JP2003518655A

JP2003518655A - フラットパネルディスプレイ用のピクセル配置

Info

Publication number: JP2003518655A
Application number: JP2001549137A
Authority: JP
Inventors: コーカー，テイモシー・マーテイン; クロスランド，ウイリアム・オールデン; ローレンス，ニコラス; ラマン，ナリアー
Original assignee: スクリーン・テクノロジー・リミテツド
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2003-06-10
Also published as: TW548459B; EP1240546A1; WO2001048543A1; CA2394977A1; AU2382001A; GB9930529D0; CN1413315A; KR20020063264A; US20030117545A1

Abstract

(57)【要約】フラットパネル変調器は、各パッチ間の変調要素を有さないスペースが存在するようにパネル上の変調要素が概念的または物理的に個々の変調要素のパッチまたはブロック（５３ａ、ｂ、ｃで概略的に示す）に配置された複数の個別に変調可能な要素すなわちピクセルを含む。前記ブロック間のスペースにアドレス指定ラインを配置でき、抵抗率を低減できる。また、拡大光学装置の光解像度はパネル全体を画像形成した場合と比べてはるかに向上する。さらに、前記変調器ブロックと画面５２の間の適切な光学装置５１を用いて少なくとも前記ブロックのいくつかを拡大してシームレスな画像を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、フラットパネルディスプレイ、詳細には液晶ディスプレイ、より詳
細には光ルミネセント液晶ディスプレイ（ＰＬ−ＬＣＤ）に関する。後者のタイ
プのディスプレイはＷＯ９５／２７９２０に記載され、狭帯域ＵＶ活性化光照
射光ルミネセント出力要素の使用を含む。

【０００２】フラットパネルディスプレイの基本的な限界の１つは個々のピクセルがアドレ
ス指定される技法に起因する。従来技術の方法は多重化に限界がある受動的にア
ドレス指定されるピクセルを、または原理上は各ピクセルを個別にアドレス指定
できる能動的にアドレス指定されるピクセルを使用する。能動的にアドレス指定
されるピクセルの例はＴＦＴアレイ、プラズマアドレス指定液晶ディスプレイ（
ＰＡＬＣ）およびプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を含む。これらの技法
の中で断然最も安価なのは受動的アドレス指定であるが、この技法はいくつのピ
クセル（またはピクセル行）を実際にアドレス指定できるかということについて
厳しい制限がある。

【０００３】本発明は、従来技術のディスプレイと異なる方法でピクセルを配置することを
企図する。その結果、以前の場合より多くのピクセルをひとつのパネル上で受動
的にアドレス指定することが可能である。本出願で使用される方法はパネル上の
ピクセルをより小さいブロック（すなわち、パネル全体より小さいブロック）す
なわち、「パッチ」に細分化する方法である。この結果、パネル上にピクセルで
覆われていないスペースが残り、このスペースを用いてパッチを個々にアドレス
指定することができる。このようにして、特にＳＴＮパネルの多重化の限界は各
ブロック内でのみあてはまり、パネル全体にはあてはまらない。例えば、多重化
の限界が５０行の場合、ブロック化（ｂｌｏｃｋｕｐ）されたピクセルなしで
はＬＣＤパネルは５０行に制限される（汎用ディスプレイとしては明らかに不足
である）が、ピクセルがブロック単位で配置されると、おそらく各５０行のブロ
ックが３つアドレス指定でき、パネル上のアドレス指定可能なピクセルの数はそ
れによって増加する。

【０００４】変調器内でピクセルをブロック化するこの方法はアドレス指定の目的には有利
であるが、変調器を直視した時にピクセルの「まだら模様の（ｐａｔｃｈｙ）」
性質が明らかになるという明白な欠点がある。ただし、本出願人の以前のＷＯ
００／１７７００に開示されている方法と同様の光学的方法を新規に用いてこの
問題を克服してディスプレイを作成することができる。さらにこの原則は複数の
より小さいサブディスプレイから「タイリングされた」ディスプレイを作成する
ことに拡張できる。そのようなタイリングディスプレイの概念は知られているが
（例えば、ＫＣＴｕｎｇ−ＧＢ２２３６４４７、ＦｕｊｉｔｓｕＬｔｄの
ＵＳ５７５１３８７またはＲａｉｎｂｏｗＤｉｓｐｌａｙｓＩｎｃのＵＳ
５６６１５３１を参照）、ピクセルブロックを備えた変調器を活用するこの手
法は新しい。

【０００５】したがって、本発明の最も一般的な態様によれば、各パッチ間に変調要素また
は少なくとも動作要素を有さないスペースが存在するようにパネルの変調要素が
ブロックすなわちパッチにグループ化された複数の個別に変調可能な要素すなわ
ちピクセルを含む、液晶ディスプレイなどのフラットパネル変調器が提供される
。当然ながら、パッチ間のスペースはパッチ内の隣接するピクセル間に存在しう
るいかなる間隔よりも大幅に広い。

【０００６】これらのピクセルブロックの極めて有利な一態様はパッチ間の前記スペースが
透明である必要がないということに起因する。このスペースは上記の個々のブロ
ックに追加のアドレス指定ラインを供給するために使用される。前記追加行が透
明である必要がないということは、トラック抵抗を大幅に低減する金属材料から
前記追加行を作成できるということを意味する。この態様は高い周波数応答が必
要なビデオ級（ｖｉｄｅｏｒａｔｅ）変調器に有利である。

【０００７】アドレス指定ラインのＲＣ効果のために、従来技術の変調器パネルは前記変調
器パネルにアドレス指定できる速度に制限されていた。言い換えると、そのよう
な変調器を駆動できる最大フレーム速度が制限されている。この効果はあまりに
大きく、一般に、材料の応答時間がフレーム応答および／またはちらつきを回避
できる程度に遅くなるように液晶の粘度を人工的に増加させなければならない。
この効果は特に受動的にアドレス指定された変調器パネルがビデオを表示できる
ほど高速でない基本的な理由の１つである。したがって、前記アドレス指定ライ
ンのＲＣが減少すれば前記変調器を駆動できる周波数が増加し、液晶の必要な粘
度が低減し、ビデオ級データを表示することができる。

【０００８】ピクセルを別々のブロックに配置することはさまざまな方法で可能である。そ
の１つは前述したように、１列の複数ブロック内で個々のブロックを独立してア
ドレス指定できる。そのような独立性がなければ、各ピクセル行は連続的に通常
の行スキャンでアドレス指定されることになろう。ただし、ピクセルの、複数の
独立したブロックがあれば自由度が増す。つまり、ａ）通常の方法で各行を連続的にアドレス指定できる。この手法は、ブロック
へのアドレス指定ラインが、抵抗率が低いが不透明の材料でよいという利点しか
有さない。ｂ）各ブロック内で１つの行を同時にアドレス指定して全体のフレームスキャ
ン速度を増加し、ＳＴＮ多重化限界（受動的なアドレス指定が使用される）を向
上させることができる。これもマルチ行アドレス指定の１形式である。または、ｃ）同時に各ブロック内の複数の行をアドレス指定できる。この方法は独立し
た複数のブロックを利用してマルチ行アドレス指定方法を推し進めたものである
。一列内のブロック独立性に加えて、一行内のブロック独立性を導入できる。行
の独立性によって、ｄ）金属導体の使用を促進して低減されたＲＣ時間定数の結果としてアドレス
指定速度を増加することができる。または、ｅ）連続的またはランダムな順序ですべての列をアドレス指定できる。これに
よって他のアーチファクト、特にモーションアーチファクトを回避でき、または
ＭＰＥＧデータストリーム（下記参照）内に含まれるようなビデオデータの復号
化と組み合わせた時にシナジー効果を有することがある。

【０００９】もちろん、極端な場合、ブロック同士は行と列とによって独立し、したがって
、アレイ全体は、単一のブロックをアドレス指定するのにかかる時間でアドレス
指定できる。ここでの欠点は、行および列ドライバの数が増加し、したがってコ
ストが増加するということである。そのかわり、ブロックをランダムすなわち任
意にアドレス指定できる。この方法はデータ復号化方法との組合せにおいてまた
はモーションアーチファクトをさらに回避する場合において有用であろう。

