JPH11174999A - Display device by semiconductor laser - Google Patents

Display device by semiconductor laser

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Publication number
JPH11174999A
JPH11174999A JP9344791A JP34479197A JPH11174999A JP H11174999 A JPH11174999 A JP H11174999A JP 9344791 A JP9344791 A JP 9344791A JP 34479197 A JP34479197 A JP 34479197A JP H11174999 A JPH11174999 A JP H11174999A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
light
display device
light emitting
laser
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9344791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Mizui
順一 水井
Osamu Noda
修 野田
Michio Hamana
通夫 浜名
Yoshito Soma
芳人 惣万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP9344791A priority Critical patent/JPH11174999A/en
Publication of JPH11174999A publication Critical patent/JPH11174999A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device by a semiconductor laser capable of displaying large-sized full-color display by using a semiconductor laser element. SOLUTION: Light emitting sources 2l1 -2nm are formed by making a set of semiconductor laser elements 2R, 2G, 2B, emitting light beams of three primary colors, a unit and the light emitting sources 2l1 -2nm are arranged in a matrix shape. End face light emitting type elements are used for the semiconductor laser elements 2R, 2G, 2B and a large light emitting area and a prescribed wide angle of field are ensured by transmitting the laser beams emitted from the respective semiconductor laser element 2R, 2G, 2B through a diffuser plate 6 having the lens function.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザによる
表示装置に関し、特に広告表示塔、球技場、競技場等で
用いる屋外の大型のフルカラー表示装置に適用して有用
なものである。 【0002】 【従来の技術】ディスプレーの光源用としては液晶、プ
ラズマ発光、CRT、LED、FED等が既に開発され
ており、商品化されている。一方、近年における可視域
の半導体レーザの開発に伴い三原色の可能性のある高輝
度の半導体レーザも開発されつつある。現状では、中心
波長が630nm付近の赤色レーザについて商品化され
ているが、残りの青色(470nm付近)及び緑色(5
20nm)の高輝度半導体レーザについては、半導体レ
ーザの結晶構造としてGaN系及びZnSe系を中心に
開発が進んではいるものの、どの材料が3原色の波長に
関して適当であるかは未定である。 【0003】ここで、上述の如き屋外の大型表示装置に
適用が可能な光源用として半導体レーザを除く従来のレ
ーザ発振器を用いた表示装置、近年の半導体レーザとし
て面発光半導体レーザを光源とした表示装置及びレーザ
以外のLEDを用いた表示装置について説明しておく。
図8は半導体レーザを除くレーザ発振器を用いた表示装
置の構成図である。同図に示すように、当該表示装置
は、三原色を発するレーザ発振器(気体、半導体レーザ
を除く固体、液体レーザを含む)19をガルバノミラ
ー、ポリゴンミラー若しくは電気光学素子等を用いた走
査変調機構20によりスクリーン板21に走査・投影し
てその画像を目視するものである。 【0004】図9(a)、(b)は一色の半導体レーザ
を波長変換して3原色の光を発光させる表示装置の構成
図である。同図に示すように、当該表示装置は、単一色
の半導体レーザ22に各々異なる波長変換素子23を接
合し、R、G、Bの三原色24a,24b,24cを発
生させ、液晶シャッター25にて輝度調整を行なうよう
に構成したものである。 【0005】図10は面発光半導体レーザを光源とした
表示装置の構成図である。同図に示すように、当該表示
装置は、R、G、Bの3原色の面発光半導体レーザ26
を2次元平面上に並べて構成したものである。その1素
子の構成例を図11に示す。同図に示すように、当該素
子の大きな特徴は半導体レーザ素子の構造とレーザ発振
方向の関係にあり、レーザを発振させる活性層27と呼
ばれる膜の厚み方向にレーザ光28を取り出すことがで
き、且つレーザ光(ビーム)28の広がり角が均一で小
さいことである。 【0006】この種の表示装置には、上述の図8〜図1
1に示すもの以外に、発光体としてLED素子を用いた
ものがある。当該表示装置は、LED素子を2次元平面
状に並べたものであり、LED素子の素子構造は半導体
レーザ素子と基本的に同じである。ただ、次のような相
違点がある。すなわち、半導体レーザ素子は、電子と
正孔の再結合確率を高めるため、電子と正孔を狭い領域
に閉じ込める、誘導放出確率を高めるため、光を閉じ
込める導波型光共振器を用いる、電気/光変換効率が
高く、高輝度の光を取り出すことができる。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る表示装置のうち、図8に示す表示装置は、レーザ発
振器19、走査変調機構20及びスクリーン板21のた
めの特定の空間が個別に必要になるばかりでなく、屋外
の大型高輝度フルカラー表示装置としては輝度が低いと
