(57)【要約】【課題】直視及び投影の両方の表示を行うと共に、高輝度表示を可能とし、かつ表示装置の小型化を図る。【解決手段】光源１にレーザ装置１０１が用いられ、情報に対応して駆動電流をレーザ装置１０１に入力する制御部２０５、２０６が備えられ、光源１から出射される光の光路上に、可変焦点レンズより成る焦点調整部３が設けられる。光源１をレーザ発振の閾値電流未満で駆動する場合は表示面に情報光を直接表示して、光源をレーザ発振の閾値電流以上で駆動してレーザ発光させる場合は情報光を外部に投射させて表示を行う。【選択図】図１
2007240864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源にレーザ装置が用いられ、
情報に対応して駆動電流を前記レーザ装置に入力する制御部が備えられ、
前記光源から出射される光の光路上に、可変焦点レンズより成る焦点調整部が設けられて成る
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光源をレーザ発振の閾値電流未満で駆動する場合は前記表示装置の表示面に情報光が直接表示され、
前記光源をレーザ発振の閾値電流以上で駆動してレーザ発光させる場合は外部に情報光が投射されて表示される
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記光源をレーザ発光させて情報光が外部に投射される場合において、前記情報光を左右反転して投射させる反転処理部が設けられて成る
ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記光源から出射される光の出力を検出する光出力センサーが設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示装置に、前記情報光が出射される方向を変位する駆動部が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にレーザ装置を用いて画像等の情報が表示される表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマトリックスディスプレイ、すなわち画素がマトリックス状に配置された表示装置としては、蛍光体のマトリックス発光による表示装置、例えばＣＲＴ（陰極線管）やプラズマテレビ等、また液晶などの空間光変調素子を用いた表示装置、例えば液晶テレビ、液晶プロジェクターなど、さらに自発光素子マトリックスによる表示装置、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、ＬＥＤ（発光ダイオード）マトリックスディスプレイなどが提案されている。また、レーザ素子と蛍光体とを組み合わせたマトリックスディスプレイも提案されている（例えば特許文献１参照。）これらの表示装置において、昨今の大型化の流れに従って、その生産には大型の設備が必要となり、大きな投資を伴うものになっている。
【０００３】
そこで、最近注目されているのがプロジェクション型（投影型）ディスプレイである。プロジェクション型のディスプレイは比較的小型であり、製造設備も比較的簡易化され、しかも大型の画面表示が可能となる。いわば小さく作って大きく写すこの表示方式は、投資が比較的少なくすむという利点があるが、大型の表示画面を用意する必要があり、いわば映す場所がないと画像を見ることができないという不都合がある。
【特許文献１】特開平０７−２０８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、最近は携帯電話、ゲーム機などのいわゆるモバイル機器の画像表示用として、小型のマトリックスディスプレイも多数市場に出回っているが、そのいずれもが、より大きい画面で見ること、多人数で見ることなどの要求に答えられないのが現状である。
これに対し、直視及び投影両用の画像表示装置としては、従来例えば４インチ程度の小型の液晶ディスプレイの光出射側前面に、大きな投影レンズを補助的に取り付けることが可能な構成とすることによって、例えば壁に画像等を映し出すものが知られている。しかしながらこのような表示装置では、輝度的に暗いこと、また表示装置本体とは別に大きな投影レンズを持ち運ばなければならないという不都合があり、実用上大きな難点を有している。
【０００５】
以上の問題に鑑みて、本発明は、直視及び投影の両方の表示を高輝度で行うことが可能な表示装置を提供し、かつ表示装置の小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による表示装置は、光源にレーザ装置が用いられ、情報に対応して駆動電流をレーザ装置に入力する制御部が備えられ、光源から出射される光の光路上に、可変焦点レンズより成る焦点調整部が設けられる構成とする。
また本発明は、上述の表示装置において、光源をレーザ発振の閾値電流未満で駆動する場合は表示装置の表示面に情報光が直接表示され、光源をレーザ発振の閾値電流以上で駆動してレーザ発光させる場合は外部に情報光が投射されて表示される構成とする。
