ素子を透過した光は吸収膜８５に
て吸収されて、反射されることはない。図９（ｃ）はこ
のようなＭＥＭ素子を図８の画像表示装置に組み込んだ
図である。図において、３０は画像表示装置で、底面部
材３７と側面部材３６とから成る筐体内に、厚みの薄い
ガラス基板８４上にＭＥＭ素子３４が縦横に多数個形成
され、そのガラス基板３５側を底面部材３７上に固定配
置され、有機ＥＬ３３がＭＥＭ素子３４の可動部を照射
するように側面部材３６内側に固定配置され、画像表示
装置３０の視認側全体をガラスや透明プラスチック材料
で成る矩形状の表面部材３１で覆い、そして有機ＥＬ３
３の光が使用者の目に直接入らないように、表面部材３
１と有機ＥＬ３３との間に遮光板３２が置かれることに
より成っている。そして、ガラス基板３５の下に吸収膜
８５を設けている。

【００３９】図９のＭＥＭ素子のうち可動したＭＥＭ素
子へ到来した光はＭＥＭ素子３４を透過し、透過した光
は吸収膜８５にて吸収されるので反射されることはな
い。一方、図９のＭＥＭ素子のうち可動しないＭＥＭ素
子へ到来した光はＭＥＭ素子３４の電極８１で反射す
る。

【００４０】図１０はガラス基板を用いたＭＥＭ素子の
構造を示している。図１０（ａ）において、ガラス基板
９４の上面に下部電極９３を付ける。下部電極９３とし
てはＩＴＯ，ＳｎＯ２，等で実現することができる。そ
して下部電極９３の上に可動膜９２を付け、その際に、
可動膜９２の下に空隙９６を作製する。空隙９６を作製
する手法は、Ｓｉ基板上に空隙９６を作製するのと同様
に、いったん犠牲層を形成し、可動膜形成後にエッチン
グすればよい。可動膜９２としてはＳｉＮ，ポリイミ
ド，ポリアミド等の樹脂で実現することができる。さら
に、可動膜９２の上に上部電極９１を付ける。上部電極
９１としては、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，等で実現することが
できる。そして、ガラス基板９４の上面に吸収膜９５を
付けている。吸収膜はカーボンブラックを含む膜等、光
の吸収の大きい膜で実現することができる。

【００４１】このようなガラス基板９４を用いたＭＥＭ
素子において、上部／下部両電極９１−９３に印加する
電圧にて可動膜９２を動かすのはＳｉ基板上と同じであ
る。図１０（ｂ）において空隙９６は、素子構造のサイ
ズ・膜質により空隙の有無は変わる。したがって、図１
０（ｂ）のようにＭＥＭ素子を透過した光は吸収膜９５
にて吸収されて、反射されることはない。図１０（ｃ）
はこのようなＭＥＭ素子を図８の画像表示装置に組み込
んだ図である。図において、３０は画像表示装置で、底
面部材３７と側面部材３６とから成る筐体内に、厚みの
薄いガラス基板８４上にＭＥＭ素子３４が縦横に多数個
形成され、そのガラス基板３５側を底面部材３７上に固
定配置され、有機ＥＬ３３がＭＥＭ素子３４の可動部を
照射するように側面部材３６内側に固定配置され、画像
表示装置３０の視認側全体をガラスや透明プラスチック
材料で成る矩形状の表面部材３１で覆い、そして有機Ｅ
Ｌ３３の光が使用者の目に直接入らないように、表面部
材３１と有機ＥＬ３３との間に遮光板３２が置かれるこ
とにより成っている。そして、ガラス基板３５の上に吸
収膜９５を設けている。

【００４２】図１０のＭＥＭ素子のうち可動したＭＥＭ
素子へ到来した光はＭＥＭ素子３４を透過し、透過した
光は吸収膜９５にて吸収されるので反射されることはな
い。一方、図１０のＭＥＭ素子のうち可動しないＭＥＭ
素子へ到来した光はＭＥＭ素子３４の電極９１で反射す
る。

【００４３】有機ＥＬ３３は、それぞれ、Ｒ／Ｇ／Ｂを
発光し、それぞれ所望の輝度が得られる個数を図の上下
左右にほぼ同じ個数ずつ配置している。また、Ｒ／Ｇ／
Ｂの複数のＬＥＤ光源は予め各色毎に独立な輝度調整を
して、ＭＥＭアレイの全面が均一な面輝度を呈するよう
にしておく。Ｒ／Ｇ／Ｂの各ＬＥＤは時間順次で点灯さ
れ、各色毎に一斉に点灯される。したがって、Ｒ光点灯
時に各ＭＥＭ素子を画像様に動作・不動作させること
で、画像様のＲ画像を反射表示し、Ｇ光点灯時に各ＭＥ
Ｍ素子を画像様に動作させることで画像様のＧ画像を反
射表示し、Ｂ光点灯時に各ＭＥＭ素子を画像様に動作さ
せることで画像様のＢ画像を反射表示する。これを高速
で繰りかえすことにより、Ｒ／Ｇ／Ｂを用いた所望のカ
ラー表示が行うことができる。

【００４４】上記２つの実施の形態における画像表示装
置はそのまま直視することができるが、さらに大きくし
て見たいときには表面部材１１、３１自体を拡大ルーペ
あるいはフレネルレンズとして形成するか、又は表面部
材１１、３１の上に別途拡大ルーペあるいはフレネルレ
ンズを設けるようにすればよい。

