JP2012048072A - 波長多重光アドレス型ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、多重する波長の数が増加しても、構造が複雑化、大型化しない簡素な構成の波長多重光アドレス型ディスプレイを提供することを目的とする。
【解決手段】サブピクセル毎に分割されたデータ電極１０と、該データ電極の下層に設けられた光導電膜２０と、該光導電膜の下層に設けられた透明電極３０と、該透明電極の下層に第１の方向に平行に、複数の波長の光に各々対応して設けられた複数種類の波長フィルタ４０と、前記第１の方向と直交する第２の方向に平行に設けられた複数の導波路５０とを有し、前記波長フィルタを透過する波長の光が前記導波路に入射して前記光導電膜の抵抗値が低減したときに、前記透明電極に印加された電圧が前記データ電極に印加されてアドレスが行われる画像表示部１２０と、
前記複数の波長の光のいずれかを発光する発光素子を二次元状に配列した二次元アレイ１５０から発光された光を前記導波路に入射する光源部１６０と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、波長多重光アドレス型ディスプレイに関し、特に、複数の波長の光を用いて多重走査を行う波長多重光アドレス型ディスプレイに関する。

従来から、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等のディスプレイでは、大画面化、超高精細化が進んでいる。典型的なマトリクス型ディスプレイでは、複数の走査電極とデータ電極が直交している。ディスプレイの高精細化に伴い、それぞれの電極間隔は狭くなり、ある電極において、その電極と隣接する電極に印加された電圧がノイズ源となることがある。また、ディスプレイの大画面化に伴い、電極は細くかつ長くなるため、電極の配線抵抗は大きくなる。また、パネルの浮遊容量も大きくなる。このため、配線抵抗と浮遊容量で決定する電圧パルスの時定数が大きくなり、矩形波の電圧パルスを印加しても、電圧供給部から遠いパネル端では波形が崩れてしまう。そのため、高速にスイッチングすることができなくなることや、画素に十分に電圧が印加されなくなり、画像表示ができなくなることがある。

プラズマディスプレイでは、時分割階調表示方式が用いられている。画像を２５６階調で表示するためには、１フィールドに少なくとも８つのサブフィールド（ＳＦ）が必要になる。各サブフィールドは、総てのサブピクセルの放電空間の状態を一様にする初期化期間、各サブピクセルに発光の選択をする書き込み期間、選択された各サブピクセルが発光して画像を表示する表示期間から構成される。書き込み期間では、走査電極とデータ電極により走査が行われる。走査電極に走査電圧、データ電極にデータ電圧を順次印加して書き込み放電を行い、総てのサブピクセルにおいて発光・非発光の選択を行う。その後、表示期間において、総ての走査電極と維持電極に交互に電圧を印加して、表示放電を行う。ディスプレイの高精細化に伴い、走査線本数が増加すると、各サブフィールドでの書き込み期間が長くなる。１フィールド内で初期化、書き込み、表示を行うためには表示期間を短くすればよいが、輝度が低下する。また、書き込み放電を生じさせる電圧パルスは所定の時間が必要である。例えば、電圧パルス幅を０．５μｓｅｃとして、走査線本数が４０００本、サブフィールド数が８のプラズマディスプレイパネルを駆動する場合、書き込み期間は１６ｍｓｅｃ必要になる。通常、１フィールドは１６．７ｍｓｅｃであるため、１フィールドのほぼ総てが書き込み期間となってしまう。

電界放出ディスプレイでは、例えば、ゲート電極を走査電極、カソード電極をデータ電極として走査が行われている。ゲート電極に走査電圧が印加されているときに、カソード電極にデータ電圧が印加されると、冷陰極から電子が放出し、蛍光体を励起して発光する。通常、走査電極１本を選択し、走査電極に走査電圧が印加されているときに、各データ電極にデータ電圧を印加することにより表示を行っている。従って、各走査線の発光期間は１水平走査周期（１H）になる。ディスプレイの高精細化に伴い走査線本数が増加すると、１水平走査周期は短くなるため、輝度が低下する。

このような問題を解決するために、複数の波長の光を用いてアドレスする波長多重光アドレス型ディスプレイが提案されている（特許文献１参照）。かかる特許文献１に記載の光アドレス型ディスプレイでは、データ電極が各画素で分離しており、その下層に、上から順に光導電膜、透明電極、カラーフィルタ、導波路が設けられている。導波路内では、異なる走査線のデータが重畳した複数の波長の光が伝搬されており、カラーフィルタにより透過する光が選択される。カラーフィルタを透過した光により、光導電膜の抵抗値が低下し、データ電極に電圧が印加される。複数の波長の光に重畳した各走査線のデータと複数の走査電極に印加する電圧の同期をとることにより、複数の走査線を同時にアドレスすることができる。

