JP2005523461A - 発光型表示装置用の色分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、画像表示装置用の可変ピッチの色選別マスク（３０）を提供する。
【解決手段】 蛍光体ベースの赤、緑、青の副画素を有する基板（１２、４２）を屈折層（４６）で覆う。色選別マスク（３０）の層は、屈折層上に印刷され、マスク層が、青及び緑の副画素を第１のビームから遮蔽し、赤及び緑の副画素を第２のビームから遮蔽し、赤及び青の副画素を第３のビームから遮蔽する。

Description

本発明は、一般的には、画像表示装置に関する。

画像表示装置には、例えば陰極線管ベースのテレビジョン受信機（ＴＶ）やコンピュータモニタに用いられている蛍光体表示装置等の発光型表示装置と、大画面ＴＶに用いられている投写型表示装置等の透過型表示装置とがある。発光型表示装置は、例えば電子ビーム又は蛍光灯によって刺激された画素から可視光を放出することにより動作する。通常の電子ビームベースの表示装置の場合、適切な画素を刺激するように電子ビームが画素を走査し、所望の画像が生成される。プラズマディスプレイ等の蛍光灯ベースの表示装置の場合、ガス放電による紫外線を互いに物理的に遮蔽された適切な各画素に照射するが、所望の画像を生成するのに必要な画素の照明パターンは、蛍光灯からの単に放出される紫外線を走査することによって定まるものではなく、紫外線が所望の画素のみに衝突するように紫外線の放出を適切に止めることにより定まる。上述の発光型表示装置はいずれも、装置内を真空にする必要があり、製造工程が複雑になるとともに、コストが上昇する。

大画面の表示装置、例えば４０〜６０インチ以上の表示装置の場合、発光型表示装置では、その重量が非実用的な重さとなるものもあり、したがって、上述の透過型表示装置が製造され、その一例が投写型表示装置である。投写型表示装置は、比較的小さな光源からの光を画素毎に「透過」して比較的大型のスクリーンに投射し、視聴者に見せるように動作する。

大画面の投写型表示装置は、効果的であるが、小型の発光型表示装置により得られる画質に比しして、比較的画質が低いという問題が分かっている。一方、現在の発光型表示装置の技術は、上述のように重量や他の実用的制約のために、大画面の表示装置を構成するには使用しにくい。しかしながら、本発明では、多くの大型の透過型表示装置における低画質を克服するために、大画面の発光型表示装置を提供することが望ましいと考える。

画像表示装置用の色分離装置は、蛍光体ベースの赤、緑及び青の副画素を有する基板と、副画素を覆う少なくとも１つの屈折層とを備える。屈折層上にはマスク層が設けられており、マスク層は、第１のビームから青及び緑の副画素を遮蔽し、第２のビームから赤及び緑の副画素を遮蔽し、第３のビームから赤及び青の副画素を遮蔽するように形成されている。

好ましい実施例において、画像表示装置は、大気圧下で動作する大画面の蛍光体表示装置である。マスクは屈折層上にインクジェット印刷により形成することができる。マスクは、好ましくは、複数の刺激光開口を有し、これらの刺激光開口は、表示装置に対する各刺激光開口の位置に基づいて決定される可変のピッチで設けられている。

他の側面において、所望の画像を生成する色分離装置は、蛍光体表示装置と並置されたマスクを備える。マスクは、複数の開口を有し、隣接する開口間のピッチのうちの少なくとも１つは、他のピッチと異なる。

本発明の構成及び動作を、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同じ構成要素には、同じ指示符号を付している。

図１は、表示装置を構成を示すブロック図であり、この図１に示すように、表示装置１０は、複数の画素を画定する発光型表示装置１２を備え、各画素は、技術的に既知の発光型表示装置の原理に従った３つの副画素、すなわち赤、緑、青の副画素により構成されている。これに限定されるものではないが、図１に示す具体例では、表示装置１２は、例えば硫化亜鉛からなる画素を備えた大画面の蛍光体表示装置である。「大画面」とは、表示装置１２の表示寸法「Ｄ」が少なくとも４０インチ（約１００ｃｍ）であり、６０インチ（約１５０ｃｍ）以上となる場合もあることを意味する。なお、ここで説明する原理は、より小型の表示装置や、プラズマディスプレイ等の発光型表示装置にも適用することができる。いずれの場合も、以下に説明する構造により、表示装置１２は大気圧下で動作する。すなわち、表示装置１２は動作に真空状態を必要としない。

図１からわかるように、表示装置１２には複数の移動光ビーム１４が照射される。好ましい実施例において、第１〜第３のビーム１４が使用される。以下にさらに説明するが、光ビーム１４のうちの第１のビームは、赤の副画素のみを照射し、ビーム１４のうちの第２のビームは、緑の副画素のみを照射し、ビーム１４のうちの第３のビームは、青の副画素のみを照射することができる。この好ましい実施例では、ビーム１４は、紫外線（ＵＶ）ビームであり、より好ましくはレーザ１６から出射されるＵＶレーザビームである。