いう本質的な欠点がある。図9に示す表示装置は、図8
に示す表示装置とは異なり、光源部そのものが映像表示
板と一体となり薄型コンパクト化は図れるが、屋外の大
型高輝度フルカラー表示装置としては波長変換効率が低
いという欠点があるばかりでなく、波長変換素子の温度
位相、角度位相整合の調整が困難であるという実用上の
問題がある。 【0008】図10に示す表示装置は、屋外の大型高輝
度フルカラー表示装置として使用する場合、表示板の視
野角を拡大する必要があり、しかもこのときの視野角は
上下方向と左右方向とにおいて同一ではなく、図12
(a)に示すように、上下の視野角θx を60°、左右
をの視野角θY を120°以上というような広視野角が
要求される。ちなみに、図13に示すように、面発光半
導体レーザの発光面の径は大きくても数100μm程度
であるため、屋外の大型高輝度フルカラー表示装置へ適
用する場合には、画素の面積としては非常に小さく点光
源28R,28G,28Bとしてしか認識できない。こ
のため、表示板全体を画素として充填することができ
ず、画質の粗い表示板となる。 【0009】発光体としてLED素子を用いた表示装置
では、屋外の大型高輝度フルカラー表示装置として用い
る場合には視野角及び輝度が小さく、また運転コストが
高いという実用上の問題がある。図14は半導体レーザ
素子とLED素子との駆動電流に対する出力特性を示す
グラフである。同図に示すように、半導体レーザは活性
層の両端面において共振構造となっているため、駆動電
流が閾値を越えると誘導放出による光の増幅作用により
高効率で高輝度な光が得られる。 【0010】本発明は、上記従来技術に鑑み、半導体レ
ーザ素子を用いて大型のフルカラー表示を行なうことが
できる半導体レーザによる表示装置を提供することを目
的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は次の点を特徴とする。 【0012】1) 赤色、緑色及び青色の三原色を発光
する半導体レーザ素子の組を1個のユニットとして発光
源を形成し、この発光源をマトリックス状に多数配設し
て2次元の表示面を形成する半導体レーザによる表示装
置において、上記半導体レーザ素子は端面発光型のもの
を、そのレーザ光を発光する発光面が表示面と平行にな
るように配設して全ての半導体レーザ素子の発光面から
発光するレーザ光が表示面に直角に入射するようにし、
さらにこの表示面の少なくともレーザ光が透過する部分
はレンズ機能を有する拡散板で形成したこと。 【0013】本発明によれば、各半導体レーザ素子が照
射するレーザ光は拡散板で拡散されて画素面積を拡大す
るとともに、拡散板が有するレンズ機能により所望の広
い視野角となる。 【0014】2) 上記1)において、表示装置の水平
方向及び垂直方向のうち、寸法が大きい方向が各半導体
レーザ素子の活性層である発光面の膜厚方向となるよう
に各半導体レーザ素子を配設したこと。 【0015】本発明によれば、各半導体レーザ素子から
照射されるレーザ光の拡散角度が、その膜厚方向と膜幅
方向では異なり、膜厚方向の拡散角度が膜幅方向の拡散
角度よりも大きいので、当該表示装置の水平方向におけ
る視野角と垂直方向における視野角とが異なるものとな
る。 【0016】3) 赤色、緑色及び青色の三原色を発光
する半導体レーザ素子の組を1個のユニットとして発光
源を形成し、この発光源をマトリックス状に多数配設し
て2次元の表示面を形成した半導体レーザによる表示装
置において、上記半導体レーザ素子は端面発光型のもの
を、そのレーザ光を発光する発光面の膜厚方向が表示面
と直角になるように配設するとともに、全ての半導体レ
ーザ素子の発光面から発光するレーザ光を反射手段で反
射してレーザ光が表示面に直角に入射するようにし、さ
らにこの表示面は、各半導体レーザ素子の一方の電極部
に当接する線状電極を有するとともに、少なくともレー
ザ光が透過する部分をレンズ機能を有する拡散板で形成
したこと。 【0017】本発明によれば、各半導体レーザ素子が出
射するレーザ光は反射手段で反射されて表示面に直角に
入射するとともに、拡散板の拡散機能により画素面積が
拡大される結果、広い視野角が確保される。 【0018】4) 上記3)において、反射手段の代わ
りにプリズムを配設したこと。 【0019】本発明によれば上記3)に記載する発明と
同様の作用が得られる。 【0020】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【0021】図1は本発明の実施の形態に係る表示装置
の全体を概念的に示す説明図である。同図に示すよう
に、当該表示装置は、幅W、高さHの枠体1の内部に三
原色(R、G、B)の半導体レーザ素子を1ユニットと
する発光源2をマトリックス状に並べて2次元の表示面
を形成するとともに、駆動部3により発光源2の発光を
制御するように構成したものである。 【0022】図2は上記表示装置の内部の詳細を示す内
部構造図である。同図に示すように、当該表示装置は駆
動用基板4上でn行m列のマトリックス状に配設したn
×m個の発光源211〜2nmを有している。各発光源211
〜2nmは三原色(R、G、B)の各波長に対応するレー
ザ光を発生する半導体レーザ素子2R 、2G 、2B を1
個のユニットとして構成してある。各半導体レーザ素子
R 、2G 、2B は、平面状の駆動用基板4にその一方
向に沿い直線的に形成された線状電極5aを介して特定
の半導体レーザ素子2R 、2G 、2B を駆動するための
トリガ信号が供給され、前記一方向に直交する他の方向
に沿い同様に直線的に形成された線状電極5b、5cを
介して発光のための電流が供給される。また、半導体レ
ーザ素子2R 、2G 、2B は、図2中の上面の中央部に
スリット状の発光面を有する端面発光型のものが用いら
れており、さらに全ての発光面に相対向するように拡散
板6を配設してある。この拡散板6が当該表示装置の表
示面となる。 【0023】図3は半導体レーザ素子2R 、2G 、2B
の1個を抽出して示す断面図(a)、斜視図(b)及び
拡散板6とともに示す断面図(c)である。同図(a)
に示すように、半導体レーザ素子2R 、2G 、2B はそ
の発光面2cと反対側の裏面を駆動用基板4に当接させ
てこの駆動用基板4上に配設してあり、この駆動用基板
4に形成した線状電極5b、5cに正負の各電極部2
a、2bをロウ付け7a、7bにより接続してある。各
半導体レーザ素子2R 、2G 、2B の活性層である発光
面2cから照射されるレーザ光は、その膜厚方向と膜幅
方向では拡散角度が異なる。すなわち、図3(b)に示
すように、膜厚方向の拡散角度θ1 が膜幅方向の拡散角
度θ2 よりも大きい。一方、当該表示装置はその水平方
向(図3(b)におけるX方向;以下同じ。)の寸法が
垂直方向(図3(b)におけるY方向;以下同じ。)の
寸法よりも大きい。そこで、半導体レーザ素子2R 、2
G 、2B は膜厚方向がX方向、膜幅方向がY方向となる
ように配設してある。また、半導体レーザ素子2R 、2
