JP2019135512A - 立体表示装置、及び空中立体表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態1について、詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態1に係る立体表示装置100の全体構成を模式的に示す図である。図1に示す様に、立体表示装置100は、表示部60、駆動回路70、コンピュータ80を含んでいる。
図2は、表示部60の上面図である。図3は、図2に示した表示部60のA−A断面図である。図2及び図3に示すように、表示部60は、マイクロレンズアレイ50と、表示素子10とを含んでいる。
図4は、画素12の上面図である。図5は、図4に示した画素12のB−B断面図である。図4、及び図5に示すように、画素12の各々は、マイクロLED14,15,16を含んでいる。また、画素12の各々は、赤色の波長帯の光を発する赤発光マイクロLED14と、緑色の波長帯の光を発する緑発光マイクロLED15と、青色の波長帯の光を発する青発光マイクロLED16と、の少なくとも3個のマイクロLED14,15,16を含んでいても良い。このように、本実施形態のインテグラルイメージング技術を用いた立体表示装置100では、マイクロLED14,15,16を画素に含む表示装置10が、表示部60に用いられている。
発明者らは、以下に示す構成の立体表示装置100について、実際に輝度を評価した。
・マイクロレンズアレイ50の構成
・マイクロレンズ55の配置ピッチはX方向、Y方向共に、500μm
・マイクロレンズ55の焦点距離fは500μm
・マイクロレンズ55の数は256×192個
・画素ユニット11の構成
・画素12の数は、7行7列の49個(N=49)
・49個の画素12の配列中心は、マイクロレンズ55の光軸上
・画素12のピッチは、X方向、Y方向共に、60μm
・視域はX方向、Y方向共に、±19.8度
・最外周の画素12とマイクロレンズ55の端部直下との間に、70μmのスペース
・画素12の構成
・画素12の中心に、赤発光マイクロLED14、緑発光マイクロLED15、青発光マイクロLED16を配置
・いずれのマイクロLEDも、片面に、P側、N側の2個の電極を配置しており、フリップボンド接続で、基板5上の画素配線22によって、マイクロLED駆動回路3と接続されており、それぞれ所定の電圧で、電流を供給され発光する。
・赤発光マイクロLED14の構成
・AlInGaP系化合物半導体製のマイクロLEDチップ
・大きさ15μm×15μm
・高さ10μm
・電圧2.5V、電流1μAでの光出力0.75μW、
・発光ピーク波長630±5nm
・緑発光マイクロLED15の構成
・InGaN系化合物半導体製のマイクロLEDチップ
・大きさ15μm×30μm
・高さ8μm
・電圧3.1V、電流1μAでの光出力0.75μW
・発光ピーク波長525±4nm
・青発光マイクロLED16の構成
・InGaN系化合物半導体製のマイクロLEDチップ
・大きさ15μm×15μm
・高さ8μm
・電圧3.0V、電流1μAでの光出力0.9μW
・発光ピーク波長が460±5nm
・基板5の構成
・アルミニュウム合金の金属板をベースに用い、その上に絶縁層を設けた上に、2層の銅配線を設けた
・1層目配線は列信号線と電源、及びGND
・2層目配線は行選択線
・列側の端部に列信号出力回路、行側端部に行選択回路を実装
・赤発光マイクロLED14、緑発光マイクロLED15、青発光マイクロLED16、及びマイクロLED駆動回路3は、画素配線22を形成した別のフレキシブル基板に搭載した後、2層配線の上に貼り付けた
・画素配線22と2層目配線は、フレキシブル基板に設けたスルーホールを介して接続
・画素レンズ17の構成
・基板5上にマイクロLED14,15,16を搭載した後に形成
・直径53μm
・高さは50μm
・上部は半径30μmの半球状
・基板5の表面から高さ20μmの所までは、円柱状
・金型に基板5を装着し、透明なシリコーン樹脂を注入して、一斉形成
・表示部60の構成
・基板5の表面に画素レンズ17を形成した後、基板5の上部にマイクロレンズアレイ50を設置
・基板5の表面の複数箇所に柱を設けてマイクロレンズアレイ50を支持
・柱の高さは焦点距離f=500μmより35μm高くした
このように構成した、立体表示装置100において、赤発光マイクロLED14、緑発光マイクロLED15、及び青発光マイクロLED16に対して、それぞれ1.1μA、2.25μA、1.1μAの電流を流して、全点灯させた。この時、立体表示装置100の中央部から1m離れた距離から観察した表示部60の輝度は、930Cd/m2であった。また、この時の消費電力は35Wであった。
本発明の実施形態2について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の実施形態3について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態1または2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
発明者らは、実施形態1で説明した立体表示装置100の構成と同様の構成で、空中立体表示装置300についても同様に評価を行った。この評価によれば、空中立体表示装置300の輝度は、530Cd/m2であった。これらは、立体表示装置100に比べて、43%程度暗くなっている。しかしながら、通常の屋内用平面ディスプレイ並みの輝度は、無理なく実現出来ていた。なお、空中立体表示装置300での輝度低下は、主に反射光学素子380による反射ロスによるものである。これは、反射光学素子380の開口率を上げる事で、改善することができる。
