JP2007503021A - 発光素子ベースのディスプレイ用方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】 発光素子ベースのディスプレイ用方法及び装置が開示されている。ＬＥＤｓアレイが第１の位置に配置されており、特定の位置に移動する。ＬＥＤｓが特定された位置にあるかどうかを決定した後入力ディスプレイ信号を受信する。ＬＥＤｓはその入力ディスプレイ信号によって電圧印加される。ＬＥＤｓが端部位置にない場合は、ＬＥＤｓアレイを移動させるプロセスを繰り返す。
【選択図】 図６

Description

関連出願
本出願は、本出願と同じ発明者によって発明され、ここに引用して含まれている、２００３年８月１９日に出願された米国暫定出願第６０／４９６３２３号「発光素子ベースのディスプレイ用方法及び装置」の優先権を主張する。

発明の属する技術分野
本発明は、ディスプレイに関する。特に、本発明は発光素子ベースのディスプレイ用方法及び装置に関する。

発明の背景
ディスプレイは情報の伝達に不可欠な部分である。ビジュアルフォーマットにした情報の表示は、時に情報通信のもっとも有効な方法である。非常に小さいディスプレイ（例えば、携帯電話）から大きなディスプレイ（例えば、スタジアムリプレイ）にいたるまでのすべてのサイズのディスプレイへの欲求は、終わりのない探索である。更に、例えば、携帯電話などのいくつかのアプリケーションでは、ディスプレイでの消費電力が低いことが更に要求される。更に、プロジェクションディスプレイが必要なことがある。これによって問題が生じることもあろう。

電子ディスプレイは、出力装置のもっとも一般的な形態の一つであり、人間に（視覚的に）情報を伝達する最も優れた手段の一つである。したがって、電子ディスプレイは、器械器具、コンピュータ、エンターテイメント、及びその他の分野で使用されている。ラップトップ、携帯電話、ＰＤＡｓ（Personal Digital Assistants）などのポータブル装置は広く使用されており、様々なディスプレイ技術を用いている。現在では、ＬＣＤディスプレイが一般的に用いられている。ほとんどのユーザは、できるかぎり高解像度のディスプレイを持ちたいと思うが、これは時に、現在ラップトップコンピュータで普及している１５インチや１７インチのＬＣＤスクリーンといったより大きなユニットになる。小さいサイズの高解像度で読み取り可能なデバイスを持つことは利益になると考えられる。大画面を達成する一つのアプローチは、コンパクトな仮想イメージ電子ディスプレイを光学的に拡大することである。このようなディスプレイの一つは、「ヘッドマウントディスプレイ」と呼ばれているが、このディスプレイはユーザに取り付けるので使用するのに邪魔になることがある。

実像を投射する小さくてコンパクトなプロジェクションディスプレイが望まれることもある。現在のところ、市場には、大きく取り扱いがやっかいで、電力消費量が高いプロジェクションデバイスがいくつかある。これらのデバイスは、通常、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）や、液晶ライトバルブや、反射型ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Semiconductor）アレイデバイスなどの、空間光調節器を使用している。ＤＭＤやＬＣＤタイプのプロジェクタは、一定の明るさの高輝度ランプを用いている。２５０Ｗの電球が通常使用されている。このため、最終製品は、取り扱いにくく、嵩があり、大量の電力を消費し、相当量の冷却を必要とする。もう一つのアプローチは、青、緑、赤の発光ダイオードを空間光調節器の光源として使用することである。しかしながら、所望の明るさを出すことが困難であろう。

もう一つの一般的に使用されているプロジェクションディスプレイ技術は、陰極線管（ＣＲＴｓ）を使用することである。これらのディスプレイは、通常、画像を投射するために単一のレンズまたは３つのレンズを通って集光させた非常に明るい３つのＣＲＴｓを使用するので、大きく嵩がある。ＣＲＴベースのプロジェクションシステムは、プロジェクションテレビジョンシステムに使用され、持ち運び可能とはいえない。

ＤＭＤｓ、ＬＣＤｓ、あるいはＬＣＯＳｓベースのディスプレイプロジェクションシステムは、通常、持ち運び可能であるが、まだ嵩が大きい。典型的な「持ち運び可能な」ユニットは、サイズは１．９インチ×９インチ×７インチ、重量が１Ｋｇ以上であり、３００ワット以上の電力を消費する。これらは、一般的に、７．５フィートの対角線画像（２７平方フィートをカバーする）を投射するように設計されている。典型的な８００ルーメンのプロジェクタは、２７平方フィート（７．５フィート対角線）をカバーする画像に対して、３０ルーメン／平方フィートの明るさを有する。典型的なテレビジョン画像は、２０−３０ルーメン／平方フィートの明るさを有する。

図３は、レーザ光源３０２を用いて水平偏向を提供する回転ポリゴンミラーに当てたビーム３０３を用いた従来のアプローチ３００を示す図である。この偏向ビーム３０５は、垂直偏向を提供する振動検流計ミラー３０６に当たる。ビーム３０７はその後、プロジェクションレンズ３０８に入り、ビーム３０９として出射し、スクリーン３１０にあたる。このアプローチは、使用する部品のため高価である。

したがって、これらのディスプレイはすべて問題を提起する。

詳細な説明
本発明の様々な実施例に例示されているとおり、この設計はディスプレイをつくるのに発光素子をどのように使うことができるかを記載している。例えば、発光ダイオード（通常ＬＥＤｓと呼ばれる）、可視発光レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬｓ）、量子ドット、共振型発光ダイオード（ＲＣＬＥＤｓ）、その他、といった様々な発光素子がある。本発明の様々な実施例を説明するために、ＬＥＤおよびこれと同様の用語は、単なる発光ダイオードに限定せず、すべての同様な発光素子を示すものとする。すなわち、この明細書におけるＬＥＤという用語には、発光ダイオード、レーザその他が含まれる。区別が必要な場合は、本明細書にて明確に具体的な用語を使用するようにする。