【０００７】
上述したように、本発明の表示装置においては、光源にレーザ装置を用いて、画像等の情報に対応して駆動電流をレーザ装置に入力するものであり、特に光源から出射される光の光路上に、少なくとも可変焦点レンズを設けることによって、焦点距離を調整可能とすることができることから、例えば表示装置自体の表示面と外部のスクリーンや壁等の表示面との両方に対して画像等の情報を含む光、すなわち情報光を結像させることが可能となる。これにより、直視及び投影両方の表示を、高輝度で行うことが可能となり、また小型な構成でこのような表示装置を実現できる。
また、特に光源をレーザ発振の閾値電流未満で駆動する場合は表示装置の表示面に情報光を直接表示し、一方光源をレーザ発振の閾値電流以上で駆動してレーザ発光させる場合は、情報光を外部のスクリーンや壁等に投射することによって、大画面での表示が可能となる。この場合、光源としてレーザ装置を用いることから、直接表示の場合においても、外部に投射する場合においても、十分な輝度を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、直視及び投影の両方の表示を高輝度で行うことが可能な表示装置を提供し、かつ表示装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
〔１〕第１の実施形態例
本発明の実施形態例に係る表示装置について、その一例の概略構成図を示す図１とともに、その構成部分の概略斜視図及びその説明図である図２〜図８を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態例に係る表示装置５００は、光源１としてレーザ装置、この場合例えば半導体レーザアレイより成るレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・が用いられる。本実施形態例においては、各レーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・にアレイ状に配置したレーザ素子を１画素として表示を行う構成とする。
図２はレーザ装置１０１の一例の概略斜視構成図である。このレーザ装置１０１は、一般的な半導体レーザアレイを用いる場合を示し、基板１１上に、発振波長に対応する材料より成る活性層１２を含むクラッド層等（図示せず）の半導体層が順次結晶成長等により形成され、また各レーザ素子を分断するエッチング処理が施されてレーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、・・・が配列され、更に、図示しないがレーザ素子１０１ａ、１０１ｂ、・・・の頂部と例えば分断され溝上、もしくは基板１１の裏面側等に電極を形成してレーザ装置１０１が構成される。図２に示す例では、基板１１は、ＳｉＣやＡｌＮなどの熱伝導性、排熱性のよい材料より成るヒートスプレッダー１３上にサブマウントされている場合を示す。光領域である活性層１２を模式的に示す。このようなレーザ装置１０１の寸法形状は、その材料構成、発振波長等によって異なるが、例えば基板１１の厚さｔ１を１００μｍ程度、ヒートスプレッダー１３の厚さｔ２を１００μｍ程度、活性層１２のピッチＰ１を３００μｍ程度、共振器長Ｌｒを４００μｍ程度として形成することができる。なお、半導体レーザの出射光Ｌは一般に、ニアーフィールドパターンでは活性層１２の面内に沿う方向に光の広がり角が狭く（この方向をスロウ方向と呼ぶ）、これと直交する方向に比較的光の広がりが広く（この方向をファスト方向と呼ぶ）その光束の断面はほぼ楕円形状となる。
【００１０】
このようなレーザ装置１０１は、図３の概略平面図に示すように、Ｓｉ等のウェファ１０上に形成される。一般的な３インチウェファの場合、例えば一辺がＡ１、他辺がＡ２の四角形状の領域Ａ内から、レーザアレイの延長方向（ピッチ方向）に対応する辺Ａ１内に５０ｍｍ〜３００μｍの素子が１８０個、レーザ素子の共振器長方向に対応する辺Ａ２内に５０ｍｍ〜５００μｍの素子が１００個程度、合計１８０００個程度形成される。歩留まりが６０％程度としても約１００００個程度１枚のウェファから作製可能であるといえる。このようなレーザ素子を例えばアレイ状に切断して上述したヒートスプレッダー１３上に並列配置してもよく、また各レーザ素子を独立に取り出して、２次元マトリックス状に配置してもよい。
このようにレーザ素子がマトリックス状に配置された状態の概略斜視構成図を図４に示す。この場合、アレイ状にレーザ素子が配列されたレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・が並列されて２次元マトリックス状にレーザ素子が配置された例を示す。
上述したように、ヒートスプレッダー１３を含めて、トータルの厚さを２００μｍ程度とできるので、例えばピッチＰ２を３００μｍとして配置することが可能である。