特開２００６−１６３７８０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の波長多重光アドレス型ディスプレイでは、光源からの光を分岐器によって複数に分岐し、データに依存した光スイッチングを行っているため、構造が複雑であるという問題があった。また、多重する波長の光だけ光源が必要であるため、同時にアドレスできる走査線数を増やすに伴い、光源の数が増えてしまい、構造的に複雑になるともに、大きさ及びコストが増大してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、多重する波長の数が増加しても、構造が複雑化、大型化しない簡素な構成の波長多重光アドレス型ディスプレイを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る波長多重光アドレス型ディスプレイは、サブピクセル毎に分割されたデータ電極と、該データ電極の下層に設けられた光導電膜と、該光導電膜の下層に設けられた透明電極と、該透明電極の下層に第１の方向に平行に、複数の波長の光に各々対応して設けられた複数種類の波長フィルタと、前記第１の方向と直交する第２の方向に平行に設けられた複数の導波路とを有し、前記波長フィルタを透過する波長の光が前記導波路に入射して前記光導電膜の抵抗値が低減したときに、前記透明電極に印加された電圧が前記データ電極に印加されてアドレスが行われる画像表示部と、
前記複数の波長の光のいずれかを発光する発光素子を二次元状に配列した二次元アレイを有し、該二次元アレイから発光された光を前記導波路に入射する光源部と、を有することを特徴とする。

これにより、複数の波長の光を二次元アレイの光源を用いて発光することができ、簡素で小型の光源を用いて複数の光を画像表示部に入力することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る波長多重光アドレス型ディスプレイにおいて、
前記二次元アレイは、前記複数種類の波長フィルタの配置に対応して、同じ波長の光を発光する前記発光素子が前記第１の方向に延在する行をなして配置され、異なる波長の前記発光素子がなす前記行同士が、前記第１の方向に平行に配置されたことを特徴とする。

これにより、各行で同じ波長の光を出力することができ、画像表示手段の水平方向について、複数の波長の光を用いてアドレスを行うことができる。

第３の発明は、第２の発明に係る波長多重光アドレス型ディスプレイにおいて、
前記二次元アレイは、前記第１の方向と直交する方向に延在する各列に、前記複数の波長の光を発光する発光素子を１つずつ有することを特徴とする。

これにより、各列で複数の波長の光を必ず出力することが可能となり、画像表示部のアドレスを総てのデータ電極に対して行うことができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る波長多重光アドレス型ディスプレイにおいて、
前記画像表示部は、前記サブピクセルに対応して前記第１の方向に平行に設けられた走査電極を有し、
前記光源部は、前記走査電極に所定電圧が印加して行われる走査に同期して前記二次元アレイの前記発光素子をアドレスし、前記複数の波長の光を同時に前記導波路に入射することを特徴とする。

これにより、画像表示部の走査と光源部のアドレスを同期させ、光源部のアドレスにより画像表示部のアドレスを適切なタイミングで制御することができる。

第５の発明は、第４の発明に係る波長多重光アドレス型ディスプレイにおいて、
前記光源部の前記発光素子のアドレスは、面順次走査により行われることを特徴とする。

これにより、光源部のアドレスを極めて容易に面単位で行うことができ、画像表示部全体のアドレスを容易に行うことができる。

第６の発明は、第４の発明に係る波長多重光ディスプレイにおいて、
前記光源部の前記発光素子のアドレスは、線順次走査により行われることを特徴とする。

これにより、発光素子のドライバの数を減らして光源部の構成を簡素化しつつ、適切にアドレスを行うことができる。

第７の発明は、第６の発明に係る波長多重光ディスプレイにおいて、
前記光源部は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイであることを特徴とする。

これにより、マトリクス駆動により線順次走査を行う液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイを光源として利用することができ、既存のディスプレイを用いた簡素な構成で、画像表示部のアドレスの制御を適切に行うことができる。

第８の発明は、第１〜７のいずれかの発明に係る波長多重光ディスプレイにおいて、
前記光源部と前記導波路の間に、結合器が設けられていることを特徴とする。

これにより、複数の波長の光を結合して多重化することが容易かつ適切に行うことができ、光源部で確実に画像表示部のアドレスを行うことができる。

本発明によれば、簡素な光源を用いて、画像表示部の多重走査を確実かつ迅速に行うことができる。

本発明の実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイのデータ電極構造の一例を示した斜視図である。 実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの構成を示した図である。図２（Ａ）は、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例を示した断面構成図である。図２（Ｂ）は、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部と画像表示部の平面構成図である。 実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部と画像表示部の画素配列の一例を示した図である。 各電極に印加する電圧波形の一例を示した図である。図４（Ａ）は、画面表示部側の走査電極の電圧波形を示した図である。図４（Ｂ）は、光源部側の電圧波形を示した図である。 本発明の実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の構成を示した図である。図５（Ａ）は、実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの断面構成図である。図５（Ｂ）は、実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部と画像表示部の平面構成図である。 本発明の実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の構成を示した図である。図６（Ａ）は、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの全体構成図である。図６（Ｂ）は、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部と画像表示部の平面構成図である。 実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部１６２と画像表示部１２２の画素配列を示した図である。 光源部と画像表示部の各電極に印加する電圧波形の一例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイのデータ電極構造の一例を示した斜視図である。図１において、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイのデータ電極構造部分は、データ電極１０と、光導電膜２０と、透明電極３０と、カラーフィルタ４０と、導波路５０と、基板６０とを備える。データ電極１０は、サブピクセル毎に分割され、データ電極１０の下層に光導電膜２０が配置され、光導電膜２０の下層に透明電極３０が配置され、透明電極３０の下層にカラーフィルタ４０が配置され、カラーフィルタ５０の下層に導波路５０が配置され、最下層に基板６０が配置された構成となっている。最上位置に配置されたデータ電極１０から、下方に向かって順に各層を説明したが、形成順序としては、基板６０上に、順次導波路５０、カラーフィルタ４０、透明電極３０、光導電膜２０及びデータ電極１０を積層形成してゆく製造順序となる。

