JP2007514195A - 電気機械波トランスデューサが組み込まれたディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

ディスプレイシステムは、光源（２１）と、ディスプレイパネル（３１）と、光学フィルタ（２３）とを有する。光路（ＯＰ）は、光源（２１）から光フィルタ（２３）を通ってディスプレイパネル（３１）まで延び、光源（２１）から放射される光は、光路（ＯＰ）に沿って光学フィルタ（２３）を通ってディスプレイパネル（３１）まで伝搬する。ディスプレイシステム（２０）は、ディスプレイパネル（３１）に対する放射光の所望の照明を容易にするように光学フィルタ（２３）を振動させるためにＮ次電気機械波トランスデューサ（２４，４０）を更に有する。

Description

本発明は、一般に、ディスプレイシステムにおける電気機械波トランスデューサ及びその応用に関する。本発明は、特に、ディスプレイシステムにおけるカラーフィルタリングのための電気機械波トランスデューサ及びその応用に関する。

投影技術は、近年、急速に進展している。投影技術の主な構成要素は光エンジン技術である。光エンジン技術は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ディジタルライトプロセシング（ＤＬＰ）及びＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を含む。最も一般的な従来のハイエンド映像システムはそれらの光エンジン技術の１つを採用している。

ＬＣＤプロジェクタは、赤色、緑色及び青色を同時に供給する。

ＤＬＰプロジェクタはスピニングカラーホイールを用いる。代表的には、所定の瞬間に、時間的には、スクリーン上の画像は赤色、緑色又は青色の何れであり、ＤＬＰ技術は、一の色から他の色への高速変化を検知することができない肉眼に依存している。

ＬＣｏＳは、液晶層が透明な上部基板とシリコン背面板との間に挟まれている反射型のディスプレイ技術である。透明な上部基板は、通常、ディスプレイのセルの内部の透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極層で覆われたガラスプレートより成る。シリコン背面板は、個々のアルミニウム画素電極を駆動する必要なディスプレイ駆動エレクトロニクス全てを有する。各々の画素は、液晶層に対して異なる電圧を生成する電極として及びＬＣｏＳディスプレイパネルに入射する光を反射するリフレクタとして同時に機能するアルミニウムより成る背面電極を有する。

ＬＣｏＳ投影ディスプレイシステムは、３つのディスプレイパネルを用い、ＤＬＰシステムのように、カラーを生成するように時系列モードで用いることができる高速のＬＣｏＳディスプレイパネルが得られる。

時系列のカラー生成は２つの主な方法に分類される。

従来の方法は、赤色、緑色及び青色光を用いて全体のディスプレイを時系列で点滅させるカラーホイールを有する。時系列のカラー生成のために、フルカラー画像を生成するために１つのディスプレイパネルを用いることが可能であるが、時間的に何れの瞬間に、そのディスプレイは一の原色のみを照明する一方、他の原色は照明されない。それ故、それらのシステムの輝度は常に制限されたものである。

スクロールカラー技術は時系列カラー生成を得るための他の方法である。この方法を用いる場合、ディスプレイパネルは３つのカラーバー（例えば、赤色、緑色及び青色）を用いて照明される。光学サブシステムを用いる場合、それらのカラーバーはディスプレイに対して時系列にスクロールされる。その結果、ディスプレイにおける各々の画素要素は、時系列に赤色、緑色及び青色光を受ける。しかしながら、ディスプレイにおける異なる部分は他の位相と共にそれらのカラーを受ける。そのスクロールカラー技術を用いる場合、カラー生成に対する主な光損失はなく、従来の方法に比べて、より高い輝度レベルを達成することができる。

既知の連続的なカラー投影技術全ては、しかしながら、複雑な光学サブシステムを必要とする。回転カラーホイールが必要とされ、そのことは、空間を必要とし且つプロダクトの大きさを限定する。スクロールカラーシステムの場合、螺旋形カラーフィルタ要素を有する非常に複雑なカラーホイールが必要であるか、又は多くの光学部品及び回転プリズムを有する他のシステムが必要である。