【００１１】
図４に示すレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・を別体の基板（図示せず）上に形成した配線５１にマウント部５において接続した状態の概略斜視構成図を図５に示す。図４及び図５において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。配線５１は、図示しない外部の駆動電流印加手段に接続される。
図５に示すように、この例においては各レーザ素子が縦方向、すなわちレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・の配列方向と交差する方向に結線される。この場合、マウント部５とは反対側、すなわち図５に示す各半導体レーザ素子の手前側にレーザ光を取り出す構成となる。なお、配線５１を形成する基板及び配線材料として、光透過性基板及び光透過性導電層を用いることにより、レーザ発振時にはその漏れ光を背面で観察することができ、それを直視することも可能である。また、図示しないが例えば背面に光出力センサーを配置して、同様に縦方向に延長する配線からも信号を取り出す構成とすることによって、各レーザ素子の発光光量をモニターすることも可能である。
【００１２】
一方、図１に示すように、各レーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・の光出射端面の前方には、例えばこれらのレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・から出射される光の光束を整形するシリンドリカルレンズ２０１、２０２、２０３、・・・が並列配置されたレンズ２が設けられ、更にその前方には、可変焦点レンズ３０１、３０２、３０３がマトリックス状に配置された焦点調整部３が設けられる。
【００１３】
これらレンズ２及び焦点調整部３の配置例を図６の概略斜視図に示す。図示の例では、シリンドリカルレンズ２０１、２０２、２０３、・・・より成るレンズ２の光出射側に、レーザ素子（図示せず）の発光領域と対応する位置に焦点調整部３の可変焦点レンズ３０１、３０２、３０３、・・・が配置される。
また図６に示す例においては、図１に示すレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・から出射される光の出力を検出する光出力センサー４を、レンズ２を構成するシリンドリカルレンズ２０１、２０２、２０３、・・・の各レーザ素子の発光領域に対応して出力センサー４を設ける場合を示す。この光出力センサー４は例えばフォトダイオード等の受光素子を光透過性の基板上にマトリックス状に配置して構成し、図１に示すレーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・の光出射端面とレンズ２の光入射面との間の光路上、レンズ２の光軸からずれた位置に配置した例を示す。このような構成とすることによって、光出力センサー４により、レーザ装置１０１、１０２、１０３、・・・から出射される光の漏れ光を検出し、例えば各光センサー４からの出力を縦方向に延長する配線４１に結線して、図１に示すように、縦方向のレーザ素子の光出力を検出することができる。
【００１４】
次に、可変焦点レンズについて説明する。
図７Ａ及びＢは導電性液体を用いた一般的な可変焦点レンズの原理を説明する図である。図７Ａに示すように、電極３１上に誘電体膜等より成る絶縁層３２及び撥水コート３３が成膜され、その上に導電性液体３４、例えば水の液滴が載置され、その接触角をθ０とする。図７Ｂに示すように、電極３１と導電性液体３４との間に電圧印加部３５によって電圧Ｖを印加すると、導電性液体３４の接触角θ１は、θ１＜θ０なるθ１に変化する。なお、このような導電性液体３４の表面変化は、下記の式（１）により示される。
γＬG×（ｃｏｓθ１−ｃｏｓθ０）＝｛（ε０×ε）／２ｅ｝×Ｖ２    ・・・（１）
ただし、
γＬＧ：導電性液体の表面エネルギー
θ０：導電性液体の非電圧印加時の接触角
θ１：導電性液体の電圧印加時の接触角
ε：絶縁層の比誘電率
ε０：真空中の誘電率
ｅ：絶縁層の膜厚
Ｖ：印加電圧
である。
【００１５】
このような特性を利用して、例えば円筒形状の容器に導電性液体と絶縁性液体を収め、電圧を印加することによって導電性液体と絶縁性液体の界面形状を変化させることによって、可変焦点レンズを構成ずることができる。このような可変焦点レンズは、モーターなどの駆動部が不要であるため、用いる装置の小型化、薄型化に有利となる。また、アレイ状、マトリックス状に配置することで、焦点可変型のマイクロレンズアレイを構成することも可能である。