データ電極１０は、画像データが供給される電極である。よって、データ電極１０は、サブピクセル毎に分割され、独立して設けられている。光導電膜２０は、光電効果を利用し、光を受光したときに、受光した光に応じて電気抵抗が変化する膜である。透明電極３０は、光が透過する透明な電極であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide、酸化インジウム錫）等が用いられてよい。なお、透明電極３０は、所定電位を供給するための電極であるので、面全体が導電性を有するベタ膜として構成されてよい。カラーフィルタ４０は、色に応じて所定の波長又は波長領域の光を透過させる波長フィルタである。カラーフィルタ４０が透過させる光の波長又は波長領域は、色の波長範囲に応じて定められる。例えば、図１に示すように、黄色カラーフィルタ４０Ｙ、赤色カラーフィルタ４０Ｒ及び緑色カラーフィルタ４０Ｇが、データ電極１０の行方向（画面の水平方向）に平行に延在して設けられた場合には、各行のカラーフィルタ４０Ｙ、４０Ｒ、４０Ｇが、対象とする色の波長範囲にある光を透過させる。例えばこのように、行毎に異なる波長又は波長領域に対応したカラーフィルタ４０が設けられてもよい。導波路５０は、光を伝播させる伝送路である。基板６０は、導波路５０以上の上層の構造を形成し、支持するために設けられており、例えば、ガラス基板等が用いられてよい。

かかる構成のデータ電極構造において、カラーフィルタ４０に黄色フィルタ、赤色フィルタ及び緑色フィルタの３種類が用いられている場合、導波路５０に、黄、赤、緑のいずれかの波長成分を含む光を入射すれば、該当するカラーフィルタ４０を光が透過し、透過した光が光導電膜２０に照射される。光導電膜２０は、光を受光すると、自由電子を発生させ、電気抵抗値が低下する。これにより、データ電極１０と透明電極３０とが導通し、データ電極１０に、透明電極３０に印加された電圧が供給され、アドレスが行われる。つまり、導波路５０の各列（画面の垂直方向）に、異なる走査線（図１においては図示せず、カラーフィルタ４０と平行に延在する）のデータが重畳した複数の波長の光が伝搬することにより、カラーフィルタ４０により透過する光が選択され、走査線のデータに応じた所定のデータ電極１０が透明電極３０と導通する。

図２は、本発明の実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの構成を示した図である。図２（Ａ）は、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例を示した断面構成図であり、図２（Ｂ）は、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部１６０と画像表示部１２０の平面構成図である。

図２（Ａ）において、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイは、画像表示部１２０と、光源部１６０と、結合器１７０とを有する。実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイにおいては、画像表示部１２０は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイとして構成されており、光源部１６０は電気光学素子（ＥＯ素子）を二次元に配列した電気光学素子アレイ（ＥＯ素子アレイ）として構成されている例について説明する。

画像表示部１２０は、図１において説明した基板６０、導波路５０、カラーフィルタ４０、透明電極３０、光導電膜２０及びデータ電極１０の他、走査電極７０と、エミッタ電極８０と、有機化合物層９０と、透明電極１００と、基板１１０とを備える。また、光源部１６０は、バックライト１３０と、カラーフィルタ１４０と、電気光学素子（ＥＯ素子）アレイ１５０とを備える。また、光源部１６０と画像表示部１２０との間には、必要に応じて、結合器１７０が設けられてよい。

図２（Ａ）において、画像表示部１２０の基板６０、導波路５０、カラーフィルタ４０、透明電極３０、光導電膜２０及びデータ電極１０については、図１と同様の構成要素であるので、図１と同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

走査電極７０は、画像表示を行うサブピクセルを選択するための電極である。走査電極７０は、サブピクセルに対応して、カラーフィルタ４０と平行に、画面の水平方向（横方向）に延在して設けられる。

エミッタ電極８０は、各サブピクセルに画像データを供給するための電極である。なお、データ電極１０、走査電極７０及びエミッタ電極８０で、ＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ）を構成する。

有機化合物層９０は、有機化合物からなる発光ダイオードを構成しており、有機化合物中に注入された電子と正孔の再結合によって生じた励起子（エキシトン）によって発光する発光層である。有機化合物層９０には、導波路５０と平行に、列方向（画面の垂直方向）に延在する蛍光体が設けられていてよい。蛍光体は、例えば、列毎に、画像表示に必要な色の蛍光体が設けられて、データ電極１０毎にサブピクセルを構成してよい。なお、蛍光体は、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の蛍光体が設けられてよい。