それ故、以上の及び他の不利点を克服する方法及びシステムを備えることが待望されている。

本発明の一形態は、光源と、ディスプレイパネルと、光学フィルタとを用いるディスプレイシステムである。光源による光の放射は、ディスプレイパネルまで光学フィルタを介して光源から延びる光路に沿って伝搬する。光学フィルタは光源毎の放射中、振動される。

本発明の第２形態は、光源からの光の放射と、ディスプレイパネルまで光学フィルタを介する放射される光の伝搬と、光学フィルタを通る光路に沿って光が伝搬するときの光学フィルタの振動と、を有するディスプレイシステムを動作させる方法である。

本発明の第３形態は、光学フィルタと、光が光学フィルタを透過して光路に沿って伝搬するときに光学フィルタを振動させるＮ次電気機械波トランスデューサと、を用いるディスプレイシステムである。

本発明の上記形態及び他の形態、特徴及び有利点については、以下、添付図面に関連付けて詳述する好適な実施形態により明らかになるであろう。それらの詳細説明及び図面は、限定的なものではなく、単に本発明を例示するものであり、本発明の範囲は同時提出の特許請求の範囲及びそれと同等なものにより規定される。

図１に示すディスプレイシステム２０は、投影スクリーン１００にスクリール方式でカラーの光を投影する。このために、システム２０は、従来通り、光源２１と、インテグレータロッド２２と、光学フィルタ２３と、反射偏光子２５と、レンズ２６と、レンズ２７と、ミラー２８と、レンズ２９と、偏光ビームスプリッタ３０と、ディスプレイパネル３１と、光路ＯＰを確立するための投影レンズ３２とを有する。光源２１は、投影レンズ３２の方に光路ＯＰを伝搬する破線で表されている光を放射し、投影レンズは投影スクリーン１００上に投影されるディスプレイパネル３１のフルカラー画像を生成する。システム２０は、ディスプレイパネル３１におけるカラーの照明光のスクロールを容易にする振動方式で光路ＯＰに対して光学フィルタ２３を移動させるために、新しい特有のＮ次電気機械波トランスデューサ２４を更に用いている。

光学フィルタ２３は、光学フィルタの何れの従来の種類であることが可能である。好適には、光学フィルタ２３はダイクロイックフィルタであり、それ故、それを、ここでは、以下、ダイクロイックフィルタ２３という。

図２及び３は、Ｎ次電気機械波トランスデューサ２４（図１）の一実施形態として６次電気機械波トランスデューサ４０を示している。トランスデューサ４０は、基板７０上に積層された６つのプレート５０乃至５５と、６つのスプリング９０乃至９５とを有する。

トランスデューサユニット８０は、プレート５１に沿って±Ｙだけ振幅する方式でプレート５０を移動するようにプレート５０及び５１に結合され、スプリング９０は＋Ｙの方向にプレート５０を偏らせるようにプレート５１に結合されている。

トランスデューサユニット８１は、プレート５２に沿って±Ｙだけ振幅する方式でプレート５１を移動するようにプレート５１及び５２に結合され、スプリング９１は＋Ｙの方向にプレート５１を偏らせるようにプレート５２に結合されている。

トランスデューサユニット８２は、プレート５３に沿って±Ｙだけ振幅する方式でプレート５２を移動するようにプレート５２及び５３に結合され、スプリング９２は＋Ｙの方向にプレート５２を偏らせるようにプレート５３に結合されている。

トランスデューサユニット８３は、プレート５４に沿って±Ｙだけ振幅する方式でプレート５３を移動するようにプレート５３及び５４に結合され、スプリング９３は＋Ｙの方向にプレート５３を偏らせるようにプレート５４に結合されている。

トランスデューサユニット８４は、プレート５５に沿って±Ｙだけ振幅する方式でプレート５４を移動するようにプレート５４及び５５に結合され、スプリング９４は＋Ｙの方向にプレート５４を偏らせるようにプレート５５に結合されている。