このようなマトリックス状に可変焦点レンズを配置した焦点調整部３の一例の概略斜視構成図を図８に示す。この例においては、光透過性材料の例えばガラスより成る基板３６Ａ上に、Ｓｉ等より成る隔壁３７が形成され、この隔壁３７によって例えば平面円形状に区切られた領域内に図示しない電極及び絶縁層を介して導電性液体３４が上述の図７Ａに示す表面曲線をもって被着される。その上に絶縁性液体３８を注入し、基板３６Ａの縁部に沿って、例えば絶縁性材料より成るスペーサ３９を介してガラス等より成る他方の基板３６Ｂが被着されて焦点調整部３が構成される。この場合、隔壁３７で区切られた個々の領域が可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・となる。図示しないが電極構造は例えば、基板３６Ａと導電性液体３４との間、また隔壁３７と導電性液体３４及び絶縁性液体３８との間に光透過性導電材料より成る電極層及び誘電体層を積層して構成される。必要に応じて部分的に撥水コートを塗布してもよい。これらの電極間に適切な電圧を印加することによって、隔壁３７により区切られた可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・の導電性液体３４と絶縁性液体３８の界面形状が変化し、この界面を通過する光の焦点を調整することが可能である。なお、各可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・に均一な電圧を印加して一様に焦点を調整する構成としてもよく、また、マトリックス状等の配線構造を設け、可変焦点レンズ毎に印加する電圧を調整することによって、焦点距離をそれぞれ調整する構成とすることも可能である。
【００１６】
次に、このような構成による表示装置５００において、レーザ装置１０１、１０２、・・・を駆動して映像等の情報を表示する駆動態様について説明する。上述したように半導体レーザ素子を用いる場合は、出射されるレーザ光はファスト方向とスロウ方向とで発散角が異なるが、シリンドリカルレンズ２０１、２０２、２０３、・・・より成るレンズ２によって例えばファスト方向の発散角をスロウ方向の発散角と同程度にまで集光する。その後、光は電気的に調整可能な焦点調整部３の各可変焦点レンズ３０１、３０２、３０３、・・・に進入する。この可変焦点レンズ３０１、３０２、３０３・・・に所定の電位が供給され、光源１からの光をほぼ平行に、もしくは投影距離に応じて発散角を調整することが可能である。
【００１７】
この表示装置において、レーザ装置に対しレーザ発振の閾値電流未満の比較的低い電流を与えると、各レーザ素子はＬＥＤ発光となるため、表示面を通して直接見ることが可能である。またレーザ発振の閾値電流以上の比較的高い電流を与える場合は、焦点調整部３を調整して焦点距離を大とし、レーザ光を外部のスクリーンや壁などに投射することによって、プロジェクション画面を表示することが可能となる。この場合は、投射領域内に赤外線センサー等を設けて表示装置の表示面に人体が接近したときに発光を停止するなどの安全機構を設けてもよい。
また、上述したように、光透過性の導電性材料により配線５１を構成し、またこの配線５１を光透過性基板に形成することによって、裏側からの漏れ光で直視による表示も可能である。
なお、光源のレーザ装置として例えば赤色（波長が６４３ｎｍ程度）の半導体レーザのみを用いて単色の表示装置を構成することができる。また青色や緑色の半導体レーザと組み合わせれば、同様の構成とし、画素数を３倍程度としてフルカラー画像の表示装置を構成することも可能である。
【００１８】
また、表示装置本体に設ける表示画面上と、外部に投射する場合の表示画面上とでは、左右が反転した情報を発光させる必要がある。このため、例えば図１に示すように、映像信号等の情報信号が情報信号記憶部２１から反転処理部２３を介して演算回路２４に出力される。反転処理部２３においては、切替部２２からの信号を基に必要に応じて情報信号を左右反転して演算回路２４に出力する。
【００１９】
すなわち、表示装置本体の表示面に情報を表示する場合は、切替部２２からの切替信号を例えばオフとして反転処理部２３での反転処理を行わず、映像等の情報信号を演算回路２４から制御部、すなわちロウ信号制御部２５及びカラム信号制御部２６に出力する。これら各制御部２５及び２６からそれぞれ適切な駆動電流に対応する信号Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ３、・・・、Ｓｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３、・・・が図示しない駆動電圧電源に出力されて、各レーザ装置が駆動される。このとき、レーザ装置１０１、１０２、・・・には閾値電流未満の電流が供給されＬＥＤ発光を行うようになされる。また、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３において、焦点距離を比較的短く調整することによって、表示装置の表示面に画像等の情報光を出射させる。この場合、直視可能な表示となる。
【００２０】