一の実施例では、本発明を用いてコンパクトな電子ディスプレイデバイスをつくることができる。別の実施例では、このディスプレイは低電力である。小さく持ち運びが可能で、低電力の電子デバイスは、工業用、軍事用、商業用、消費者アプリケーション、その他における使用に有利である。本発明のもう一つの実施例では、持ち運び可能なプロジェクション装置を作って、画像を表示することができる。

一の実施例では、本発明では空間光変調器を使用していない。この実施例は、基板に搭載した赤、緑、青の単一ラインのＬＥＤｓを使用している。この基板が、ある速度で一の経路を移動して、全フレームを、例えば１／８５秒で走査し、ＬＥＤｓを駆動して（或いは、変調する、パルスにする、光るとも言うが）赤、緑及び青のスペクトルラインに適宜の明るさを作り出す。

本発明の一実施例では、この赤、緑および青のアレイのラインが空間内でわずかに変位されており、変位した適宜色のＬＥＤｓが遅れることなく光るように見込んで、最終的な色が空間的に正しい最終画像を作る。このディスプレイコントローラは、赤、緑、および青のＬＥＤの空間的変位を考慮した上でＬＥＤｓアレイが適切な時に駆動するように、赤、緑、および青のピクセルについての正しい（例えば強度などの）情報が確実に用いられるようにする。

さらに、もう一つの実施例では、ＬＥＤｓの駆動および時間経過特性が、長時間にわたり、より均一な明るさとカラーバランスを有するディスプレイを実現するようになっている。

一の実施例では、本発明を使用して、投射ディスプレイを作ることができる。一の用法は、机やテーブルのような平坦な作業面、あるいは白い紙の上にディスプレイを投射することである。この画像は、ユーザの目から約３５−４５ｃｍ離れている。本発明の一の実装においては、約８インチ×６インチの面積を占めるのに、８００×６００ピクセルの画像（ＳＶＧＡ解像度）を作る。これは、１インチあたり約１００ドットのピクセル密度であり、４０ｃｍで約３０度の画角を意味する。これは、見るものにとって都合が良い。なぜなら、人間の目は約１００度の視野以上を見ることができるが、視野中心から約１５度を越えると解像度が著しく低下するからである。８インチ×６インチの画像サイズは、１／３平方フィートの面積である。１０ルーメンの光出力は、３０ルーメン／平方フィートの明るさを与える。ＬＥＤｓの発光効率は、ここ数年で着実に改善されてきている。発光効率はスペクトルによって様々だが、今日では約３０ルーメン／Ｗのコンポジット数を達成できる。したがって、全てのロスや変換による非効率及び動作システムに必要なエネルギィを見込んで３−５ワットを消散する持ち運び可能なＬＥＤベースの投射ディスプレイシステムを構築することは可能である。

このように、発光素子ベースのディスプレイ用方法及び装置を説明した。

図１は、上述した技術を適用することができるネットワーク環境１００を示す図である。ネットワーク環境１００は、Ｓ個のサーバ１０４−１から１０４−Ｓと、Ｃ個のクライアント１０８−１から１０８−Ｃを接続するネットワーク１０２を具えている。以下に更なる詳細を示す。

図２は、コンピュータシステム２００をブロック図の形で示す図であり、図１に示すクライアント及び／又はサーバのいずれかと、その他の図のデバイス、クライアント、サーバを表している。以下に更なる詳細を示す。

図４は、本発明４００の一の実施例を示す図である。符号４０２は、ＬＥＤディスプレイ投射システムを具えるハウジングであり、ウインド４０４を通して画像を投射する。画像は符号４０６のような破線で示されるように、符号４０８で示す表示画像になるように寸法が大きくなる。本発明の一の実施例では、上下方向台形歪補正機能を用いて、キーストーン効果を蒙らずに面上に投射する。図４に示すように、一の実装では、例えばｂが５ｃｍ、ａが７．５ｃｍ、ｃが２５ｃｍ、ｄが１５ｃｍ、ｆが１５ｃｍ、ｇが２０ｃｍの大きさである。その他の実施例では、上下方向台形補正機能と強度補正が合わさり、投射される画像は、面上に投射された全画像にわたって均一な輝度を持つ。

図５は、本発明５００のもう一つの実施例を示す図である。プロジェクタの一実施例の断面が示されている。符号５０２は、ビデオ入力と電源入力である。符号５０４は、直線運動デバイスである。符号５０６は、一のＬＥＤアレイとコントロールを有する基板である。ＬＥＤアレイが正確な位置に配置されるように、基板はＬＥＤアレイ（ＩＲ ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、その他）に物理的な支持を提供している。さらに、基板に取り付けることができる（例えば、基板に接着された）ドライバとコントロールの電子集積回路からＬＥＤに電気的接続がなされている。ＬＥＤｓや電子部品内で消散される熱を効率良く伝導するために良好な熱伝導特性を有する材料を基板に選択してもよい。符号５０８は、画像を集束及び投射する光学素子である。

図６は、本発明の一の実施例６００を示す図であり、システムのブロック図を示す。符号６０２は、ビデオ入力端子であり、例えばＤＶＩ、アナログ、その他のような様々な入力信号フォーマットを具えていてもよい。符号６０４は電源入力である。ブロック６０６では、デジタルフォーマットへの変換が行われる。この変換は、アナログ入力信号用に通常必要である。その他の実施例では、符号６１４のディスプレイ及びタイミングコントローラ、および動作コントローラに受け入れ可能なフォーマットにデジタルビデオ入力を再フォーマットする必要もあるかもしれない。ブロック６０６の出力は、リンク６０８を介してディスプレイ及びタイミングコントローラ、および動作コントローラ６１４と通信を行う。符号６１４は、符号６１０に示すように入力としてクロックを取り入れ、符号６１２に示すように、輝度補正あるいはその他の補正ファクタ用フラッシュメモリ信号を取り入れる。符号６０５で示す位置信号は、基板から電圧印加されるＩＲＬＥＤあるいはＶＣＳＥＬによってトリガされる外部検出器によって提供される位置フィードバック情報を提供する。二つの出力信号がディスプレイ及びタイミングコントローラ、および動作コントローラ６１４から提供されており、動作制御信号である出力信号６１６と、符号６２０で示されるＬＥＤドライバへ送られる出力信号６１８がある。本発明の一実施例では、ＬＥＤドライバは、赤６２２、緑６２４、青６２６の３つの異なる色のＬＥＤｓを駆動する。この実施例では、ＬＥＤアレイ６２８には、３列のＬＥＤｓが示されており、各列が単一色、すなわち、赤６３０、緑６３２、および青６３４である。