図１を参照して説明すると、レーザ１６から出射された光源ビーム１８は、ビームスプリッタ装置２０によって３本のビーム１４に分割される。ビームスプリッタ装置２０は、２つのビームスプリッタから構成することができ、一方のビームスプリッタは、光源ビーム１８を２本のビームに分割し、他方のビームスプリッタは、得られた２本のビームのうちの１本のビームを２本のビームに分割し、これにより、図示した３本構成のビーム１４が得られる。

そして、３本のビーム１４は、それぞれの各ライトバルブ（light valve）２２に向かって進む。好ましい実施例において、ライトバルブ２２は、グレーティングライトバルブ（grating light valve：ＧＬＶ）からなる。これに限定されるものではないが、具体的には、ＧＬＶは、米国特許第５，３１１，３６０号に開示されており、この米国特許は参照することにより本願に援用する。

これにより、ライトバルブ２２は、技術的に既知のライトバルブの原理に従って各ビーム１４を反射する。具体的には、各ライトバルブ２２は、光を反射することができる一次元的に配列した可動ミラー列により構成することができる。これに限定されるものではないが、特に好ましい実施例では、副画素毎に６つの隣接したミラーが使用される。プロセッサ２４は、ライトバルブ２２を、例えばテレビチューナ、コンピュータ、他のビデオソースから受信した所望の映像信号に基づいて駆動して、各バルブ２２により、それぞれのビーム１４を変調する。すなわち、ライトバルブ２２の各ミラーを、それぞれのビーム１４を反射、又は反射しないように適切に移動することにより、所望の画像の所定のフレームに対してライトバルブ２２が定める寸法内でビーム１４の位置を決定する。

このように、ビーム１４は、所望の映像信号に基づいて本質的には一次元の走査を行う。必要な二次元の走査を行うために、各ビーム１４は、各ライトバルブ２２からそれぞれの走査ミラー２６に進む。各走査ミラー２６は、それぞれのモータ２８によって、ライトバルブ２２の次元に直交する次元において駆動され、それ自体の軸を中心に往復回動（oscillate）する。プロセッサ２４は、所望の映像信号に基づいて走査ミラー２６を制御する必要はなく、走査ミラー２６によって行われるビーム１４の直交走査を考慮し、所望の画像が生成するようにライトバルブ２２のみを制御すればよい。

必要に応じて、走査ミラー２６と表示装置１２間にマスク３０を配置し、隣接する画素間で光の遮蔽を行うようにしてもよい。マスク３０には、異なる大きさ刺激光開口３２が二次元の格子状に設けられている。マスク３０は、不透明基板に開口３２を開けることによって構成することができる。あるいは、マスク３０は、インクジェット印刷により、透明基板に、開口３２を除いて印刷して不透明パターンを形成することによって、構成することができる。

刺激光開口３２の大きさ及び／又はピッチ（すなわち、隣接する刺激光開口３２の間隔）は、最適には、図２に示すように、表示装置１２に対する各刺激光開口３２の位置に基づいて決定される。具体的には、表示装置１２の中央付近の画素と表示装置１２の端付近の画素との放出光の強度が均一となるように、刺激光開口３２の大きさ及び／ピッチを、表示装置１２の中央から外側に向かって変化させる。したがって、これに限定されるものではないが、一実施例において、表示装置１２の中央付近の刺激光開口３２の大きさ及び／又は刺激光開口３２の間隔は、表示装置１２の端付近の刺激光開口３２の大きさ及び／又は刺激光開口３２の間隔よりも小さくする。特定の刺激光開口の大きさ／ピッチの変化は、システム１０の幾何学的な形状に基づいて決定される。

図３は、他の表示装置の構成を示す図である。表示装置４０は、透明な基板、例えばガラス基板４２と、基板４２上に形成された複数の赤、緑、青の副画素４４とを備えている。なお、３つの隣接する副画素が１つの画素を構成する。図３に示しように、透明な光屈折層４６が、基板４２と反対側において画素を覆っている。必要に応じて、光屈折層４６を複数の副層によって構成することができる。すなわち、赤の副画素のみを刺激するビームを屈折させる第１の副層と、緑の副画素のみを刺激するビームを屈折させる第２の副層と、青の副画素のみを刺激するビームを屈折させる第３の副層とによって構成することができる。

いずれの場合も、図３に示すように、紫外線ビーム１４を光屈折層４６に対して向ける。表示装置１２に対するライトバルブ２２の位置及び構成、及びプロセッサ２４によってライトバルブ２２を制御することにより、赤の副画素のみを刺激するビームを反射するライトバルブ２２は、光屈折層４６の平面に対して角度αでビームを反射し、緑の副画素のみを刺激するビームを反射するライトバルブ２２は、光屈折層４６の平面に対して角度βでビームを反射し、青の副画素のみを刺激するビームを反射するライトバルブ２２は、光屈折層４６の平面に対して角度γでビームを反射することを保証する。なお、角度α、β、γは、画素毎に異なる。その結果、３本のビームが、光屈折層４６により異なる角度で、赤、緑、青のそれぞれの副画素４４に向けて屈折される。