一方、外部の表示面に情報を表示する場合は、切替部２２からの切替信号を例えばオンとして、反転処理部２３において情報を左右反転して出力する。そして、演算回路２４からロウ信号制御部２５及びカラム信号制御部２６にそれぞれ例えば映像情報に対応した信号を出力し、ロウ信号制御部２５及びカラム信号制御部２６からそれぞれ適切な駆動電流に対応する信号Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ３、・・・、Ｓｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３、・・・が図示しない駆動電圧電源に出力されて、各レーザ装置が駆動される。この場合は、レーザ装置１０１、１０２、・・・には閾値電流以上の電流が供給され、レーザ発振によるレーザ光が出射される。可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３において、焦点距離を比較的長く調整することによって、レーザ光が表示装置外部の表示面に結像され、情報に対応した例えば画像が外部の表示面に表示される。なお、焦点調整部３の可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・の焦点距離の制御は、上述の切替部２２から出力される信号を利用して図示しない可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・の共通電極の制御部等に入力する構成としてもよい。
【００２１】
更にこの例においては、レーザ装置からの出射光を光出力センサー４によって検出して電気信号に変換させ、光出力センサー信号検出部２７に出力させる構成とした例を示す。ここで、予め例えば出荷時の検査等の際に表示画面のユニフォーミティ（均一性）を確認して各画素すなわち各レーザ装置の駆動値を決定して較正値とし、この較正値を輝度補正データ記憶部２８に記憶しておく。そして、画像を表示する際には、レーザ装置から出射される光を光出力センサー４で検出してフィードバックした検出値と上記駆動値を比較演算し、検出値が較正値と異なる場合は、レーザ素子の劣化と判断して補正を加え、例えば駆動電流を増加することによって、出射光の輝度のばらつき等を抑制することが可能となる。半導体レーザを用いる場合は、画素を構成するレーザ素子毎の劣化特性が異なるので、この劣化による出力低下を補正することによって、表示画面の均一性すなわちユニフォーミティを維持することが可能となる。
【００２２】
以上説明した本発明の実施形態例に係る表示装置によれば、レーザ装置を光源として用い、可変焦点レンズより成る焦点調整部を設けることから、その駆動電流を調整することによって、直視及び投影の両方の表示を行うことができ、また高輝度表示を可能とし、かつ投射レンズを必要としないことから、表示装置の小型化を図ることができる。
【００２３】
次に、上述の図１〜図８を参照して説明した光源及び焦点調整部等を備える本発明構成の表示装置において、装置本体の概略構成及び表示態様の異なる各実施形態例について説明する。
〔２〕第２の実施形態例
図９は、上述の図１〜図８を参照して説明した本発明の実施形態例に係る表示装置５００を、画素数が１２×５個程度の光源マトリックスを用いて例えばデジタルの時計表示を行うことが可能な表示装置に適用した例を示す。図９Ａは表示装置５００の表示面５００Ｓの平面構成図、図９Ｂは表示装置５００から外部のスクリーン等の表示面５０１に投射する場合の概略構成図をそれぞれ示す。
図９Ａに示すように表示装置５００の表示面５００Ｓに表示する場合は、前述の図１において説明した例と同様に、切替部２２からの切替信号を例えばオフとし、反転処理部２３での処理を行わずに、レーザ装置の閾値電流未満の駆動電流でレーザ装置をＬＥＤ発光させる。この場合、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・より成る焦点調整部３において焦点距離を比較的短く選定し、表示装置５００の表示面５００Ｓに直視型の表示を行う。一方、図９Ｂに示すように、外部のスクリーンや壁等の表示面５０１に投射する場合は、切替部２２から切替信号を出力して、反転処理部２３において表示装置５００の表示面５００Ｓに表示した情報信号を左右反転させて出力し、レーザ装置の閾値電流以上の駆動電流で光源１からレーザ光を出射させるとともに、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３の焦点距離を調整し、外部の表示面５０１に情報光Ｌｐが結像するように調整して情報光を出射させる。このような制御を行うことによって、表示装置５００の本体の表示面５００Ｓへの表示と、外部の表示面５０１への表示とを切替えて行うことが可能である。またこの場合、レーザ装置を光源としていることから、どちらの表示面に表示する場合においても輝度を十分に保持することができる。また、別体の投射レンズが不要であることから、装置の小型化を図ることができる。
【００２４】