本発明のその他の実施例では、ＬＥＤドライバが、色の異なるＬＥＤｓあるいは数が異なるＬＥＤｓを駆動しても良い。さらに、ＬＥＤアレイは、単一色のＬＥＤｓ列でなるものでなく、例えば、異なる色のＬＥＤｓを間に挟んだ列でなるものでも良い。製造と設計の観点から、様々な可能性があり、利点があることは当業者には自明である。

図７は、本発明の一の実施例７００を示す図であり、基板の詳細と、Ｎ×１個のＬＥＤ水平アレイを示す。符号７０４は、ディスプレイ及びタイミングコントローラおよび動作コントローラであり、フラッシュメモリ７０２、メモリ７０６、ＬＥＤドライバ７０８と相互作用する。ＬＥＤドライバ７０８は、さらに、符号７１０で赤外線ＬＥＤと、また、色の異なる３列のＬＥＤアレイ、すなわち、赤７１２、緑７１４、および青７１６とインターフェースを取っている。図７に示すように、ａは各々のＬＥＤｓ列の水平方向におけるピクセルピッチであり、ｂは青と緑のＬＥＤｓ列間のスペース、ｃは緑と赤のＬＥＤｓ列間のスペースである。本発明の一の実施例では、各ＬＥＤ上にマイクロレンズを組みこむか、あるいは配置して、それによりＬＥＤｓの各々により感度の高いフラックス出力を得ることで、デバイス間のクロストークを低減することができる。

図８は、本発明の一の実施例８００を示す図であり、縦方向の運動を用いたＭ×Ｎディスプレイの構築を示す。ここでは、符号８０２は、矢印８０６で示す方向に移動するＭ個のピクセルで出来た列を有するデバイスである。結果としてできるディスプレイは、符合８０４と８０８でそれぞれ示すＭ×Ｎ個のピクセルである。本発明の一実施例では、Ｍ×Ｎ個のピクセルのディスプレイ解像度は、Ｍディメンションにおいて基板上のピクセル数にて決定され、Ｎディメンションのピクセル数は動作方向における移動距離とその移動距離に沿ってピクセルが電圧印加される回数によって決定される。Ｎディメンションにおけるピクセル間の間隔は、一の方向における移動速度と、Ｍ個のピクセルを駆動するタイミングによって決まる。本発明のもう一つの実施例では、Ｍディメンションのピクセルは、固定された「ピクセル」を「ジョギング」（例えば、水平方向の動作において）させることによって、感度を高めることができ、解像度が明らかに高くなる。

本発明の一の実施例では、図８に示すように、Ｍ個のピクセル８０２の移動方向は、矢印８０６で示す単一の方向である。一の実施例では、反復ディスプレイとして、Ｍ個のピクセル８０２がアレイに平行な軸上をスピンしている。この実施例では、円形パス内をＭ個のピクセル８０２がスピンしているので、ディスプレイを様々な角度から見ることができる。次いで、いつ、このＭ個のピクセル８０２を照明するかを制御することによって、どの方向からディスプレイが見られるかを決定する。

図８に示すように、本発明の一実施例では、Ｍ個のピクセル８０２の運動方向が最初は矢印８０６で示す方向にあり、ついで、方向が反転して、符号８０６で示す方向と逆の方向になる。この実施例では、ついで、Ｍ個のピクセル８０２が前後に「シャトル」して、Ｍ×Ｎのピクセルディスプレイを作る。

図９は、本発明の一の実施例９００を示す図であり、ＬＥＤｓのタイミングと電圧印加（変調、発光、あるいは駆動とも言う）を示す。符号９０２は、ＬＥＤｓの電圧印加のタイミングを示す時間テンプレートである。符号９０４は、赤色ＬＥＤｓのタイミングと電圧印加を示しており、ＯＮ時間は縦バーの存在と幅で示し、ＯＦＦ時間はこのようなバーがない。符号９０６は、緑色ＬＥＤのタイミングを、符号９０８は青色ＬＥＤのタイミングを示す。当業者は、この変調がパルス幅変調（ＰＷＭ）であることを認識するであろう。その他の実施例では、例えば、パルス位置変調、パルス振幅変調、などのその他の変調形式を使用することができる。

本発明のもう一つの実施例１０００は、図１０に示すとおり、水平運動を用いたＭ×Ｎ個のディスプレイを作っている。Ｎ個のピクセルの縦方向アレイ１００２が方向１００６に移動する。Ｍ×Ｎ個のピクセルでできたディスプレイ、Ｍディメンション１００８と、Ｎディメンション１００４を実現することができる。Ｎディメンションのピクセル間隔は、縦方向のディメンションにアレイ１００２のジョギングがまったくないので基板１００２上のピクセル間隔に基づく。水平ディメンションにおけるピクセル解像度Ｍ１００８は、符号１００６で示す方向に移動するときの基板１００２上のＬＥＤｓのタイミングと発光に基づく。

図１０に示すように、本発明の一実施例では、Ｎ個のピクセル１００２の動作方向は、矢印１００６で示す単一の方向である。一の実施例では、反復ディスプレイのために、Ｎ個のピクセル１００２が、Ｎ個のピクセル１００２に平行な軸を中心にスピンしても良い。この実施例では、Ｎ個のピクセル１００２が水平円形パスにおいてスピンしているので、様々な方向からディスプレイを見ることができる。次いで、いつＮ個のピクセル１００２が発光するかを制御することによって、どの方向からディスプレイが見えるかを決定する。