【００１０】一般に、行および／または列の独立性の使用の結果であろうが、または金属導
体の低減されたＲＣ定数の結果であろうが、フレーム速度全体を増加させるとフ
レーム速度アーチファクトが低減される。さらに、液晶の粘度（液晶を使用する
場合）を低下させることで動画アーチファクトの一部も低減できる。普通、これ
はフレーム速度アーチファクト（ちらつきおよびフレーム応答などの）を引き起
こすので実施できないが、これらのフレーム速度アーチファクトは、そのフレー
ム速度の増加によって解消または低減されている。

【００１１】以上述べた利点は実際に特定のピクセルまたはピクセルブロックをアドレス指
定する機構学と電子工学に関連するが、この手法には別の利点もある。例えば、
ビデオデータ用の多数の符号化および復号化方法は画像内のピクセルをブロック
に細分化することに依存している。他のブロックから独立して各ブロックを実際
にアドレス指定する追加の自由によってそのような方法すべてがさらに容易にな
る。例えば、ＭＰＥＧ符号化は画像をピクセルのブロックに細分化し、次いでそ
れらのブロック内のより小さいブロックを１つのフレームから次のフレームへと
相関させることに一部依存している。これが実行されると後続のブロックは以前
のフレームからいくつかの「変位」ベクトルとして簡単に符号化できる。こうし
て、符号化が実行されると、前記変位ベクトルにしたがって、先行フレームから
ブロックごとに新しいフレームが生成される。本発明の実施形態に従ってひとつ
のブロックがひとつの変調器で表示できるとすれば（ブロックが個々にアドレス
指定できるので）、このデータの符号化と表示との間には明らかなシナジーがあ
る。

【００１２】変調器上のピクセルブロックのレイアウトはさまざまに実行できる。例えば、
変調器上の各ブロックは変調器にわたり一貫したサイズおよび位置であってよい
。これは一方の極端な例だが、他方の極端な例は完全な不均一性である。ブロッ
クレイアウトの実際の選択はその他のシステム態様によって決定される。

【００１３】少なくとも２つの方法で変調器上に別個のピクセルブロックを形成することが
できる。第１の好ましい手法は、前述したように、パネル上のピクセルのパター
ンが位置、サイズ、間隔に関して要求通りである手法である。あるいは、均一の
ピクセルアレイを備えたパネルを使用してアドレス指定されたピクセルが表示す
るパターンが必要なパターンであるような方法で前記ピクセルがアドレス指定さ
れる手法である。ピクセル配置は実際には２つの側面、すなわち、間隔（すなわ
ち、ピクセルブロックの形成）と実際のピクセルサイズを有することに留意され
たい。ピクセルサイズの変更の要件は以下に示すが、より大きいピクセルを生成
するには、いくつかのピクセルをグループ化しこれらのより大きいピクセルを形
成する。パッチ間にスペースを形成するにはいくつかのピクセルを永続的にオフ
にする。もちろん、実際には、上記の永続的にオフのピクセルはオフにマスキン
グされてアドレス指定の方法にかかわらず光が通過しないようにされる。この方
法の欠点は、その複数のパッチを個別にアドレス指定できるようにするために全
くスペースが解放されないことであり、利点は、そのようなパネルは既存の設備
で直接に製造できることである。

【００１４】ひとつの変調器内のピクセルブロックは少なくともこれまでに述べた利点を有
するが、前記変調器上で画像が表示される場合にブロック間の空隙が表示され（
直視の場合）、このことが明らかに不十分であるという問題がある。ただし、そ
の変調器と視聴者との間にこの問題を克服するように構成できる光学装置を含む
ことができる。原則としてこの種の手法は従来のディスプレイに使用できるが、
下記のように特にＰＬ−ＬＣＤ装置の場合に有利である。

【００１５】本出願人の以前のＷＯ００／１７７００は、変調器と光ルミネセント出力ス
クリーンとの間に光学装置が配置され、この構成が従来の投影ディスプレイと似
てはいるがはるかにコンパクトな方法で変調器の平面を出力スクリーンの平面上
に投影する働きをする方法を開示している。ここではピクセルブロック間の空隙
が見えるという前述の問題を克服するためにある類似の原理が適用される。

【００１６】これが達成される様子を理解するには、ピクセルがブロックにグループ化され
る時に、個々のブロックのサイズを低減して各ブロックの周囲に「予備の」余地
（‘ｓｐａｒｅ’ｒｏｏｍ）を形成しなければならないということを認識するの
が大切である。したがって、完全な画像を再作成するには、ピクセルの各ブロッ
クを拡大しなければならず、この処理は適切な光学装置を使用することで達成さ
れる。前記光学装置は、前記出力スクリーン上の前記ブロックの画像が正しいサ
イズ、形状、位置および向きで、適切な画像、特にピクセルブロック間の空隙が
解消されているという点で適切な画像を作成するためにそろえられるように設計
されている。各ピクセルは拡大されるので、結果として得られる画像も必然的に
拡大される。

【００１７】ブロックごとにピクセルブロックを投影し拡大して空隙の問題を克服するとい
うこの概念をここでは複合画像形成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍａｇｉｎｇ）と
呼ぶ。前記原理は従来のディスプレイでも理論的に有効だが、ＰＬ−ＬＣＤアー
キテクチャへの適用が特に有利であるということになる実際上の問題がある。ま
た、本発明は出願に記載する光の投影は従来技術の投影、特にＷＯ００／１７
７００に記載の投影とは異なることに留意することが重要である。

【００１８】したがって、本発明の一実施形態によれば、前述したフラットパネル変調器と
、狭帯域活性化光を生成するバックライトなどの手段と、前記活性化光に応答し
て可視光を放射する光ルミナス出力要素を担持する出力スクリーンと、前記変調
手段の画像を前記出力スクリーン上に投影するように構成された光学装置であっ
て、前記変調器上のピクセルの各ブロックをブロック単位で拡大して前記出力ス
クリーン上に複合画像を作成するようさらに構成された光学装置とを含むディス
プレイが提供される。

【００１９】複合画像形成の概念はさらに論ずべきいくつかの新規かつ発明的な態様を有す
るが、一方のピクセルブロックを備えた変調器と他方の複合画像形成という概念
は極めて補完的な概念である。しかし、ピクセルブロックの概念は複合画像形成
に関連しない特有の利点を有することに留意されたい。例えば、上述のピクセル
ブロックのアドレス指定の利点は、光学装置が前記変調器に適用される必要がな
いという点で前記光学装置に依存しない、すなわち、従来のピクセルのアドレス
指定手段を変更せずに使用できる。ただし、パッチ自体についてはそうではない
ということに留意する必要がある、すなわち前記変調器上にパッチがありかつ最
後のディスプレイにはない場合、光学装置を導入しなければならない。複合画像
形成の本質は、この技法が変調器のピクセルパッチから独立していないというこ
とである、すなわち、複合画像形成が使用されればピクセルパッチが存在しその
逆も正しい。

【００２０】ピクセルブロックと光学装置との補完的な性質は、最初にピクセルブロックの
レイアウトとサイズを決定すると、これが光学装置の機能を決定するということ
である。他方、前記光学装置内の各々の独立した光学装置組の倍率とサイズを最
初に決定すると、ピクセルブロックのサイズと位置とが決定される。前者の手法
を用いた極端な例は、ブロックのサイズと間隔とを均一にする（したがって、前
記光学装置の倍率も均一でなければならない）ということである。別の極端な例
は、均一のブロック間隔と共に等倍（ｕｎｉｔｙｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ
）（リレー画像形成または画像伝達と呼たる形こともある）のみを使用する例で
ある。この場合では、しかしながら、適切な複合画像（すなわち、ブロック間に
空隙がない画像）が形成されていれば各ピクセルブロックは隣接ブロックから概
念的には区別できても物理的にはできない。