なお、この例においては、画素の総数が６０個程度と比較的少ないので、例えばレーザポインター等を並べることで作製することも可能であるが、本発明の表示装置におけるようにレーザ装置をマトリックス状に配置して構成することによって、より小型化を図ることができる。１２×５個の光源マトリックスを構成する場合、例えば半導体レーザより成るレーザ素子を３００μｍピッチで配列すると、３．６ｍｍ×１．５ｍｍの大きさとなる。またレーザ素子を３ｍｍ間隔で配列する場合は、３６ｍｍ×１５ｍｍの大きさとなり、例えば腕時計程度の表示装置を構成することができる。各レーザ素子の出力は、１ｍＷもあれば十分であるので、特別な冷却機構を設ける必要はなく、熱対策のための構成を簡易化することが可能である。
【００２５】
〔２〕第３の実施形態例
図１０は、上述の図１〜図８を参照して説明した本発明の実施形態例に係る表示装置を、４インチ程度のＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array：画素数３２０×２４０）型の表示装置５１０、例えば、携帯型のゲーム機に適用した例を示す。図１０Ａは表示装置５１０の表示面５１０Ｓの平面構成図、図９Ｂは表示装置５１０から外部のスクリーン等の表示面５１１に投射する場合の概略構成図をそれぞれ示す。
この場合においても図１０Ａに示すように、上述の第２の実施形態例と同様に例えば前述した図１における切替部２２から表示装置５１０本体の表示面５１０Ｓに表示する場合は、レーザ装置の閾値電流未満の駆動電流でレーザ装置をＬＥＤ発光させる。そして可変焦点レンズ３０１、３０２、・・より成る焦点調整部３において焦点距離を比較的短く選定し、表示装置５１０の表示面５１０Ｓに直視型の表示を行う。一方、図１０Ｂに示すように、外部のスクリーンや壁等の表示面５１１に投射する場合は、図１において説明した切替部２２から切替信号を出力して、反転処理部２３において表示装置５１０に表示した情報信号を左右反転させて出力し、レーザ装置の閾値電流以上の駆動電流で光源１からレーザ光を出射させるとともに、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３の焦点距離を調整し、外部の表示面５１１に情報光が結像するように調整して情報光Ｌｐを出射させる。このような制御を行うことによって、表示装置５１０の本体の表示面５１０Ｓへの表示と、外部の表示面５１１への表示とを行うことが可能である。またこの場合においても、レーザ装置を光源としていることから、どちらの表示面に表示する場合においても輝度を十分に保持することができる。また、別体の投射レンズが不要であることから、装置の小型化を図ることができる。
【００２６】
またこの例においては、画素数が３２０×２４０〜７６８００程度になるため、前述したように、半導体レーザを用いる場合は、ウェファは８枚程度必要になるが、光源に用いるレーザ素子の数が異なるだけで、上述の図１〜図８において説明した例と同様となる。一例として光源に配列するレーザ素子の間隔を３００μｍピッチとした場合、３００μｍ×３２０〜９６ｍｍ、３００μｍ×２４０〜７２ｍｍとなり、９６ｍｍ×７２ｍｍ程度の実用的な大きさを持って表示装置を構成することが可能であるといえる。このような数のレーザ素子の実装には、従来から知られているＬＥＤマトリックスディスプレイの実装方法を適用し、ＬＥＤに替えてＬＤを配列し、上述の図８に示す構成の可変焦点レンズが配列された焦点レンズ調整部をＬＤの出射面前方に配置することによって、容易に製造することができる。
【００２７】
〔４〕第４の実施形態例
図１１は、上述の図１〜図８を参照して説明した本発明の実施形態例に係る表示装置を、１５インチ程度のノート型パーソナルコンピュータの表示装置５２０に適用した例を示す。図１１Ａは表示装置５２０の表示面５２０Ｓの平面構成図、図１１Ｂは表示装置５２０から外部のスクリーン等の表示面５２１に投射する場合の概略構成図をそれぞれ示す。
この場合においても図１１Ａに示すように、上述の第２及び第３の実施形態例と同様に例えば前述した図１における切替部２２から表示装置５２０本体の表示面５２０Ｓに表示する場合は、レーザ装置の閾値電流未満の駆動電流でレーザ装置をＬＥＤ発光させる。そして可変焦点レンズ３０１、３０２、・・より成る焦点調整部３において焦点距離を比較的短く選定し、表示装置５２０の表示面５２０Ｓに直視型の表示を行う。一方、図１１Ｂに示すように、外部のスクリーンや壁等の表示面５２１に投射する場合は、図１において説明した切替部２２から切替信号を出力して、反転処理部２３において表示装置５２０に表示した情報信号を左右反転させて出力し、レーザ装置の閾値電流以上の駆動電流で光源１からレーザ光を出射させるとともに、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３の焦点距離を調整し、外部の表示面５２１に情報光が結像するように調整して情報光Ｌｐを出射させる。このような制御を行うことによって、表示装置５２０の本体の表示面５２０Ｓへの表示と、外部の表示面５２１への表示とを行うことが可能である。またこの場合においても、レーザ装置を光源としていることから、どちらの表示面に表示する場合においても輝度を十分に保持することができる。また、別体の投射レンズが不要であることから、装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