図１０に示すように、本発明の一実施例では、Ｎ個のピクセル１００２の動作方向は、最初は矢印１００６で示す方向であり、ついで、Ｎ個のピクセル１００２が方向を転換して、１００６で示す方向と反対の方向に移動する。この実施例では、Ｎ個のピクセル１００２は次いで横方向に前後にシャトルして、Ｍ×Ｎのピクセルディスプレイを作る。

図１１は、本発明のもう一つの実施例１１００を示す。この図では、基板１１０２が符号１１０６で示す方向に移動して、第１のパス上にディスプレイをつくる。第２のパス上を、基板１１０４が矢印で示すように１のピクセルをこえて移動する。このようにして、複数のパスを作ることによって、基板上に必要なＬＥＤｓの数がより少なくなる（Ｍ／２個など）。結果としてできたＭ×Ｎ個のピクセルでなるディスプレイが、符合１１０８のＭディメンション、と、符号１１１０のＮディメンションに示されている。さらに別の実施例では、ディスプレイを構築するのに必要なパスの数を増やすことによって、基板上のピクセルの数が更に低減される。

本発明の一実施例では、図１１に示すように、Ｍ／２個のピクセル１１０２の移動方向は、矢印１１０６で示す単一の方向である。一の実施例では、反復ディスプレイのために、Ｍ／２個のピクセル１１０２は、Ｍ／２個のピクセルアレイに平行な軸を中心にスピンしていても良い。この実施例では、Ｍ／２個のピクセル１１０２が垂直円形パスにおいてスピンしているので、様々な方向からディスプレイを見ることができる。次いで、いつ、このＭ／２個のピクセル１１０２が駆動されるか、つまり照明されるかという制御によって、どの方向からディスプレイが見えるかを決定する。

図１１に示すように、本発明の一実施例において、Ｍ／２個のピクセル１１０２の動作方向は、最初は矢印１１０６で示す方向であり、ついで、方向を転換して１１０６で示す方向と反対の方向に移動する。この実施例では、Ｍ／２個のピクセル１１０２が次いで縦方向に前後に「シャトル」して、Ｍ×Ｎのピクセルディスプレイを作る。

Ｍ／２個のＬＥＤｓでできたＭ×Ｎのピクセルディスプレイをつくることが、Ｍ／Ｊ個のＬＥＤｓを用いたより一般的なアプローチの特殊なケースであることは当業者には自明である。これは本発明の実施例を表している。なお、Ｊはゼロより大きい整数である。Ｊは、Ｍ×Ｎのディスプレイを構築するのに必要な「パス」の数を意味する。（すなわち、（Ｍ／Ｊ）（Ｊ）×Ｎ＝Ｍ／Ｎ）。Ｊが１より大きい場合、均一なＭ×Ｎディスプレイを作るようにするには、ＬＥＤｓアレイは、次のパスの中間位置（一般的に、等距離）に位置する必要があることは、当業者には自明である。例えば、Ｍ／２個のＬＥＤｓが使用されている場合、パス１では、Ｍ／２個のＬＥＤアレイは、動作方向ゼロに対して垂直方向に初期オフセットを有する。パス２では、Ｍ／２個のＬＥＤアレイは、ＬＥＤアレイ内のそれぞれのＬＥＤｓ間の１／２の距離の動作方向に垂直なオフセットを有する。パス３では、このオフセットは、パス１のオフセットであり、パス４ではパス２のオフセットであり、これが繰り返される。一般的なケースＪでは、次のパス上の追加のオフセットは、ＬＥＤアレイ内でＭ／Ｊ個のＬＥＤｓを用いてＭ×Ｎディスプレイを構築するのに必要なＪ個のパス用にＬＥＤアレイ内の個々のＬＥＤｓ間の距離の１／Ｊとなる。

図１２は、本発明の一実施例１２００をフローチャートの形で示す図である。ステップ１２０２で発光素子（ＬＥＤｓ）アレイが第１の初期位置にセットされている。ステップ１２０４で、開始位置、現在位置、終了位置用のインディケータが始動される。ステップ１２０６で、ＬＥＤｓアレイが第１の方向に配置される。ステップ１２０８で、ＬＥＤアレイの現在位置がアップデートされ、ステップ１２１０でアレイ内の適宜のＬＥＤが電圧印加されて発光する。符号１２１２では、ＬＥＤアレイが終了位置に到達したかどうかの決定がなされる。終了位置に到達していなければ、アレイは再び１２０６で配置され、１２０８で位置が認識され、１２１０でＬＥＤｓが電圧印加される。終了位置に達したら、符号１２０２からの処理を繰り返す。

本発明の一実施例では、符号１２０２で示す初期の第１の位置は、リニア移動ステージの一端であり、終了位置はそのリニア移動ステージの反対側の一端であっても良い。本実施例では、このアレイは一端から他端へ実質的に一定の速度で横切り、より高速で初期のスタート位置に戻る（引き返すかのように）。

本発明の別の実施例では、符号１２０２で示す初期の第１の位置が、リニア移動ステージの一端であり、終了位置も同じ位置である。この実施例では、アレイは一端から他端へ横切り、その後初期のスタート位置に戻る。つまり、実質的に一定のリニア速度で前後する（方向を反転するときに端部で位置を変えるときを除いて）。

本発明を説明するために使用されている水平および垂直の用語が、本発明を水平位置または垂直位置でのみ動作するものであると限定するものではないことは当業者には自明である。その他の実施例における本発明は、どの角度のオリエンテーションでも動作する。例えば、ディスプレイは、対角線上（すなわち、４５度）で動作することができる。いつピクセルが駆動するかを制御することによって、表示する画像のタイプを決定する。