透明電極１００は、光を透過する電極であり、透明電極３０と同じく面全体を覆うベタ膜として構成されてよい。基板１１０は、基板６０と同様に、ガラス基板等で構成されてよい。

次に、光源部１６０の説明を行う。バックライト１３０は、白色光を射出する発光手段である。カラーフィルタ１４０は、所定の波長又は波長領域の光を透過させる波長フィルタであり、画像表示部１２０のカラーフィルタ４０と対応した波長フィルタが用いられる。電気光学素子（ＥＯ素子）アレイ１５０は、図２（Ｂ）に示すように、電気光学素子が画素１５５として二次元状に配置された発光アレイである。構成としては、電気光学素子アレイ１５０の背面には、白色のバックライト１３０が用いられ、それぞれの波長を透過するカラーフィルタ１４０が横方向（水平方向）の画素１５５に沿って設けられている。図２（Ｂ）に示すように、図２の例においては、電気光学素子アレイ１５０の縦方向（垂直方向）の画素列を３列としている。これにより、３波長多重とすることができ、３行のサブピクセルを同時にアドレスすることが可能となる。各電気光学素子アレイ１５０は、独立に制御できるように電気配線がなされている。

電気光学素子アレイ１５０の縦方向の画素配列からの光を結合器１７０で結合し、有機ＥＬディスプレイとして構成された画像表示部１２０の導波路４０に接続する。電気光学素子アレイ１５０の縦列について、複数本の導波路を用いて各波長の光を伝送し、画像表示部１２０の１本の導波路５０に接続してもよい。

なお、図２（Ｂ）に示すように、画像表示部１２０の平面構成は、データ電極１０に沿って行方向（Ｘ方向）に複数の走査電極７０が平行に延在し、データ電極１０及び走査電極７０を含むように、カラーフィルタ４０が走査電極７０に平行に各色毎に設けられている。そして、水平方向のＸ方向においてカラーフィルタ４０とカラーフィルタ１４０の配列は一致し、Ｘ方向に垂直な光源部１６０のＺ方向と、画像表示部１２０のＹ方向の配列は一致している。また、データ電極１０、走査電極７０、カラーフィルタ４０及び導波路５０を含む交点に、画素１２５が形成されている。

次に、図３及び図４を用いて、かかる構成を有する実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの駆動方法について説明する。図３は、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部１６０と画像表示部１２０の画素配列の一例を示した図である。また、図４は、各電極に印加する電圧波形の一例を示した図である。図４（Ａ）は、画像表示部１２０側の電圧波形を示した図であり、図４（Ｂ）は、光源部１６０側の電圧波形を示した図である。

ここで、電気光学素子アレイ１５０の各画素１５５では、電圧を印加したときに光軸を曲げて光を導波路５０に導くこととする。また、画像表示部１２０の光導電膜２０の下部の透明電極３０には、電圧Ｖ_ＦＤが印加されていることとする。また、図３において、走査電極７０は、１行目からＳ１、Ｓ２、Ｓ３…と表示し、画像表示部１２０の各画素１２５はＦ１１〜Ｆ６３の行列表示、電気光学素子アレイ１５０は、Ｌ１１〜Ｌ３３の行列表示を行うものとする。そして、光源部１６０の１行目の発光素子Ｌ１１〜Ｌ１３は波長λ_１の光、２行目の発光素子Ｌ２１〜Ｌ２３は波長λ_２の光、３行目の発光素子Ｌ３１〜Ｌ３３は波長λ_３の光を発光するものとする。また、画像表示部１２０の導波路５０は、有機半導体層９０に設けられた各色の蛍光体に対応して設けられている。赤色の蛍光体の下方に形成された導波路５０にはＲ、緑色の蛍光体の下方に形成された導波路５０にはＧ、青色の蛍光体の下方に形成された導波路５０にはＢの参照符号が付されている。

図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ_０において、画像表示部１２０の走査電極７０のＳ１〜Ｓ３に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。同時に、図４（Ｂ）に示すように、光源部１６０の電気光学素子アレイ１５０の画素Ｌ１１、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３２に電圧Ｖ_Ｄを印加する。

図３において、波長λ_１の光が画像表示部１２０の蛍光体Ｒ及びＢの導波路５０、波長λ_２の光が蛍光体Ｒ及びＧの導波路５０、波長λ_３の光が蛍光体Ｇの導波路５０に伝播する。よって、波長λ_１の光を透過する画像表示部１２０の画素Ｆ１１、Ｆ４１、Ｆ１３、Ｆ４３、波長λ_２の光を透過する画素Ｆ２１、Ｆ５１、Ｆ２２、Ｆ５２及び波長λ_３の光を透過する画素Ｆ３２、Ｆ６２では、データ電極１０に、透明電極３０の印加電圧である電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２０の走査電極Ｓ１〜Ｓ３には、電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ３２が発光する。

次に、時刻ｔ_１において、図４（Ａ）に示すように、画像表示部１２０の走査電極Ｓ４〜Ｓ６に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。また。図４（Ｂ）に示すように、同時に光源部１６０の画素Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ３１、Ｌ３３に電圧Ｖ_Ｄを印加したとする。このとき、図４（Ａ）に示すように、走査電極Ｓ１〜Ｓ３の電圧は０にする。

