(57)【要約】  本発明は、マイクロミラーまたは画像表示素子を用いたディスプレイにおいて、画素間の隙間またはブラックマトリックスにより生ずる暗い領域を無くすとともに、光利用効率を増大させ、それにより、ハイクオリティの映像を表示しながらも消費電力を抑えることを目的とする。  本発明は、光源；光源から入射された入射光を反射させる複数のマイクロミラーが配列されたマイクロミラーアレイ、および、前記光源と前記マイクロミラーアレイとの間に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記光源から入射された入射光を集束させ、そして、前記マイクロミラーアレイから反射された反射光の進行経路を補正するマイクロレンズアレイを有するディスプレイを提供する。
2009511953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射された入射光を反射させる複数のマイクロミラーが配列されたマイクロミラーアレイと、
前記マイクロミラーアレイを支持する基板と、
前記光源と前記マイクロミラーアレイとの間に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記光源から入射された入射光を集束させ、前記マイクロミラーアレイから反射された反射光の進行経路を補正するマイクロレンズアレイと、
を有していることを特徴とするマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項２】
前記各々のマイクロミラーが、前記基板に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイを通過した入射光が、前記複数のマイクロミラーの反射面に集束されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイが、互いに隣接した前記複数のマイクロレンズからなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項５】
前記各マイクロミラーから反射された反射光が、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズにそれぞれ入射されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項６】
前記マイクロミラーアレイから反射された反射光が、前記マイクロレンズアレイを通じて平行光に補正されて出射されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項７】
光源から入射された入射光を反射させる走査型マイクロミラーと、
前記走査型マイクロミラーを支持する基板と、
前記光源と前記マイクロミラ アレイとの間に配されて、前記光源から入射された入射光を前記走査型マイクロミラーの反射面に集束させる第１のマイクロレンズと、
前記走査型マイクロミラーから反射された反射光の経路上に配されて、前記反射光の進行経路を補正する第２のマイクロレンズと、
を有していることを特徴とするマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項８】
前記走査型マイクロミラーが、前記基板に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項９】
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズが、それぞれ複数のマイクロレンズが配列された形態で設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１のマイクロレンズを通過した入射光が、第１のマイクロレンズの枚数によってブロック単位に分けられ、前記走査型マイクロミラー側に進行することを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１１】
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズが、それぞれ複数のマイクロレンズが配列された形態で設けられ、そして、前記走査型マイクロミラーが、複数の走査型マイクロミラーが配列された形態で設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１のマイクロレズを通過した入射光が、前記第１のマイクロレンズの枚数のよってブロック単位に分けられ、前記分けられた入射光が前記複数の走査型マイクロミラーにそれぞれ集束されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１３】
光源から入射された入射光を反射させる走査型マイクロミラーと、
前記走査型マイクロミラーを支持する基板と、
前記光源と前記マイクロミラ アレイとの間に配されて、前記光源から入射された入射光を前記走査型マイクロミラーの反射面に集束させる第１のフレネルレンズと、
前記走査型マイクロミラーから反射された反射光の経路上に配されて、前記反射光の進行経路を補正する第２のフレネルレンズと、
を有していることを特徴とするマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１４】
前記走査型マイクロミラーが、前記基板に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１５】
光源から入射される入射光を透過あるいは遮断することで映像を表示する、複数の単位画素がマトリックスの形態で配列された液晶パネルと、
前記光源と前記液晶パネルとの間に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記光源から入射された入射光を前記複数の単位画素に集束させる第１のマイクロレンズアレイと、
前記液晶パネルから出射された光の経路上に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記複数の単位画素から出射された光の進行経路を補正する第２のマイクロレンズと、
を有していることを特徴とするマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１６】
前記液晶パネルにおける前記複数の単位画素が、互いに離間して分離されていることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１７】
前記マイクロレンズアレイにおける前記複数のマイクロレンズが、互いに隣接して配されていることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１８】
基板上に光を発光する複数の単位画素が配列されている表示パネルと、
前記表示パネルから出射された光の経路上に配された複数のマイクロレンズからなり、前記光の進行経路を補正するマイクロレンズアレイと、
を有していることを特徴とするマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項１９】