本発明のその他の実施例では、この動作は、純粋な垂直または水平動作であるというよりは、むしろ、これらの組み合わせ、楕円あるいはＬＥＤｓの回転アレイを特徴とする動作であってもよい。一又はそれ以上のＬＥＤｓアレイの組み合わせを使用することもできる。例えば、一の実施例では、二つのＬＥＤｓアレイを配置して、一方を、水平方向に向け、もう一方の垂直方向に向けたアレイの前におき、両方のアレイが同時に動作するようにすることができる。自明なことは、ＬＥＤｓなどの光源を物理的に移動させ、点灯するときを制御することによって、人間の目にＭ×Ｎ個のピクセルでできたディスプレイに見えるディスプレイが構築されることである。したがって、制御された態様で移動する多数のＬＥＤｓがある。ＬＥＤｓは、適宜の時間に電圧印加され、「拡大」されて投射されるピクチュアを「描く」動作に同期される。

本発明のその他の実施例では、リニア運動は、例えばＭ×Ｎディスプレイの、ディスプレイを作るときに実質的に一定であるというよりはむしろ変化してもよい。ＬＥＤアレイの位置と、ＬＥＤアレイの速度を知り、ＬＥＤｓを適切に電圧印加することが様々な効果を生み出すことは当業者には自明である。例えば、Ｍ×Ｎの画像の様々な領域の圧縮及び／又は拡大が可能である。例えば、ＬＥＤｓの発光レートが一定であり、ＬＥＤアレイの速度が増加する場合、画像は引き伸ばされて見えるであろう。同様に、ＬＥＤｓの発光レートが一定であり、ＬＥＤアレイの単位時間当たりの距離が公称より小さい場合、画像は、ＬＥＤアレイの移動方向に沿ってより小さく見えるであろう。速度が公称速度以上、公称、または公称速度以下である単一のＭ×Ｎディスプレイにおいても、組み合わせが可能である。実質的に公称速度を有し、ＬＥＤアレイ中のＬＥＤｓの発光タイミングをコントロールすることによって同じ「効果」を得られることは当業者には自明である。

本発明の更なる別の実施例では、コンパクトな発光ダイオードベースのプロジェクションシステムが提供されている。これは、基板に搭載した赤、緑、青の発光ダイオードのリニアアレイでできている。基板はまた、その上に搭載した電子回路と、電気的および機械的検知デバイスを具えている。電子回路は、発光ダイオードアレイを適宜の時間に、適宜の電力レベルで駆動するのに使用されている。基板は、リニアモータ（例えば、ＤＣ電気モータ、リニア圧電モータ、その他）か、あるいはリニアステップモータ、またはサーボ制御モータのシャフトに設けられている。システムのコントローラは、基板を直線に（例えば、前後に）、及び制御された態様で物理的に動かし、画像を作る。対物光学素子（レンズ）は、発光ダイオードで作った画像を平坦面上に拡大して集束させる。この画像は、ライン毎に高速で形成され、一の実施例では、画像全体が１／８５秒で形成される。画像情報は、外部への接続（コンピュータ、ＰＤＡ、あるはその他のディスプレイドライバ）を介してシステムに伝達され、フレキシブルケーブルを介して基板に接続される。基板上のコントローラは、リニア移動デバイスの同期したタイミングと制御を提供する。

説明の目的で、本発明は人間が見ることができるディスプレイについて記載されている。しかしながら、本発明のその他の実施例は、人間に見えないディスプレイを作ることもできる。例えば、赤外線ＬＥＤｓアレイは、人間に見えないが、このスペクトル領域で感知するビデオカメラに見えるディスプレイを作ることができる。本発明のその他の実施例は、例えば、樹脂、ポリマ、あるいはその他の材料をディスプレイに露出するのに使用することができる。この結果、例えばディスプレイに露出した領域では硬化し、その他の領域では硬化しないようにもできる。本発明の方法と装置が、様々なスペクトルレンジでのエネルギィのＭ×Ｎディスプレイを作るのに使用できることは、当業者には自明である。

さらに、説明の目的で、本発明は、光学「プロジェクタ」として述べられている。例えば、図４は小さなアレイから大きな画像への「投射」を示しているが、本発明は、画像を拡大することに限定されない。ディスプレイの画像は、アレイと同じサイズであっても良く、サイズが小さくなっていてもよい。例えば、画像レジストにおいて非常に高い解像度をつくるために、このアレイで作られるディスプレイはより小さいサイズに光学的に縮小されたものであってもよい。

図１を参照すると、図１は、ここに述べた技術を適用するネットワーク環境１００を示す。ネットワーク環境１００は。Ｓ個のサーバ１０４−１から１０４−Ｓと、Ｃ個のクライアント１０８−１から１０８−Ｃを接続するネットワーク１０２を具えている。図に示すように、Ｓ個のサーバ１０４−１から１０４−ＳとＣ個のクライアント１０８−１から１０８−Ｃという数個のコンピュータシステムがネットワーク１０２を介して相互に接続されており、これは、例えば、会社ベースのネットワークのようなものであってもよい。尚、代替的に、ネットワーク１０２は、インターネット、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、衛星リンク、ファイバーネットワーク、ケーブルネットワーク、又は、これら及び／又はこれら以外のものの組み合わせのうちの一又はそれ以上であるか、あるいは、それらを含むものであっても良い。これらのサーバは、例えば、ディスクストレージシステム単体、またはストレージと計算リソースであっても良い。同様に、クライアントが、計算、ストレージ、ビューイング能力を持っていても良い。ここに記載した方法と装置は、実質的に、ＬＡＮ、ＷＡＮ、システム・バス、その他など、ローカルあるいは遠隔を問わず、あらゆるタイプの視覚的通信手段またはデバイスに適用することができる。従って、本発明は、Ｓ個のサーバ１０４−１から１０４−Ｓと、Ｃ個のクライアント１０８−１から１０８−Ｃの双方に用途を見出すことができる。