G 、2B の発光面2cの寸法は大きくても数100μm
のオーダであるため、このままでは点光源としてしか認
識できない。そこで、図3(c)に示すように、拡散板
6を通すことにより発光面積を拡大し、表示装置として
の全体の画素面積を拡大して画質の向上を図ると同時
に、拡散板6のレーザ光が透過する部分にレンズ機能を
付加することにより目的に応じた広範囲な視野角の表示
装置を構成することができる。すなわち、図4(a)に
示すような点光源である半導体レーザ素子2R
(2G ,2B )が同図(b)に示すような広範囲の発光
面積8をもつ光源となり、全体としては図4(c)に示
すような点光源の集合である半導体レーザ素子2R 、2
G 、2B の集合により、同図(d)に示すような広範囲
の発光面積8をもつ発光源を構成することができる。か
くして、図5に示すように、例えばX方向に120°及
びY方向に60°の視野角を有する表示装置を構成す
る。 【0024】かかる本形態によれば、各半導体レーザ素
子2R 、2G 、2B が照射するレーザ光は拡散板6で拡
散されて画素面積を拡大するとともに、拡散板6が有す
るレンズ機能により所望の広い視野角を確保することが
できる。 【0025】図6は本願発明の他の実施の形態に係る半
導体レーザ素子2R 、2G 、2B の1個を抽出してその
近傍部分とともに示す断面図である。同図に示すよう
に、半導体レーザ素子2R 、2G 、2B 自体は前記実施
の形態に係るものと同一であり、前記実施の形態と同様
に、各半導体レーザ素子2R 、2G 、2B を1組のユニ
ットとしてこれをマトリックス状に2次元平面に配設し
たものである。本形態では、半導体レーザ素子2R 、2
G 、2B をその発光面2cの膜厚方向が表示面であるガ
ラス基板9と直角になるように駆動用基板4に配設して
ある。すなわち、前記実施の形態に対し90°反転させ
たものである。ガラス基板9には電流供給用の一方の線
状電極5cが印刷して形成してあり、この線状電極5c
を半導体レーザ素子2R 、2G 、2B の一方の電極部2
bに当接させてガラス基板9と駆動用基板4との間に半
導体レーザ素子2R 、2G 、2B を挾持している。電流
供給用の他方の線状電極5bは駆動用基板4に形成して
あり、前記実施の形態と同様にロウ付け7aにより半導
体レーザ素子2R 、2G 、2B の他方の電極部2aに接
続してある。 【0026】上述の如く本形態において半導体レーザ素
子2R 、2G 、2B からはガラス基板9の表面と平行な
方向(図中水平方向)にレーザ光が発光されるのでこの
光路をガラス基板9の表面と直角な方向に変えてやる必
要がある。このため、半導体レーザ素子2R 、2G 、2
B の発光面2cに相対向して反射板10が配設してあ
り、半導体レーザ素子2R 、2G 、2B が出射したレー
ザ光をガラス基板9に直角に入射するように構成してあ
る。また、ガラス基板9のレーザ光が透過する部分は視
野角調整のための凹レンズ11に形成するとともに、画
素面積拡大のための拡散板に形成してある。さらに、ガ
ラス基板9のレーザ光が透過する部分の内面には無反射
コート層を形成してあり、この無反射コート層によりレ
ーザ光がガラス基板9で反射することなく効率良くガラ
ス基板9を透過し、表示用として有効に利用し得るよう
に工夫してある。 【0027】かかる本形態によれば半導体レーザ素子2
R 、2G 、2B が出射するレーザ光は反射板10で反射
してガラス基板9の凹レンズ11に直角に入射する。こ
の凹レンズ11は拡散板で形成してあるので、この拡散
板の拡散機能により画素面積が拡大され、同時に凹レン
ズ11で所定の広視野角が確保される。 【0028】なお、図6に示す実施の形態における反射
板10の代わりに、図7に示すように、プリズム12を
用いても良い。この実施の形態は、図6に示すものと全
く同様の作用を有する。 【0029】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項1〕に記載する発明は、赤色、緑色及び
青色の三原色を発光する半導体レーザ素子の組を1個の
ユニットとして発光源を形成し、この発光源をマトリッ
クス状に多数配設して2次元の表示面を形成する半導体
レーザによる表示装置において、上記半導体レーザ素子
は端面発光型のものを、そのレーザ光を発光する発光面
が表示面と平行になるように配設して全ての半導体レー
ザ素子の発光面から発光するレーザ光が表示面に直角に
入射するようにし、さらにこの表示面の少なくともレー
ザ光が透過する部分はレンズ機能を有する拡散板で形成
したので、各半導体レーザ素子が照射するレーザ光は拡
散板で拡散されて画素面積を拡大するとともに、拡散板
が有するレンズ機能により所望の広い視野角となる。こ
の結果、表示面の発光面積を拡大することができ、所望
の広視野角のフルカラーの表示装置を半導体レーザ素子
を用いて構成することができるという効果を奏する。 【0030】〔請求項2〕に記載する発明は、〔請求項
1〕に記載する発明において、表示装置の水平方向及び
垂直方向のうち、寸法が大きい方向が各半導体レーザ素
子の活性層である発光面の膜厚方向となるように各半導
体レーザ素子を配設したので、各半導体レーザ素子から
照射されるレーザ光の拡散角度が、その膜厚方向と膜幅
方向では異なり、膜厚方向の拡散角度が膜幅方向の拡散
角度よりも大きい。この結果、水平方向における視野角
が相対的に大きく、垂直方向における視野角が相対的に
小さい表示装置として最適なものとなる。 【0031】〔請求項3〕に記載する発明は、赤色、緑
色及び青色の三原色を発光する半導体レーザ素子の組を
1個のユニットとして発光源を形成し、この発光源をマ
トリックス状に多数配設して2次元の表示面を形成した
半導体レーザによる表示装置において、上記半導体レー
ザ素子は端面発光型のものを、そのレーザ光を発光する
発光面の膜厚方向が表示面と直角になるように配設する
とともに、全ての半導体レーザ素子の発光面から発光す
るレーザ光を反射手段で反射してレーザ光が表示面に直
角に入射するようにし、さらにこの表示面は、各半導体
レーザ素子の一方の電極部に当接する線状電極を有する
とともに、少なくともレーザ光が透過する部分をレンズ
機能を有する拡散板で形成したので、各半導体レーザ素
子が出射するレーザ光は反射手段で反射されて表示面に
直角に入射するとともに、拡散板の拡散機能により画素
面積が拡大される。したがって、これによっても〔請求
項1〕に記載する発明と同様の効果を奏する。さらに、
半導体レーザ素子の一方の電極部は表示面となるガラス
基板に形成した線状電極に当接させてこの電極部と線状
電極部との電気的な接続を確保することができるので、
両者の接続構造の簡略化をも図り得る。 【0032】〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項
3〕に記載する発明において、反射手段の代わりにプリ
ズムを配設したので、この〔請求項3〕に記載する発明