トランスデューサユニット８５は、基板７０に沿って±Ｙだけ振幅する方式でプレート５４を移動するようにプレート５５及び基板７０に結合され、スプリング９５は＋Ｙの方向にプレート５５を偏らせるように基板７０に結合されている。

積層されているプレート５０乃至５５はそれぞれ、装置６０乃至６５を有し、ダイクロイックフィルタ２３は開口６０中に組み込まれている。図７に最も適切に示しているように、開口６０乃至６５は、±Ｘ方向において個々のプレート５０乃至５５を通る光路ＯＰを延ばすように連続して備えられ、それにより、光路に沿って伝搬する光は、トランスデューサユニット８５により光路ＯＰに対して１つ又はそれ以上の積層プレート５０乃至５５の揺動によりダイクロイックフィルタ２３が振動されるとき、光路ＯＰに沿って伝搬する光はダイクロイックフィルタ２３を透過する。このために、トランスデューサユニット８０乃至８５は、図２及び３に示すように、波制御信号ＣＳ１乃至ＣＳ６により制御される。

波制御信号ＣＳ１乃至ＣＳ６は何れの信号波形（例えば、図２及び３に示すような、正弦波形、三角波形、のこぎり刃状波形及び方形波形）を有することが可能である。波制御信号ＣＳ１乃至ＣＳ６の実際の信号波形が、６次電気機械波トランスデューサ４０が組み込まれたディスプレイシステムの所望の動作を容易にする方式で振動ダイクロイックフィルタ２３に対して実際には選択されることを、当業者は理解するであろう。一実施例は、ディスプレイパネル（例えば、図１に示されているディスプレイパネル３１）上にカラーの投影光のスクロールを容易にするように、図４に示すような光路ＯＰに対してダイクロイックフィルタ３２ののこぎり刃状波形である。第２実施例は、点滅動作を容易にするように、図５に示すような光路ＯＰに対してダイクロイックフィルタ３２の階段状振動波形であり、この場合、ディスプレイパネルは、全体のディスプレイパネルに亘る赤色、緑色及び青色の光点滅により時系列に点滅される。第３実施例は、ディスプレイパネルにおける光の変化を繰り返すように、図６に示すような光路ＯＰに対するダイクロイックフィルタ３２のブロック振動波形である。

カラーの投影をスクロールするための一実施形態においては、各々の波制御信号ＣＳ１乃至ＣＳ６の信号波形は、のこぎり刃状波形の状態で光路ＯＰに対して、積層プレート５０乃至５５それぞれを揺動するための、それ故、ダイクロイックフィルタ２３を振動させるための正弦波形であり、この場合、正弦波形は、ダイクロイックフィルタ２３のためののこぎり刃振動波形に近づける次のようなフーリエ級数式［１］に従い、

ここで、Ｌはその波形の周期である。

光路ＯＰに対して積層プレート５０乃至５５の１つ又はそれ以上を移動させるための種々のモードが存在する。３つの例示としての振動モードについて、以下、説明する。

一振動モードは、図８に例示として示すように、＋Ｙ方向におけるプレート５０乃至５５の集合的な且つ等しい上方向への移動を有する。上記の横方向の移動はダイクロイックフィルタ２３を振動させるための振動方法で得られる。

第２振動モードは、＋Ｙ方向におけるプレート５０、５２及び５４の同時の等しくない上方向移動及び図１２に示すような−Ｙ方向におけるプレート５１、５３及び５５の等しくない上方向移動、並びに、＋Ｙ方向におけるプレート５１、５３及び５５の同時の等しくない上方向移動及びダイクロイックフィルタ２３を振動するための振動方法での図１３に示すような−Ｙ方向におけるプレート５０、５２及び５４の等しくない下方向移動を含む。