図２を参照すると、図２は、図１に示すクライアント及び／又はサーバのうちのどれでもを代表するコンピュータシステム２００をブロック図形式で表している。このブロック図は、高いレベルの概念的表示であり、様々方法で、また様々なアーキテクチュアで実装することができる。バスシステム２０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）２０４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２０６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０８、ストレージ２１０、ディスプレイ２２０（例えば、本発明の実施例）、オーディオ２２２、キーボード２２４、ポインタ２２６、種々の入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス２２８、および通信２３０に相互接続している。バスシステム２０２は、例えば、周辺機器接続（Peripheral Component Interconnect: PCI）、高水準グラフィックポート（Advanced Graphics Port: AGＰ）、小型コンピュータシステムインターフェース（Small Computer System Interface: SCSI）、電気電子学会(IEEE)標準ナンバ１３９４（ファイヤワイヤ）、ユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus: USB）、その他のシステム・バスのようなバスのうちの一又はそれ以上であっても良い。ＣＰＵ２０４は、単一、複数、或いは分散コンピューティングリソースであってもよい。ストレージ２１０は、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル汎用ディスク（DVD）、ハードディスク（HD）、光ディスク、テープ、フラッシュ、メモリスティック、ビデオレコーダ、その他であっても良い。ディスプレイ２２０は、例えば、本発明の実施例である。尚、コンピュータシステムの現実の実装に応じて、このコンピュータシステムは、ブロック図にあるコンポネントのうちのいくつか、すべて、又はそれ以上を使うか、あるいは、再配置したものであっても良い。例えば、小さなクライアントは、例えば通常のキーボードのない、ワイヤレスハンドヘルドデバイスであっても良い。したがって、図２に示すシステムには様々なバリエーションが可能である。

本発明を議論して、理解するためには、この技術分野の知識を有する者が様々な用語を使用して技術とアプローチを述べていることを理解するべきである。さらに、本明細書内では、説明する目的で、本発明を完全に理解してもらうための多数の具体的詳細が示されている。しかしながら、本発明がこれらの特別な詳細なしで実現できることは当業者には明らかである。いくつかの例では、本発明を不明瞭にさせないために、詳細ではなく公知の構造及びデバイスがブロック図の形で示されている。これらの実施例は、当業者が本発明を実施するのに十分に詳細に記載されており、その他の実施例を使用したり、本発明の範囲から離れることなく、論理的、機械的、電気的、およびその他の変更を行ったりすることができると解するべきである。

本明細書の記載のいくつかの部分は、アルゴリズムと、例えば、コンピュータメモリ内のデータビットの動作のシンボリックな表記で表されている。これらのアルゴリズム的な記載や表現は、当業者が、その他の当業者に自分たちの仕事の実質を最も効率よく伝えるためにデータ処理分野で使用している手段である。アルゴリズムは、ここでは、および一般的には、所望の結果を導くための自己矛盾のない一連の行為であると考えられている。これらの行為は、物理的な量を物理的に操作する必要があるものである。必須ではないが、通常、これらの量は、保存、転送、組み合わせ、比較、およびその他の操作が可能な電気的あるいは磁気的信号の形を取る。主に、共通の取り扱いができるという理由で、時に、これらの信号をビット、値、エレメント、シンボル、特性、用語、番号、その他として引用することは便利である。

しかしながら、これらの用語および類似する用語はすべて、適宜の物理量に関連していなければならず、これらの用語は単にこれらの量に適用された都合の良いラベルにすぎない。議論の中に明らかにそうではないと特記されていない限り、当然のことながら本明細書全体において、「処理する」「コンピュータ計算する」「計算する」「決定する」「表示する」、その他の用語を用いた議論は、コンピュータシステムのレジスタとメモリ内の物理的（電子的）な量として与えられているデータを、コンピュータシステムのメモリあるいはレジスタ、またはその他の情報ストレージ、転送またはディスプレイデバイス内の物理的量として同様に与えられたその他のデータへ操作し変換する、コンピュータシステム或いは同様の電子演算デバイスの動作やプロセスに関連することができる。

ここでの動作を実行する装置は、本発明を実装することができる。この装置は、要求される目的に応じて特別に構築されているか、あるいは、コンピュータ内に保存されているコンピュータプログラムによって選択的に始動され再構成される汎用目的のコンピュータを具えていても良い。このようなコンピュータプログラムは、限定するものではないが、フロッピィディスク、ハードディスク、光ディスク、コンパクトディスク型読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭｓ）、及び磁気光ディスクを含むあらゆるタイプのディスクや、読み取り専用メモリ（ＲＯＭｓ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭｓ）、電気的にプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭｓ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭｓ）、フラッシュメモリ、磁気または光カード、その他など、又は、そのコンピュータに対してローカル或いは遠隔である、電子インストラクションを保存するのに適したあらゆるタイプの媒体、などのコンピュータで読み取り可能なストレージ媒体中に保存することができる。

ここに与えられているアルゴリズムとディスプレイは、特定のコンピュータやその他の装置に実質的に関連していない。この教示によるプログラムと共に様々な汎用システムを使用することができ、あるいは要求される方法を実行するために一層特化した装置を構築するのも便利である。例えば、本発明にかかる方法はいずれも、汎用プロセッサをプログラムすることによって、あるいはハードウエアとソフトウエアのあらゆる組み合わせによって、ハードワイヤ配線回路に実装することができる。ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベース、あるいはプログラム可能な家庭用電化製品、デジタル信号処理（ＤＳＰ）デバイス、セットトップボックス、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、その他を含む、上述したもの以外のコンピュータシステム構成で本発明を実施できることは、当業者には自明である。本発明は、コミュニケーションネットワークを介してリンクされている遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境においても実施することができる。

本発明の方法は、コンピュータソフトウエアを用いて実装することができる。認可された規格に適合したプログラミング言語で書かれている場合は、本方法を実装するよう設計された指示シーケンスは、様々なハードウエアプラットフォーム上で実行するためや、様々なオペレーティングシステムとインターフェースするためにコンパイルすることが出来る。さらに、本発明は、いずれかの特定のプログラミング言語に関連して述べられていない。様々なプログラミング言語を用いて、ここに述べた本発明の教示を実装できることは自明である。さらに、行動を起こすあるいは結果を出すときに、一のフォームまたはその他（例えば、プログラム、手順、アプリケーション、ドライバ、・・・）で、ソフトウエアを語ることは、この技術では一般的である。これらの表現は、たんに、コンピュータによるソフトウエアの実行がコンピュータのプロセッサに何らかの行動を取らせる、或いは、ある結果を生じさせるということを述べた省略表現に過ぎない。