【００２１】複合画像形成の中心的な態様は、前記複合画像を達成するように構成された光
学装置の性質である。投影された画像においてブロックの存在がやはり明白なの
で、ＷＯ００／１７７００に記載の簡単な投影では十分でない。ここに記載す
る解決策は出力スクリーン上に作成されるすべてのブロックの複合画像が正しく
なる（すなわち、所期の画像が正しく表現される）ように、各ブロックがそのブ
ロックの画像を正しい倍率で投影する別個の光学的に独立した装置を有するもの
である。「光学的に独立した」とはそのような１組の光学装置を通過する光線経
路が隣接する１組の光学装置を通過する同様の光線経路とは物理的に別であると
いう意味である。実際の光学装置自体はブロック間で物理的に別個であってもそ
うでなくてもよいので、この表現が使用される。

【００２２】各ブロックでこれらの独立の光学装置が存在するので、以下のように本発明は
従来技術のディスプレイよりもさらに有利である。各光学装置の組は、その対象
の各フィールドポイント（すなわちそのピクセルのブロック）からある一定の範
囲の角度内で発生する光線を受け入れる。この「受け入れ」の性質は、これらの
角度外の光線はなんらかのポイントでレンズ表面を外れるということである。ケ
ラレ（ｖｉｇｎｅｔｔｉｎｇ）手段が使用される場合、これらの光線は吸収また
は阻止され、したがって画像形成には貢献しない（すなわち、拒絶される）。ケ
ラレの代替方法はバックライトを平行にしてすべての出力光線（ｅｍｅｒｇｉｎ
ｇｒａｙｓ）が前記光学装置の受け入れ角度の範囲内に収まるようにする。こ
のように平行にされたバックライトは平行にされていないバックライトより効率
的であるが、これは後者がそうでなければケラレもしくは消失するからである。

【００２３】一般に、前記光学装置によって受け入れられたそれらの光線は前記変調器の光
学的効果によって高コントラストで切り換えられる光線である（前記変調器が、
その好ましい実施形態である液晶の場合）。この結果、ＰＬ−ＬＣＤディスプレ
イでよりよい統合コントラストが得られる。したがって、コントラストとコリメ
ーションという２つの側面が、統合されたコントラストと光の効率のシステムパ
ラメータ全体によってリンクされる。受動的マトリクス変調器の場合、コリメー
ション効果によって電気光学効果の多重度（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘａｂｉｌｉｔｙ
）も広がり、従来技術に対する本発明のさらなる利点が得られる。

【００２４】極めて有利であるがどちらかというとピクセルパッチではなく複合画像形成の
結果である本発明の別の態様は、より小さいディスプレイをタイリングして単一
のより大きいディスプレイを作成することである。超大型フラットパネルディス
プレイの製造に近年多くの研究努力が向けられてきた。例えば、ＴＦＴディスプ
レイは現在、画面対角線が１７インチ以上のサイズで製造されている。より大き
いサイズ、例えば、４０インチ以上の画面サイズで実演されているプラズマディ
スプレイパネル（ＰＤＰ）またはプラズマアドレス指定液晶ディスプレイ（ＰＡ
ＬＣ）を製造できるその他の技術もある。これらは現在、このサイズの直視画面
の２つの主要な競合商品であるが、共にコストと性能の点で欠点がある。さらに
、原理上では、従来のＬＣＤを単純に大きくすることは可能であるが、そのよう
な大型ディスプレイの歩留まりは、そのような手法の場合に低すぎて商業的に実
行可能ではないため常に極めてコストがかかると考えられ、どんな場合でも、現
在の製造業者は２０１０年までに３０インチのパネルをも予想していない。

【００２５】超大型フラットパネルディスプレイという目標の達成に向けての別の手法は、
マトリクスまたは正規（ｒｅｇｕｌａｒ）のアレイ内にいくつかの小さいディス
プレイをグループ化して１つの大きいディスプレイを形成するという、前述の「
タイリング」手法である。この手法の基本的な問題は、小さいディスプレイが互
いに完全に突き合わせられず、したがって、画像を示さない一定の領域が個々の
ディスプレイの間に常に存在するという問題である。この領域はしばしばデッド
スペースと呼ばれ、そのようなデッドスペースがないディスプレイはしばしば「
シームレス」ディスプレイと呼たる形。

【００２６】多数の従来技術の発明がこのデッドスペースを回避または最小化することに関
するものであった。例えば、ＫｒｅｏｎＳｃｒｅｅｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌのＥＰ０１１４７１３はいくつかのＣＲＴディスプレイの間のデッドスペ
ース内に配置され、デッドスペース効果を低減または解消するライトガイド構成
要素について記載し、ＵＳ５８２８４１０（ＲＣＤｒａｐｅａｕ）も同様の
考えを開示している。ＬＧＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのＧＢ２３１５１５０は
前記デッドスペースが解消されるような方法でいくつかの液晶サブディスプレイ
を製造して組み立てる方法について記載している。ＲａｉｎｂｏｗＤｉｓｐｌ
ａｙｓＩｎｃ．の同様の特許（ＵＳ５６６１５３１）は変調器内のピクセル
間間隔を増加して２つのタイリングされた変調器の間の空隙に匹敵させることで
シームレス効果を達成する方法について記載している。この方法は、満足なディ
スプレイを作成するのに光マスキングおよび非ピクセル化のための追加手段が必
要であるという点で具体的な欠点をもっている。一方、ＳｏｎｙのＧＢ２２７
４２２５は、前記デッドスペースを照射するように設計された照射手段が、格子
状のデッドスペース効果が軽減されるように使用される前記デッドスペースの問
題を緩和する別の方法を開示する。これらの方法はすべて、前記デッドスペース
の問題を克服するための機械的または部分的に機械的な方法として記述できる。

【００２７】機械的または部分的に機械的な解決策の代替方法は、純粋に光学的な解決策を
使用することである。ＧＢ２２３６４４７（ＫＣＴｕｎｇ）で開示された基
本原理は、複数のＬＣＤが可能な限り互いに近づけてアレイ状に配置されるとい
う原理である。直視すればデッドスペースは観察できるであろう。ただし、各サ
ブディスプレイの拡大された画像を生成するためにレンズが使用される。このよ
うにして、実際のディスプレイは互いに完全に突き合わされないが、その画像は
突き合すことができる。これによって、デッドスペースがない大きい画像が形成
される。ＦｕｊｉｔｓｕＬｔｄ．のＵＳ５７５１３８７はこの原理を具体化
しているフレスネルレンズおよび光学装置について記載し、ＣＲＬＬｔｄ．の
ＧＢ２３１７０６８およびＧＢ２３２９７８６Ａも単一のレンズでなくマイ
クロレンズまたはＧａｂｅｒのスーパーレンズを使用して拡大を達成することを
除き、同じ原理を用いている。実際の画像が生成されるＦｕｊｉｔｓｕおよびＣ
ＲＬの方法の場合、実際の処理は画像をスクリーンに投影することでしかないこ
とに留意されたい。また、Ｇａｂｅｒのスーパーレンズは高解像度で拡大するの
に最も適しているとは言えない。

【００２８】これらの光学的方法は、ＷＯ００／１７７００に記載のように、ＰＬ−ＬＣ
Ｄアーキテクチャと組み合わせれば改善できるがそのようにして生成された画像
にはまだ欠点がある。ＦｕｊｉｔｓｕおよびＣＲＬによって使用される方法は投
影というテーマにおける変形であり、投影とは一般に画質の許容できない低下な
しに完全に実現可能であるが、これが達成される場合、投射距離は前記画像（画
面上に形成される画像ではなく、元の画像）のサイズと比較して極めて大きい。
例えば、３５ｍｍのスライドは、スライドと画面の間の投射距離が数メートルあ
れば、かなりのサイズの画像を非常に容易に投影できる。

【００２９】要件がフラットパネルディスプレイを製造することである場合、タイリングさ
れている変調器パネルと第２のすなわち出力スクリーンとの間の「投射距離」は
フル画面の寸法と比較して極めて小さい。必要な投射距離で必要な拡大を達成す
るために特別の方法が使用される場合（例えば、ＦｕｊｉｔｓｕまたはＣＲＬの
特許出願の場合）、拡大は画質を犠牲にして実行される。このことは必要な倍率
が極めて小さい場合にもあてはまる。例えば、２つの３０ｃｍのサブディスプレ
イ間のデッドスペースはわずか１〜２ｃｍである。したがって、これを克服する
のに必要な倍率は約７％である。にも関わらず、フラットパネルアーキテクチャ
で可能な短い投射距離では、拡大された画像全体にわたって高い画質は得られな
い。このことの経験的な証拠は、前記各特許は３〜４年前のものでありそのよう
なディスプレイの市場は富をもたらすと思われるのに、その光学的原理を用いる
ディスプレイはまだ市販されていないことであると考えられる。