と同様の効果を奏する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device using a semiconductor laser, and more particularly to an outdoor large full-color display device used in an advertising display tower, a ballpark, a stadium, and the like. And useful. 2. Description of the Related Art Liquid crystal, plasma emission, CRT, LED, FED, and the like have already been developed and commercialized as light sources for displays. On the other hand, with the development of semiconductor lasers in the visible region in recent years, high-brightness semiconductor lasers having the possibility of three primary colors are being developed. At present, a red laser whose center wavelength is around 630 nm is commercialized, but the remaining blue (around 470 nm) and green (5
As for the high-brightness semiconductor laser (20 nm), although the development of the crystal structure of the semiconductor laser is centered on the GaN-based and ZnSe-based semiconductor lasers, it is uncertain which material is appropriate for the wavelengths of the three primary colors. Here, a display device using a conventional laser oscillator except for a semiconductor laser as a light source applicable to a large display device outdoors as described above, and a display using a surface emitting semiconductor laser as a light source as a recent semiconductor laser. A device and a display device using an LED other than the laser will be described.
FIG. 8 is a configuration diagram of a display device using a laser oscillator excluding a semiconductor laser. As shown in the figure, the display device comprises a laser oscillator (including a solid and a liquid laser excluding a gas and a semiconductor laser) 19 emitting three primary colors and a scanning modulation mechanism 20 using a galvano mirror, a polygon mirror, an electro-optical element, or the like. Is scanned and projected on the screen plate 21 to visually check the image. FIGS. 9A and 9B are configuration diagrams of a display device that converts a wavelength of a semiconductor laser of one color to emit light of three primary colors. As shown in the figure, in the display device, different wavelength conversion elements 23 are respectively joined to a single-color semiconductor laser 22 to generate three primary colors 24a, 24b, and 24c of R, G, and B. It is configured to perform brightness adjustment. FIG. 10 is a configuration diagram of a display device using a surface emitting semiconductor laser as a light source. As shown in the figure, the display device is a surface emitting semiconductor laser 26 of three primary colors of R, G and B.
Are arranged on a two-dimensional plane. FIG. 11 shows a configuration example of the one element. As shown in the figure, a major feature of the device is the relationship between the structure of the semiconductor laser device and the laser oscillation direction. The laser beam 28 can be extracted in the thickness direction of a film called an active layer 27 for oscillating a laser. In addition, the spread angle of the laser light (beam) 28 is uniform and small. This type of display device includes the above-described FIGS.
