JPH10133620A - 表示解像度を高めたビジュアル・ディスプレイ・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相空間光変調スキャナを利用し表示解像度
の向上を図ったビジュアル・ディスプレイ・システムを
提供する。 【解決手段】 ビジュアル・ディスプレイ・システム
（８０）は、画像源（８１）を形成する発光素子（１
１）のアレイ（１０）と、位相空間光変調スキャナ（３
０）と、ドライバ／制御回路（１０５）と、光学拡大系
（１０６）で構成される。ディスプレイ・システム（８
０）は匡体内に封入され、これによって光学レンズ（１
０６）が形成される。位相空間光変調スキャナ（３０）
は、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作す
る。動作の間、電圧のような外部刺激をスキャナ（３
０）に印加することによって、それを通過する光の位相
を変化させる。走査動作によって、画像源の画素数を増
大せずに、得られる画像の表示解像度を高めることがで
きる。位相空間光変調スキャナ（３０）は、画像源の副
画素，画素群，および／またはサブ・アレイを走査する
ことによって動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小ビジュアル・
ディスプレイの分野に関し、更に特定すれば、走査技法
を利用して、完全に一体化した画像を観察者の視野内に
投影する微小ビジュアル・ディスプレイに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】人間の視覚系は、ビジュアル・ディスプ
レイを含む、多くの異なるフォーマットで発生する大量
の情報を吸収する能力を有する、複雑系である。今日の
世界では、多くのタイプの情報を表示するビジュアル・
ディスプレイが見られ、発着予定情報を通知するために
空港において見られる大型ビジュアル・ディスプレイか
ら、ポケット計算機に内蔵されるような小型ビジュアル
・ディスプレイまで、様々なサイズや形状のディスプレ
イがある。ビジュアル・ディスプレイの小型化、特に、
携帯用通信機器、スマート・カード・リーダ装置(smart
-card reader device)等のような携帯用電子装置に利用
されるビジュアル・ディスプレイの小型化では、表示解
像度(display resolution quality)、必要な最少電力の
維持、および製造コストの低減が関心事である。

【０００３】ビジュアル・ディスプレイの小型化、およ
び解像度の維持に関しては、情報を処理し統合化する人
間の視覚系の能力、および視覚系がこれを行うことがで
きる速度に関連がある。人間の視覚系は、約６０Ｈｚ以
下の情報であれば処理し解釈することが可能である。し
たがって、ビジュアル・ディスプレイ内で画像の位置を
変えながら１／６０秒以内に投影し、走査すれば、目視
者の目には１つの拡大された一体画像として見える。一
例として、６０Ｈｚの速度でビジュアル・ディスプレイ
内の６カ所の異なる位置に「Ａ」という画像を移動する
と、目視者には６個の「Ａ」から構成された１つの一体
画像が見える。画像の内容を同時に変調した場合、例え
ば、６つの文字「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，
「Ｅ」，「Ｆ」から成る画像を別個にかつ連続的に６カ
所の異なる位置に６０Ｈｚの速度で移動させた場合、目
視者にはこれら６個の文字から成る１つ一体画像が見え
る。このプロセスは、時間多重画像(time-multiplexed
imagery)としてより一般的に知られており、スキャナの
使用を通じて、そしてより具体的には、解像度を向上さ
せた微小ビジュアル・ディスプレイの開発において、表
示技術の分野で利用することができる。

【０００４】小型、軽量、低電力のビジュアル・ディス
プレイの開発に、多大の努力が費やされてきた。表示技
術によってビジュアル・ディスプレイの小型化が進むに
連れ、かかるディスプレイの解像度を維持することが困
難となった。これら微小ビジュアル・ディスプレイの開
発において最も重要なのは、製造コストの維持および／
または低減を図りつつ、表示解像度を達成可能とするこ
とである。ディスプレイの活性領域が狭くなれば、解像
度を維持するためには画素サイズも小さくしなければな
らない。より高い解像度を望むと、画素数が多くなり、
物質コストおよび製造コストの上昇を招く。これは、部
分的に、画素数を増大するために必要な電気相互接続部
の数のためである。その結果、製造歩留まりも大幅に低
下する。今日利用されている走査装置は、ビジュアル・
ディスプレイの解像度を高める上で助けとなっている。
これら走査装置は、多くの形態があり、最も一般的な電
気機械式スキャナは、電流磁気効果スキャナ(galvanome
tric scanner) や多角形スキャナ(polygon scanner) に
ように、ミラーを内蔵したものである。このようなタイ
プの電気機械式スキャナは、一般的に、サイズが非常に
大きいので、小型軽量で、低電力消費で動作し、元来携
帯用であることを意図する表示装置に内蔵するには不向
きである。加えて、機械式スキャナは複雑であり、その
ため製造に費用がかかり、しかも多くの場合動作の間大
量の電力を消費する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、直視，投
影，または仮想のいずれかのタイプの高解像度微小ビジ
ュアル・ディスプレイの製造を可能とする小型の走査装
置を内蔵し、副画素(sub-pixel) ，画素群，および／ま
たはサブ・アレイ(sub-array) を走査することによっ
て、使用する画素数を少なくし、相互接続部を減らし、
製造歩留まりの向上をもたらすことによって製造コスト
の低減を図る、微小ビジュアル・ディスプレイが必要と
されている。

【０００６】したがって、位相変調のために位相空間光
変調スキャナ(phase spatial lightmodulator scanner)
を利用することによって、個々の副画素，画素群，お
よび／またはサブ・アレイの走査を可能とし、解像度を
向上させた低電力微小ビジュアル・ディスプレイを得る
ことが非常に望まれている。

【０００７】本発明の目的は、微小ビジュアル・ディス
プレイに使用し表示解像度を向上するための、新規で改
良された位相空間光変調スキャナを提供することであ
る。

【０００８】本発明の別の目的は、画像源から発せられ
る光の位相変調のために位相空間光変調スキャナを利用
し、スキャナの微小ビジュアル・ディスプレイへの内蔵
を可能とすることによって、表示解像度の向上を図った
新規で改良されたビジュアル・ディスプレイ・システム
を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、微小ビジュアル・デ
ィスプレイに内蔵可能な、位相空間光変調スキャナおよ
び外部からの刺激の印加を利用し、副画素，画素群，お
よび／またはサブ・アレイを走査する方法を提供するこ
とである。

【００１０】本発明の更に他の目的は、目視される画像
の解像度を維持しつつ、副画素，画素群および／または
サブ・アレイの走査を可能とする、新規で改良された走
査方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述のおよびその他の問
題の実質的な解決、ならびに上述のおよびその他の目的
の実現は、微小ビジュアル・ディスプレイに内蔵され、
画像源，位相空間光変調スキャナ，ドライバ／制御回路
および光学素子で構成される、ビジュアル・ディスプレ
イ・システムにおいて達成される。好適実施例におい
て、位相空間光変調スキャナは、液晶物質を利用して、
最も一般的には発光ダイオードまたは垂直空洞面放出レ
ーザ（ＶＣＳＥＬ）である、発光素子のアレイから発生
される光の位相を空間的に変調することによって、結果
的に一体化される画像を発生し、目視される一体画像の
解像度向上を図る。尚、ここで理解すべきは、有機発光
ダイオード（ＬＥＤ），陰極線管（ＣＲＴ），電界放出
ディスプレイ（ＦＥＤ），エレクトロルミネセンス・デ
ィスプレイ，プラズマ・ディスプレイ，液晶ディスプレ
イ（ＬＣＤ）等のような、他の発光素子または画像発生
素子も利用可能であるが、簡略化のために「発光素子」
という一般的な用語をこの明細書全体にわたって用いる
ことである。