【００３０】この問題の解決策は、実際、複合画像形成の拡張である。前述してきた本発明
によるディスプレイの場合、変調器パネルと出力スクリーンとの間で拡大が実行
されることが暗黙の了解である。したがって、タイリングと複合画像形成という
２つの概念の間にさらなるシナジーがある。ただし、ここで引用した従来技術に
記載の拡大と、本発明の実施形態に従って実行される拡大との間には基本的な差
がある。従来技術のシステムはすべて変調器、すなわち、液晶セルまたはパネル
上に表示される画像のすべてをいわば１回の操作で拡大してきた。これに対して
、ここに記載するシステムは単一の変調器基板上の画像を細分化し、各ブロック
を個別に拡大し、拡大されたブロック画像を最終的な複合画像に「再組み立て」
することで拡大を達成する。前記細分化および再組み立てによって付随する画像
劣化なしにある領域の拡大が可能になる。これが達成されると、残った作業は各
パネルを一緒にタイリングするのに必要な倍率を提供する光学装置を設計するこ
とである。

【００３１】したがって、本発明の別の発展形態によれば、前述した好ましくは正規のアレ
イまたはマトリクスに配置された複数の変調器と、狭帯域活性化光を生成するバ
ックライトなどの手段と、前記活性化光に応答して可視光を放射する光ルミナス
出力要素を好ましくは担持する単一の大型出力スクリーンと、各変調器上のピク
セルの各ブロックを個々に拡大することで形成される投影された各変調器の複合
画像が、すべての前記変調器のシームレスな複合画像が前記出力スクリーン上に
形成できる程度に十分な量だけ前記変調器より大きくなるような形で前記変調手
段の平面を前記出力スクリーン上に投影する光学装置とを含むディスプレイが提
供される。「単一の大型出力スクリーン」とは、前記スクリーンが任意の個々の
変調器パネルより大きく、実際のサイズが、タイリングされるパネルの数と各々
が拡大される程度によって自然に決定される。

【００３２】前述したように、前記変調器上のピクセルブロックのレイアウト方法または前
記光学装置内の拡大は均一であっても不均一であってもよい。不均一な方法の１
つの応用例は、中央のブロックが等倍で投影されるが周縁部の付近のブロックは
拡大されるケースである。この場合、概念的には、前記中央のブロックは単一の
大きいブロックまたはいくつかの連続したより小さいブロックと考えることがで
きる。いずれにしても、中央の領域は周縁ブロックとは分かれていて区別される
。この方法の利点は、変調器の中央の部分が効率がよく従来技術と同じであるが
、前記周縁ブロックとその拡大によって多数の変調器をシームレスにタイリング
できるということである。周縁部のみが拡大されるこのような方法は周縁部拡大
法と呼たる形が、上記方法のみがタイリングされたディスプレイを達成できる方
法であるというわけではない。

【００３３】本発明のすべてのタイリング応用分野で、必要な倍率はサブディスプレイを組
み立てる要件によって設定される倍率である。このためには通常最大２０ｍｍの
余分なスペースが必要である。これは例えば、１０ｍｍのピクセルブロックを３
：１に拡大することで達成できる。ただし、この倍率は実際には周縁部でのみ必
要である。その他の部分では、同じ倍率、すなわち、周縁部倍率に等しい倍率（
均一の場合）、より小さい倍率、またはより大きい倍率さえ使用できる。より小
さい倍率を使用する場合、その極端な例は前パラグラフの冒頭で述べた方法であ
る等倍である。他方、これら２つの間の任意の倍率値を使用することができる。

【００３４】タイリングに用いる前記周縁部拡大原理の別の実施形態は、別々の周縁部変調
器を使用すること、実際には前記周縁部を取り外すことである。この実施形態は
中央部を表す変調器が現在の変調器とほとんど変わらないという利点を有する。
欠点は周縁部変調器自体とその搭載コストが別にかかるということである。この
方法はまた次の２つの形で実施できる。１つは、前記変調器と前記周縁部変調器
とをほぼ同じ平面内に搭載して各光学装置の組の有効距離が同じになるようにす
る方法である。他方、前記周縁部変調器は他の変調器より、出力スクリーンによ
り近く、またはより遠くに搭載できる。

【００３５】任意の不均一複合方法が含意する異なる倍率の直接の結果は、出力スクリーン
上のピクセルサイズは普通その全領域にわたって均一でなければならないので、
前記変調器上のピクセルサイズは均一にはできないということである。前述の周
縁部方法を例にとると、前記変調器は２つの基本領域を有する。すなわち、いく
つかのピクセルブロックを含む周縁部と出力スクリーン上に単にリレー画像が形
成される中央部とである。前記周縁部ブロックがタイリングを達成するために３
倍に拡大された場合、これらのブロック内のピクセルは中央ブロック内のピクセ
ルの３倍小さくなければならない。

【００３６】任意の不均一方法の第２の結果は、パッチが照明される光強度は領域倍率（ま
たは直線倍率の二乗）に比例しなければならないことである。照度がこのように
変動することは均一方法と比較して不均一方法に共通の欠点である。例えば、中
央部が等倍で画像形成され周縁部ブロックが３：１の倍率で画像形成された場合
、これらのパッチを中央部の９倍の光強度で照明する必要がある。これは、例え
ば、前記周縁部のための別のより強い照明を配置することで達成できる。別の周
縁部変調器を使用する場合、これらの変調器のための別の照明装置が特に有利で
ある。

【００３７】別の方法は前記周縁部パッチに達する光が前記中央部に達する光よりも強い装
置をバックライトと統合することである。これを実行する最も簡単な方法は、１
１．１％の透過性灰色フィルタを前記バックライトと前記中央部の間に配置して
前記周縁部に達する光が前記中央部に達する光の９倍の光強度を有する（特定の
数字を挙げれば）ようにすることである。この方法の欠点は極めて非効率的なこ
とである。よりよい方法は、吸収フィルタの代わりに部分ミラーを使用して拒絶
された光が単にフィルタによって吸収されるのでなくバックライトの空洞内で再
生できるようにすることである。均一ブロックレイアウト方法の１つの利点が不
均一の照明の問題が関係ないということであるのはもちろんである。

【００３８】複合画像形成の２つの異なる要件、すなわち、等倍（リレー画像形成または画
像伝達）と「通常の」拡大とを光学的な見地から記述してきた。従来使用されて
きたものより小さい倍率にも関わらず、または本出願人自身のＷＯ００／１７
７００に記載する方法でマイクロレンズアレイまたはＧＲＩＮアレイを使用する
ことで、拡大を達成できる。等倍を使用する場合、変調器の中央部全体−数十セ
ンチメートルの範囲−にわたって等倍を実行することが必要であろう。１つの可
能な手法はＷＯ００／１７７００のマイクロレンズアレイまたはＧＲＩＮアレ
イを再度使用することである。別の方法は、等倍拡大のみを使用する点を除いて
、拡大を達成する光学装置と同様の従来の光学装置を使用する方法である。

【００３９】従来の光学装置を使用する場合、これらの光学装置は、そのサイズが通常のレ
ンズのサイズとマイクロレンズの中間であるために「ミニレンズ」と呼たる形。
通常、これらのミニレンズは直径が２０ｍｍで１つのブロックまたはパッチに対
応することができる。ミニレンズとマイクロレンズの１つの大きな違いは、前記
ミニレンズによって生成された画像が倒立しているのに対し、マイクロレンズに
よって生成された画像は正立しているということである。ミニレンズが使用され
る場合、各ブロックが表示しているデータは前記光学装置のその後の倒立を解消
するために倒立させる必要がある。