In addition to the light emitting device shown in FIG. 1, there is a light emitting device using an LED element. The display device has LED elements arranged in a two-dimensional plane, and the element structure of the LED elements is basically the same as that of a semiconductor laser element. However, there are the following differences. That is, the semiconductor laser device uses a waveguide-type optical resonator that confines electrons and holes in a narrow region in order to increase the recombination probability of electrons and holes, and uses a waveguide type optical resonator that confines light in order to increase the stimulated emission probability. Light conversion efficiency is high, and high-luminance light can be extracted. [0008] Among the display devices according to the prior art as described above, the display device shown in FIG. 8 has a specific space for a laser oscillator 19, a scanning modulation mechanism 20 and a screen plate 21. Not only are individually required, but also have an inherent disadvantage that the luminance is low as a large outdoor high-brightness full-color display device. The display device shown in FIG.
Unlike the display device shown in (1), the light source unit itself is integrated with the image display panel, and it can be made thinner and more compact. There is a practical problem that it is difficult to adjust the temperature phase and the angle phase matching of the element. When the display device shown in FIG. 10 is used as a large outdoor high-brightness full-color display device, it is necessary to enlarge the viewing angle of the display panel, and the viewing angle at this time is vertically and horizontally. Not the same, FIG.
As shown in (a), 60 ° the upper and lower viewing angle theta x, wide viewing angle, such as that the viewing angle theta Y of the left and right 120 ° or more is required. By the way, as shown in FIG. 13, since the diameter of the light emitting surface of the surface emitting semiconductor laser is at most about several hundred μm, when applied to a large outdoor high-brightness full-color display device, the area of the pixel is very small. And can be recognized only as point light sources 28R, 28G, 28B. For this reason, the entire display panel cannot be filled as pixels, resulting in a display panel with poor image quality. In a display device using an LED element as a light-emitting element, there is a practical problem that the viewing angle and the brightness are small and the operating cost is high when used as a large outdoor high-brightness full-color display device. FIG. 14 is a graph showing output characteristics of the semiconductor laser device and the LED device with respect to drive current. As shown in the figure, since the semiconductor laser has a resonance structure at both end faces of the active layer, when the driving current exceeds the threshold value, light with high efficiency and high luminance can be obtained by the light amplifying action by stimulated emission. An object of the present invention is to provide a display device using a semiconductor laser capable of performing a large-size full-color display using a semiconductor laser device in view of the above-mentioned prior art. The present invention that achieves the above object has the following features. 1) A light emitting source is formed as a single unit using a set of semiconductor laser elements that emit red, green and blue primary colors, and a large number of such light emitting sources are arranged in a matrix to form a two-dimensional display surface. In a display device using a semiconductor laser to be formed, the above-mentioned semiconductor laser element is of an edge-emitting type, and the light-emitting surface for emitting the laser light is disposed in parallel with the display surface, and the light-emitting surfaces of all the semiconductor laser elements are arranged. So that the laser light emitted from is incident on the display surface at right angles,
Further, at least a portion of the display surface through which the laser light is transmitted is formed of a diffusion plate having a lens function. According to the present invention, the laser light emitted from each semiconductor laser element is diffused by the diffusion plate to enlarge the pixel area, and a desired wide viewing angle is obtained by the lens function of the diffusion plate. 2) In the above 1), each semiconductor laser element is so arranged that the larger dimension of the horizontal direction and the vertical direction of the display device is the thickness direction of the light emitting surface which is the active layer of each semiconductor laser element. Arranged. According to the present invention, the diffusion angle of the laser beam emitted from each semiconductor laser element differs between the film thickness direction and the film width direction, and the diffusion angle in the film thickness direction is larger than the diffusion angle in the film width direction. Since it is large, the viewing angle in the horizontal direction and the viewing angle in the vertical direction of the display device are different. 3) A light emitting source is formed as a single unit using a set of semiconductor laser elements that emit red, green and blue primary colors, and a large number of such light emitting sources are arranged in a matrix to form a two-dimensional display surface. In the display device using the formed semiconductor laser, the semiconductor laser element is of an edge-emitting type, and the light-emitting surface emitting the laser light is disposed so that the film thickness direction is perpendicular to the display surface. The laser light emitted from the light emitting surface of the laser element is reflected by the reflecting means so that the laser light is incident on the display surface at a right angle, and the display surface has a linear shape in contact with one electrode of each semiconductor laser element. It has electrodes and at least a portion through which laser light is transmitted is formed of a diffusion plate having a lens function. According to the present invention, the laser light emitted from each semiconductor laser element is reflected by the reflecting means and is incident on the display surface at a right angle, and the pixel area is enlarged by the diffusion function of the diffusion plate. Corners are secured. 4) In the above 3), a prism is provided instead of the reflecting means. According to the present invention, the same effect as the invention described in the above 3) can be obtained. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing the entire display device according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the display device, a light emitting source 2 having a semiconductor laser element of three primary colors (R, G, B) as one unit is arranged in a matrix inside a frame 1 having a width W and a height H. A two-dimensional display surface is formed, and the driving unit 3 controls light emission of the light emitting source 2. FIG. 2 is an internal structural diagram showing details of the inside of the display device. As shown in the figure, the display device has n rows and m columns arranged in a matrix on a driving substrate 4.
It has × m light-emitting sources 2 11 to 2 nm . Each light source 2 11
22 nm corresponds to one semiconductor laser element 2 R , 2 G , 2 B that generates laser light corresponding to each wavelength of the three primary colors (R, G, B).