前記液晶パネルにおける前記複数の単位画素が、互いに離間して分離されていることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【請求項２０】
前記マイクロレンズアレイにおける前記複数のマイクロレンズが、互いに隣接して配されていることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロレンズを利用したディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイに関し、より具体的には、マイクロレンズを用いた投射型ディスプレイ、走査型ディスプレイ、液晶ディスプレイ、電界発光ディスプレイなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会が進むにつれ、ディスプレイに対する要求も様々な形態で増加している。それに対応すべく、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display; LCD)、プラズマディスプレイ(Plasma Display Panel; PDP)、エレクトロルミネセントディスプレイ(Electro Luminescent Display; ELD)など種々の平板ディスプレイが研究・開発されてきており、それらのうちの一部はすでに様々な設備・装置においてディスプレイとして使用されている。
【０００３】
たとえば、プロジェクター、スキャナー、バーコード装置のように照明を用いて所定の映像をスクリーンに表示する装置、コンピュータ、携帯電話機などに活用されている。
【０００４】
以下、いくつかの従来型ディスプレイについて説明する。
【０００５】
図１は、従来型マイクロミラーアレイを用いた投射型ディスプレイを概略的に示したものである。
【０００６】
従来型マイクロミラーアレイを用いた投射型ディスプレイは、光源と、光源から照射された光を入射させる入射レンズ（１４）と、複数のマイクロミラーを含むマトリックス型マイクロミラーアレイ（１１）と、マイクロミラーアレイ（１１）を支持する基板（１０）と、マイクロミラーアレイ（１１）から反射された反射光（１３）をスクリーンに投射させる投射レンズ（１５）と、を有してなる。
【０００７】
このような従来型ディスプレイは、 光源から入射された入射光(１２)をマイクロミラーアレイ（１１）を介して所定の角度で反射させた後、投射レンズ(１５)によりスクリーンに投射させる。
【０００８】
ここで、マイクロレンズアレイ（１１）は、各々のマイクロミラーが基板（１０）に対して回動可能に設けられ、その回転角度によって入射光（１２）をそれぞれ異なる方向に反射させる。その反射角度によって、画像が表示される「明るい状態」と、画像が表示されない「暗い状態」に分けられるが、それらの状態が保持される時間を調節することで、映像を表示する。
【０００９】
ここで、入射レンズ（１４）を通った入射光（１２）はマイクロミラーアレイ（１１）全体にかけて入射されるが、マイクロミラー間の隙間（ｄ）に入射された入射光（１２）は反射されず、それにより、映された映像には網状の影（即ち、暗い領域）が必然的に表示されてしまう。また、現在ほぼ市場を独占しているテキサス・インスツルメンツ社製のマイクロミラーには、その中央部にミラー板を支持するためのくぼみが設けられているが、そのくぼみも、前記間隙と同様に、映像において暗い領域として表示され、映像の明るさおよびクオリティを低下させる原因となっている。
【００１０】
図２は、従来の走査型ディスプレイを概略的に示したものである。
【００１１】
この従来の走査型ディスプレイは、図２に示したように、光源から第１のレンズ（２４）を通じて入射された入射光（２２）が走査型マイクロミラー（２１）によって所定の角度で反射された後、第２のレンズ（２５）によってスクリーンに投射される。ここで、基板（２０）上に回動可能に設けられた走査型マイクロミラー（２１）の回転角度によって映像が投射される位置が決められる。このような走査型マイクロミラー（２１）が高速で駆動され、スクリーンに映像を走査することで、全体の画像が表示される。
【００１２】
このような原理は、走査型ディスプレイだけでなく、スキャナー、バーコードリーダなどにも適用されるが、ハイクオリティの画像を表示するためには必然的に走査型マイクロミラー（２１）の駆動速度を上げるべきというデメリットが存在する。
【００１３】
図３は、従来型液晶ディスプレイ、即ち、液晶を用いて光を透過させるディスプレイを示したものである。
【００１４】
この従来型ディスプレイは、背面から液晶を照明する、光源としてのバックライトユニット（３０）が配され、前記バックライトユニット（３０）の前方には複数の単位画素（３２a）が配列されている液晶パネル（３２）などが配され、バックライト（３０）からの光（３１）を透過または遮断して、所定の映像を表示する。
【００１５】
液晶パネル（３２）は、複数の単位画素（３２a）に電界を印加して、単位画素（３２a）を成す液晶の配列を変更させることで、液晶パネル（３２）に透過される光の量によって、所定の映像を表示するが、かかる単位画素（３２a）の間には、各々の画素または色を区別するためにブラックマトリックス（３２a）が設けられている。
【００１６】
しかし、そのようなブラックマトリックス（３２a）が配された領域（Ａ）には、光が透過されず、映像に暗い領域として表示されてしまい、映像の明るさおよびクオリティが低下するという問題があった。
【００１７】
図４は、従来型自発光型ディスプレイを示したもので、そのような自発光型ディスプレイは、たとえば、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diodes; OLED)、プラズマディスプレイ(plasma display panel; PDP)、電界放出ディスプレイ(Field Emission Display; FED)、無機ＥＬ(Electroluminescent; EL)、エルイーディー (luminescent diode; LED)のように、それ自体が発光作用を行い、別途の光源を必要としないディスプレイである。
【００１８】
従来型自発光型ディスプレイは、基板（４０）上に発光作用を有する複数の単位画素（４１）を、互いに区分するために所定の間隔（４２）を置いて配置して、複数の単位画素（４１）から出射されたる光を用いて画像を表示する。
【００１９】
この場合にも、図３に示されたディスプレイと同様に、単位画素（４１）間の所定の間隔（４２）に映像が表示されず、暗い領域として表示されてしまうので、映像の明るさおよびクオリティが低下するという問題があった。
【００２０】
以上述べたように、従来型ディスプレイにおいて、光源の利用効率を高め、そして、単位画素間の暗い領域（即ち、単位画素間の隙間）をなくすことは、画像の明るさおよびクオリティを改善させるにあたって至急解決しなければならない重要な課題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、マイクロミラーまたは画像表示素子を用いたディスプレイにおいて、画像が表示された際に、画素間の隙間またはブラックマトリックスにより生ずる暗い領域を無くすとともに、光利用効率を増大させ、それにより、ハイクオリティの映像を表示することができ、消費電力を抑えた、マイクロレンズを用いたディスプレイを提供することである。