【００４０】本発明の実施形態の別の有利な態様は、原則として、前記変調器の拡大および
画像伝達はバックライトのコリメーションの程度に関係なく正確に実行されると
いうことである。光学装置が適切にケラレを施されているならこれは正しい。す
なわち、そうでなければ誤った光学装置の組に達し、したがって、誤った場所に
画像形成されたはずの光は阻止されてそうはならない。したがって、完全にコリ
メーションされていないバックライトを正しく機能させることができる。この漂
遊光の阻止は望ましくない損失を含意するが、一方コリメーションは本来的に１
００％効率的ではない。好ましい実施形態は明らかに最も効率的な実施形態であ
るが、コリメーションされていないがケラレが施されている方法はコリメーショ
ンされた方法よりも優れているとは必ずしもいえずその逆も同様である。コリメ
ーションされたバックライトはＷＯ９５／２７９２０またはＷＯ９８／４９
５８５に記載されている。

【００４１】有利な光学装置のプレゼンスに関する別の態様は、ピクセルブロックの形状と
レイアウトを適合させることで糸巻またはたる形歪みを補正できるということで
ある。この種の歪みは画像の形状のみが影響されるという点で特異である。それ
以外の点ではそのような歪んだ画像は完全である（例えば、まだ完全に焦点を合
わせることができるなど）。この歪みの補正はこのように達成できるが、それは
前記歪みが事前に予測できるからである。言い換えれば、完全な正方形が糸巻の
形状に歪むと分かっていれば、完全な正方形に歪む正しいたる形状を作成できる
（糸巻とたる歪みとは互いに逆である）。数学的なアナロジーを用いれば、光学
装置は逆変形が演繹できる２次元伝達関数で表すことができる。この逆変形が必
要な画像形状（この例ではピクセルの直線アレイ）に適用され、次いでこの形状
が前記光学装置によって画像形成される場合、さらなる変形が先の逆変形によっ
て解消され、必要な形状が正しく画像形成される。この性質の歪みを解消しなけ
ればならないとすると、そうでなけれが複合画像を正しく組み立てることが不可
能なので、採用しなければならない解決策は、前記光学装置からの歪みを最適化
することである。これは可能であるが、そうしなかった場合と比べて複雑で高価
になるかまたは例えば解像度の点などの性能が低下することになる。したがって
、歪みを補正するこの方法では、さもなければ達成できない性能改善に使用でき
る光学装置の設計における自由度が増すことになる。

【００４２】周縁部拡大および複合画像形成は原則としてＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャ（す
なわち、ＵＶ活性化光が蛍光体タイプの出力スクリーン上に変調される）に限定
されないが、いくつかの理由からこれらのタイプのディスプレイに最も適してい
ることに留意されたい。第１の理由は、第２の画面、ＰＬ−ＬＣＤの場合には光
ルミナス出力スクリーンが不利ではなく有利であるということである。さらに、
このように光学装置を使用することは、ＰＬ−ＬＣＤと従来のアーキテクチャの
両方に適用可能であるが、従来のシステムに関連してＰＬ−ＬＣＤにとって有利
である。これはさらに次の２つの理由からいえる。

【００４３】・ＰＬ−ＬＣＤ光学装置は単色または準単色であることのみが必要なので従来
のディスプレイ用の等価な光学装置と比べて簡単で安価である。従来のディスプ
レイではこれらの光学装置は広帯域（すなわち、白い）光にふさわしい必要があ
る。一般的に言って、単色光にふさらしい単レンズは波長拡散効果を緩和するに
は接合レンズにする必要があるので、おそらくコストは２倍になる。

【００４４】・従来システムでは、形成される画像の解像度が眼が見る解像度である。これ
はＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャにはあてはまらない。それは、第２の、すなわち
、出力スクリーンが時間ドメイン内でディジタルサンプリングに類似した形で効
果的に画像を再サンプリングするからである。前記再サンプリングはブラックマ
トリクスが前記出力スクリーン上に含まれる場合に実行される。前記光学装置の
解像度が低い場合、非技術的な意味では、各ピクセルの画像は鮮明でなく「ぼや
けて（ｆｕｚｚｙ）」いる。ぼやけたエッジの周囲で光は隣接ピクセルではなく
ブラックマトリクスに当たり、画像全体の解像度には影響しない。したがって、
最終的な解像度は光学装置ではなく出力スクリーン上の蛍光体によって定義され
る解像度である。解像度が低いと一定量の損失が生じ（この場合、活性化光は蛍
光体でなくブラックマトリクスに当たる）、ブラックマトリクスがないかあって
も前記光学装置の解像度に関して小さい場合は、観察される効果は一定量のピク
セル間クロストークの混入である。この結果、観察される解像度が低下すること
があるが、実際には第１の効果は色飽和度の損失である。

【００４５】一般に注意すべきことは、シームレスなのは画像であって、画像が形成される
出力スクリーンではないということである。好ましくは、画面自体は完全にタイ
リングされた画像の領域にわたって連続しているが、実施形態によっては前記画
面自体も変調器のようにタイリングされたサブ要素から形成されていてもよい（
ただし同様の「デッドスペース」は必要ない）。この出願の目的から、「シーム
レスな画像」および「シームレスなディスプレイ」という用語は同義語と考える
べきである。

【００４６】本発明をさらに理解するためにその実施形態を添付図面を参照しながらあくま
でも例として以下に説明する。

【００４７】これらの図中、前記活性化光を生成するバックライトまたはその他の手段は図
を見やすくするために一般に省略されているが、好ましくは１つまたは複数の紫
外線または近紫外線放射管を含むそのようなバックライトが一般に提供される。

【００４８】図１は変調器１１および複数のブロックすなわちパッチブロック１２を示すフ
ラットパネルディスプレイの概略図である。前記ピクセルブロック間のスペース
１３は変調要素を含まない。この場合、パッチの分布は均一である。

【００４９】図２は列によってピクセルブロックを個々にアドレス指定する概念を示す図で
ある。この場合、３×３のブロックアレイが示されている。グレイ領域２１はピ
クセルブロック１２の列アドレス指定ラインを示す。これらのアドレス指定ライ
ンが従来技術の変調器内ではピクセルで埋められるピクセルブロック間のスペー
スに配置される。本発明のこの実施形態は第１に、受動的にアドレス指定される
変調器の場合、ピクセルの任意の１つの列での多重化のレベルを低減できる。従
来の１度に１行のアドレス指定以外の追加の方法も活用できる。例えば、各ブロ
ック内の１つの行を同時にアドレス指定できる。このようにして、前記変調器上
でデータのフレーム全体をスキャンできる速度を増加することもできる。別の手
法は行アドレス指定のためのはるかにランダムなまたは任意の方法を使用するこ
とである。

【００５０】この図では、ピクセルブロックは、ある意味で、活性化光を透過しなければな
らない変調器の部分を示す。もちろん、知られているように、ピクセルは透明な
電極、最も一般にはインジウム酸化スズで描かれている。ただし、本発明の変調
器の場合、透明である必要がない変調器の領域がある。一般にこれらはピクセル
ブロック間のスペースである。したがって、この図では、アドレス指定トラック
２１を透明な導体から形成する必要がなく、したがって、適切な金属から被覆で
き、その結果、大幅にトラック抵抗を低減し、潜在的なフレームスキャン速度を
さらに増加することができる。極端な例では、当然ながら、実際のピクセルのみ
が透明で、さらにバックライトはピクセルだけが照明されるように構成されてい
るので、効率が高くなる。

【００５１】図３は列アドレス指定と全く同様に行アドレス指定をさまざまに実行できる様
子を示す。この場合、任意の１つの行の個々のピクセルブロック１２が行アドレ
ス指定ライン３１によって互いに独立してアドレス指定できる。極端な例では、
これは独立した列アドレス指定に加えて実施でき、その場合、変調器上のすべて
のブロックを互いに独立してアドレス指定できる。

【００５２】一般に、ピクセルブロックの任意の程度の行および／列の独立性によって標準
の１度に１行のアドレス指定以外の方法を使用できる。極端な方法では、すべて
のブロックが独立しており、その場合、すべてのブロックを同時にアドレス指定
できる。他方、ブロックを完全にランダムまたは任意の形でアドレス指定するこ
ともできる。例えば、ＭＰＥＧストリームから画像を復号していた場合、個々の
ピクセルブロックは変位ベクタによってフレームごとに異なる。その結果、ピク
セルブロックは簡単な行または列の順序に対応しない形で再アドレス指定される
ことがある。