様々な用語および技術が、通信、プロトコル、アプリケーション、実装、メカニズム、その他を述べるためにその分野における知識を有するものに使用されていると解するべきである。このような技術のひとつは、アルゴリズムあるいは数学的表現の用語で、ある技術の実装を述べるものである。すなわち、例えば、その技術がコンピュータ上のコードの実行として実装される一方で、この技術の表現は、数式、アルゴリズムあるいは数学的表現としてより適切にまた簡潔に伝達され、通信されうる。したがって、当業者は、Ａ＋Ｂ＝Ｃと描いたブロックを、そのハードウエア及び／又はソフトウエア内の実装が、二つの入力（ＡとＢ）であり、加算出力（Ｃ）を生成する加算機能として認識するであろう。したがって、記載として、数式、アルゴリズム、あるいは数学的表現の使用は、少なくともハードウエア及び／又はソフトウエア内の物理的実施例（本発明の技術が実行され、実施例として実装されているコンピュータシステムなど）を有するとして理解すべきである。

機械的に読み取り可能な媒体は、機械（例えばコンピュータ）によって読み取り可能な形式の情報を保存または送信するあらゆるメカニズムを含むと解するべきである。例えば、機械的に読み取り可能な媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスクストレージ媒体、光ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的、あるいはその他の形式の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号、他）、その他、を含む。

この明細書で用いられているように、「一の実施例」または「実施例」あるいは同様のフレーズは、述べられている特徴が、本発明の少なくとも一の実施例に含まれているという意味である。この明細書の「一の実施例」という引用は、必ずしも同じ実施例に関するものではないが、このような実施例を相互に排除するものでもない。「一の実施例」は、本発明の実施例が一つであるという意味でもない。例えば、「一の実施例」に述べられている特徴、構造、行為その他は、その他の実施例にも含まれていても良い。したがって、本発明は、ここに述べる実施例の様々な組み合わせ及び／又は統合を含むものであっても良い。

したがって、発光素子ベースのディスプレイ用の方法及び装置が述べられている。

本発明は、添付の図面において例示的にかかれたものであり、限定ではない。
図１は、本発明の方法及び装置を実装するネットワーク環境を示す図である。 図２は、本発明のいくつかの実施例を実装するのに使用することができるコンピュータシステムのブロック図である。 図３は、従来のアプローチを示す図である。 図４は、本発明の一実施例による投射画像を示す図である。 図５は、本発明の一実施例によるプロジェクタの一実施例の断面を示す図である。 図６は、本発明の一実施例をシステムブロック図の形にて表した図である。 図７は、本発明の一実施例の基板の詳細とＮ×１個のＬＥＤ水平アレイを示す図である。 図８は、本発明の一実施例による垂直運動を用いたＭ×Ｎディスプレイの作り方を示す図である。 図９は、本発明の一実施例によるＬＥＤｓのタイミングと電圧印加を示す図である。 図１０は、本発明の一実施例による水平運動を用いたＭ×Ｎディスプレイの作り方を示す図である。 図１１は、本発明の他の実施例を示す図である。 図１２は、本発明の一実施例をフローチャートにして示した図である。

Claims (40)