【００２２】
本発明が解決しようとする課題は、上記課題に限定されるものではなく、直接触れていない更なる課題も、以下の記載から、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解できるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記課題を解決するために、本発明の一実施例に係るマイクロレンズを利用したディスプレイは、光源から入射された入射光を反射させる複数のマイクロミラーが配列されたマイクロミラーアレイと、前記マイクロミラーアレイを支持する基板と、前記光源と前記マイクロミラーアレイとの間に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記光源から入射された入射光を集束させ、そして、前記マイクロミラーアレイから反射された反射光の進行経路を補正するマイクロレンズアレイと、を有していることを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記各々のマイクロミラーが、前記基板に回転可能に設けられているのが好ましい。
【００２５】
前記マイクロレンズアレイを通過した入射光が、前記複数のマイクロミラーの反射面に集束されるのが好ましい。
【００２６】
前記マイクロレンズアレイが、互いに隣接した前記複数のマイクロレンズからなるのが好ましい。
【００２７】
前記各マイクロミラーから反射された反射光が、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズにそれぞれ入射されるのが好ましい。
【００２８】
前記マイクロミラーアレイから反射された反射光が、前記マイクロレンズアレイを通じて平行光に補正されて出射されるのが好ましい。
【００２９】
本発明の別の実施例に係るマイクロレンズを利用したディスプレイは、光源から入射された入射光を反射させる走査型マイクロミラーと、前記走査型マイクロミラーを支持する基板と、前記光源と前記マイクロミラ アレイとの間に配されて、前記光源から入射された入射光を前記走査型マイクロミラーの反射面に集束させる第１のマイクロレンズと、前記走査型マイクロミラーから反射された反射光の経路上に配されて、前記反射光の進行経路を補正する第２のマイクロレンズと、を有していることを特徴とする。
【００３０】
ここで、前記走査型マイクロミラーが、前記基板に回転可能に設けられているのが好ましい。
【００３１】
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズが、それぞれ複数のマイクロレンズが配列された形態で設けられているのが好ましい。ここで、前記第１のマイクロレンズを通過した入射光が、第１のマイクロレンズの枚数によってブロック単位に分けられ、前記走査型マイクロミラー側に進行することが好ましい。
【００３２】
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズが、それぞれ複数のマイクロレンズが配列された形態で設けられ、そして、前記走査型マイクロミラーが、複数の走査型マイクロミラーが配列された形態で設けられているのが好ましい。ここで、前記第１のマイクロレズを通過した入射光が、前記第１のマイクロレンズの枚数のよってブロック単位に分けられ、前記分けられた入射光が前記複数の走査型マイクロミラーにそれぞれ集束されるのが好ましい。
【００３３】
本発明の更なる別の実施例に係るマイクロレンズを利用したディスプレイは、光源から入射された入射光を反射させる走査型マイクロミラーと、前記走査型マイクロミラーを支持する基板と、前記光源と前記マイクロミラ アレイとの間に配されて、前記光源から入射された入射光を前記走査型マイクロミラーの反射面に集束させる第１のフレネルレンズと、前記走査型マイクロミラーから反射された反射光の経路上に配されて、前記反射光の進行経路を補正する第２のフレネルレンズと、を有していることを特徴とする。
【００３４】
ここで、前記走査型マイクロミラーが、前記基板に回転可能に設けられているのが好ましい。
【００３５】
本発明の更なる別の実施例に係るマイクロレンズを利用したディスプレイは、光源から入射される入射光を透過あるいは遮断することで映像を表示する、複数の単位画素がマトリックスの形態で配列された液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネルとの間に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記光源から入射された入射光を前記複数の単位画素に集束させる第１のマイクロレンズアレイと、前記液晶パネルから出射された光の経路上に配列された複数のマイクロレンズからなり、前記複数の単位画素から出射された光の進行経路を補正する第２のマイクロレンズと、を有していることを特徴とする。
【００３６】
ここで、前記液晶パネルにおける前記複数の単位画素が、互いに離間して分離されているのが好ましい。
【００３７】
また、前記マイクロレンズアレイにおける前記複数のマイクロレンズが、互いに隣接して配されているのが好ましい。
【００３８】
本発明の更なる別の実施例に係るマイクロレンズを利用したディスプレイは、基板上に光を発光する複数の単位画素が配列されている表示パネルと、前記表示パネルから出射された光の経路上に配された複数のマイクロレンズからなり、前記光の進行経路を補正するマイクロレンズアレイと、を有していることを特徴とする。
【００３９】
ここで、前記液晶パネルにおける前記複数の単位画素が、互いに離間して分離されているのが好ましい。
【００４０】
また、前記マイクロレンズアレイにおける前記複数のマイクロレンズが、互いに隣接して配されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の実施例に係るマイクロレンズを用いたディスプレイ装置は、様々な従来型ディスプレイにおける画素間の分離や、カラーフィルターなどの使用に起因する、光の利用が制限される現象や映像が表示できないといった問題を除去して、より滑らかで、明暗比の高い映像を表示することができる。
【００４２】
また、前記本発明の実施例に係るディスプレイは、入射光を集束させ、出射光をもとの経路に補正する機能を果たすことで、光利用効率を高めて消費電力を改善させるとともに、高解像度の映像を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
［実施例１］
【００４４】
図５は、本発明の第１の実施例に係るディスプレイを示したものであり、図６および図７は、本発明の第１の実施例に係るディスプレイにおいて、マイクロミラーがオン状態（図６）およびオフ状態（図７）であるとき、光の経路を説明するためにそれぞれ提供されたものである。.