【００５３】図４は異なるサイズのピクセル、実際にはピクセルのブロックを均一にピクセ
ルを配置した変調器の適切なアドレス指定によって「作成」する方法を示す図で
ある。一連の従来のピクセル４１が、９つのより小さいピクセルを共にアドレス
指定することで作成できる３つのより大きいピクセル４２、４３、４４と共に示
されている。この実施形態はピクセルブロック間のスペースがブロックを個別に
アドレス指定できるようにする自由がないという欠点を有するが、そのような変
調器は従来技術の変調器のはるかに直接的な適応形態である。

【００５４】図５は本発明を具体化するディスプレイを示す図である。前記ディスプレイは
出力スクリーン５２上にピクセルの複合画像を生成するように構成された光学装
置５１を備える。３つのピクセルブロックまたはパッチ５３ａ、５３ｂおよび５
３ｃが示されている。図を見やすくするために、それらはＬＣＤパネル５４とは
別に示されているが、実際にはそこに内蔵されている。見やすくするために、バ
ックライトも省略されている。前記パネルは例えば従来の大型（３０ｃｍ）ＬＣ
Ｄパネルであり、または前記パッチ間のスペースにピクセルが欠けているか少な
くとも不活性状態であるように特別に構成してもよい。基板（例えば、下部のガ
ラス板）は少なくとも前記パッチ５３の下方では透明である。この図に示されて
いる光学装置は前記変調器の平面を前記出力スクリーンの平面上に投影する働き
をするが、この投影は平面全体が一体として投影されないという点で従来技術と
は異なることは明らかであろう。逆に、前記平面の別々の構成要素（すなわち、
変調器から画面までの投射距離と比べて比較的小さいピクセルブロック）が実際
には個々に投影されて画像が隣り合う。

【００５５】変調器パネル５４は、従来の能動的または受動的にアドレス指定されるＬＣＤ
パネルでよく、その間に液晶および直交する複数の電極（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）とを備える２枚のガラス基板を含む。この場合、各パ
ッチは普通の方法で、すなわち、前記パネルの縁部から多重化することでのみア
ドレス指定でき、前記パッチ間の空隙は単に使用されないか空白のピクセル領域
である。前記空隙に沿って配線を敷設して他のパネルまたは他の電気的構成要素
に接続することができる。

【００５６】あるいは、各パネルを別々にアドレス指定可能にして前記パネル５４を特別の
構成にできる。この場合、前記空隙内を通る配線を用いて図２のようにパッチ自
体をアドレス指定できる。そのような構成は前記パッチに対応する別々のＬＣセ
ルを形成した単一のガラスまたはその他の透明な基板を有することで達成できる
。

【００５７】図６は複合画像形成の概念を示す図である。左側の画像は個々のブロックを示
すが、ここでも図を見やすくするために、ミニレンズ光学装置を使用した場合の
ように、ブロックを倒立させてはいない。図から分かるように、ブロック間には
間隔があり、それを通してアドレス指定ラインを通すことができる。右側の画像
は前記画像ブロックに空隙がない完全に「組み立てられた」複合画像である。こ
の場合、前記概念をさらに説明するために、格子をこの画像に重畳させてブロッ
ク間の接合箇所がどこにあるかを示している。前記２つの画像を比較することで
、各ブロックが前記複合画像内で拡大されていることが示されている。

【００５８】図７は本発明に使用できる独立した３組の光学装置の光線軌跡図である。この
場合、前記光学装置はミニレンズ変形形態で、実際ミニ単レンズ７１、７２、７
３および７４の４つのアレイからなる。図から分かるように、このデザインが光
線軌跡パッケージからの出力を表す、したがって、図示の光線経路はスネルの法
則に従うことを考慮すると、前記光線経路は実際光学装置の組ごとに独立してい
る。

【００５９】図８はケラレ手段８１を備えた、または備えていないミニレンズを示す。ケラ
レが採用される場合、隣接するミニレンズからの光学的な独立性が保証される。
また、この図はレンズが通過する光の特定の受け入れ角度を有する様子を示す。
これらの角度外の光線は、レンズ表面に当たらず、前記ケラレ手段によって吸収
または阻止されるという意味で拒絶される。バックライトが適切にコリメーショ
ンされている場合、前記ケラレ手段を省略することができる。そのようなコリメ
ーションされたバックライトの効率に応じて、これは全体の効率の向上をもたら
すことができる。

【００６０】図９は各光学装置の組の独立性を保証するためにケラレを採用する様子を示す
。最上部の図は１つのブロックからの数本の光線が隣接ブロックの光学装置を通
過できる様子を示す。最下部の図では、ケラレ手段８１がこれらの光線が隣接光
学装置に進入するのを防いでいる。この図の場合、前記光学装置は実際にはマイ
クロレンズのアレイである。これは、ケラレ手段が採用されない限り独立した光
学装置の組間の物理的な区別はないということを意味する。上記の、またその他
のところに記載する前記ケラレ解決策はコリメーションされていないバックライ
トを使用できるという利点を有するが、前記ケラレ手段によって阻止される光は
システム損失を表す。別の実施形態は、光線を隣接する光学装置組へ導く経路上
のピクセルブロックに光を残さないように前記バックライトをコリメーションす
る。

【００６１】図１０は本発明の一発展形態によるディスプレイを示す。ここでは９つの個々
の変調器パネル１０１ａ〜１０１ｉが単一のアセンブリ内でタイリングされて１
つの大きいディスプレイを形成する。光学装置は各個別の変調器の画像１０２ａ
〜１０２ｉが９つの個々の変調器のすべてにわたって複合画像を形成できる正確
な量だけ実際の変調器よりも大きい（この図が見難くならないように実際には１
つの画像１０２ｇのみ示している）。各画像を拡大することで各変調器間にスペ
ース１０３が生成されまたは可能になる。このスペースはアセンブリなどの機械
的な態様に活用され、また各変調器への電気的接続のための余地を提供する。

【００６２】図１１は本発明の不均一な実施形態、すなわち、周縁部拡大方法によるディス
プレイの概略的な平面図である。各周縁部パッチ１１１は拡大された画像１１２
を有する。中央部１１３はここでは見やすくするためにのみわずかに拡大されて
いるその画像１１４をさらに有する。図から分かるように、すべてのさまざまな
画像が隣り合い、ＬＣＤパネル上にディスプレイの拡大された全体画像と前記パ
ネル１１５自体の画像よりやはり大きい全体画像とを生成する。

【００６３】図１２は図１１に示すディスプレイの断面図である。ＬＣＤパネル１２１は、
やはり同じ変調器パネル上のすべての部分である前述の中央部１２２と周縁部パ
ッチ１２３ａおよび１２３ｂとを有する。３つの光学装置の組、すなわち、この
ケース／画像では等倍の中央部１２２である中央の光学装置１２５と、２つの周
縁光学装置の組１２６ａおよび１２６ｂとが示されている。前記光学装置はＬＣ
Ｄパネル１２１と蛍光体１２４を備えた出力スクリーンとの間に配置されている
。周縁部光学装置はすべての周縁部パッチで同じであり（これは必須要件ではな
いが）、この場合、前記中央部および周縁部の画像が正確に隣り合わせになるよ
うにそれぞれの周縁部パッチを拡大する。このようにして、前記出力スクリーン
１２４上の画像の全範囲はその下のパネル１２１よりも大きい。この周縁部方法
の目的は、いくつかのそのようなパネルのタイリングを可能にすることである。
この場合、前記周縁部パッチの拡大によって別のＬＣＤパネル（図示せず）を出
力スクリーン上の観察された画像内にデッドスペース効果を引き起こすことなく
配置するのに十分な余分なスペース１２７が作成される。

【００６４】図１３はタイリングされて単一のより大きいアセンブリを形成する図１１の変
調器と同様の４つの変調器を示す。各ディスプレイは中央部１１３と複数の周縁
部パッチ１１１とを有する。各周縁部パッチは、前記変調器の複合画像が図示の
ように点線で描かれるように拡大される。このようにして、４つのそのような変
調器をタイリングして同時にタイリングされた変調器アセンブリの機械的および
電気的態様のための個々の変調器の間余地１３１を設けることができる。