なお、この場合、上述の第３の実施形態例において説明したＱＶＧＡ型の表示装置５１０を貼り合わせたいわゆるタイリング構成とすることも可能である。例えばＸＧＡ（eXtended Graphics Array：画素数１０２４×７６８）型の表示装置であれば、レーザ素子を同様に３００μｍピッチで配列した場合、３００μｍ×１０２４〜３０７ｍｍ、３００μｍ×７６８〜２３０ｍｍとなり、対角３８３．６ｍｍ〜１５．１インチ程度の表示装置５２０を構成することができる。
【００２９】
〔５〕第５の実施形態例
図１２は、上述の図１〜図８を参照して説明した本発明の実施形態例に係る表示装置を、家庭用テレビ、例えば３２インチフルＨＤ（High Definition）に適用した例である。図１２Ａは表示装置５３０の表示面５３０Ｓの平面構成図、図１２Ｂは表示装置５３０から外部のスクリーン等の表示面５３１に投射する場合の概略構成図をそれぞれ示す。
この場合においても図１２Ａに示すように、上述の第２〜第４の実施形態例と同様に例えば前述した図１における切替部２２から表示装置５３０本体の表示面５３０Ｓに表示する場合は、レーザ装置の閾値電流未満の駆動電流でレーザ装置をＬＥＤ発光させる。そして可変焦点レンズ３０１、３０２、・・より成る焦点調整部３において焦点距離を比較的短く選定し、表示装置５３０の表示面５３０Ｓに直視型の表示を行う。一方、図１２Ｂに示すように、外部のスクリーンや壁等の表示面５２１に投射する場合は、図１において説明した切替部２２から切替信号を出力して、反転処理部２３において表示装置５３０に表示した情報信号を左右反転させて出力し、レーザ装置の閾値電流以上の駆動電流で光源１からレーザ光を出射させるとともに、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３の焦点距離を調整し、外部の表示面５２１に情報光が結像するように調整して情報光Ｌｐを出射させる。このような制御を行うことによって、表示装置５３０の本体の表示面５３０Ｓへの表示と、外部の表示面５３１への表示とを行うことが可能である。またこの場合においても、レーザ装置を光源としていることから、どちらの表示面に表示する場合においても輝度を十分に保持することができる。また、別体の投射レンズが不要であることから、装置の小型化を図ることができる。
そしてこの例において、上述の第３の実施形態例と同様に、レーザ装置のレーザ素子を３００μｍピッチで配列する場合は、３００μｍ×１９２０〜６７６ｍｍ、３００μｍ×１０８０〜３２４ｍｍとなり、対角７４９．６ｍｍ〜２９．５インチ程度の表示装置５３０を構成することができる。
【００３０】
〔６〕第６の実施形態例
図１３は、上述の図１〜図８を参照して説明した本発明の実施形態例に係る表示装置を、信号機等の表示装置に適用した例を示す。図１３Ａは表示装置５４０の表示面５４０Ｓの平面構成図、図１２Ｂは表示装置５４０から外部の表示面５４２及び５４３に投射する場合の概略構成図をそれぞれ示す。
この場合においても図１３Ａに示すように、上述の第２〜第５の実施形態例と同様に例えば前述した図１における切替部２２から表示装置５４０本体の表示面５４０Ｓに表示する場合は、レーザ装置の閾値電流未満の駆動電流でレーザ装置をＬＥＤ発光させる。そして可変焦点レンズ３０１、３０２、・・より成る焦点調整部３において焦点距離を比較的短く選定し、表示装置５４０の表示面５４０Ｓに直視型の表示を行う。一方、図１３Ｂに示すように、外部のスクリーンや壁等の表示面５４２又は５４３に投射する場合は、図１において説明した切替部２２から切替信号を出力して、反転処理部２３において表示装置５３０に表示した情報信号を左右反転させて出力し、レーザ装置の閾値電流以上の駆動電流で光源１からレーザ光を出射させるとともに、可変焦点レンズ３０１、３０２、・・・より成る焦点調整部３の焦点距離を調整し、外部の表示面５４２又は５４３に情報光が結像するように調整して情報光を出射させる。このとき、表示装置５４０に駆動部５４１を設けることによって、表示装置５４０を例えば矢印ａで示すように回転させて表示装置５４０の出射方向を変位させ、異なる位置の表示面５４２及び５４３へ情報光Ｌｐ１及びＬｐ２を投射することが可能である。このような制御を行うことによって、表示装置５４０の本体の表示面５４０Ｓへの表示と、外部の表示面５４２及び５４３への表示とを行うことが可能である。またこの場合においても、レーザ装置を光源としていることから、どちらの表示面に表示する場合においても輝度を十分に保持することができる。また、別体の投射レンズが不要であることから、装置の小型化を図ることができる。