【００４５】
反射型プロジェクション方式を用いる本発明の第１の実施例に係るディスプレイは、図５に示すように、光源(５１)と、入射レンズ（５２）と、マイクロレンズアレイ(５３)と、マイクロミラーアレイ(５４)と、基板(５５)と、投射レンズ(５６)と、を備えている。
【００４６】
入射レンズ(５２)は、ディスプレイの入射側に設けられ、光源(５１)から照射された光を入射させる役割を果たし、そして、投射レンズ（５２)は、ディスプレイの出射側に設けられ、マイクロレンズアレイ(５３)から反射された反射光(５８)をスクリーンに投射させる役割を果たす。
【００４７】
基板(５５)は、マイクロミラーアレイ（５４）を支持し、マイクロミラーアレイ（５４）をなす複数のマイクロミラー（５４ａ）は、基板(５５)上にそれぞれ回転可能に設けられ、その回転角度によって、入射レンズ(５２)から入射された入射光（５７）をそれぞれ異なる方向に反射させる。反射される方向によって、画像が表示される明るい状態と、画像が表示されない暗い状態に分けられるが、それらの状態を保持する時間を調節することで映像を表示する。
【００４８】
マイクロレンズアレイ(５３)は、入射レンズ(５２)とマイクロミラーアレイ(５４)との間に複数のマイクロレンズ（５３ａ）が配列された構造として設けられ、入射レンズ(５２)から入射された入射光(５７)をマイクロミラーアレイ(５４)に集束させ、マイクロミラーアレイ(５４)から反射された反射光(５８)を再び平行光に集束させる役割を果たす。即ち、１つのマイクロレンズアレイ(５３)が入射光（５７）および反射光(５８)の進行経路を変える役割を果たす。
【００４９】
ここで、複数のマイクロレンズ（５３ａ）は、互いに隣接するように配列され、マイクロレンズ（５３ａ）間に間隙が生じないように配されている。前記複数のマイクロレンズ(５３ａ)を通った入射光は、マイクロミラーアレイ(５４)を成す各マイクロミラー（５４ａ）の反射面に入射される。
【００５０】
特に、各マイクロレンズ（５３ａ）は、１つのマイクロミラー（５４ａ）に対応して入射光(５７)を集束させると共に、別のマイクロミラーと対応して該マイクロミラーから反射された反射光(５８)を平行光に変える役割を果たす。図５は、各マイクロレンズを、それぞれ隣接したマイクロミラーと対応して上記役割を果たすものとして示したが、マイクロミラーの反射角度、それらの位置、および、距離などによっては、すぐ隣接したマイクロミラーと対応していても良く、あるいは、マイクロミラーアレイにおける任意の位置にあるマイクロミラーと対応していても良い。
【００５１】
前記構成を有することによって、本発明の第１の実施例に係るディスプレイにおいて、光源(５１)から入射レンズ(５２)を通って入射した入射光(５７)は、マイクロレンズアレイ(５３)を通ってマイクロミラーアレイ(５４)に集束され、その集束された光は、マイクロミラーアレイ(５４)により所定の角度で反射された後、再びマイクロレンズアレイ(５３)を通って並行光に変わり、投射レンズ(５６)を通ってスクリーンに投射される。
【００５２】
本発明の第１の実施例に係るディスプレイによれば、入射レンズ(５２)から入射される入射光（５７）はマイクロレンズアレイ(５３)を通じてマイクロミラーアレイ（５４）の反射面に集光されるので、マイクロミラーアレイ（５４）の縁部、および、マイクロミラー（５７ａ）間の隙間には入射光(５７)が入射されず、それにより、入射光（５７）が各々のマイクロミラー（５４ａ）によって集光された後、反射される。したがって、映像の暗い領域が生じる現状を防ぐことができる。
【００５３】
マイクロミラーアレイ（５４）がオン状態である場合、図６に示したように、入射光(５７)は、マイクロレンズアレイ(５３)を通ってマイクロミラー（５４ａ）の反射面に集束された後、マイクロミラーアレイ（５４）（ここで、複数のマイクロミラー（５４ａ）が基板（５５）に対して所定の角度で回転されている）により反射され、反射された反射光（５８）はマイクロレンズアレイ(５３)の方向に進んで平行光に変わることがわかる。
【００５４】
逆に、マイクロミラーアレイ（５４）がオフ状態である場合、図７に示したように、入射光(５７)は、マイクロミラー(５４ａ)の反射面に集束されるが、複数のマイクロミラー（５４ａ）が基板（５５）に対して回転されていないため、マイクロミラー（５４ａ）から反射された反射光（５８）はマイクロレンズアレイ(５３)の方向に進まず、それによって、画面を表示する領域から外れる。
【００５５】
上記本発明の第１の実施例に係るディスプレイを従来型プロジェクション方式に適用する場合、１つのマイクロレンズ（５３ａ）と１つのマイクロミラー（５４ａ）が単位画素を成すようにして、各マイクロミラー（５４ａ）によって、該単位画素を成す光を透過または遮断させる時間を調節し、それにより、映像を表示する。ここで、単位画素に該当する映像は単色の光であり、各マイクロミラー（５４ａ）を用いて該単色の入射光を投射させる時間を調節することで映像を表示するので、１つのマイクロミラー（５４ａ）を通じて反射される映像の左右が反転されても投射される映像自体は変わらない。
［実施例２］
【００５６】
図８は、本発明の第２の実施例に係るディスプレイを示したものである。
【００５７】