1. （ａ）発光素子（ＬＥＤｓ）アレイを第１の位置に配置するステップと；
   （ｂ）前記ＬＥＤｓアレイを移動させるステップと；
   （ｃ）前記ＬＥＤｓアレイが所定の位置にあるかどうかを決定するステップと；
   （ｄ）入力ディスプレイ信号を受信するステップと；
   （ｅ）前記ＬＥＤｓアレイ中の一又はそれ以上のＬＥＤｓを電圧印加するステップと；
   （ｆ）前記ＬＥＤｓアレイが端部位置にあるかどうかを検知するステップと；
   （ｇ）前記端部位置にない場合に（ｂ）ないし（ｆ）のステップを繰り返し、前記端部位置にある場合に（ａ）ないし（ｆ）を繰り返すステップと；
   を具えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記位置させるステップと移動させるステップが、さらに、直線運動を具えることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記電圧印加ステップが、前記受信した入力ディスプレイ信号に基づいていることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記アレイがさらに、実質的に赤色発光ダイオードでなるアレイと、実質的に緑色発光ダイオードでなるアレイと、実質的に青色発光ダイオードでなるアレイを具えることを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法がさらに、前記赤色、緑色、青色発光ダイオードから発光したすべての光を投射面に集束させるステップを具えることを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法が更に、Ｍ個の前記発光素子とＮ個の前記所定の位置を具え、請求項１に記載の方法がＭ×Ｎディスプレイを作ることができることを特徴とする方法。
7. 指示を保存した機械的に読み取り可能な媒体において、請求項１に記載の方法を実行することを特徴とする媒体。
8. メモリに接続したプロセッサを具えるシステムにおいて、指示セットを実行する時に、請求項１に記載の方法を実行することを特徴とするシステム。
9. 請求項１に記載の方法がさらに、支払い及び／又はクレジットの通信を行うステップを具えることを特徴とする方法。
10. リニア移動ステージと；
    前記リニア移動ステージに搭載された基板と；
    前記基板に取り付けられた発光素子（ＬＥＤｓ）アレイと；
    前記基板に取り付けられたコントローラと；
    を具えることを特徴とする装置。
11. 請求項１０に記載の装置において、前記リニア移動ステージが、一又はそれ以上の方向に移動可能であることを特徴とする装置。
12. 請求項１０に記載の装置において、前記リニア移動ステージが前後に移動可能であることを特徴とする装置。
13. 請求項１０に記載の装置において、前記コントローラが、前記ＬＥＤｓアレイのゼロ又はそれ以上のＬＥＤｓの照度を制御するように接続されていることを特徴とする装置。
14. 請求項１３に記載の装置において、前記コントローラが前記リニア移動ステージの位置決めを制御するように接続されていることを特徴とする装置。
15. 請求項１０に記載の装置において、前記リニア移動ステージが更に、一又はそれ以上の実質的に平行なレールを具えることを特徴とする装置。
16. ディスプレイを作る装置において：
    発光素子（ＬＥＤｓ）アレイを位置決めする手段と；
    前記ＬＥＤｓアレイのゼロまたはそれ以上のＬＥＤｓを電圧印加する手段と；
    前記電圧印加したゼロまたはそれ以上のＬＥＤｓからのすべての光を集束させる手段と；
    を具えることを特徴とする装置。
17. 請求項１６に記載の装置が更に、前記ＬＥＤｓに関連する損耗を補填する手段を具えることを特徴とする装置。
18. 請求項１６に記載の装置が更に、前記位置決め手段に関連する損耗を補填する手段を具えることを特徴とする装置。
19. 請求項１６に記載の装置において、前記位置決め手段が、実質的に円形パスにおいて位置決めを行う手段を具えることを特徴とする装置。
20. 請求項１６に記載の装置が更に、前記ＬＥＤｓアレイ中のＭ個のＬＥＤｓとＮ個の位置を用いてＭ×Ｎディスプレイを作る手段を具えることを特徴とする装置。
21. 請求項１６に記載の装置が更に、前記ＬＥＤｓアレイ中のＭ／２個のＬＥＤｓとＮ個の位置を用いてＭ×Ｎディスプレイを作る手段を具えることを特徴とする装置。
22. 請求項１６に記載の装置が更に、前記ＬＥＤｓアレイ中のＭ／Ｊ個のＬＥＤｓとＮ個の位置を用いてＭ×Ｎディスプレイを作る手段を具え、ここで、Ｊがゼロより大きい整数であることを特徴とする装置。
23. 請求項２０に記載の装置が更に、１秒当たり約２４から１７０回のＭ×Ｎディスプレイを作ることを特徴とする装置。
24. 請求項１６に記載の装置を与える情報を保存している機械的に読み取り可能な媒体。
25. 第１の方向に向く一又はそれ以上のレールに装着された第１のリニア移動ステージと；
    前記第１のリニア移動ステージに装着されたプラットフォームと；
    前記プラットフォームに取り付けられており、第２の方向に向く一又はそれ以上のレールに装着された第２のリニア移動ステージと；
    前記第２のリニア移動ステージに装着された基板と；
    前記基板に取り付けられた発光素子（ＬＥＤｓ）アレイと；
    を具えることを特徴とする装置。
26. 請求項２５に記載の装置において、前記第１の方向と前記第２の方向が実質的に直角を成していることを特徴とする装置。
27. 請求項２５に記載の装置が更に：
    前記第１のリニア移動ステージに取り付けた第１の移動手段と；
    前記第２のリニア移動ステージに取り付けた第２の移動手段と；
    を具えることを特徴とする装置。
28. 請求項２７に記載の装置において、前記第２の移動手段が前記プラットフォームに装着されていることを特徴とする装置。
29. 請求項２５に記載の装置が更に、前記ＬＥＤｓアレイと光学的に通信する一又はそれ以上のレンズを具えることを特徴とする装置。
30. 画像表示システムにおいて：
    ディスプレイ信号を受信する手段と；
    発光素子(ＬＥＤｓ)アレイを位置決めする手段と；
    前記ＬＥＤｓアレイの正確な位置を決定する手段と；
    前記ＬＥＤｓアレイの一又はそれ以上のＬＥＤｓを前記ディスプレイ信号に基づいて電圧印加する手段と；
    前記電圧印加した一またはそれ以上のＬＥＤｓからの光を光学的に伝達する手段と；
    を具えることを特徴とするシステム。
31. 光学的出力を生成することができる移動可能な複数の光源と；
    前記光学的出力を受信して投射可能なレンズと；
    を具えることを特徴とするディスプレイ装置。
32. 請求項３１に記載のディスプレイ装置において、前記レンズが更に複数のレンズを具えることを特徴とするディスプレイ装置。
33. 請求項３２に記載のディスプレイ装置において、前記複数のレンズのいくつかが、前記複数の移動可能な光源の一またはそれ以上に、物理的にはほぼ近接しており、光学的には連結しているマイクロレンズ群であることを特徴とするディスプレイ装置。
34. 請求項３３に記載のディスプレイ装置において、前記複数のレンズのいくつかが、前記光学的出力を見ることができる面に投射する投射レンズシステムに関連するレンズであることを特徴とするディスプレイ装置。
35. 請求項３４に記載のディスプレイ装置において、前記見ることのできる面が、平坦面、網膜面、半透明の光学面でなる群から選択されたものであることを特徴とするディスプレイ装置。
36. Ｍ×Ｎディスプレイを作る方法において、当該方法が：
    ほぼ直線的にスペースをあけて配置した光を生成できるＭ個の素子をＮ個の位置に移動させるステップと；
    前記Ｍ個の素子の一またはそれ以上を電圧印加して前記光生成を前記Ｎ個の位置の一またはそれ以上に作るステップと；
    を具えることを特徴とする方法。
37. Ｍ×Ｎディスプレイを作る方法において、当該方法が：
    光を生成できるＭ個の素子をＮ個の位置に移動させるステップと；
    前記Ｍ個の素子の一またはそれ以上を電圧印加して前記光生成を前記Ｎ個の位置の一またはそれ以上に作るステップと；
    を具えることを特徴とする方法。
38. 請求項３７に記載の方法において、前記移動ステップが更に、実質的に一定でない速度で移動させるステップを具えることを特徴とする方法。
39. 請求項３７に記載の方法において、前記電圧印加するステップが更に、ほぼ一定でない時間インターバルで電圧印加するステップを具えることを特徴とする方法。
40. 請求項３７に記載の方法において、前記移動ステップが更に、ほぼリニアでない方向に移動させるステップを具えることを特徴とする方法。

Images