【００１２】概して、本発明の位相空間光変調スキャナ
は、光の位相、即ち、それを通過する光の方向性経路を
空間的に変調する機能を果たす。液晶位相空間光変調ス
キャナを使用する例では、液晶物質を構成する分子の構
造的組織が剛体ではない、即ち、外部刺激の直接的な結
果として、分子を容易に再配向できるという原理に基づ
いて、これを達成する。尚、液晶位相空間光変調スキャ
ナのことを、以降液晶スキャナと呼ぶことにする。この
液晶物質上に外部刺激を加えることによって、液晶物質
の分子構造の再配向が得られ、それを通過する光に位相
変化を起こすことができる。簡単に述べると、位相変化
は、外部刺激、即ち、本発明では印加電圧の関数であ
る。印加電圧は比例的である必要はない。液晶に印加す
る電圧量を変化させることによって、結果的に位相変調
の変化が生じ、それを通過する光の移動方向が変化する
ことは理解されよう。

【００１３】本発明の液晶スキャナの動作の間、液晶ス
キャナに電圧を印加することによって、液晶物質の分子
配向を変化させ、二重屈折／複屈折(double refraction
/birefringence) 効果，光学回転光二色性(dichroism)
，または光学散乱のような光学特性における変化が結
果的に得られる。この液晶物質の分子構造の再配向は、
観察者が見たときに、発生した一体画像のフィル・ファ
クタ(fill factor) および／または画素数における目に
見える変化として変換される。より具体的には、発生さ
れた光波の位相を空間的に変調して、方向性変化を発生
させ、一体画像を生成し、これを観察者が見るのであ
る。この一体画像は、解像度が向上し、フィル・ファク
タが高くなったように見えるが、画像源上の実際の画素
数は同一のままである。

【００１４】液晶スキャナを応用する際には、光学ディ
スプレイの構造および所望の結果に応じて、透過モード
または反射モードのいずれかで動作するように配置す
る。透過モードで動作する場合、液晶スキャナは、発光
素子のアレイが発生する光が直接スキャナを通過し、走
査されて、位相変調による一体画像を生成するように配
置する。スキャナが反射モードで動作する場合は、液晶
スキャナは表面上に反射素子を有し、アレイが発生する
光がスキャナを２回通過するように配置する。これによ
って、ほぼ同一の厚さの液晶物質層を有する透過モード
における動作時に生じる位相変化の約２倍の位相変化を
発生させる。あるいは、液晶物質層を、透過モードで使
用する厚さの約１／２に形成した場合の透過モードにお
いて生じる位相変化と同様の位相変化を発生させる。

【００１５】スキャナは、副画素，画素群，および／ま
たはサブ・アレイを走査することによって、位相変調に
より一体画像を発生するように動作する。走査は、光の
位相即ち移動方向を空間的に変調する作用を行うことに
よって、発せられた光を空間的に変調し、一体画像の別
の部分を生成する。画像源上の実際の画素数は同一であ
り、追加の活性領域、即ち、画素等は使用しておらず、
しかも発生される一体画像の解像度およびフィル・ファ
クタは、走査プロセスによって劇的に向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下の説明において、本発明を図
示する異なる図面上で同様な素子を識別する際、同様の
番号を用いることとする。本発明は、アレイ状に形成さ
れ、個々にアドレス可能な発光素子を利用することを基
本としており、この発光素子アレイをドライバ／制御回
路および光学素子と組み合わせることによって、本発明
の発光素子ディスプレイ・チップ、即ち、画像源を構成
するものである。所与の数の発光素子で解像度を高め
る、あるいは、所望の解像度を達成するために必要な発
光素子の数を減少させるために、様々な走査技法を用い
ることができる。発光素子ディスプレイ・チップは、ビ
ジュアル・ディスプレイ・システムのための画像源とし
て機能し、これによって、光変調スキャナを用いて、発
光素子アレイの部分または要素を走査することによっ
て、その部分から発せられる光の位相を空間的に変調
し、その結果一体画像を形成するものである。この位相
変調は、移動方向(directional travel)を変更し、本質
的に光をディスプレイの別の部分に「移動させる」よう
に作用する。この走査作用は、観察者に高解像度の一体
画像が得られたと思わせるような画像を形成する。この
走査によって、ページいっぱいの表示を発生するために
必要な表示素子数よりも大幅に少ない数の画素で、ペー
ジいっぱいの表示を作成可能であることを当業者は認め
るであろう。こうして得られる一体画像は、直視画像，
仮想画像，または投影画像の１つとして目視可能であ
る。

【００１７】本発明で利用する走査プロセスは、位相変
調の原理に基づいており、これによって、アレイの部分
即ち素子によって発せられる光の光路を変化させる。よ
り具体的に述べると、好適実施例では、複数の液晶スキ
ャナ画素で構成された液晶スキャナを利用し、外部刺激
を印加することによって、その中に含まれる液晶物質の
分子配向を変化させ、その結果、そこを通過する光の位
相変調を発生させる。こうして発生する位相変調によっ
て、最少の画素数および低いフィル・ファクタを有する
画像源が、液晶スキャナとの組み合わせによって、それ
より遥かに多量の画素で構成されていると思える一体画
像を発生可能となる。尚、好適実施例では、液晶位相空
間光変調スキャナ、簡単に呼べば液晶スキャナを利用す
る場合について説明するが、光電スキャナ，音光スキャ
ナ(acousto-opticscanner)等のような、その他のタイプ
の位相空間光変調スキャナも利用可能であることは理解
されよう。

【００１８】前述のように、この開示の目的は、発光素
子ディスプレイ・チップ，位相空間光変調スキャナ，ド
ライバ／制御回路，および複数の光学素子で構成され
た、微小ビジュアル・ディスプレイ・システムを提供す
ることである。好適実施例では、微小液晶スキャナを用
いて、ディスプレイ・チップによって発せられる光の位
相変調を発生させることによって、ディスプレイ・シス
テムの小型サイズを維持し、携帯用電子機器等のような
微小ビジュアル・ディスプレイに内蔵可能とする。