走査方式を用いる本発明の第２の実施例に係るディスプレイは、図８に示すように、走査型マイクロミラー(８４)に入射された光と走査型マイクロミラー（８４）から反射された光との進行経路を変えるために、光の入射側および出射側にそれぞれマイクロレンズを具備した構造を採用している。より具体的には、本発明の第２の実施例に係るディスプレイは、光源(８１)と、第１のレンズ（８２）と、第１のマイクロレンズ(８３)と、走査型マイクロミラー(８４)と、基板(８５)と、第２のマイクロレンズ（８６）と、第２のレンズ（８７）と、を備えている。
【００５８】
第１のレンズ(８２)は、ディスプレイの入射側に設けられ、光源(８１)から照射された光を入射させる。第２のレンズ（８７)は、ディスプレイの出射側に設けられ、第２のマイクロレンズ(８６)を通った光をスクリーンに投射させる。
【００５９】
走査型マイクロミラー（８４）は基板(８５)に支持され、基板(８５)上に回転可能に設けられ、第１のレンズ(８２)から入射された入射光を反射させる。この際に、走査型マイクロミラー(８４)の駆動角度によって、反射される光がスクリーンに高速に走査され、その走査された光によって画像が表示される。
【００６０】
第１のマイクロレンズ(８３)は、第１のレンズ(８２)と走査型マイクロミラー(８４)との間に配され、第１のレンズ(８２)から入射される入射光を走査型マイクロミラー(８４)の反射面に集束させる。第２のマイクロレンズ（８６）は、走査型マイクロミラー（８４）から反射された光の経路上に、即ち、走査型マイクロミラー(８４)と第２のレンズ(８７)との間に配され、走査型マイクロミラー(８４)から反射された反射光をもとの経路に戻す。
【００６１】
前記本発明の第２の実施例に係るディスプレイにおいては、光源(８１)から第１のレンズ(８２)を通じて入射された入射光が、第１のマイクロレンズ(８３)によって走査型マイクロミラー(８４)の反射面の小さな領域に集束され、前記集束された光が、走査型マイクロミラー(８４)によって所定の角度で反射された後、第２のマイクロレンズ(８６)を通じてもとの経路に戻り、第２のレンズ(８７)を通ってスクリーンに投射される。このような走査型マイクロミラーが連続的に素早く動くことで、各々の反射角度によって走査された光が集まり、ラスターパターン（raster pattern）のような２次元の走査パターンを表示し、それにより、スクリーンに画像を表示する。
【００６２】
本発明の第２の実施例に係る走査方式のディスプレイは、前述の通り、１つの走査型マイクロミラー(８４)が素早く動いて、光を単位画素毎に走査させるため、走査型マイクロミラー(８４)の駆動速度によって、映像の解像度が定められる。言い換えるならば、走査型マイクロミラー(８４)の走査速度が速ければ速いほど、より高解像度な画像を表示することができる。
【００６３】
したがって、本発明の第２の実施例によれば、第１のマイクロレンズ（８３）および第２のマイクロレンズ(８６)を利用することで、第１のマイクロレンズ（８３）を通って走査型マイクロミラー(８４)に入射された入射光を走査型マイクロミラー(８４)の反射面の小さな領域に集束することができ、従来用いられていた走査型マイクロミラー（８４）のサイズを縮小することができる。走査型マイクロミラー(８４)のサイズが縮小されるにつれ、その駆動速度は速くなるので、より高解像度な画像を表示することが可能となる。
［実施例３］
【００６４】
図９は、本発明の第３の実施例に係るディスプレイを示したものである。
【００６５】
本発明の第３の実施例に係るディスプレイは、前記第２の実施例に係るディスプレイと同様の走査方式を用いるが、前記第２の実施例における第１のマイクロレンズ（図８、８３）と第２のマイクロレンズ（図８、８６）の代わりに、２つのフレネルレンズ（Frensnel lens）を使用する。
【００６６】
本発明の第３の実施例に係るディスプレイは、光源（９１）と、第１のレンズ（９２）と、第１のフレネルレンズ（９３）と、走査型マイクロミラー（９４）と、基板（９５）と、第２のフレネルレンズ（９６）と、第２のレンズ（９７）と、を備えている。
【００６７】
この実施例においては、前述した実施例２に係るディスプレイをなす構成要素と同じ機能および構造を有する構成要素については、重複された説明を避けるためにそれらを省略し、異なる構成要素のみについて説明する。
【００６８】
第１のフレネルレンズ(９３)は、第１のレンズ(９２)と、走査型マイクロミラー(９４)との間に配され、第１のレンズ(９２)から入射された入射光を走査型マイクロミラー(９４)の反射面の小さな領域に集束させる。また、第２のフレネルレンズ（９６）は、走査型マイクロミラー（９４）から反射された反射光の経路上に、即ち、走査型マイクロミラー(９４)と第２のフレネルレンズ(９７)との間に配され、走査型マイクロミラー(９４)から反射された反射光をもとの経路に補正する役割を果たす。
【００６９】
第１のフレネルレンズ（９３）と第２のフレネルレンズ(９６)とは、平凸レンズの凸面を細かい同心円状の輪帯レンズに分け、凸レンズの機能をそのまま残しながら、両端部にプリズム作用を有する収差を設けたレンズである。
【００７０】
したがって、第１のレンズ(９２)を通って入射された入射光は、第１のフレネルレンズ(９３)の収差によって屈折されて、走査型マイクロミラー(９４)の小さな領域に集束され、前記走査型マイクロミラー(９４)から反射された反射光は第２のフレネルレンズ(９６)を通って、もとの経路に補正される。
【００７１】
図８に示したような第１のマイクロレンズ（８３）および第２のマイクロレンズ（８６）を使用する場合、マイクロレンズのサイズをスクリーンまたはマイクロミラーのサイズに合わせて使用しなければならないので、レンズのサイズが大きくなり、厚みも厚くなる。
【００７２】