当業者は、１つ又はそれ以上の積層プレート６０乃至６５の所望の移動は何れの下のプレートの移動が考慮される必要があり、それ故、対応する制御信号は何れの下のプレートの移動を考慮して演算される必要がある。例えば、プレート５０の所望の移動については下のプレート５１乃至５５の何れの移動が考慮される必要があり、制御信号ＣＳ１は下のプレート５１乃至５５の何れの移動を考慮して演算される必要がある。

特に、プレート５０乃至５５、トランスデューサユニット８０乃至８５及びスプリング９０乃至９５の構造上の実施形態は、トランスデューサ５０の特定の商品化による。基本的実施形態においては、プレート５０乃至５５は、上記のプレート５０乃至５５を動作させるために適切な剛性を有する材料から成り、トランスデューサユニット８０乃至８５は、上記のユニット８０乃至８５を動作させるために電磁コイル内に金属ロッドを用い、スプリング９０乃至９５は、上記のスプリング９０乃至９５を動作させるために適切な張力を有する板バネである。

６次電気機械波トランスデューサ４０についての記載（図２乃至１０）から、当業者は、本発明に従った何れのＮ次電気機械波トランスデューサであって、Ｎ≧１及びダイクロイックフィルタは何れのプレート（例えば、プレート５１の開口６１内にダイクロイックフィルタ２３が組み込まれた）の移動を伴うことなく組み込まれることができるＮ次電気機械波トランスデューサを、どのように製造し且つ用いるかについて理解することができるであろう。更に、当業者は、例えば、ＬＣｏＳディスプレイパネル及び変形可能なミラーディスプレイパネル等の、本発明に従った、Ｎ次電気機械波トランスデューサと共に限定されない種類のディスプレイパネルを用いることができることを理解するであろう。更に、当業者は、例えば、投影ディスプレイシステム及び直視ディスプレイシステム等の、本発明に従った、Ｎ次電気機械波トランスデューサを組み込んだ限定されない種類のディスプレイパネルを用いることができることを理解するであろう。直視ディスプレイシステムの場合、当業者は、そのシステムを照明するためにもちいられるバックライトユニットの一部として、本発明のアプリケーションであって、投影レンズ（例えば、図１に示す投影レンズ）による拡大を必要とすることなく、観測者により直接、観測される大きいディスプレイパネルを有する、アプリケーションを用いることができることを理解するであろう。

以上、開示した本発明の実施形態は、現在、好適であると考えられるものであるが、種々の変形及び修正が、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく可能である。本発明の範囲については、同時提出の特許請求の範囲に記載していて、同等である意味を有する及び同等である範囲内にある変形全てがその特許請求の範囲に包含されることが意図されている。

本発明に従ったディスプレイシステムの一実施形態を示す図である。 本発明に従った電気機械波トランスデューサの一実施形態の側面図である。 図２に示す本発明に従った電気機械波トランスデューサの正面図である。 図２に示す電気機械波トランスデューサ内に組み込まれたダイクロイックフィルタの例示としての振動波形を示す図である。 図２に示す電気機械波トランスデューサ内に組み込まれたダイクロイックフィルタの例示としての振動波形を示す図である。 図２に示す電気機械波トランスデューサ内に組み込まれたダイクロイックフィルタの例示としての振動波形を示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。 図２に示す関層プレートの例示としての移動の動きを示す図である。

Claims (22)