本発明の実施形態4について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態1から3で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の実施形態5について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態1で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の実施形態6について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態1で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の実施形態7について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態1で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の態様1に係る立体表示装置(100)は、複数のマイクロレンズ(55)を2次元アレイ配置したマイクロレンズアレイ(50)と、前記マイクロレンズ(55)と各々対をなす複数の画素ユニット(11)を2次元アレイ配置した表示素子(10)と、を備えた表示部(60)を含み、前記画素ユニット(11)の各々は、複数の画素(12)を有し、前記画素(12)の各々は、マイクロLED(14,15,16)を含む構成である。
17、617 画素レンズ
10、510 表示素子
10 表示装置
11、511、611 画素ユニット
12、612、612b 画素
50 マイクロレンズアレイ
55、755 マイクロレンズ
60、160、660、760 表示部
100 立体表示装置
165 表示ユニット
170 隔壁
300、400 空中立体表示装置
480 ハーフミラー
380 反射光学素子
485 再帰反射フィルム
612a 中心画素
612b 端部画素
14 赤発光マイクロLED
15 緑発光マイクロLED
16 青発光マイクロLED
Claims (12)
- 複数のマイクロレンズを2次元アレイ配置したマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズと各々対をなす複数の画素ユニットを2次元アレイ配置した表示素子と、を備えた表示部を含み、
前記画素ユニットの各々は、複数の画素を有し、
前記画素の各々は、マイクロLEDを含む
ことを特徴とする立体表示装置。 - 前記画素は、対応する前記マイクロレンズを通して、各々異なる方向に向けて光を放出することを特徴とする請求項1に記載の立体表示装置。
- 前記画素ユニットに含まれる画素数をNとすると、前記表示部の輝度が、(1000/N)cd/m2より大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の立体表示装置。
- 前記マイクロLEDは、前記画素の中央部に配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の立体表示装置。
- 前記マイクロLEDは透明樹脂からなる画素レンズに覆われていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の立体表示装置。
- 前記画素ユニットは、複数の前記画素のうち少なくとも最外周に位置する前記画素の前記画素レンズの光軸が、対応する前記マイクロレンズの中心に向いていることを特徴とする請求項5に記載の立体表示装置。
- 前記表示部は、1つの前記マイクロレンズと、1つの前記画素ユニットとからなる表示ユニットを複数備え、
隣合う前記表示ユニット間は、光吸収材を含む材料から形成されている隔壁により互いに隔てられていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の立体表示装置。 - 前記画素は、赤色の光を発する前記マイクロLEDと、緑色の光を発する前記マイクロLEDと、青色の光を発する前記マイクロLEDと、の少なくとも3個の前記マイクロLEDを含むことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の立体表示装置。
- 3個の前記マイクロLEDのうち、赤色の光を発する前記マイクロLEDは、AlInGaP系化合物半導体であることを特徴とする請求項8に記載の立体表示装置。
- 3個の前記マイクロLEDのうち、緑色の光を発する前記マイクロLEDは、InGaN系化合物半導体であることを特徴とする請求項8に記載の立体表示装置。
- 3個の前記マイクロLEDのうち、青色の光を発する前記マイクロLEDは、InGaN系化合物半導体であることを特徴とする請求項8に記載の立体表示装置。
- 請求項1から11の何れか一項に記載の立体表示装置と、前記立体表示装置により生成された立体像を空中に表示する反射光学素子と、を備えたことを特徴とする空中立体表示装置。
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