３本のビームがそれぞれ目的の副画素に確実に当たるように、色選別マスク層４８を光屈折層４６と並置して、青及び緑の副画素を第１のビームから遮蔽し、赤及び緑の副画素を第２のビームから遮蔽し、赤及び青の副画素を第３のビームから遮蔽することができる。色選別マスク層４８は、例えば、光屈折層４６に対してインクジェット印刷を行うことにより、１枚以上の薄膜として光屈折層４６上に成膜することができる。図１に示すマスク３０と同様に、色選別マスク層４８には、基板４２の中心に対する開口５０の位置に基づいて変化するピッチ及び／又は大きさを有する開口５０を形成することができる。

ここで図示及び詳細な説明を行った特定の発光型表示装置用の色分離装置は、上述の本発明の目的を完全に達成可能であるが、これは本発明の好ましい実施例であるため、本発明により広く考えられる要旨を表すものである。また、本発明の範囲は、当業者にとって明らかとなる他の実施例をも完全に含むものであるため、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。特許請求の範囲において、単数で記載される構成要素は、明確な記載がない限り「単一のみ」を意味するのではなく、「１以上」を意味する。上述の好ましい実施例の構成要素の構造上及び機能上の同等物で、当業者にとって知られているもの又は後に知られることになるものについては、ここで参照することにより明示的に援用し、本願の特許請求の範囲に含まれるものとする。また、装置又は方法を本願の特許請求の範囲に含めるために、その装置又は方法が、本発明により解決されるべき課題のひとつひとつに対応する必要はない。さらに、本願における構成要素、構成部品、方法の工程は、いずれも、特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かに関わらず公開されるものではない。本願の特許請求の範囲の構成要素は、いずれも、「・・・する手段」という語句を用いて明示的に記載されていない限り、また、方法クレームの場合は構成要素が「動作」ではなく「工程」として記載されていない限り、米国特許法第１１２条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２）第６パラグラフの規定に該当しない。

本発明を適用し、蛍光体画面を用いた発光型表示装置の構成を示す図である。 可変ピッチマスクを示す図である。 他の蛍光体画面構造体を示す図である。

Claims (11)

1. 画像表示装置（１０、４０）用の色分離装置において、
   蛍光体ベースの赤、緑及び青の副画素を有する基板（１２、４２）と、
   上記副画素を覆う少なくとも１つの屈折層（４６）と、
   上記屈折層上のマスク層（３０）とを備え、
   上記マスク層（３０）は、第１のビームから青及び緑の副画素を遮蔽し、第２のビームから赤及び緑の副画素を遮蔽し、第３のビームから赤及び青の副画素を遮蔽するように形成されていることを特徴とする色分離装置。
2. 上記画像表示装置（１０、４０）は、大画面の表示装置であることを特徴とする請求項１に記載の色分離装置。
3. 上記画像表示装置（１０、４０）は、蛍光体表示装置であることを特徴とする請求項１に記載の色分離装置。
4. 上記蛍光体表示装置は、大気圧下で動作することを特徴とする請求項３に記載の色分離装置。
5. 上記マスク層（３０）は、上記屈折層上にインクジェット印刷により形成されることを特徴とする請求項１に記載の色分離装置。
6. 上記マスク層（３０）は、上記画像表示装置に対する各刺激励起光開口の位置に基づいて決定される可変のピッチで設けられた複数の刺激光開口を有することを特徴とする請求項１に記載の色分離装置。
7. 上記第１、第２及び第３のビームは、レーザ光源（１６）からのビームであることを特徴とする請求項１に記載の色分離装置。
8. 所望の画像を生成する色分離装置において、
   蛍光体表示装置と並置されたマスク（３０）を備え、
   上記マスク（３０）は、複数の開口を有し、隣接する開口間のピッチのうちの少なくとも１つは、他のピッチと異なることを特徴とする色分離装置。
9. 複数のライトバルブ（２２）から上記開口を介して上記蛍光体表示装置上に光ビームが向けられ、上記ライトバルブは、上記所望の映像信号に従って制御されることを特徴とする請求項８に記載の色分離装置。
10. 上記マスク（３０）は、上記発光体表示装置上にインクジェット印刷により形成されることを特徴とする請求項８に記載の色分離装置。
11. 上記マスク（３０）は、第１のビームから青及び緑の副画素を遮蔽し、第２のビームから赤及び緑の副画素を遮蔽し、第３のビームから赤及び青の副画素を遮蔽するように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の色分離装置。

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