【００１９】これより図面を参照しながら、本発明によ
る発光素子アレイを走査する３つの方法、即ち、副画素
走査，サブ・アレイ走査，および画素群走査の開示を行
う。尚、画像源および得ようとする所望の画像に応じ
て、ここに記載する走査技法は、別個にでもまたは組み
合わせてでも利用可能であることは理解されよう。即
ち、図１には、本発明の副画素走査技法を示す。簡略平
面図に示すのは、発光素子１１のアレイ１０の一部であ
る。尚、無機または有機発光ダイオード（ＬＥＤ），垂
直空洞面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ），陰極線管（ＣＲ
Ｔ），電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ），エレクトロル
ミネセンス・ディスプレイ，プラズマ・ディスプレイ，
液晶ディスプレイ等のように、二次元アレイに形成可能
な、種々の光源即ち画像発生素子の利用も可能であるこ
とは理解されよう。簡略化のために、この明細書では、
全体を通して「発光素子」という一般的な用語を用いる
ことにする。図示のように、発光素子１１のアレイ１０
は、複数の画素１２を規定する。アレイ１０の各画素１
２は、活性領域１３および不活性領域１４を規定するよ
うに製造される。不活性領域１４は、更に、第１不活性
領域１５，第２不活性領域１６，および第３不活性領域
１７に再分割されている。この具体例では、各画素１２
の活性領域１３は、個々の画素１２の領域の２５％を占
め、図では斜線で示されている。走査プロセスの間、ビ
ジュアル・ディスプレイ・システムに内蔵されている位
相空間光変調スキャナ、即ち、好適実施例では液晶スキ
ャナ（すでに論じた）に可変の外部電圧を印加する。ア
レイ１０から発せられる光は液晶スキャナを通過し、画
素１２の画像の走査を行う、即ち、第１不活性領域１５
を通過し、次に第２不活性領域１６および第３不活性領
域１７を通過して、各画素１２の活性領域において走査
を行う。この様子は、図１において、方向を示す矢印で
概略的に表わされている。概して言えば、各画素１２の
活性領域１３を走査し、即ち、画素１２によって表わさ
れる光即ち画像の一部が、電圧を印加されている液晶ス
キャナを通過し、その結果、位相方向の変化を受けた放
出光が移動方向を変えて、各画素１２の第１，第２およ
び第３不活性領域１５，１６，１７それぞれを画像の特
定部分で満たすのである。走査作用は、画像データ情報
を走査することによって機能する。同一データ情報が不
活性領域１４の各部分に対して走査される場合、その結
果得られる一体画像は、より高いフィル・ファクタを有
するように見える。不活性領域１４の各部分に対して異
なるデータ情報を走査すれば、結果的に得られる一体画
像は、より高いフィル・ファクタとより高い解像度を有
するように見えるが、いずれの場合にも、画素１２の
数、または画像源のフィル・ファクタには実際の増大は
ない。

【００２０】次に図２を参照すると、本発明による画素
群走査技法が示されている。図１に示した素子と同様の
素子全てには、同様の番号を付し、ダッシュ（’）を付
け加えて、異なる実施例であること、即ち、利用する走
査技法が異なることを示す。図２に示すのは、発光素子
１１’の部分的アレイ１０’の簡略平面図である。本例
では、アレイ全体の２５％に対応する(correlating) 、
部分的アレイ１０’の約２５％が活性であると見なし、
図２では活性領域１３’として表わし、残りの７５％が
不活性で、図２では不活性領域１４’として表わしてい
る。動作の間、一群の画素１２’は共に走査され、アレ
イ１０’の副部分を形成する。より具体的に述べると、
画素１２’群から発せられた光は、特定の電圧が印加さ
れている液晶スキャナの特定部分を通過する。ここを通
過した光は、位相の変化を受け、これによって移動方向
が変化する。既に図１で説明したように、位相変化によ
って、画素１２’の画像が不活性領域１４’を通過して
移動する。即ち、画素１２’の画像は第１不活性領域１
５’に移動し、次に第２不活性領域１６’に移動し、最
後に第３不活性領域１７’に移動する。これは、図２に
おいて、方向を示す矢印によって表わされている。これ
らの位相変化の結果として、フィル・ファクタが上昇
し、アドレス可能な画素数が４倍になるという特徴を有
する一体画像が得られる。この走査技法を用いることに
よって、更に解像度が高い一体画像も形成できるが、そ
の場合でも、画像源に画素１２’の追加は不要である。

【００２１】次に図３を参照すると、本発明のサブ・ア
レイ走査技法の簡略平面図が示されている。図１および
図２で示した素子と同様の素子には全て、同様の番号を
付し、更に二重ダッシュ（’’）を付け加えて、異なる
実施例であること、即ち、異なる走査技法が利用されて
いることを示す。本発明によるサブ・アレイ走査技法
は、発光素子１１’のアレイを２つ以上利用する。これ
は二次元アレイであり、先に開示した走査技法と同様で
あるが、この技法では、より大きな発光素子１１’’の
アレイを、ここではサブ・アレイ１８として引用する、
サブ・アレイに分割する。各サブ・アレイ１８は複数の
画素１２’’で構成され、最初に、ガラスのような基板
１９に取り付け、活性領域および不活性領域１３’’，
１４’’をそれぞれ規定する。走査プロセスの間、複数
の画素１２’’で構成された各サブ・アレイ１８が走査
される。好適実施例では、放出光は帯電した液晶物質を
通過することにより、所定の位相変化を受ける（以下で
論ずる）。各サブ・アレイ１８から発せられた光は、不
活性領域１４’’、より具体的には、複数の連続する不
活性領域１５’’，１６’’，１７’’に走査され、そ
の結果、観察者が目視可能な一体画像が発生する。サブ
・アレイ１８の集合全体で画像源を構成するが、フィル
・ファクタがアレイ全体の２５％であり、２５％のアレ
イ活性領域と７５％を占める基板１９の領域とを有す
る。先の走査技法の場合と同様、結果的に得られる一体
画像は、フィル・ファクタの上昇およびアドレス可能な
画素数の４倍増という特徴を有し、しかも画像源によっ
て与えられる画素１２’’以外には、追加の画素１
２’’を使用する必要はない。

【００２２】次に図４を参照すると、副画素の走査用に
構成された、本発明の発光素子２２の部分的アレイ２０
の簡略平面図が示されている。アレイ２０は、複数の金
属線相互接続部２４を有し、アレイ２０の複数の画素２
３によって規定される不活性領域２５内に、行／列アド
レス構成で形成されている。本発明の発光素子アレイ２
０は、各発光素子２２を別個にアドレスすることによっ
て動作するように設計されている。アレイ２０は、概略
的に、複数の発光素子２２によって形成され、これらの
発光素子２２は行および列のマトリクスに配置され、電
荷結合素子（ＣＣＤ）アレイに用いられているのと同様
の行／列アドレシング接点を有する。発光素子２２への
接点は、従来の堆積および／またはエッチング技法によ
って形成され、例えば、共通の行および列バス接点２６
を形成して、各発光素子２２を別個にアドレスする。こ
れは、当技術では一般的に知られていることである。複
数のドライバ／制御回路（図示せず）が設けられてお
り、データ入力端子を有し、更に複数の接続パッド（図
示せず）を介して発光素子アレイ２０に接続されている
制御信号出力端子を有し、アレイ２０の各発光素子２２
の活性化および制御を行い、データ入力端子に印加され
るデータ信号に応じた画像を発生する。

【００２３】本発明では、走査を利用しているために、
アレイ２０が規定するのに必要な画素２３の数が少ない
ため、必要な相互接続部の数も少なくて済む。このよう
に相互接続部の数が少ないので、アレイ２０の製造歩留
まりが高くなるため、製造コストの低減が図られる。ド
ライバ／制御回路および複数の光学素子と組み合わせ
て、本発明と同様の発光素子ディスプレイ・チップを形
成する、アレイ２０の形成についての更に詳しい記載
は、１９９５年７月１１日に特許された、"Integrated
Electro-Optical Package"と題する米国特許番号第５，
４３２，３５８号において見ることができる。この特許
は本願と同一譲受人に譲渡されており、更にこの特許の
内容は本願でも使用可能である。