一方で、本発明の第３の実施例のように、第１のフレネルレンズ(９３)と第２のフレネルレンズ(９６)とを用いる場合、レンズの厚みを薄くすることができ、特に、第１のフレネルレンズ（９３）および第２のフレネルレンズ(９６)の収差を精密に調整することができるので、特に走査方式に適している。
［実施例４］
【００７３】
図１０は、本発明の第４の実施例に係るディスプレイを示したものであり、図１１は、本発明の第４の実施例に係るディスプレイを用いて高解像度な画像を表示する原理について示したものである。
【００７４】
本発明の第４の実施例に係るディスプレイは、図１０に示すように、複数のマイクロレンズを具備した点を除けば、本発明の第２の実施例と同様の走査方式を利用する。
【００７５】
本発明の第４の実施例に係るディスプレイは、光源(１０１)と、光源(１０１)から照射された光を入射させる入射側の第１のレンズ(１０２)と、複数のマイクロレンズ（１０３ａ）を具備した第１のマイクロレンズアレイ(１０３)と、基板（１０５)と、基板（１０５）上に回転可能に設けられた走査型マイクロミラー（１０４）と、複数のマイクロレンズ（１０６ａ）を具備した第２のマイクロレンズアレイ(１０６)と、走査型マイクロミラー(１０４)から反射された反射光をスクリーンに投射させる出射側の第２のレンズ(１０７)と、を備えている。
【００７６】
この実施例においては、前述した第２の実施例に係るディスプレイの構成要素と同じ機能および構造を有する構成要素については、重複された説明を避けるためにそれらを省略し、異なる構成要素のみについて説明する。
【００７７】
第１のマイクロレンズアレイ（１０３）および第２のマイクロレンズアレイ（１０６）は、図１０に示したように、複数のマイクロレンズ（１０３ａ，１０６ａ）をそれぞれ配列したもので、第１のマイクロレンズアレイ（１０３）および第２のマイクロレンズアレイ（１０６）が１つの走査型マイクロミラーと共に作用して、映像を表示する。
【００７８】
第１のマイクロレンズアレイ（１０３）および第２のマイクロレンズアレイ(１０６)は、第２の実施例における、１つのレンズを使用するにつれレンズのサイズが大きくなり、厚くなるといった側面から提案されたもので、複数のマイクロレンズ（１０３ａ，１０６ａ）を具備することで、レンズのサイズおよび厚みを縮小することができる。
【００７９】
したがって、本発明の第４の実施例に係るディスプレイは、光源（１０１）から第１のレンズを通って入射された入射光を、第１のマイクロレンズアレイ（１０３）によって走査型マイクロミラー(１０４)の反射面の小さな領域に集束させ、前記集束された光を走査型マイクロミラー（１０４）を通して所定の角度で反射させた後、第２のマイクロレンズアレイ(１０６)を通してもとの経路に補正する。そのように補正された光は、第２のレンズ(１０７)を通ってスクリーンに投射される。
【００８０】
ここで、第１のレンズ(１０２)を通って入射された入射光は、図１１に示すように、第１のマイクロレンズアレイ(１０３)を成す複数のマイクロレンズ（１０３ａ）を通って、幾つかに分けられた状態で走査型マイクロミラー(１０４)に集束され、その集束された入射光は、走査型マイクロミラー(１０４)を通って反射され、第２のマイクロレンズアレイ(１０６)を成す複数のマイクロレンズ（１０６ａ）をそれぞれ通過する。
【００８１】
言い換えるならば、スクリーン(１０８)に投射される光(または、映像)は、複数のマイクロレンズ（１０３ａ）の枚数に相応するブロック（１０８ａ）単位で分けられて投射されるので、走査型マイクロミラー(１０４)の駆動速度が遅い場合にも高解像度な映像を表示することができる。
【００８２】
ここでは、第１のマイクロレンズアレイ(１０３)と第２のマイクロレンズアレイ（１０６）とが、２ｘ２の形態で配列された非限定的な例を挙げたが、必要に応じて、それを変更して多様な形態で実施することができる。
［実施例５］
【００８３】
図１２は、本発明の第５の実施例に係るディスプレイを示したものであり、図１３は、本発明の第５の実施例に係るディスプレイを用いて高解像度な画像を表示する原理を示したものである。
【００８４】
本発明の第５の実施例に係るディスプレイは、走査方式を利用する更なる実施例に当たり、図示されているように、光源(１２１)と、第１のレンズ(１２２)と、第１のマイクロレンズアレイ(１２３)と、走査型マイクロミラー(１２４)と、基板(１２５)と、第２のマイクロレンズアレイ(１２６)と、第２のレンズ(１２７)と、を備えている。
【００８５】
ここで、第１のマイクロレンズアレイ(１２３)と、第２のマイクロレンズアレイ(１２７)と、走査型マイクロミラー(１２４)とは、複数のマイクロレンズ(１２３ａ，１２６ａ)と走査型マイクロミラー（１２４ａ）とをそれぞれｍｘｎの形態で配列させた構造を有するが、マイクロレンズ(１２３ａ，１２６ａ)の枚数とマイクロミラー（１２４ａ）の枚数とを同一にするのが好ましい。
【００８６】
したがって、第１のマイクロレンズアレイ(１２３)における１つのマイクロレンズ(１２３ａ)を通過した入射光は、前記マイクロレンズ（１２３ａ）に対応する走査型マイクロミラー（１２４ａ）の反射面に集束され、前記走査型マイクロミラー（１２４ａ）から反射された反射光は、第２のマイクロレンズ（１２６）のうち前記走査型マイクロミラー（１２４ａ）に対応する１つのマイクロレンズ（１２６ａ）を通過する。
【００８７】