【００４５】また、以上の２つの実施の形態では、Ｒ／
Ｇ／Ｂ光の各ＬＥＤ又は有機ＥＬを用いていたが、この
代わりに、白色光源を用いることも可能である。その場
合、白色光をＲ／Ｇ／Ｂ回転フィルタを透過させて各Ｒ
／Ｇ／Ｂ光を時間順次にＭＥＭアレイ上を照射し、これ
と同期をとってＭＥＭアレイ上の各ＭＥＭ素子を色デー
タにしたがってオン・オフ制御するようにすればよい。

【００４６】以上は、反射型ＭＥＭアレイを用いた画像
表示装置の例であるが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、公知の透過型ＭＥＭアレイ（光の透過率をそ
れぞれ電気機械的に制御して光を透過させる２次元光変
調アレイ）を用いて、その可動部側に光源を配置し、そ
の反対側に透過型ＭＥＭアレイを透過した光を反射させ
る反射部材を配置し、上記と同じ考え方でこの透過型Ｍ
ＥＭアレイを画像信号変調素子として用いて画像を複数
色の面順次で表示すれば、所望の画像表示装置が得られ
ることとなる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、異なる
色を発光する複数の光源と、該光源側に可動部を向けて
配置されるＭＥＭアレイとを備え、該ＭＥＭアレイを画
像信号変調素子として用い、画像を複数色の面順次で表
示するようにしたので、ＬＣＤに比べて安価で、駆動電
圧が低く、エネルギー利用効率が高い、低消費電力で、
従って電池使用の場合長時間使用可能な、大面積化が可
能であると共にＲ／Ｇ／Ｂ同一点での画像が得られるた
めカラーフィルターモザイク配置のＬＣＤと比べて解像
力が高い、偽色の少ない画像を表示できる、高速応答性
を有する画像表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
を説明する図である。

【図２】シリコン基板上に設けられた反射型ＭＥＭ素子
の内部構成を示す断面図である。

【図３】反射型ＭＥＭ素子の動作原理を説明する図であ
る。

【図４】ＭＥＭ素子のオン／オフで光が透過／反射する
理由について説明する図である。

【図５】ＭＥＭアレイの電極部の平面図である。

【図６】ＭＥＭ素子とＬＥＤとの動作を説明するタイミ
ングチャートである。。

【図７】３色１板基本形の画像信号処理部を示す図であ
る。。

【図８】本発明の第二の実施形態に係る画像表示装置を
説明する図

【図９】ガラス基板上に設けられた反射型ＭＥＭの内部
構成および動作原理、その応用例を示す図である。

【図１０】図９の反射型ＭＥＭの変形例の内部構成およ
び動作原理、その応用例を示す図である。

【符号の説明】

１０画像表示装置１１表面部材１２遮光板１３ＬＥＤ１４反射殻ＭＥＭアレイ１５シリコン基板１６底面部材１７側面部材２１Ｓｉ基板２２絶縁層２３下部電極層２４犠牲層空隙２５可動膜２６上部電極層２７コンタクトホール２８下部電極層用端子３０画像表示装置３１表面部材３２遮光板３３有機ＥＬ３４透過型ＭＥＭアレイ３５薄いガラス基板３６側面部材３７底面部材３８反射板５１基板５２絶縁層５３下部電極層５５可動膜５６上部電極層７１ＪＰＥＧデータ７２フォマット変換部７２１データ伸張部７２２ＹＣ／ＲＧＢ変換部７２３画像データ変換部７３信号処理部７３１データフォマット変換部７３２単純マトリクス駆動タイミング発生部７３３信号レベル変換部７４ＭＥＭ表示素子８１、９１上部電極８２、９２可動膜８３、９３下部電極８４、９４ガラス基板８５、９５吸収膜８６、９６空隙Ｖｇ走査信号電圧Ｖｓ画像信号電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鷲巣信太郎静岡県富士宮市大中里200番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA05 AB38 AB40 AC06 AZ08 5C080 AA18 BB05 CC03 DD26 DD27 EE30 JJ02 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる色を発光する複数の光源と、該光
源側に可動部を向けて配置され光の透過率をそれぞれ電
気機械的に制御して反射させる２次元光変調アレイ（以
後、「反射型ＭＥＭアレイ」と言う。）とを備え、該反
射型ＭＥＭアレイを画像信号変調素子として用い、画像
を複数色の面順次で表示することを特徴とする画像表示
装置。
【請求項２】異なる色を発光する複数の光源と、該光
源側に可動部を向けて配置され光の透過率をそれぞれ電
気機械的に制御して透過させる２次元光変調アレイ（以
後、「透過型ＭＥＭアレイ」と言う。）と、該透過型Ｍ
ＥＭアレイの前記光源と反対側に置かれて該透過型ＭＥ
Ｍアレイを透過した光を反射させる反射部材とを備え、
該透過型ＭＥＭアレイを画像信号変調素子として用い、
画像を複数色の面順次で表示することを特徴とする画像
表示装置。
【請求項３】前記複数の光源は、それぞれ赤／緑／青
を発する、発光ダイオード又は有機エレクトロルミネッ
センス素子であることを特徴とする請求項１又は２記載
の画像表示装置。
【請求項４】シリコン基板上に又は薄いガラス基板上
に前記ＭＥＭアレイを形成したことを特徴とする請求項
１〜３のいずれか１項記載の画像表示装置。