【００２４】本発明の走査装置は、位相空間光変調スキ
ャナ装置、即ち、好適実施例では、先に開示したような
液晶スキャナを利用している。次に図５，図６，図７を
参照すると、それぞれ、反射型液晶スキャナ３０，透過
型液晶スキャナ３０’およびドライバ回路６０と一体化
した反射型液晶スキャナの簡略部分断面図が示されてい
る。先に開示したように、好適実施例では、本発明のビ
ジュアル・ディスプレイ・システムは、画像源と、光変
調媒体として機能する液晶物質とを内蔵しており、これ
によって、通過する光の位相の空間的変調を行う。尚、
この明細書全体において、液晶スキャナに言及するとき
は、種々の液晶積層製造物(liquid crystal stack fabr
ication)，および強誘電体液晶物質やネマティック液晶
物質を含む種々の液晶物質を使用することができ、これ
らは印加される信号または電位の相違によって、異なる
モードで動作することは理解されよう。利用すべきスキ
ャナの動作モードおよび走査技法は、本発明のビジュア
ル・ディスプレイ・システムに内蔵される、発光素子デ
ィスプレイ・チップの発光素子アレイの製造および光学
システム（以下で論ずる）の構成によって異なる。本発
明のスキャナは、反射モードまたは透過モードのいずれ
かで動作するように製造される。好適実施例の液晶スキ
ャナは、画素を形成しない構成(non-pixelated) 、単一
画素、または液晶スキャナ画素のアレイとして形成可能
であることは理解されよう。

【００２５】具体的に図５を参照すると、反射モード
（以下で論ずる）において走査する場合に使用する、反
射型液晶スキャナ３０の簡略拡大部分断面図が示されて
いる。反射型液晶スキャナ３０は、通常、積層形態で製
造され、ガラスのような光透過性であるいずれかの好都
合な物質で形成された基板３２を含む。基板３２の縁に
隣接して、複数のボンド・パッド即ち端子パッド（図示
せず）が形成され、複数の導電性物質層（以下で論ず
る）で形成された複数の制御回路層と電気的に連通す
る。第１導電性物質層３４が、基板３２の上面上に形成
されている。第１パターン導電性物質層３４が、酸化イ
ンディウム錫（ＩＴＯ）のような光透過性物質で形成さ
れ、これによって、その上に衝突した光を通過させ、光
学的に透明な接点を規定することができる。第１分子配
向層３６が、透過性導電性物質層３４の上面上に配置さ
れている。分子配向層３６は、液晶物質（以下で論ず
る）を構成する分子の適正な位置決めおよび整合を行
い、電圧のような、液晶スキャナ３０に作用する外部刺
激が全く存在しない場合に、分子を特定の方向に配向さ
せる。全体的に管状のガラス・スペーサ３８が、接着
剤，化学的接合，層の成長およびエッチング等のような
いずれかの好都合な手段によって、分子配向層３６の上
面上に固着されている。この管状ガラス・スペーサ３８
は、種々の他の実施例で形成することもでき、本構造は
この説明のためのみに示すのであることは、勿論理解さ
れよう。管状ガラス・スペーサ３８は、それ自体を貫通
する十分なサイズの内部開口３９が規定されており、透
過性電極パターニング（以下で論ずる）によって形成さ
れたアレイを包囲する。内部対向平面を有する管状ガラ
ス・スペーサ３８における開口３９が、分子配向層３６
の上面と共に規定する空洞には、液晶物質４０の連続層
が充填されている。この目的に使用可能な液晶物質の典
型例は、１９８７年９月２２日に特許された、"Liquid
Crystal Compounds and Compositions Containing Sam
e" と題する、米国特許番号第４，６９５，６５０号、
および１９８９年５月３０日に特許された、"Ferroelec
tric Liquid Crystal Compounds and Compositions" と
題する、米国特許番号第４，８３５，２９５号に開示さ
れている。

【００２６】ガラス・プレート４６は第２導電性物質層
４４を有し、これにパターニングがほどこされて更に第
２接点を規定する。あるいは、導電物質層３４にもパタ
ーニングを行い、導電性物質層４４に直交するように構
成し、別個の画素を規定することも可能であることは理
解されよう。層４４は、ガラス・プレート４６の下面上
に形成され、第２接点を規定する。この第２接点は、透
過性導電性物質層３４および液晶物質４０と共に、光学
的透明接点および第２接点によって規定される、２つの
液晶画素の二次元アレイを形成する。あるいは、液晶ス
キャナ３０は、一次元に、または単一の画素で構成する
ようにも製造可能であることは理解されよう。好適実施
例では、第２接点は、酸化インディウム錫等のように、
光透過性物質で形成されている。別の実施例では、第２
接点は、アルミニウムのような反射性物質で形成するこ
とにより、それに衝突する光を反射させることも可能で
ある。

【００２７】導電性物質層３４，４４は、導電性リード
によって、管状ガラス・スペーサ３８の外縁に隣接する
ボンド・パッド（図示せず）に接続されている。次に、
ワイヤ・パッド，管状ガラス・スペーサ３８の縁におけ
るフィード・スルー・コネクタ（図示せず）のような、
いずれかの好都合な手段で、このボンド・パッドを基板
３２上のボンド・パッドに電気的に接続する。ボンド・
パッドは、接地またはある固定電圧のような、共通電位
がそれに印加されるように構成され、接点に印加される
種々の電位と協同して、各液晶画素を活性化し、それに
電圧を印加するように機能する。第２分子配向層４２
が、パターン導電性物質層４４の下面に形成されてい
る。分子配向層３６の上面、管状ガラス・スペーサ３８
の内部開口、および分子配向層４２の下面によって規定
される空洞内には、液晶物質４０が収容されている。
尚、分子配向層３６，４２は、別個の層即ち単体の層と
して形成することができ、単純にそれらを管状ガラス・
スペーサ３８の対向側面に配置し、組立の間に残りの層
でそれらを狭持すればよいことは、当業者には理解され
よう。

【００２８】好適実施例では、図１に示すように光透過
性がある導電性物質の２つの層を組み込むことによっ
て、液晶積層内に別個の反射層５０を設け、液晶物質４
０を通過した光が、反射して再度液晶物質４０を通過
し、２回の位相変調を受けることになる。反射層５０
は、アルミニウムにような、いずれかの好都合な反射性
物質で形成する。別の実施例では、図１の層４４のよう
な導電性物質層の内一方を、アルミニウムにような反射
性物質で形成し、それに衝突する光を接点自体が反射す
るように作用させ、別個の反射層の必要性をなくしてい
る。このような実施例では、反射性導電性物質は、アル
ミニウム，またはガラス・プレート４６上で都合良くパ
ターニングまたは位置決めが可能な反射性物質で形成す
ることができる。反射性導電性物質は、その上に衝突す
る光を反射し、反射された光は液晶物質４０を通過し２
回目の位相変調を受ける。本実施例は、液晶物質を用い
るものとして説明しているが、例えば、他のタイプの光
変調液体物質または固体物質を含む、他のタイプの光変
調物質も利用可能であることは理解されよう。加えて、
好適実施例は、液晶位相空間光変調スキャナを使用する
ものとして説明しているが、この開示は、光電スキャ
ナ，音光スキャナ等のような他のタイプの位相空間光変
調スキャナも含むことを意図するものであることも理解
されよう。