このように構成された本発明の第５の実施例に係るディスプレイは、光源（１２１）から照射された光がスクリーン（１２８）に第１のマイクロレンズ（１２３ａ）の枚数に相応するブロック（１２８ａ）単位で分けられて投射されるので、走査型マイクロミラーアレイ(１２４)の駆動速度が遅い場合にも高解像度な映像を表示することができるとともに、走査型マイクロミラー(１２４ａ)のサイズをより小さくすることができ、前記第４の実施例に係るディスプレイにおいて、１つの走査型マイクロミラー(図１０，１０４)を駆動させることに比し、走査型マイクロミラーの駆動速度をいっそう上げることが可能である。特に、走査型マイクロミラーの駆動速度が速くなるにつれて、より高解像度な映像を表示することができる。
【００８８】
この実施例に係るディスプレイを成す構成要素のうち説明されていないものは、第２の実施例に係るディスプレイのと重複するため、それらについての説明は省略する。
［実施例６］
【００８９】
図１４は、本発明の第６の実施例に係るディスプレイを示したもので、この実施例は、具体的に、光源から照射される光を透過または遮断させることで映像を表示する液晶ディスプレイである。
【００９０】
本発明の第６の実施例に係るディスプレイは、底部に配されるバックライトユニット(１４１)と、バックライト夕ニット(１４１)の前方に(または、上に)配された液晶パネル(１４３)と、バックライトユニット(１４１)と液晶パネル（１４３）との間に配された第１のマイクロレンズアレイ(１４２)と、液晶パネル(１４３)の前方に(または、上に)配された第２のマイクロレンズアレイ(１４４)と、を備えている。
【００９１】
バックライトユニット(１４１)は光源として、通常液晶パネル(１４３)の後方（または背面）に配されて、液晶パネル(１４３)に光を提供する役割を果たす。
【００９２】
液晶パネル(１４３)には、上板と下板との間に複数の単位画素（１４３ａ）がマトリックスの形態で互いに間隔ををいて配置されていて、各単位画素（１４３ａ）間には各々の画素または色を区分するためにブラックマトリックス（１４３ｂ）が設けられている。したがって、複数の単位画素（１４３ａ）に電界を印加して、単位画素（１４３ａ）を成す液晶の配列を変更させることで、液晶パネル(１４３)を通る光量によって所定の画像を表現する。
【００９３】
第１のマイクロレンズアレイ(１４２)は複数のマイクロレンズ（１４２ａ）を配列したもので、バックライトユニット(１４１)から入射された入射光を液晶パネル(１４３)の各単位画素（１４３ａ）に集束させる。
【００９４】
第２のマイクロレンズアレイ(１４４)は、液晶パネル(１４３)から出射された光が通る経路上に、複数のマイクロレンズ（１４４ａ）が配列された形態で設けられ、複数の単位画素（１４３ａ）から出射される光をもとの経路に補正する役割を果たす。ここで、第１のマイクロレンズアレイ(１４２)および第２のマイクロレンズアレイ(１４４)は各々のマイクロレンズ（１４２ａ，１４３ａ）がそれぞれ単位画素（１４３ａ）と一対一で対応しているので、第１のマイクロレンズアレイ(１４２)のうち１つのマイクロレンズ（１４２ａ）を通った入射光が、前記マイクロレンズ（１４２ａ）と対応する単位画素（１４３ａ）、および、第２のマイクロレンズアレイ（１４４）のうち１つのマイクロレンズ（１４４ａ）を順次通過する。
【００９５】
前記本発明の第６の実施例に係るディスプレイは、バックライトユニット(１４４)から照射される光が、液晶パネル(１４３)の単位画素（１４３ａ）と対応している第１のマイクロレンズアレイ(１４２)を通って、光の損失をもたらすことなく、各単位画素（１４３ａ）の小さな領域に集束され、その集束された光は単位画素（１４３ａ）を通過して第２のマイクロレンズアレイ(１４４)を通ってもとの経路に補正され、スクリーンに全面的に投射される。したがって、単位画素（１４３ａ）間の分離、または、カラーフィルターなどの使用に伴い生じる、単位画素（１４３ａ）間に画像が表示されない暗い隙間領域（Ｂ）を除去して、より滑らかで、明暗比の高い映像を表示することができる。特に、マイクロレンズを用いて光を集束させるため光の損失を極めて少なくすることができると共に、光利用効率を高めて消費電力を改善することができる。したがって、ハイクオリティの映像を実現することができる。
［実施例７］
【００９６】
図１５は、本発明の第７の実施例に係るディスプレイを示したものである。
【００９７】
本発明の第７の実施例に係るディスプレイは、投射型ディスプレイや液晶ディスプレイとは異なり、自体的に発光する機能を有しているため、別途の光源を必要としない自発光型ディスプレイについての実施例である。
【００９８】
この実施例に係るディスプレイは、図１５に示すように、基板(１５１)上に配され、そして、発光する複数の単位画素（１５２）が配列されている表示パネル(１５０)と、表示パネル(１５０)を通った光の経路上に配され、そして、複数のマイクロレンズ（１５４ａ）が配列されているマイクロレンズアレイ(１５４)と、を備えている。
【００９９】
表示パネル(１５０)は、複数の単位画素（１５２）を互いに分離するために所定の間隔を置いて配置されている。
【０１００】
マイクロレンズアレイ(１５４)は、複数のマイクロレンズ（１５４ａ）が複数の単位画素(１５２)と対応するように配列され、各単位画素（１５２）から出射される光の経路を補正して、映像を拡大する効果を奏する。ここで、マイクロレンズアレイ（１５４）において、図示されているように、複数のマイクロレンズ（１５４ａ）が互いに隣接して設けられている場合にも、あるいは、互いに離間して設けられている場合にも、各単位画素(１５２)から発光された光がマイクロレンズ（１５４ａ）にほぼ入射できる程度の（レンズの）大きさおよび距離さえあれば、構造パターンに関係なくこの実施例に適用可能である。