1. ディスプレイシステムであって：
   光を放出するように動作する光源；
   ディスプレイパネル；及び
   振動されるように動作する光学フィルタ；
   を有するディスプレイシステムであり、
   前記光源の放射は、前記ディスプレイパネルに前記光学フィルタを通って前記光源から延びる光路に沿って伝搬し；そして
   前記光学フィルタは、前記光源による光の放射中、振動される；
   ことを特徴とするディスプレイシステム。
2. 請求項１に記載のディスプレイシステムであって：
   フーリエ波形の関数として前記光学フィルタを振動させる手段；
   を更に有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
3. 請求項１に記載のディスプレイシステムであって：
   前記光学フィルタを振動させるように動作する電気機械波トランスデューサ；
   を更に有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
4. 請求項３に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは第１開口を有する第１プレートを有し、前記光学フィルタは、前記第１プレートの前記第１開口に組み込まれている、ことを特徴とするディスプレイシステム。
5. 請求項４に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは、前記光学フィルタを通る光の伝搬方向に前記第１開口と連続して備えられている第２開口を有する第２プレートを更に有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
6. 請求項４に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは、前記光路に対して振動方式で前記第１プレートを移動させるように動作するトランスデューサユニットを更に有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
7. 請求項６に記載のディスプレイシステムであって、前記トランスデューサユニットは、前記ディスプレイパネルにおける放射光の所望の照射を容易にするための信号波形を有する制御信号により制御される、ことを特徴とするディスプレイシステム。
8. 請求項１に記載のディスプレイシステムであって、前記光路に対する前記光学フィルタの振動波形は、のこぎり刃状振動波形、階段状振動波形及びブロック状振動波形の少なくとも一を有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
9. 請求項１に記載のディスプレイシステムであって、前記光学フィルタはダイクロイックフィルタである、ことを特徴とするディスプレイシステム。
10. 請求項１に記載のディスプレイシステムであって、前記ディスプレイパネルは、変形可能ミラーディスプレイパネル又はＬＣｏＳディスプレイパネル光学フィルタの一である、ことを特徴とするディスプレイシステム。
11. 請求項１に記載のディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、投影ディスプレイシステム又は直視ディスプレイシステムの一である、ことを特徴とするディスプレイシステム。
12. 光源と、ディスプレイパネルと、光学フィルタとを有する照明システムを動作する方法であって：
    前記光源から光を放射する段階；
    前記ディスプレイパネルに前記光学フィルタを通って前記放射光を伝搬する段階；及び 前記放射光が前記光学フィルタを通って伝搬するとき、前記光学フィルタを振動させる段階；
    を有することを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記光学フィルタはプレートの開口内に組み込まれ、前記光学フィルタの前記振動は、前記光学フィルタを通る前記放射光の伝搬に対する前記プレートの移動を含む、ことを特徴とする方法。
14. ディスプレイシステムであって：
    光学フィルタ；及び
    光は前記光学フィルタを通って進む光路に沿って伝搬するとき、前記光学フィルタを振動させるように動作する電気機械波トランスデューサ；
    を有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
15. 請求項１４に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは、フーリエ波形の関数として前記光学フィルタを振動させる手段を有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
16. 請求項１４に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは第１開口を有する第１プレートを有し、前記光学フィルタは前記第１プレートの前記第１開口に組み込まれている、ことを特徴とするディスプレイシステム。
17. 請求項１６に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは、前記光学フィルタを通る光の伝搬方向において前記第１開口と連続して備えられている第２開口を有する第２プレートを更に有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
18. 請求項１６に記載のディスプレイシステムであって、前記電気機械波トランスデューサは、前記光路に対して振動方式で前記第１プレートを移動させ、それにより前記光学フィルタを振動させるように動作するトランスデューサユニットを更に有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
19. 請求項１８に記載のディスプレイシステムであって、前記トランスデューサユニットは、前記ディスプレイパネルにおいて放射光の所望の照明を容易にするための信号波形を有する制御信号により制御される、ことを特徴とするディスプレイシステム。
20. 請求項１４に記載のディスプレイシステムであって、前記光路に対する前記光学フィルタの振動波形は、のこぎり刃状振動波形、階段状振動波形及びブロック状振動波形の少なくとも一を有する、ことを特徴とするディスプレイシステム。
21. 請求項１４に記載のディスプレイシステムであって、前記光学フィルタはダイクロイックフィルタである、ことを特徴とするディスプレイシステム。
22. 請求項１４に記載のディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、投影ディスプレイシステム又は直視ディスプレイシステムの一である、ことを特徴とするディスプレイシステム。

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