【００２９】複数のドライバおよび制御回路（図示せ
ず）によって、反射型液晶画素の二次元アレイを含み、
各画素が接続パッドを通じて別個にアドレス可能な、反
射型液晶スキャナ３０が完成する。ドライバおよび制御
回路は、複数の接続パッド即ちボンド・パッドを通じて
液晶スキャナ画素のアレイに接続されている、データ入
力端子および制御信号出力端子を有し、液晶スキャナ画
素の各々の活性化および制御、ならびに電位即ち電圧の
印加を行う。液晶スキャナ３０の電気接点は、行および
列に形成され、アドレシングおよびスイッチング回路
（図示せず）は、行および列状の電気信号バス、および
接点に結合された電子スイッチを含み、各接点、即ち、
画素が別個にアドレス可能となっている。行および列状
の電気信号バスは、ガラス・プレート４６の縁に隣接し
て形成された複数の接続パッドに電気的に接続され、個
々の画素との外部通信（アドレシングおよび制御）を行
う。液晶物質４０の特定部分の分子構造の再配向を活性
化するためには、その特定画素即ち部分に対する上側接
点および下側接点間に、電位即ち電圧を印加しなければ
ならない。電位を印加しない場合、液晶物質４０は、通
常中立状態にあり、そこを通過する光は位相変調を全く
受けない。本実施例は、行および列状のドライバを使用
するものとして説明しているが、代替案では、能動駆動
素子(active drive device) として、薄膜トランジスタ
（図示せず）を設け、各液晶スキャナ画素の後ろに配置
することも可能であることは理解されよう。薄膜トラン
ジスタによる駆動素子は、反射型液晶スキャナ３０（先
に述べた）、または透過型液晶スキャナ（以下で述べ
る）にいずれにも利用可能である。

【００３０】少なくとも１つの偏光部材または偏光素子
（図示せず）が、本発明のビジュアル・ディスプレイ・
システムに内蔵されている。偏光部材は、同様の偏光の
発光素子ディスプレイ・チップによって発せられた光
が、位相変化を受ける前に、この偏光部材を通過させる
ように配置する。例えば、偏光部材を水平方向に偏光さ
せた場合、同様に偏光された光全てがそれを通過し、異
なる偏光の光は吸収される。偏光部材を垂直に偏光させ
た場合も、同様の結果が生じる。偏光素子は、当該偏光
素子の偏光方向が、液晶分子の長軸と同一面に入るよう
に配置することによって、そこを通過する光の変調即ち
方向制御を可能とする。偏光素子の偏光方向が液晶分子
の長軸と垂直に配置された場合、位相変調は生じない。
更に、偏光部材は、ディスプレイ・システムが反射モー
ドで動作するように製造された場合、液晶スキャナ３０
を通過して反射した光が偏光部材への２度目の通過を行
わないように配置される。

【００３１】次に図６を参照すると、本発明による透過
型液晶スキャナ３０’の同様の部分断面図が示されてい
る。図５に示した素子と同様の素子には全て、同様の番
号を付し、更にダッシュ（’）を付け加えて、異なる実
施例であること、即ち、異なる走査技法を利用している
ことを示す。透過型液晶スキャナ３０’は、上述の反射
型液晶スキャナ３０と同様であるが、液晶スキャナ３
０’を構成する物質全てが、光透過性である点で相違す
る。光透過性物質を使用することによって、ビジュアル
・ディスプレイ・システム内における透過型液晶スキャ
ナ３０’の位置決めが可能となり、発光素子ディスプレ
イ・チップによって発せられた光が光透過性物質を通過
し、直接スキャナ３０’を通過することが可能となる。
光は、前述の反射型液晶スキャナ３０の場合と異なり、
スキャナから反射されて戻って来ない。具体的に図６を
参照すると、光透過性基板３２’，光透過性導電性物質
層３４’，４４’，分子配向層３６’，４２’，ガラス
・スペーサ３８’，液晶物質４０’，およびガラス・プ
レート４６’で構成された、透過型液晶スキャナ３０’
が示されている。液晶スキャナ３０’は、通常、図５の
反射型液晶スキャナ３０と同様に積層されて製造され
る。反射型液晶スキャナ３０の場合と同様、電圧をスキ
ャナ３０’に印加することによって、液晶物質４０’を
活性化し、印加した電位にしたがって、そこを通過する
光の位相を変調する。

【００３２】図６に示すように、反射型液晶スキャナ３
０と同様、ビジュアル・ディスプレイ・システム内に配
置された偏光部材（図示せず）、あるいは液晶スキャナ
３０’と一体形成された偏光層４８が設けられている。
前述の反射型液晶スキャナ３０におけるように、偏光部
材または偏光層４８は、発せられた光が、液晶物質４
０’を通過する前に、そこを通過し、位相変化を受ける
ように配置されている。透過型液晶スキャナ３０’が直
接光を通過させ、スキャナ３０’から光を反射させない
ことから、偏光層４８は、液晶スタックと一体的に形成
することができる。

【００３３】図７に示すのは、６０と付番した一体化駆
動回路を有する、反射型液晶スキャナの更に他の実施例
の簡略部分断面図である。液晶スキャナ６０は、本質的
に、先に開示した反射型液晶スキャナ３０の実施例にし
たがって形成され、画素を規定する導電性物質層の代わ
りに、あるいはそれと組み合わせて、反射素子または反
射層を用いている。液晶スキャナ６０においては、ドラ
イバ回路が内部に形成されているシリコン・チップ６２
の上面上に、直接複数の金属パッド６４を形成すること
によって、駆動回路がスキャナと一体化されている。分
子配向層６５が、金属パッド６４およびシリコン・チッ
プ６２の上面上に配置されている。管状ガラス・スペー
サ６６が、分子配向層６５の上面上に設けられ、内部開
口６７即ち空洞をその中に規定する。開口６７内部に
は、液晶物質６８が配され、分子配向層６５，ガラス・
スペーサ６６および第２分子配向層６９によって封入さ
れている。ここでは、反射型および透過型液晶スキャナ
の様々な実施例について、２つの別個の分子配向層を開
示するが、この開示によって、１つの分子配向層のみを
利用した製造も予期していることは理解されよう。分子
配向層６９の上面上には、酸化インディウム錫（ＩＴ
Ｏ）のような導電性物質の透過層７０が配置され、金属
パッド６４によって規定される各画素に対する第２電気
接続部として機能する。導電性物質層７０の上面上に、
ガラス・プレート７２が設けられている。動作の間、電
圧が印加されて各金属パッド上の領域を活性化すること
により、分子構造の再配向を行い、印加された電位にし
たがって、そこを通過する光の位相を変化させる。金属
パッド６４は、アルミニウム，またはいずれかの好都合
な反射性導体で形成され、これによって、図７において
方向を示す矢印で表わすように、液晶物質６８を通過し
た光を反射し、光に２回目の位相変調を起こさせる。先
に開示したように、少なくとも１つの偏光部材（図示せ
ず）を設け、ディスプレイ・システム内の光が液晶物質
６８を通過する前の地点に配置する。偏光部材は、特定
の偏光の光が、液晶物質６８の結果として位相変化を受
ける前に、そこを一旦通過させるが、液晶スキャナ６０
を通過し反射された光が偏光部材を２回通過しないよう
に配置されている。