It is configured as individual units. Each of the semiconductor laser elements 2 R , 2 G , 2 B is connected to a specific semiconductor laser element 2 R , 2 G via a linear electrode 5 a linearly formed along one direction on a planar driving substrate 4. , 2 trigger signal for driving the B is supplied, similarly along the other direction orthogonal linearly formed in linear electrode 5b, the current for light emission through 5c is fed in the one direction You. The semiconductor laser elements 2 R , 2 G , and 2 B are of an edge-emitting type having a slit-shaped light emitting surface at the center of the upper surface in FIG. 2, and all the light emitting surfaces are opposed to each other. The diffusion plate 6 is disposed so as to perform the operation. The diffusion plate 6 becomes a display surface of the display device. FIG. 3 shows the semiconductor laser devices 2 R , 2 G and 2 B
(A), a perspective view (b), and a cross-sectional view (c) shown together with the diffuser plate 6 showing only one of them. FIG.
As shown in FIG. 7, the semiconductor laser elements 2 R , 2 G , and 2 B are disposed on the driving substrate 4 with the back surface opposite to the light emitting surface 2 c in contact with the driving substrate 4. Each of the linear electrodes 5b and 5c formed on the driving substrate 4 is
a and 2b are connected by brazing 7a and 7b. The laser beam emitted from the light emitting surface 2c, which is the active layer of each of the semiconductor laser elements 2 R , 2 G , and 2 B , has a different diffusion angle in the film thickness direction and the film width direction. That is, as shown in FIG. 3B, the diffusion angle θ 1 in the film thickness direction is larger than the diffusion angle θ 2 in the film width direction. On the other hand, the size of the display device in the horizontal direction (X direction in FIG. 3B; the same applies hereinafter) is larger than the size in the vertical direction (Y direction in FIG. 3B; the same applies hereinafter). Therefore, the semiconductor laser devices 2 R , 2 R
G, 2 B is the thickness direction is the X direction, the film width direction are arranged such that the Y-direction. Further, the semiconductor laser elements 2 R , 2 R
G, 2 large size of the emitting surface 2c of the B number be 100μm
Therefore, it can be recognized only as a point light source as it is. Therefore, as shown in FIG. 3C, the light emitting area is enlarged by passing the light through the diffusion plate 6 to improve the image quality by enlarging the entire pixel area of the display device, and at the same time, the laser of the diffusion plate 6 is improved. By adding a lens function to a portion through which light passes, a display device having a wide viewing angle according to the purpose can be configured. That is, the semiconductor laser element 2 R , which is a point light source as shown in FIG.
(2 G , 2 B ) becomes a light source having a wide light emitting area 8 as shown in FIG. 4B, and the semiconductor laser element 2 R as a whole is a set of point light sources as shown in FIG. , 2
By a set of G, 2 B, it may constitute a light emitting source having a wide range of light emitting area 8 as shown in FIG. (D). Thus, as shown in FIG. 5, a display device having a viewing angle of, for example, 120 ° in the X direction and 60 ° in the Y direction is configured. According to this embodiment, the laser light emitted from each of the semiconductor laser elements 2 R , 2 G , and 2 B is diffused by the diffusion plate 6 to enlarge the pixel area, and the lens function of the diffusion plate 6 is used. A desired wide viewing angle can be secured. FIG. 6 is a cross-sectional view showing one of the semiconductor laser devices 2 R , 2 G , and 2 B according to another embodiment of the present invention, together with the vicinity thereof. As shown in the figure, the semiconductor laser elements 2 R , 2 G and 2 B themselves are the same as those according to the above-described embodiment, and similarly to the above-described embodiment, each of the semiconductor laser elements 2 R , 2 G and 2 B 2B is a set of units arranged in a matrix on a two-dimensional plane. In this embodiment, the semiconductor laser elements 2 R , 2 R
G, and 2 B is the thickness direction of the light emitting surface 2c are disposed on the driving substrate 4 so as to be perpendicular to the glass substrate 9 which is a display surface. That is, it is inverted by 90 ° with respect to the above embodiment. One linear electrode 5c for supplying current is printed and formed on the glass substrate 9, and this linear electrode 5c
To one of the electrode portions 2 of the semiconductor laser elements 2 R , 2 G and 2 B
The semiconductor laser elements 2 R , 2 G , and 2 B are sandwiched between the glass substrate 9 and the driving substrate 4 so as to be in contact with the substrate b. The other linear electrodes 5b for current supply Yes formed on the driving substrate 4, similarly by brazing 7a with the embodiment to the other electrode portion 2a of the semiconductor laser element 2 R, 2 G, 2 B Connected. As described above, in this embodiment, laser light is emitted from the semiconductor laser elements 2 R , 2 G , and 2 B in a direction parallel to the surface of the glass substrate 9 (horizontal direction in the figure). It is necessary to change the direction perpendicular to the surface of No. 9. Therefore, the semiconductor laser devices 2 R , 2 G , 2