図３において、波長λ_１の光が画像表示部１２０の蛍光体Ｇ及びＢに対応する導波路５０、波長λ_２の光が蛍光体Ｒ、Ｇ及びＢに対応する導波路５０、波長λ_３の光が蛍光体Ｒ及びＢに対応する導波路５０に伝播する。従って、波長λ_１の光を透過する画像表示部１２０の画素Ｆ１２、Ｆ４２、Ｆ１３、Ｆ４３、波長λ_２の光を透過する画素Ｆ２１、Ｆ５１、Ｆ２２、Ｆ５２、Ｆ２３、Ｆ５３、波長λ_３の光を透過する画素Ｆ３１、Ｆ６１、Ｆ３３、Ｆ６３では、データ電極１０に透明電極３０から電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２０の走査電極Ｓ４〜Ｓ６に電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ４２、Ｆ４３、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ５３、Ｆ６１、Ｆ６３が発光する。このような駆動を順次繰り返すことにより、画像表示部１２０の３本の走査電極７０を同時に走査して画像表示することができる。

このように、光源部１６０のアドレスを、所定時刻毎に切り替わる走査フィールド毎に順次走査を行う面順次走査により行うとともに、画像表示部１２０の走査との同期をとることにより、３本の走査電極７０を同時走査することができる。

なお、図３においては、３つの異なる波長の光を用いてアドレスを行う例を挙げて説明したため、光源部１６０の電気光学素子アレイ１５０は、３行の画素（発光素子）１５５からなる電気光学素子アレイ１５０として構成されているが、異なる波長の光がｍ用いられてアドレスを行う場合には、ｍ列の画素を有する電気光学素子アレイ１５０として構成すればよい。また、行の長さ、つまり列数については、画像表示部１２０の水平方向の画素数ｎに合わせて、ｎ列の画素を配列すればよい。これにより、画素をｍ×ｎに配置した電気光学素子アレイ１５０を用いて、面順次走査によりｍ行の走査電極７０を同時にアドレスすることができ、簡素なアレイで高速アドレスを行うことが可能となる。

このように、実施例１に係る波長光多重アドレス型ディスプレイによれば、電気光学素子アレイ１５０を用いて、複数の走査電極７０を同時にアドレスすることができ、容易かつ高速に画像表示部１２０のアドレスを行うことができる。

図５は、本発明の実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の構成を示した図である。図５（Ａ）は、実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の断面構成を示した図であり、図５（Ｂ）は、実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の光源部と画像表示部の平面構成を示した図である。

実施例２に係る波長多重光アドレス型ディスプレイは、光源部１６１を有機ＥＬディスプレイ１５１、画像表示部１２１をプラズマディスプレイとして構成した例を示している。

図５（Ａ）、（Ｂ）において、光源部１６１に用いられている有機ＥＬディスプレイ１５１は、自発光型ディスプレイであり、横方向の画素１５６に沿ってそれぞれの波長の光を発光する蛍光体が塗布されている。また、有機ＥＬディスプレイ１５１の縦方向の画素列を、異なる３つの波長の光を発光する３列で構成したとする。これにより、入射光を３波長多重とすることができる。また、図５（Ａ）においては、有機ＥＬディスプレイ１５１の縦方向の画素配列からの光を結合器１７１で結合して、画像表示部１２１の導波路５１に接続している。この構成は、複数の導波路を用いて各波長の光を伝送し、画像表示部１２１の導波路に接続する構成としてもよい。

プラズマディスプレイである画像表示部１２１のデータ電極１１は、各サブピクセル１２６で分離されている。データ電極１１より下部は、図１において説明したのと同様に、光導電膜２１、透明電極３１、カラーフィルタ４１及び導波路５１で構成されている。また、上方の基板１１１には、走査電極７１と維持電極７２が形成されている。走査電極７１及び維持電極７２とデータ電極１１との間の空間には、放電セル９１が形成され、画素１２６を構成している。各カラーフィルタ４１は、有機ＥＬディスプレイ１５１の各発光スペクトルを透過するように設定されている。よって、有機ＥＬディスプレイ１５１の各列で、画像表示部１２１の各列で発光させるサブピクセル１２６に対応して配置されたカラーフィルタ４１を透過する光を発光させることにより、画像表示部１２１のアドレスを行うことができる。なお、駆動方法自体は、実施例１に係る波長多重光アドレス型ディスプレイとほぼ同様であるので、その説明を省略する。

実施例２に係る波長多重アドレス型ディスプレイによれば、自発光型の有機ＥＬディスプレイ１５１を光源部１６１の二次元発光素子アレイとして利用することにより、光源部１６１を簡素かつ薄型に構成しつつ、画像表示部１２１の走査電極７１について、複数同時アドレスが可能となる。これにより、画像表示部１２１に大画面のプラズマディスプレイパネルを用いた場合であっても、サブフィールドの書き込み放電期間内にアドレス放電を終了させることができ、表示放電を行う期間を十分に確保することができる。

図６は、本発明の実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の構成を示した図である。図６（Ａ）は、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの一例の全体構成を示した図であり、図６（Ｂ）は、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部と画像表示部の平面構成を示した図である。