【０１０１】
したがって、本発明の第７の実施例に係るディスプレイは、表示パネル(１５０)の各単位画素(１５２)から発光された光がマイクロレンズアレイ(１５４)を通ることで光の進行経路が補正されるので、映像を拡大させる効果が得られる。また、複数の単位画素間の隙間に光が通らないので、映像が表示されない暗い隙間領域を除去することができる。したがって、映像の明るさを増した、より滑らかな映像を表示することができる。
【０１０２】
前述した本発明の第７の実施例に係るディスプレイは、自発光方式を利用した有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diodes; OLED)、プラズマディスプレイ(plasma display panel; PDP)、電界放出ディスプレイ(Field Emission Display; FED)、無機ＥＬ(Electroluminescent; EL)、エルイーディー (luminescent diode; LED)などに適用することができる。
【０１０３】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本明細書に記載された内容に基づいて、当業者が上記実施例を変更して実施することができるのは明らかである。そのような変更はもっぱら特許請求の範囲により定められる本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】従来型マイクロミラーアレイを利用した投射型ディスプレイを概略的に示す図。
【図２】従来の走査型ディスプレイを概略的に示す図。
【図３】従来型液晶ディスプレイを概略的に示す図。
【図４】従来の自発光型ディスプレイを概略的に示す図。
【図５】本発明の第１の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図６】本発明の第１の実施例に係るディスプレイにおいて、マイクロミラーがオン状態であるときの光の経路を示す図。
【図７】本発明の第１の実施例に係るディスプレイにおいて、マイクロミラーがオフ状態であるときの光の経路を示す図。
【図８】本発明の第２の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図９】本発明の第３の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図１０】本発明の第４の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図１２】本発明の第５の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図１３】本発明の第５の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図１４】本発明の第６の実施例に係るディスプレイを示す図。
【図１５】本発明の第７の実施例に係るディスプレイを示す図。
【符号の説明】
【０１０５】
５１，８１，９１、１０１，１２１    光源
５２    入射レンズ
５３，１５４    マイクロレンズアレイ
５３ａ，１５４ａ     マイクロレンズ
５４    マイクロミラーアレイ
５４ａ  マイクロミラー
５５，８５，９５，１０５、１２５，１５１    基板
５６    投射レンズ
５７    入射光
５８    反射光
８２，９２，１０２，１２２    第１のレンズ
８３    第１のマイクロレンズ
８４，９４，１０４    走査型マイクロミラー
８６    第２のマイクロレンズ
８７，９７，１０７，１２７    第２のレンズ
９３    第１のフレネルレンズ
９６    第２のフレネルレンズ
１０３、１２３，１４２    第１のマイクロレンズアレイ
１０３ａ，１２３ａ、１４２ａ    第１のマイクロレンズ
１０６、１２６，１４４    第２のマイクロレンズアレイ
１０６ａ，１２６ａ，１４４ａ    第２のマイクロレンズ
１２４    走査型マイクロミラーアレイ
１２４ａ    走査型マイクロミラー
１４１    バックライトユニット
１４３    液晶パネル
１４３ａ，１５２    単位画素
１４３ｂ    ブラックマトリックス
Ｂ    単位画素間の隙間
１５０    表示パネル
【図１】
2009511953.tif 000003
【図２】
2009511953.tif 000004
【図３】
2009511953.tif 000005
【図４】
2009511953.tif 000006
【図５】
2009511953.tif 000007
【図６】
2009511953.tif 000008
【図７】
2009511953.tif 000009
【図８】
2009511953.tif 000010
【図９】
2009511953.tif 000011
【図１０】
2009511953.tif 000012
【図１１】
2009511953.tif 000013
【図１２】
2009511953.tif 000014
【図１３】
2009511953.tif 000015
【図１４】
2009511953.tif 000016
【図１５】
2009511953.tif 000017
【国際調査報告】
2009511953.tif 000018
2009511953.tif 000019