【００３４】以上のように、発光素子ディスプレイ・チ
ップ，ドライバ／制御回路および光学素子（以下で論ず
る）と共に構成され、新規で改良された走査技法を組み
込み、製造が比較的容易で安価な、ビジュアル・ディス
プレイ・システム、より具体的には、光電システムが開
示された。このビジュアル・ディスプレイ・システム
は、種々の光学素子を含む一方、これらの素子への電気
接続部を都合良く一体化し、それへの外部接続も設けて
いる。本システム内には、光源，偏光子，ディフュー
ザ，および望ましければ追加の光学系が一体化され、本
システム自体も携帯用電子機器の中に容易に一体化され
る。更に、偏光板または偏光層，屈折素子，回折素子等
のような追加の光学素子も、ビジュアル・ディスプレイ
・システム外部に容易に配置可能であることも開示す
る。

【００３５】発光素子ディスプレイ・チップ，位相空間
光変調スキャナ，ドライバ／制御回路および種々の光学
素子から成るビジュアル・ディスプレイ・システムによ
って発生され、結果的に得られた一体画像は、非常に小
さく人間の目では適正に認識（完全に理解）できないの
で、通常、快適かつ完全な目視のためには、少なくとも
１０倍の拡大が必要である。本発明のビジュアル・ディ
スプレイ・システムを内蔵可能な光学的拡大系のいくつ
かの例を図８ないし図１３に示し、以下に説明する。

【００３６】図８を参照すると、微小ビジュアル画像デ
ィスプレイ８０の簡略構成図が示されている。微小ビジ
ュアル画像ディスプレイ８０は、画像を発生するため
に、上述の発光素子ディスプレイ・チップと同様の画像
発生装置８１を含む。複数のドライバ／制御回路が設け
られ、画像発生装置８１とインターフェースされてい
る。レンズ８３によって代表される光学系は、複数の光
学素子８４で構成され、微小ビジュアル画像ディスプレ
イ８０とは離間された関係で配置されている。上述の透
過型液晶スキャナ３０’と概略的に同様な透過型位相空
間光変調スキャナ８５は、偏光層が一体的に形成されて
おり、画像発生装置８１が発生する光を通過させ、アパ
ーチャ８８から離れた目８７によって目視可能な画像を
生成する。

【００３７】動作において、画像発生装置８１が発生す
る光は、レンズ系８３および透過型位相空間光変調スキ
ャナを通過する。好適実施例では、液晶位相空間光変調
スキャナ８５を利用し、変化する外部電圧を液晶スキャ
ナ８５に印加することによって、その内部に含まれてい
る液晶物質の分子構造の再配向を発生させ、結果的に画
像発生装置８１の画素の走査効果が得られる。その結
果、アパーチャ８８を介して観察者の目８７によって目
視可能な、高解像度の一体画像が得られ、画像発生装置
８１よりも高い解像度および高いフィル・ファクタを有
するように見えるが、画像発生装置８１の画素数は同一
のままである。画像発生装置８１から離間された関係で
取り付けられている複数の光学素子を概略的に表わすレ
ンズ系８３は、画像発生装置８１からの画像を受け、そ
の画像を所定量だけ追加的に拡大する。勿論、レンズ系
は、合焦および追加の拡大のために調節可能であること
が望ましければ、そのようにすることも可能であり、あ
るいは簡略化のために匡体内に固定することも可能であ
る。尚、微小ビジュアル画像ディスプレイ８０の外部に
追加の光学素子を設け、更に画像を拡大したり、画像を
補正することも可能であることを注記しておく。

【００３８】アイ・レリーフ(eye relief)とは、目８７
をビューイング・アパーチャ(viewing aperture)８８か
ら離して位置付けても未だ画像を適正に見ることができ
る距離のことであり、この距離を図８では「ｄ」で表し
ている。レンズ系８３のサイズのために、アイ・レリー
フ即ち距離ｄは快適な目視を与えるには十分であり、本
実施例では、望ましければ、見る人が通常の眼鏡を着用
可能な程十分に大きい。アイ・レリーフの改善のため、
オペレータは通常の補正用レンズ（個人用眼鏡）を着用
することができ、複雑な合焦やその他の調節機構の減少
が可能となるので、微小ビジュアル画像ディスプレイ８
０の構造が簡略化される。

【００３９】また、偏光素子が設けられており、微小ビ
ジュアル画像ディスプレイによって規定される拡大レン
ズ８２に入る光または出る光全てが偏光素子を通過し、
それによって偏光されるように配置されている。尚、偏
光素子は、画像発生装置８１および液晶スキャナ８５の
間に配置される別個の素子として、または図８に示すよ
うに、液晶スキャナ８５と一体的に形成された別個の素
子として製造し、画像発生装置８１が取り付けられる取
り付け基板の表面上に被着可能であることは勿論理解さ
れよう。

【００４０】次に図９，図１０および図１１を参照する
と、本発明による他の微小ビジュアル画像ディスプレイ
１００の正面図，側面図，および平面図がそれぞれ示さ
れている。図９，図１０および図１１は、ほぼ原寸大の
微小仮想画像ディスプレイ１００を図示し、本発明によ
って達成される小型化の度合いを示すものである。微小
ビジュアル画像ディスプレイ１００は、反射型位相空間
光変調スキャナ、即ち、反射型液晶スキャナ１０２（概
略的に上述の反射型液晶スキャナ３０，６０と同様であ
る），画像発生装置１０４（概略的に上述の発光素子デ
ィスプレイ・チップと同様である），複数のドライバ／
制御回路１０５，および光学拡大系１０６から成る複数
の光学素子を含む。画像発生装置１０４は、標準的なプ
リント回路基板１０８と電気的にインターフェースした
状態で取り付けられている。反射型液晶スキャナ１０２
は、光学拡大系１０６に取り付けられ、画像発生装置１
０４が発した光が、反射型液晶スキャナ１０２を通過
し、光学拡大系１０６によって形成された光学レンズか
ら射出する際にスキャナ１０２によって反射される。具
体的に図１２を参照すると、図９の微小ビジュアル画像
ディスプレイ１００を４倍に拡大した側面図が、明確化
のために示されている。この図からわかることは、画像
発生装置１０４が取り付けられている取り付け基板１１
１の上面に、偏光部材１１０（概略的に図５に関連付け
て説明した偏光部材と同様）が直接固着されていること
である。反射型液晶スキャナ１０２が発生した画像を、
屈折面１１３によって反射させるために、プリズム１１
２が取り付けられている。次に、画像は、屈折入力面１
１５および屈折出力面１１６を有する光学レンズ１１４
に向けられる。光学レンズ１１４から、画像は、入力屈
折面１１９および出力屈折面１２０を有する光学レンズ
１１８に向けられる。また、本実施例では、少なくとも
１つの回折光学素子が、表面の１つ、例えば、表面１１
３および／または屈折入力面１１５に設けられ、色収差
およびその他の収差を補正する。オペレータが光学レン
ズ１１８の出力屈折面１２０を覗き込むと、微小ビジュ
アル画像ディスプレイ１００の後ろ側にあるように見え
る、大きく容易に認識可能な仮想画像が目に入る。