実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイは、光源部１６２をアクティブマトリクス型液晶パネル、画像表示部１２２を電界放出型ディスプレイとして構成した例を示している。

図６（Ａ）に示すように、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイは、電界放出型ディスプレイとして構成された画像表示部１２２と、アクティブマトリクス型液晶パネルとして構成された光源部１６２とを有する。また、光源部１６２と画像表示部１２２は、必要に応じて結合器１７２で接続される。

画像表示部１２２は、データ電極１２よりも下部は、図１の構成と同様に、光電導膜２２と、透明電極３２と、カラーフィルタ４２と、導波路５２と、基板６２とを有する。また、データ電極１２よりも上部の下側の基板６２側には、エミッタ８２と、走査電極７３とを有する。更に、上側の基板１１２の下面には、透明電極１０２と、蛍光体９２とが形成されている。エミッタ８２から電子が放出され、走査電極７３に形成された穴を通過して蛍光体９２に衝突したときに、蛍光体９２が発光することにより画像を表示する構成となっている。

液晶パネルを利用した光源部１６２は、白色のバックライト１３２を用い、それぞれの波長を透過するカラーフィルタ１４２が、行方向に延在する走査電極１５３（図６（Ｂ）参照）に沿って設けられている。図６（Ｂ）においては、液晶パネル１５２の走査電極１５３は、３本として構成されている。これにより、３波長多重が可能な二次元発光素子アレイとして構成することができる。また、列方向には、各列にデータ電極１５４が設けられている。データ電極１５４は、画像表示部１２２のサブピクセルの列に対応させ、赤色、緑色及び青色のデータ電極１５４が各列に各々設けられている。

光源部１６２と画像表示部１２２の導波路５２との間は、結合器１７２で接続されている。これにより、液晶パネルのデータ電極１５４に沿った画素１５７からの光を結合器１７２で結合して、画像表示部１２２の導波路５２に入射することができる。なお、結合器１７２を設けずに、複数本の導波路を用いて各波長の光を伝送し、画像表示部１２２の１本の導波路５２に接続してもよい。

次に、図７及び図８を用いて、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの駆動方法について説明する。図７は、実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイの光源部１６２と画像表示部１２２の画素配列を示した図である。図８は、光源部１６２と画像表示部１２２の各電極に印加する電圧波形の一例を示した図である。

なお、図７において、光源部１６２の各波長の走査電極１５３をＳ_ＬＣＤλ_１、Ｓ_ＬＣＤλ_２及びＳ_ＬＣＤλ_３、各列のデータ電極１５４をＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ及びＤ_Ｂと表示し、画像表示部１２２の各行の走査電極７３をＳ_ＦＥＤ１、Ｓ_ＦＥＤ２、Ｓ_ＦＥＤ３・・・、各色の蛍光体９２と対応した導波路５２をＲ、Ｇ及びＢで表すものとする。

図８に示すように、時刻ｔ_０において、画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ１に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。同時に、光源部１５２の走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_１に電圧Ｖ_ＬＳ及びデータ電極Ｄ_Ｒ、Ｄ_Ｂに電圧Ｖ_ＬＤを印加する。データ電極Ｄ_Ｇには電圧を印加しない。

図７において、光源部１６２の画素Ｌ１１、Ｌ１３でオンとなり、波長λ_１の光が画像表示部１２２の蛍光体ＲとＢの導波路５２に伝播する。よって、波長λ_１の光を透過する画像表示部１２２の画素Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ４１、Ｆ４３では、データ電極１２に透明電極３２の印加電圧である電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ１には電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ１１、Ｆ１３で電子が放出し、エミッタ８２と対向した位置に設けられた蛍光体９２が発光する。走査電極Ｓ_ＦＥＤ４には電圧が印加されていないため、画素Ｆ４１、４３からは電子が放出せず、蛍光体９２は発光しない。

図８に示すように、時刻ｔ_１において、画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ２に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。同時に、液晶パネル１５２の走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_２に電圧Ｖ_ＬＳ及びデータ電極Ｄ_Ｇに電圧Ｖ_ＬＤを印加する。走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_１の電圧及びデータ電極Ｄ_Ｒ、Ｄ_Ｂの電圧は０にする。

図７において、液晶パネル１５２の画素Ｌ２２がオンとなり、波長λ_２の光が画像表示部１２２の蛍光体Ｇの導波路５２に伝播する。波長λ_２の光を透過する画像表示部１２２の画素Ｆ２２、Ｆ５２では、データ電極１２に透明電極３２から電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ２には電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ２２のエミッタ８２から電子が放出され、蛍光体９２が発光する。走査電極Ｓ_ＦＥＤ５には電圧が印加されていないため、画素Ｆ５２のエミッタ８２からは電子が放出せず、蛍光体９２は発光しない。このとき、液晶パネル１５２は、アクティブマトリクス型であることから、Ｌ１１及びＬ１３はオンのままである。よって、画像表示部１２２の蛍光体Ｒ、Ｂの導波路５２には波長λ_１の光が伝播している。また、画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ１には電圧Ｖ_ＦＳが印加したままである。そのため、画素Ｆ１１、Ｆ１３では発光が継続している。