A reflecting plate 10 is disposed opposite to the light emitting surface 2c of B , and the laser beams emitted from the semiconductor laser elements 2R , 2G , and 2B are incident on the glass substrate 9 at right angles. is there. The portion of the glass substrate 9 through which the laser light is transmitted is formed as a concave lens 11 for adjusting the viewing angle and as a diffusion plate for expanding the pixel area. Further, a non-reflective coating layer is formed on the inner surface of the portion of the glass substrate 9 through which the laser light is transmitted, and the non-reflective coating layer allows the laser light to efficiently transmit through the glass substrate 9 without being reflected by the glass substrate 9. It is devised so that it can be used effectively for display. According to the present embodiment, the semiconductor laser device 2
R, 2 G, the laser beam 2 B is emitted is incident perpendicularly to the concave lens 11 of the glass substrate 9 is reflected by the reflection plate 10. Since the concave lens 11 is formed by a diffusion plate, the pixel area is enlarged by the diffusion function of the diffusion plate, and at the same time, a predetermined wide viewing angle is secured by the concave lens 11. Note that a prism 12 may be used instead of the reflecting plate 10 in the embodiment shown in FIG. 6, as shown in FIG. This embodiment has exactly the same operation as that shown in FIG. As described in detail with the above embodiments, the invention described in [Claim 1] is an embodiment in which a set of semiconductor laser elements emitting three primary colors of red, green and blue is formed as one unit. In a display device using a semiconductor laser in which a light emitting source is formed and a large number of the light emitting sources are arranged in a matrix to form a two-dimensional display surface, the semiconductor laser element is an edge emitting type, The light emitting surface that emits light is disposed so as to be parallel to the display surface so that laser light emitted from the light emitting surfaces of all the semiconductor laser elements is incident on the display surface at a right angle. Since the transmitting portion is formed by a diffusion plate having a lens function, the laser light emitted from each semiconductor laser element is diffused by the diffusion plate to enlarge the pixel area, and has a diffusion plate. The desired wide viewing angle is obtained by the lens function. As a result, the light emitting area of the display surface can be increased, and a full-color display device having a desired wide viewing angle can be configured using the semiconductor laser element. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the active layer of each semiconductor laser element has a larger dimension in the horizontal and vertical directions of the display device. Since each semiconductor laser element is disposed so as to be in the film thickness direction of the light emitting surface, the diffusion angle of the laser beam emitted from each semiconductor laser element is different between the film thickness direction and the film width direction, The diffusion angle is larger than the diffusion angle in the film width direction. As a result, a display device having a relatively large viewing angle in the horizontal direction and a relatively small viewing angle in the vertical direction is optimal. According to a third aspect of the present invention, a light emitting source is formed as a unit using a set of semiconductor laser elements that emit red, green and blue primary colors, and a large number of such light emitting sources are arranged in a matrix. In a display device using a semiconductor laser in which a two-dimensional display surface is formed and the semiconductor laser element is of an edge emitting type, the thickness direction of a light emitting surface for emitting the laser light is perpendicular to the display surface. And the laser light emitted from the light emitting surfaces of all the semiconductor laser elements is reflected by the reflecting means so that the laser light is incident on the display surface at a right angle. It has a linear electrode in contact with one of the electrode portions, and at least a portion through which the laser light is transmitted is formed by a diffusion plate having a lens function. With light is incident perpendicular to the display surface is reflected by the reflecting means, the pixel area is enlarged by the diffusion function of the diffusion plate. Accordingly, the same effects as those of the invention described in claim 1 can be obtained. further,
Since one electrode portion of the semiconductor laser element is brought into contact with a linear electrode formed on a glass substrate serving as a display surface, electrical connection between the electrode portion and the linear electrode portion can be secured.
The connection structure between the two can be simplified. In the invention described in [Claim 4], since a prism is provided instead of the reflecting means in the invention described in [Claim 3], the same as the invention described in [Claim 3] is provided. It works.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る表示装置の全体を概
念的に示す説明図である。 【図2】図1に示す表示装置の内部の詳細を示す内部構
造図である。 【図3】半導体レーザ素子の1個を抽出して示す断面図
(a)、斜視図(b)及び拡散板とともに示す断面図
(c)である。 【図4】点光源(a)、(c)とこれを拡大した発光面
積(b)、(d)を概念的に示す説明図である。 【図5】本発明の実施の形態に係る表示装置の外形を概
念的に示す説明図である。 【図6】本発明の他の実施の形態に係る半導体レーザ素
子の1個を抽出してその近傍部分とともに示す断面図で
ある。 【図7】図6に示す実施の形態の変形例を示す断面図で
ある。 【図8】半導体レーザを除くレーザ発振器を用いた表示
装置の構成図である。 【図9】一色の半導体レーザを波長変換して3原色の光
を発光させる表示装置の構成図である。 【図10】面発光半導体レーザを光源とした表示装置の
構成図である。 【図11】図10に示す表示装置を構成する1素子の構
成例を示す構造図である。 【図12】図10に示す表示装置の視野角を概念的に示
す説明図で、(a)は上下方向に関するもの、(b)は
左右方向に関するものである。 【図13】面発光半導体レーザで表示装置の発光面を形
成した場合を概念的に示す説明図である。 【図14】半導体レーザ素子とLED素子との駆動電流
に対する出力特性を示すグラフである。 【符号の説明】 2 発光源 2R 、2G 、2B 半導体レーザ素子 2a、2b 電極部 2c 発光面 4 駆動用電極 5a、5b、5c 線状電極 6 拡散板 7a、7b ロー付け 9 ガラス基板 10 反射板 11 凹レンズ 12 プリズム