【００６５】図１４は、ブロックが均一である本発明の変調器のある変形形態に従って複合
画像が形成される様子をさらに詳細に示す。ブロックが隣接するブロック領域よ
りも変調器の縁部により近いことを除き、前記変調器の全領域にわたって同じサ
イズと向きで均一に分布されたいくつかのピクセルブロック１４１が示されてい
る。光学装置（図示せず）が各パッチを拡大して複合画像１４２を生成する。

【００６６】図１５は図１４の変調器と同様の４つ（以上）の変調器をタイリングする様子
を示す。この実施形態は図１３の代替形態で、輝度変動が回避されるという利点
を有する。

【００６７】図１６は本発明のこの実施形態による別個の周縁部変調器１６２を用いて２つ
の変調器パネル１６１ａおよび１６１ｂがシームレスな画像を生成する様子を示
す。前記２つの主要な変調器上に表示される画像はリレー光学装置１６４ａおよ
び１６４ｂによって出力スクリーン１６３にリレーすなわち伝達される。そうで
なければ発生するデッドスペースは、主要な変調器の間に、またこの場合は前記
出力スクリーン１６３のやや近めの、拡大光学装置１６５によって拡大された、
前記周縁部変調器の画像によって有効に「埋められ」る。この図では、前記光学
装置１６４ａおよび１６４ｂは、必須ではないが等倍拡大を実行しているのでリ
レー光学装置と呼ばれる。この種の構成では、個々の変調器上のピクセルはパッ
チに分割する必要はない。

【００６８】図１７は不均一方法が採用された場合にピクセルサイズが変化する様子を示す
。このケースでは、周縁部拡大方法について説明する。周辺部パッチ１１１と中
央部１１３とが１つの周縁部パッチの部分と中央部パッチの拡大図と共に示され
ている。この図はピクセルサイズの変動をはっきりと示す（必ずしも原寸に比例
しない）。

【００６９】図１８および図１９は２つの異なるミニレンズを通る光線軌跡図である。レン
ズ１８１は各要素が単である４要素複合レンズである。このデザインはわずかな
程度の拡大を達成し、対象から画像までの全軌跡は約１００ｍｍである。光線軌
跡は前記対象に関する画像の倒立をはっきりと示す。レンズ１９１は周縁部を中
央部光学装置１８１よりもはるかに高い程度に拡大するための３要素レンズであ
る。

【００７０】図２０も光線経路を示すが、ここではタイリング適用例の断面図である。２つ
の変調器すなわちＬＣＤパネル２０１ａおよび２０１ｂがタイリングされた状態
で示されている（ＬＣＤパネルは完全には示されていないことに留意されたい）
。また、２つの周縁部パッチ２０２と第１の２つの中央部パッチ２０３ａおよび
２０３ｂが示されている。これらは前記光学装置によって前記出力スクリーン２
０４上に画像形成される。前記光学装置によって周縁部で提供される拡大の程度
はその他の光学装置の拡大の程度と異なる（より大きい）ので、この図は本発明
の不均一の実施形態を表す。これは単一の中央部パッチが各パネル上で１つが示
されているパッチにさらに再分割されるという点を除いて前述の周縁部拡大方法
と同様である。関連する光学装置はこの場合わずかな拡大を提供する。これが実
施されるのは、ミニレンズの設計と製造が容易になるからである。空隙の２つの
タイプも示されている。第１に、周縁部パッチ２０２の縁部と前記変調器の縁部
との間に空隙２０５がある。第２に、２つの変調器の間に空隙２０６がある。原
則として、前記変調器がどのようにマトリクス内に搭載されようとも、これらの
２つのタイプの空隙が存在し、パネルの縁部の空隙２０５の幅は前記変調器の機
械的構成によって決定される。他方の空隙２０６の幅はこのポイントで前記変調
器に対して行う必要のある接続とその正規のアレイ内で前記変調器を支える機械
装置によって決定される。通常、２０ｍｍの空隙全幅（３つの空隙の幅の合計）
が適当である。

【００７１】図２１は糸巻形の光学的歪み効果を示す。ピクセル２１１の直線アレイが画像
形成され、前記光学装置２１２によって歪まされ、糸巻状の効果２１３を引き起
こす。

【００７２】図２２はピクセルレイアウトによってこの歪みを補正できる様子を示す。糸巻
形歪みおよびたる形歪みは互いに逆なので、同じ光学装置２１２によって画像形
成される時、正確なたる形形状のピクセル構成２２１は、出力スクリーン２２２
上に正確なピクセルパターンを生成する。

【００７３】上記の図で、灰色の領域は、通常、ピクセルが存在するか存在するはずの領域
を示し、白い領域はピクセルがない領域、すなわち、光が変調されない領域を示
す。ただし、前述のように、前記２つの領域の区別は異なる形で実現できる。す
なわち、白い領域は、ピクセルがない領域、または液晶がアドレス指定できる領
域を含まない領域を物理的に表すことができる。他方、それらはアドレス指定さ
れないピクセルを含む領域であってもよい。いずれにせよ、白い領域はマスキン
グされて光が通過しないようにする。

【００７４】一般に、前記変調器は液晶パネルと呼ばれる。ただし、それらは任意の種類の
電気光学的変調器であってよい。さらに、前記出力スクリーンを一般的に蛍光体
を担持するものとして説明してきたが、任意の光ルミナス材料であってもよい。
これらの好ましい構成は、ＰＬ−ＬＣＤディスプレイで知られている（また図４
および図１７に示す）ブラックマトリクスを備えた３色の構成である。

【００７５】システム全体の効率を高めるために、前記光学装置に反射防止コーティングを
施すことが適当である。この場合も、これは従来の白色光学系に適用できるが、
単色反射防止コーティングの方が広帯域反射防止コーティングより簡単なので、
ＰＬ−ＬＣＤアーキテクチャが有利である。拡散画面を備えた従来のリアプロジ
ェクションディスプレイよりも優れた点は、前記蛍光体を担持する前記出力スク
リーンに、任意の後方に放射された可視光線を反射することでシステム効率を高
めるＷＯ９８／５２３５９に記載の誘電フィルタをコーティングすることがで
きるという点である。

【００７６】変調器上のピクセルレイアウトは通常の状態で直線構成であり、またピクセル
ブロックのレイアウトも直線構成であるものとする。この場合、「行」および「
列」という用語の意味は明らかである。ただし、その他の構成、特に他のブロッ
クレイアウト構成も使用できる。例えば、６辺形のアレイはいくつかの利点を有
する。

【００７７】活性化光については終始言及してきた。これは好ましくは中央波長が３８８ｎ
ｍ、帯域幅が約１５ｎｍの狭帯域紫外線光である。ただし、狭帯域可視青色光源
などの他の任意の適当な狭帯域光源であってもよい。さらに、ここに記載した方
法は従来の（ＰＬ−ＬＣＤ以外の）アーキテクチャにも適用できる。その場合、
前記活性化光を「通常の」白色光に置き換え、前記出力スクリーンには蛍光体で
はなく散乱要素を担持させる。これは色彩が必要な場合、通常の変調器パネル内
にカラーフィルタを含ませるか出力スクリーン上にカラーフィルタを含ませるこ
とで実行できる。

【表１】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】ピクセルブロックを示す本発明によるフラットパネル変調器の図である。

【図２】列によってピクセルブロックを個々にアドレス指定する様子を示す図である。

【図３】行によってピクセルブロックを個々にアドレス指定する様子を示す図である。

【図４】異なるサイズのピクセル、実際にはピクセルブロックを既存のピクセルの適切
なアドレス指定によって「作成」する方法を示す図である。

【図５】本発明を具体化するディスプレイのための光学装置を概略的に示す図である。

【図６】複合画像形成の原理を示す図である。

【図７】独立した３組の光学装置の光線軌跡図である。

【図８】追加のケラレ手段を備えたミニレンズを示す図である。

【図９】前記ケラレ手段が独立した光学装置の組を確保する様子を示す図である。

【図１０】本発明の第２のディスプレイ実施形態によるディスプレイ、すなわち、タイリ
ングディスプレイを示す図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態、すなわち、第１の実施形態の不均一バージョン、す
なわち、周縁部拡大方法を示す図である。