図８に示すように、時刻ｔ_２において、画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ３に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。同時に、液晶パネル１５２の走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_３に電圧Ｖ_ＬＳ及びデータ電極Ｄ_Ｂに電圧Ｖ_ＬＤを印加する。走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_２の電圧及びデータ電極Ｄ_Ｇの電圧は０にする。

図７において、液晶パネル１５２の画素Ｌ３３がオンとなる。また、画素Ｌ１１、Ｌ１３及びＬ２２はオンのままである。従って、画像表示部１２２の蛍光体Ｒの導波路５２には、波長λ_１の光が、蛍光体Ｇの導波路５２には波長λ_２の光が、蛍光体Ｂの導波路５２には、波長λ_１とλ_３の光が伝播する。そのため、画像表示部１２２の画素Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ２２、Ｆ３３、Ｆ４１、Ｆ４３、Ｆ５２、Ｆ６３では、データ電極１２に電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ１、Ｓ_ＦＥＤ２及びＳ_ＦＥＤ３には、電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ１１、Ｆ１３、Ｆ２２、Ｆ３３で電子が放出し、蛍光体９２が発光する。

図８に示すように、時刻ｔ_３において、画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ４に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。同時に、液晶パネルの走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_１に電圧Ｖ_ＬＳ及びデータ電極Ｄ_Ｒ、Ｄ_Ｇに電圧Ｖ_ＬＤを印加する。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ１の電圧、液晶パネル１５２の走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_３の電圧及びデータ電極Ｄ_Ｂの電圧は０にする。

図７において、液晶パネル１５２の画素Ｌ１１、Ｌ１２がオンとなる。また、画素Ｌ２２、Ｌ３３はオンのままである。従って、画像表示部１２２の蛍光体Ｒの導波路５２には波長λ_１の光が、蛍光体Ｇの導波路５２には波長λ_１とλ_２の光が、蛍光体Ｂの導波路５２には波長λ_３の光が伝播する。そのため、画像表示部１２２の画素Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ２２、Ｆ３３、Ｆ４１、Ｆ４２、Ｆ５２、Ｆ６３では、データ電極１２に透明電極３２から電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ２、Ｓ_ＦＥＤ３及びＳ_ＦＥＤ４には電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ２２、Ｆ３３、Ｆ４１、Ｆ４２のエミッタ８２から電子が放出され、蛍光体９２が発光する。

図８に示すように、時刻ｔ_４において、画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ５に電圧Ｖ_ＦＳを印加する。同時に、液晶パネル１５２の走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_２に電圧Ｖ_ＬＳ及びデータ電極Ｄ_Ｇに電圧Ｖ_ＬＤを印加する。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ２の電圧、液晶パネル１５２の走査電極Ｓ_ＬＣＤλ_１の電圧及びデータ電極Ｄ_Ｒの電圧は０にする。

図７において、液晶パネル１５２の画素Ｌ２２がオンとなる。また、画素Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ３３はオンのままである。従って、蛍光体Ｒの導波路５２には波長λ_１の光が、蛍光体Ｇの導波路５２には波長λ_１とλ_２の光が、蛍光体Ｂの導波路５２には波長λ_３の光が伝播する。そのため、画像表示部１２２の画素Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ２２、Ｆ３３、Ｆ４１、Ｆ４２、Ｆ５２、Ｆ６３では、データ電極１２に透明電極３２から電圧Ｖ_ＦＤが印加される。画像表示部１２２の走査電極Ｓ_ＦＥＤ３、Ｓ_ＦＥＤ４及びＳ_ＦＥＤ５には電圧Ｖ_ＦＳが印加されているため、画素Ｆ３３、Ｆ４１、Ｆ４２、Ｆ５２のエミッタ８２から電子が放出され、蛍光体９２が発光する。

このような駆動を順次繰り返し、光源部１６２のアドレスを走査ライン毎に順次行う線順次走査により行うとともに、画像表示部１２２の走査と同期させることにより、画像表示部１２２を走査して画像表示することができる。電界放出ディスプレイである画像表示部１２２の各画素１２７では、水平走査周期の３倍の期間発光している。そのため、輝度は３倍となる。

実施例３に係る波長多重光アドレス型ディスプレイによれば、光源部１６２に液晶ディスプレイ１５２を用いることにより、簡素かつ小型に光源部１６２を構成しつつ、画像表示部１２２の同時多重アドレスを容易に行うことができ、アドレス速度を向上させることができる。また、液晶ディスプレイ１５２は、マトリクス駆動を行うので、液晶ディスプレイを駆動させるドライバの数を、ｍ行＋ｎ列の数に減少させることができ、コスト低下と省スペース化を図ることができる。つまり、実施例１及び実施例２において説明した電気光学素子アレイ、有機ＥＬディスプレイにおいては、９個の画素１５５、１５６を各々駆動させるため、９個のドライバが必要となるが、光源部１６２の二次元発光アレイをマトリクス駆動する場合には、横に３、縦に３の計６個のドライバを用いるだけで、同様な各画素１５７毎の駆動を行うことができる。