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually showing the entire display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an internal structural diagram showing details of the inside of the display device shown in FIG. 1; FIGS. 3A and 3B are a sectional view (a), a perspective view (b), and a sectional view (c) together with a diffuser plate, respectively, showing one of the semiconductor laser elements. FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing point light sources (a) and (c) and enlarged light emitting areas (b) and (d). FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing the outer shape of the display device according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing one of the semiconductor laser devices according to another embodiment of the present invention, which is shown together with its vicinity. FIG. 7 is a sectional view showing a modification of the embodiment shown in FIG. 6; FIG. 8 is a configuration diagram of a display device using a laser oscillator excluding a semiconductor laser. FIG. 9 is a configuration diagram of a display device that emits light of three primary colors by converting the wavelength of a semiconductor laser of one color. FIG. 10 is a configuration diagram of a display device using a surface emitting semiconductor laser as a light source. 11 is a structural diagram illustrating a configuration example of one element included in the display device illustrated in FIG. 10; 12 is an explanatory view conceptually showing a viewing angle of the display device shown in FIG. 10, in which (a) relates to a vertical direction and (b) relates to a horizontal direction. FIG. 13 is an explanatory view conceptually showing a case where a light emitting surface of a display device is formed by a surface emitting semiconductor laser. FIG. 14 is a graph showing output characteristics of a semiconductor laser element and an LED element with respect to drive current. [Description of Signs] 2 Light-emitting sources 2 R , 2 G , 2 B Semiconductor laser elements 2 a, 2 b Electrodes 2 c Light-emitting surface 4 Drive electrodes 5 a, 5 b, 5 c Linear electrodes 6 Diffusion plates 7 a, 7 b Brazing 9 Glass substrate 10 Reflector 11 Concave lens 12 Prism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 惣万 芳人 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Yoshito Soma             1-1-1 Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture             No.Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 赤色、緑色及び青色の三原色を発光する
半導体レーザ素子の組を1個のユニットとして発光源を
形成し、この発光源をマトリックス状に多数配設して2
次元の表示面を形成する半導体レーザによる表示装置に
おいて、 上記半導体レーザ素子は端面発光型のものを、そのレー
ザ光を発光する発光面が表示面と平行になるように配設
して全ての半導体レーザ素子の発光面から発光するレー
ザ光が表示面に直角に入射するようにし、 さらにこの表示面の少なくともレーザ光が透過する部分
はレンズ機能を有する拡散板で形成したことを特徴とす
る半導体レーザによる表示装置。 【請求項2】 〔請求項1〕において、表示装置の水平
方向及び垂直方向のうち、寸法が大きい方向が各半導体
レーザ素子の活性層である発光面の膜厚方向となるよう
に各半導体レーザ素子を配設したことを特徴とする半導
体レーザによる表示装置。 【請求項3】 赤色、緑色及び青色の三原色を発光する
半導体レーザ素子の組を1個のユニットとして発光源を
形成し、この発光源をマトリックス状に多数配設して2
次元の表示面を形成した半導体レーザによる表示装置に
おいて、 上記半導体レーザ素子は端面発光型のものを、そのレー
ザ光を発光する発光面の膜厚方向が表示面と直角になる
ように配設するとともに、全ての半導体レーザ素子の発
光面から発光するレーザ光を反射手段で反射してレーザ
光が表示面に直角に入射するようにし、 さらにこの表示面は、各半導体レーザ素子の一方の電極
部に当接する線状電極を有するとともに、少なくともレ
ーザ光が透過する部分をレンズ機能を有する拡散板で形
成したことを特徴する半導体レーザによる表示装置。 【請求項4】 〔請求項3〕において、反射手段の代わ
りにプリズムを配設したことを特徴とする半導体レーザ
による表示装置。
Claims: 1. A light emitting source is formed as a unit of a set of semiconductor laser elements that emit red, green and blue primary colors, and a large number of such light emitting sources are arranged in a matrix. 2
In a display device using a semiconductor laser forming a two-dimensional display surface, the semiconductor laser element is of an edge-emitting type, and all the semiconductor lasers are arranged such that a light-emitting surface for emitting laser light is parallel to the display surface. A semiconductor laser wherein laser light emitted from a light emitting surface of a laser element is incident on a display surface at a right angle, and at least a portion of the display surface through which the laser light is transmitted is formed of a diffusion plate having a lens function. Display device. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the larger dimension of the horizontal direction and the vertical direction of the display device is the thickness direction of the light emitting surface that is the active layer of each semiconductor laser element. A display device using a semiconductor laser, comprising a device. 3. A light-emitting source is formed as a single unit using a set of semiconductor laser elements that emit red, green, and blue primary colors, and a large number of such light-emitting sources are arranged in a matrix.
In a display device using a semiconductor laser having a two-dimensional display surface, the semiconductor laser element is of an edge-emitting type, and is disposed such that a thickness direction of a light emitting surface that emits the laser light is perpendicular to the display surface. At the same time, the laser light emitted from the light emitting surfaces of all the semiconductor laser elements is reflected by the reflection means so that the laser light is incident on the display surface at a right angle. A display device using a semiconductor laser, comprising: a linear electrode in contact with the substrate; and at least a portion through which laser light is transmitted is formed of a diffusion plate having a lens function. 4. A display device according to claim 3, wherein a prism is provided in place of the reflection means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100478508B1 (en) * 2002-08-29 2005-03-28 한국전자통신연구원 An Optical Add/Drop Apparatus
US20240192424A1 (en) * 2022-12-13 2024-06-13 Japan Display Inc. Display device

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