【図１２】図１１に示すディスプレイの概略的な断面図である。

【図１３】前記周縁部拡大様子を具体化する４つの変調器をタイリングする様子を示す図
である。

【図１４】複合画像が前記変調器の均一バージョンを具体化する変調器上に形成される様
子をさらに詳細に示す図である。

【図１５】図１４の変調器と同様の４つの変調器を一緒にタイリングする様子を示す図で
ある。

【図１６】前記周縁部拡大バージョンの別の実施形態によるディスプレイを示す図である
。

【図１７】不均一方法によって含意されるピクセルサイズの変動を示す図である。

【図１８】単一の複合ミニレンズを示す図である。

【図１９】周縁部拡大のための別の複合ミニレンズ、実際には３要素レンズを示す図であ
る。

【図２０】ミニレンズとピクセルブロックの組合せが本発明の第２の応用例を具体化する
様子を示す図である。

【図２１】たる形歪みを補正する様子を示す図である。

【図２２】糸巻形歪みを補正する様子を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ローレンス，ニコラスイギリス国、ケンブリツジ・シー・ビー・３・０・イー・ダブリユ、ヘジヤリー・クローズ・４ (72)発明者ラマン，ナリアーイギリス国、ケンブリツジ・シー・ビー・３・９・ビー・ビー、ウオルフソン・カレツジＦターム(参考） 2H088 EA12 EA37 HA12 HA28 JA13 MA20 2H089 HA33 QA16 RA10 TA12 TA18 UA05 2H091 FA41Z HA10 LA30 MA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の個別に変調可能な要素すなわちピクセルを含むフラッ
トパネル変調器であって、各パッチ間に変調要素を有さないスペース（１３）が
存在するように前記変調要素が個々の変調要素のパッチまたはブロック（１２、
５３）に配置されるフラットパネル変調器。
【請求項２】前記変調器上の前記パッチ間の前記スペースが、ブロックの
行または列内の個々のブロックを同じ行または列内の他のブロックから独立して
アドレス指定することができるように導体（２１）を担持する請求項１に記載の
変調器。
【請求項３】ブロックの列内の独立してアドレス指定されるピクセルのブ
ロックを、連続的ではなく、同時にまたはランダムなもしくは任意の順序でアド
レス指定するように構成された駆動手段を含む請求項２に記載の変調器。
【請求項４】前記変調器上の前記パッチ間の前記スペースが、ブロックの
行内の個々のブロックを同じ行内の他のブロックから独立してアドレス指定する
ことができるように導体を担持する請求項１から３のいずれか一項に記載の変調
器。
【請求項５】ブロックの行内の独立してアドレス指定されるピクセルのブ
ロックを、同時ではなく、連続的にまたはランダムなもしくは任意の順序でアド
レス指定するように構成された駆動手段を含む請求項４に記載の変調器。
【請求項６】単一の透明な基板上に構成された請求項１から５のいずれか
一項に記載の変調器。
【請求項７】ピクセルが透明の導電性材料から製作され、アドレス指定ラ
インが抵抗率のより低い金属性または不透明の導電性材料から製作される請求項
１から６のいずれか一項に記載の変調器。
【請求項８】前記アドレス指定ラインの改善されたＲＣ時間定数を用いて
、抵抗率のより高い材料を使用した場合に比べてより迅速にピクセルアレイ全体
をアドレス指定する請求項７に記載の変調器。
【請求項９】フレーム応答アーチファクトを導入することなくパネル全体
をアドレス指定する場合に使用できるであろう液晶の最も低い粘度よりも液晶の
粘度が低い請求項６から８のいずれか一項に記載の変調器。
【請求項１０】パッチ（１４１）のサイズが前記変調器全体にわたって均
一である請求項１から９のいずれか一項に記載の変調器。
【請求項１１】前記周縁部周囲のパッチ（１１１）が前記変調器中央部の
パッチ（１１３）よりも小さい請求項１から９のいずれか一項に記載の変調器。
【請求項１２】１つの大きい中央部パッチ（１１３）だけがあり、前記中
央部パッチの周縁部付近に複数の小さいパッチ（１１１）がある請求項１１に記
載の変調器。
【請求項１３】複数の個別に変調可能な要素すなわちピクセルと、前記要
素すなわちピクセルをアドレス指定するドライバとを含むフラットパネル変調器
であって、効果が単一のより大きいピクセルの効果であり、複数のそのようなよ
り大きいピクセルが前記変調器全体でアドレス指定されるように前記ドライバが
複数のピクセルを並列にアドレス指定するフラットパネル変調器。
【請求項１４】複数の個別に変調可能な要素すなわちピクセルと、前記要
素すなわちピクセルをアドレス指定するドライバとを含むフラットパネル変調器
であって、各パッチ間のピクセルが変調されないように前記ドライバが個々のピ
クセルのパッチまたはブロック内のピクセルをアドレス指定するフラットパネル
変調器。
【請求項１５】請求項１から１４のいずれか一項に記載の変調器（５４）
と、狭帯域またはほぼ単色の活性化光を生成するバックライトなどの手段と、前記活性化光に応答して可視光を放射する光ルミナス出力要素または材料を含
む出力スクリーン（５２）と、各パッチの画像が前記出力スクリーン上に投影されて前記出力スクリーン上に
に複合画像を作成するように前記出力スクリーン上に前記変調器の平面を投影す
る光学装置（５１）とを含むディスプレイ。
【請求項１６】前記複合画像が前記変調器より大きくなるように各パッチ
が等倍または等倍より大きく投影される請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】各個別の変調器の投影された複合画像（１４２）が、すべ
ての前記変調器のシームレスな複合画像が前記出力スクリーン上に形成できるよ
う十分な量だけ前記変調器より大きくなるような、正規のアレイまたはマトリク
スに配置された複数の変調器を含む請求項１５または１６に記載のディスプレイ
。
【請求項１８】正規のアレイまたはマトリクスに配置された複数の変調器
（１６１）と、それぞれが、関連するが別個の拡大光学装置（１６５）を備えた
複数の追加の周縁部変調器（１６２）とを含み、すべての変調器の画像が共にシームレスな画像を前記出力スクリーン上に形成
するように、前記変調器および周縁部変調器の画像が前記出力スクリーン上に投
影される請求項１５または１６に記載のディスプレイ。
【請求項１９】前記変調器および周縁部変調器がほぼ同じ平面を占める請
求項１８に記載のディスプレイ。
【請求項２０】前記変調器および周縁部変調器が異なる平面を占める請求
項１８に記載のディスプレイ。
【請求項２１】前記周縁部変調器が残りの変調器とは別個に照明される請
求項１８から２０のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２２】前記光学装置が、１つまたは複数の単レンズまたは単レンズのアレイからなりうるミニレンズ、マイクロレンズアレイ、Ｇａｂｅｒスーパーレンズ、ＧＲＩＮレンズアレイのうちの１つまたは組合せを含む請求項１５から２１の
いずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２３】前記光学装置が糸巻またはたる形歪みを引き起こすが、前
記歪みがピクセルブロックの形状およびレイアウトを調整することで補正される
請求項１５から２２のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２４】活性化光を生成する手段がコリメーションされる請求項１
５から２３のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２５】活性化光を生成する手段がコリメーションされないが、光
学装置の間もしくは内のケラレが採用されて画像の劣化を防止する請求項１５か
ら２４のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２６】前記活性化光が好ましくは中央波長が３８８ｎｍ、帯域幅
が約１５ｎｍの狭帯域紫外線光である請求項１５から２５のいずれか一項に記載
のディスプレイ。
【請求項２７】前記活性化光が狭帯域可視青色光である請求項１５から２
５のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２８】光ルミナス出力スクリーンが３色で構成される光ルミナス
出力要素を含む請求項１５から２７のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項２９】前記出力スクリーンが光ルミナス出力要素の代わりの拡散
要素のみを含み、前記バックライトが可視光を生成する請求項１５から２５のい
ずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項３０】前記バックライトが白色光を生成し、前記出力スクリーン
または変調器上にカラーフィルタが含まれる請求項２９に記載のディスプレイ。