なお、このようなマトリックス駆動による線順次走査は、有機ＥＬディスプレイを用いて行うことも可能であるので、光源部１６２として有機ＥＬディスプレイを用いつつ、線順次走査により光源部１６２のアドレスを行うこともできる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、実施例１乃至実施例３において、電気光学素子アレイ１５０と有機ＥＬディスプレイ１２０、有機ＥＬディスプレイ１５１とプラズマディスプレイ１２１、液晶パネル１５２と電界放出ディスプレイ１２２の組み合わせを示したが、その他、ＤＭＤ（Digital Mirror Device、デジタルミラーデバイス）や音響光学変調素子（ＡＯ素子）アレイ等も用いることができる。また、これらの組み合わせは、用途に応じて適宜変更することができる。

なお、光源に液晶ディスプレイや電気光学素子アレイ等の非自発光型素子を用いた場合には、バックライトを用いるが、その光源としては、白色光や、ＬＥＤを組み合わせたものを用いることができる。また、フィルタは、カラーフィルタやダイクロイックフィルタを用いることができる。また、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等の自発光型素子を用いた場合には、その発光特性に依存したフィルタを用いることができる。また、本実施例においては、光は可視光としたが、赤外線や紫外線を用いることも可能である。また、各実施例において、多重する波長数は３、同時にアドレスできる走査線数も３本としたが、多重する波長数を増加させることにより、同時にアドレスする走査線数を増やすことができる。

本発明では、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ、電界放出ディスプレイ等のマトリクス型ディスプレイにおいて、多波長の光を用いてアドレスを行う。光源として、マトリクス状に配列された微小光源を用いたため、分岐器を用いることがなく、多重する波長数が増加しても構造を簡素にすることができる。また、カラーフィルタを用いた場合には、光源は白色光源のみで構成することができる。また、複数本の走査線を同時にアドレスすることができるため、走査線本数が多い高精細ディスプレイにおいても容易に走査を行うことができる。更に、走査期間を長くすることができるため、輝度を向上させることができる。本発明は、特に、走査線本数の多い超高精細ディスプレイや立体ディスプレイに有効である。

本発明は、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、電界放出ディスプレイ等、画像表示に際してアドレスを行う種々のマトリクス型ディスプレイに利用することができる。

１０、１１、１２ データ電極
２０、２１、２２ 光導電膜
３０、３１、３２、１００、１０２ 透明電極
４０、４１、４２、１４０、１４２ カラーフィルタ
５０、５１、５２ 導波路
６０、６１、６２、１１０、１１１、１１２ 基板
７０、７１、７３ 走査電極
７２ 維持電極
８０、８２ エミッタ
９０ 有機半導体層
９１ 放電セル
９２ 蛍光体
１２０、１２１、１２２ 画像表示部
１３０、１３２ バックライト
１５０ 電気光学素子アレイ
１５１ 有機ＥＬディスプレイ
１５２ 液晶パネル
１６０、１６１、１６２ 光源部
１７０、１７１、１７２ 結合器

Claims (8)

1. サブピクセル毎に分割されたデータ電極と、該データ電極の下層に設けられた光導電膜と、該光導電膜の下層に設けられた透明電極と、該透明電極の下層に第１の方向に平行に、複数の波長の光に各々対応して設けられた複数種類の波長フィルタと、前記第１の方向と直交する第２の方向に平行に設けられた複数の導波路とを有し、前記波長フィルタを透過する波長の光が前記導波路に入射して前記光導電膜の抵抗値が低減したときに、前記透明電極に印加された電圧が前記データ電極に印加されてアドレスが行われる画像表示部と、
   前記複数の波長の光のいずれかを発光する発光素子を二次元状に配列した二次元アレイを有し、該二次元アレイから発光された光を前記導波路に入射する光源部と、を有することを特徴とする波長多重光アドレス型ディスプレイ。
2. 前記二次元アレイは、前記複数種類の波長フィルタの配置に対応して、同じ波長の光を発光する前記発光素子が前記第１の方向に延在する行をなして配置され、異なる波長の前記発光素子がなす前記行同士が、前記第１の方向に平行に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の波長多重光アドレス型ディスプレイ。
3. 前記二次元アレイは、前記第１の方向と直交する方向に延在する各列に、前記複数の波長の光を発光する発光素子を１つずつ有することを特徴とする請求項２に記載の波長多重光アドレス型ディスプレイ。
4. 前記画像表示部は、前記サブピクセルに対応して前記第１の方向に平行に設けられた走査電極を有し、
   前記光源部は、前記走査電極に所定電圧が印加して行われる走査に同期して前記二次元アレイの前記発光素子をアドレスし、前記複数の波長の光を同時に前記導波路に入射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長多重光アドレス型ディスプレイ。
5. 前記光源部の前記発光素子のアドレスは、面順次走査により行われることを特徴とする請求項４に記載の波長多重光アドレス型ディスプレイ。
6. 前記光源部の前記発光素子のアドレスは、線順次走査により行われることを特徴とする請求項４に記載の波長多重光ディスプレイ。
7. 前記光源部は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイであることを特徴とする請求項６に記載の波長多重光ディスプレイ。
8. 前記光源部と前記導波路の間に、結合器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の波長多重光ディスプレイ。

Images