【００４１】図１３は、図９の微小ビジュアル画像ディ
スプレイの別の実施例を更に４倍に拡大した側面図であ
る。この図では、微小ビジュアル画像ディスプレイは１
００’で引用し、本発明の透過型液晶位相空間光変調ス
キャナを利用している。図１２に示した素子と同様の素
子には全て、同様の番号を付し、更にダッシュ（’）を
つけ加えることによって、異なる実施例であること、即
ち、異なる走査技法が利用されていることを示す。この
図からわかることは、画像発生装置１０４’が取り付け
られている取り付け基板１１１’の上面に、透過型液晶
スキャナ１０２’（概略的に図６に関連付けて説明した
透過型液晶スキャナ３０’と同様）が直接固着されてい
ることである。反射型液晶スキャナ１０２’が発生した
画像を、屈折面１１３’によって反射させるために、プ
リズム１１２’が取り付けられている。次に、画像は、
屈折入力面１１５’および屈折出力面１１６’を有する
光学レンズ１１４’に向けられる。光学レンズ１１４’
から、画像は、入力屈折面１１９’および出力屈折面１
２０’を有する光学レンズ１１８’に向けられる。ま
た、本実施例では、少なくとも１つの回折光学素子が、
表面の１つ、例えば、表面１１３’および／または屈折
入力面１１５’に設けられ、色収差およびその他の収差
を補正する。オペレータが光学レンズ１１８’の出力屈
折面１２０’を覗き込むと、微小ビジュアル画像ディス
プレイ１００’の後ろ側にあるように見える、大きく容
易に認識可能な仮想画像が目に入る。

【００４２】この開示によって予測されることは、図８
ないし図１３に開示した複数の光学素子は、反射素子，
屈折素子，回折素子，偏光子，ディフューザ，またはホ
ログラフィ・レンズを含み、画像発生装置の上に位置す
る関係で取り付けられる、即ち、光学レンズの内側面上
に配置されることである。更に、反射素子，屈折素子，
回折素子またはディフューザは、光、即ち、得られる一
体画像を出力する光学レンズの表面に対して上に位置す
る関係で取り付け、即ち、光出力面の外側面上に配置
し、結果的に得られる一体画像を形成する反射光のため
の画像面も形成可能であることを開示する。

【００４３】以上のように、発光素子ディスプレイ・チ
ップが発する光の位相を空間的に変調するように機能す
る位相空間光変調スキャナを内蔵した、新規で改良され
たビジュアル・ディスプレイ・システムが開示された。
このビジュアル・ディスプレイ・システムは、比較的容
易かつ安価に製造でき、追加の素子をその一部として有
する。ビジュアル・ディスプレイ・システムの素子は、
画像源，種々の光学素子，および液晶位相空間光変調ス
キャナのような位相空間光変調走査素子を堅固に取り付
けつつ、電気接続部をこれらの素子に都合よく一体化
し、それに対する外部接続を設けている。光源，偏光
子，ディフューザ，および望ましければ追加の光学系
は、小型のビジュアル・ディスプレイ・システムに都合
良く一体化され、更にこのビジュアル・ディスプレイ・
システムは、光学レンズを形成する匡体に容易に一体化
され、携帯用電子機器に使用することが可能である。更
に、偏光板または偏光層，屈折素子，回折素子等のよう
な追加の光学素子も、匡体外部に容易に配置可能である
ことも開示する。フィル・ファクタが低い発光素子を光
源として使用し、これを位相空間光変調スキャナによっ
て走査して、その結果、高解像度を特徴とする一体画像
を発生することにより、システムのサイズを更に小さく
し、必要な電力も最少に抑えることが可能となる。

【００４４】以上本発明の具体的な実施例について示し
かつ説明してきたが、更に別の変更や改善も当業者には
想起されよう。したがって、本発明はここに示した特定
形態には限定されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】解像度向上のために副画素の走査を利用したア
レイの簡略平面図。

【図２】本発明にしたがって画素群の走査を利用したア
レイの簡略平面図。

【図３】本発明にしたがってサブ・アレイの走査を利用
したアレイの簡略平面図。

【図４】アレイの各画素の活性領域および非活性領域に
形成された金属線相互接続部を示す発光素子アレイの簡
略平面図。

【図５】本発明の反射型液晶スキャナの構造の簡略断面
図。

【図６】本発明の透過型液晶スキャナの構造の簡略断面
図。

【図７】ドライバ回路が一体化された、本発明の反射型
液晶スキャナの構造の簡略断面図。

【図８】本発明の透過型液晶スキャナを内蔵した微小画
像ディスプレイの簡略構成図。

【図９】本発明の液晶スキャナを利用した画像表示装置
の正面図。

【図１０】本発明の液晶スキャナを利用した画像表示装
置の側面図。

【図１１】本発明の液晶スキャナを利用した画像表示装
置の平面図。

【図１２】本発明の反射型液晶スキャナを利用した図１
１の装置の４倍拡大側面図。

【図１３】本発明の透過型液晶スキャナを利用した図１
１の装置の４倍拡大側面図。

【符号の説明】

１０ アレイ １１ 発光素子 １２ 画素 １３ 活性領域 １４ 不活性領域 １５ 第１不活性領域 １６ 第２不活性領域 １７ 第３不活性領域 １８ サブ・アレイ １９ 基板 ２０ アレイ ２２ 発光素子 ２５ 不活性領域 ２６ 行および列バス接点 ３０ 反射型液晶スキャナ ３０’ 透過型液晶スキャナ ３２ 基板 ３４ 第１導電性物質層 ３６ 第１分子配向層 ３８ ガラス・スペーサ ３９ 内部開口 ４０ 液晶物質 ４２ 第２分子配向層 ４４ 第２導電性物質層 ４６ ガラス・プレート ４８ 偏光層 ５０ 反射層 ６０ 液晶スキャナ／ドライバ回路 ６２ シリコン・チップ ６４ 金属パッド ６５ 分子配向層 ６６ 管状ガラス・スペーサ ６７ 内部開口 ６８ 液晶物質 ６９ 第２分子配向層 ７０ 透過層 ７２ ガラス・プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレッド・ブイ・リチャード アメリカ合衆国アリゾナ州スコッツデー ル、イースト・チャーター・オーク・ロー ド7531 (72)発明者 カレン・イー・ジャチモワイズ アメリカ合衆国アリゾナ州ラビーン、ボッ クス647アールアール２ (72)発明者 ロン−ティン・フアン アメリカ合衆国アリゾナ州ギルバート、ウ ェスト・チルトン・アベニュー1302

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビジュアル・ディスプレイ・システムであ
   って：複数の発光素子（１１）から成り、該発光素子
   （１１）の各々が特定の位相の光を発する、画像源（８
   １）；少なくとも１つの位相空間光変調画素（１２）を
   規定し、前記複数の発光素子（１１）によって発せられ
   る光を受けかつ走査するように配置された位相空間光変
   調スキャナ（３０）；および前記複数の発光素子（１
   １）および前記位相空間光変調スキャナ（３０）に結合
   する複数のドライバ／制御回路（１０５）であって、前
   記位相空間光変調スキャナ（３０）間に電圧を印加し、
   前記発光素子（１１）によって発せられ、通過する光の
   位相を変化させ、その結果生じるユ−ザ観察者に目視可
   能な一体画像を生成する、複数のドライバ／制御回路；
   から成るこ特徴とするビジュアル・ディスプレイ・シス
   テム。
2. 【請求項２】ビジュアル・ディスプレイ・システムであ
   って：複数の発光素子（１１）から成り、該発光素子
   （１１）の各々が特定の位相の光を発する、画像源（８
   １）；少なくとも１つの位相空間光変調画素（１２）を
   規定し、前記複数の発光素子（１１）によって発せられ
   る光を受けかつ走査するように配置された液晶位相空間
   光変調スキャナ（３０）；および前記複数の発光素子
   （１１）および前記位相空間光変調スキャナ（３０）に
   結合する複数のドライバ／制御回路（１０５）であっ
   て、前記位相空間光変調スキャナ（３０）間に電圧を印
   加し、前記発光素子（１１）によって発せられ、通過す
   る光の位相を変化させ、その結果生じるユ−ザ観察者に
   目視可能な一体画像を生成する、複数のドライバ／制御
   回路；から成ることを特徴とするビジュアル・ディスプ
   レイ・システム。
3. 【請求項３】ビジュアル・ディスプレイ・システムであ
   って：少なくとも１つの制御回路（１０５）が内部に形
   成された基板（１９）を含む液晶スキャナ（３０）であ
   って、各制御回路（１０５）は、前記基板（１９）の外
   縁に隣接する制御端子（２６）と、内部に形成された少
   なくとも１つの電気接点（３４＆４４）とを含み、前記
   少なくとも１つの電気接点（３４＆４４）の各々は、液
   晶画素（１２）と該液晶画素（１２）用の第１電気接点
   （４４）とを規定し、当該液晶スキャナ（３０）は、更
   に、前記少なくとも１つの第１電気接点（４４）の上に
   位置する関係で配置された少なくとも１つの分子配向層
   （３６）と、前記少なくとも１つの分子配向層（３６）
   の上に位置する関係で配置された液晶物質層（４０）
   と、各液晶画素（１２）のための第２電気接点を形成す
   るように配置された導電性物質層（３４）と、前記導電
   性物質層（４４）上に配置されたガラス・プレート（４
   ６）とを含む、液晶スキャナ（３０）；および発光素子
   （１１）のアレイ（１０）で構成され、各々特定の位相
   の光を発することができ、前記液晶スキャナ（３０）に
   光を発するように配置された画像源（８１）；データ入
   力端子を有し、更に、複数の接続パッド（２６）を介し
   て前記発光素子（１１）の電気接点（３４＆４４）の各
   々に接続された制御信号出力端子を有し、前記発光素子
   （１１）のアレイ（１０）における前記発光素子（１
   １）の各々を活性化しかつ制御して、前記入力端子に印
   加されたデータ信号にしたがって画像を発生する、複数
   のドライバ／制御回路（１０５）；データ入力端子を有
   し、更に、複数の接続パッド（２６）を介して前記少な
   くとも１つの液晶画素（１２）に接続された制御信号出
   力端子を有し、前記液晶画素（１２）の各々を活性化し
   かつ制御して電圧を印加することによって、前記液晶ス
   キャナ（３０）に入射する光の位相を変調し、その結果
   生じるユ−ザに目視可能な一体画像を発生する、複数の
   ドライバ／制御回路（１０５）；および前記画像源（８
   １）によって発せられる光が通過するように、前記画像
   源（８１）および前記液晶スキャナ（３０）間に配置さ
   れた光偏光部材（１１０）；から成ることを特徴とする
   ビジュアル・ディスプレイ・システム。
4. 【請求項４】光電システムであって：発光素子（１１）
   のアレイ（１０）から成り、該発光素子（１１）の各々
   が特定の位相の光を発する、発光素子ディスプレイ・チ
   ップ（８１）；基板（１９）上に形成され、液晶スキャ
   ナ画素（１２）のアレイ（１０）で構成された液晶スキ
   ャナ（３０）であって、前記液晶スキャナ画素（１２）
   の各々は、前記基板（１９）内に形成された制御回路を
   含み、各制御回路は、前記基板（１９）の外縁に隣接し
   た制御端子（２６）と、少なくとも１つの分子配向層
   （３６）と、各液晶スキャナ素子（１２）の前記制御回
   路を形成する導電性物質（４４）とを含み、更に、前記
   液晶スキャナ（３０）に入射する光が前記液晶物質（４
   ０）を通過するように配置された液晶物質（４０）の連
   続層を含み、電圧を印加したときに前記通過光の位相を
   変化させる、液晶スキャナ（３０）；光学レンズ（８
   ２）を規定し、光入力（１１２）と光出力（１１８）と
   を有する匡体（８０）であって、前記液晶スキャナ（３
   ０）および前記発光素子ディスプレイ・チップ（８１）
   は前記匡体（８０）内に取り付けられ、前記液晶スキャ
   ナ（３０）および前記発光素子ディスプレイ・チップ
   （８１）を封入する前記匡体（８０）；前記発光素子デ
   ィスプレイ・チップ（８１）および前記液晶スキャナ
   （３０）間に配置された偏光素子（１１０）；および複
   数の光学素子（１１２，１１４，１１８）で構成された
   光学拡大系（１０６）であって、前記液晶スキャナ（３
   ０）によって発せられた光が、前記光学拡大系（１０
   ６）を通過するように配置され、その結果生じるユ−ザ
   に目視可能な一体画像を発生する光学拡大形（１０
   ６）；から成ることを特徴とする光電システム。
5. 【請求項５】位相空間光変調方法であって：各々特定の
   位相の光を発するように製造された発光素子（１１）の
   二次元アレイ（１０）で構成された画像源（８１）を用
   意する段階；基板（３２）と、該基板（３２）上に配置
   され電気接点を形成する導電性物質（３４）と、第１分
   子配向層（３６）と、内部に空洞を規定するガラス・ス
   ペーサ（３８）と、前記空洞内に配された液晶物質（４
   ０）と、前記液晶物質（４０）の上面上に位置する第２
   分子配向層（４２）と、前記第２分子配向層（４２）の
   上面上に位置し、それによって第２電気接点を形成し、
   複数の液晶画素（１２）を規定する透光性導電性物質層
   （４４）と、前記導電性物質層（４４）の上に位置する
   ガラス・プレート（４６）とによって構成された液晶ス
   キャナ（３０）を用意する段階；前記画像源（８１）の
   発光素子（１２）のアレイ（１０）にドライバ／制御回
   路（１０５）を設ける段階；前記液晶スキャナ（３０）
   にドライバ／制御回路（１０５）を設ける段階；前記液
   晶スキャナ（３０）から遠くに前記画像源（８１）を配
   置し、整合することによって、光を前記液晶スキャナ
   （３０）に向かわせることを可能にする段階；前記画像
   源（８１）および前記液晶スキャナ（３０）間に偏光素
   子（１１０）を配置する段階；前記画像源（８１）の前
   記ドライバ／制御回路（１０５）を活性化し、前記液晶
   スキャナ（３０）に光を入射させる段階；および前記液
   晶スキャナ（３０）間に変化する電圧を印加することに
   よって、前記複数の液晶画素（１２）を活性化し、前記
   液晶物質（４０）の構造の再配向を行うことにより、前
   記発光素子（１１）によって発せられた光を走査し、通
   過する光の位相を変調し、その結果、観察者によって目
   視可能な一体画像を得る段階；から成ることを特徴とす
   る方法。