なお、この場合、表示装置５４０本体に表示面を設けず、外部の２ヶ所以上の表示面に情報光を投射する構成とすることも可能である。
このような表示装置を信号機として適用することにより、高い位置に設ける表示面５４２及び５４３としてはメンテナンスの容易な拡散板のみを設置して、低い位置に光源や配線部などの部品の交換、清掃作業などのメンテナンスを必要とする表示装置５４０本体を設置することができ、メンテナンスの簡易化を図ることができる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の表示装置においては、光源にレーザ装置を用いて、情報に対応して駆動電流をレーザ装置に入力する制御部を備えるとともに、光源から出射される光の光路上に、可変焦点レンズより成る焦点調整部を配置することによって、直視及び投影の両方の表示を高輝度で行うと共に、小型化の可能な表示装置を提供することができる。すなわち本発明の表示装置においては、それぞれの画素を構成するレーザ素子に対応して、電気的に調整可能な可変焦点レンズを配置することによって、別体の投影レンズが不要であり、例えば４インチ程度の小型で持ち運びの容易な表示装置を実現できる。
【００３２】
また、駆動電流を調整し、光源をレーザ発振の閾値電流未満で駆動する場合は表示装置の表示面に情報光を直接表示し、光源をレーザ発振の閾値電流以上で駆動してレーザ発光させる場合は外部に情報光を投射して表示を行う構成とすることによって、ＬＥＤモードによる直視画像と、レーザ発振モードによる投影モードとに容易に切替え可能であり、手軽に直視と投影を実現できるという利点を有する。
また、大型の表示装置に適用する場合においては、常設型として３２インチ程度の表示画面を有し、かつ１００インチ程度の大画面で見たいときは、例えば反対側の壁に投射させることによって、大画面での表示を容易に実現できる。
【００３３】
また、本発明の表示装置において、光源をレーザ発光させて情報光を外部に投射させる場合において、情報光を左右反転して投射させる反転処理部を設けることによって、文字や画像、映像等の情報を直視型及びプロジェクター型として容易に表示することができる。
更に、本発明の表示装置において、光源から出射される光の出力を検出する光出力センサーを設けることによって、光源の経時変化等の特性の劣化による輝度のばらつきを補正して、より長く表示画面の均一性すなわちユニフォーミティを維持することが可能となる。
また、本発明の表示装置において、情報光が出射される方向を変位する駆動部を設けることによって、別々の位置に設けた２以上の外部の表示面に対する投影表示が可能となる。
【００３４】
なお、本発明による表示装置は上述の各実施形態例に限定されるものではなく、光源としてアレイレーザを用いることなくレーザ素子をアレイ状に配置した光源を用いるとか、レンズ及び焦点調整部などの光学部品の形状やマトリックス配列態様などを変更することができ、本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態例に係る表示装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る表示装置に用いるレーザ装置の一例の概略斜視図である。
【図３】半導体ウェファの概略平面図である。
【図４】本発明の実施形態例に係る表示装置に用いる光源の一例の概略斜視図である。
【図５】本発明の実施形態例に係る表示装置の要部の概略斜視図である。
【図６】本発明の実施形態例に係る表示装置の要部の概略斜視図である。
【図７】Ａ及びＢは可変焦点レンズの原理の説明図である。
【図８】本発明の実施形態例に係る表示装置に用いる焦点調整部の一例の概略斜視図である。
【図９】Ａは本発明の実施形態例に係る表示装置の概略平面図である。Ｂは本発明の実施形態例に係る表示装置の表示態様を説明する概略構成図である。
【図１０】Ａは本発明の実施形態例に係る表示装置の概略平面図である。Ｂは本発明の実施形態例に係る表示装置の表示態様を説明する概略構成図である。
【図１１】Ａは本発明の実施形態例に係る表示装置の概略平面図である。Ｂは本発明の実施形態例に係る表示装置の表示態様を説明する概略構成図である。
【図１２】Ａは本発明の実施形態例に係る表示装置の概略平面図である。Ｂは本発明の実施形態例に係る表示装置の表示態様を説明する概略構成図である。
【図１３】Ａは本発明の実施形態例に係る表示装置の概略平面図である。Ｂは本発明の実施形態例に係る表示装置の表示態様を説明する概略構成図である。
【００３６】
１．光源、２．レンズ、３．焦点調整部、４．光出力センサー、５．マウント部、１１．基板、１２．活性層、１３．ヒートスプレッダー、２１．情報信号記憶部、２２．切替部、２３．反転処理部、２４．演算回路、２５．ロウ信号制御部、２６．カラム信号制御部、２７．光出力センサー信号検出部、２８．輝度補正データ記憶部、３１．電極、３２．絶縁層、３３．撥水コート、３４．導電性液体、３５．電圧印加部、３６Ａ．基板、３６Ｂ．基板、３７．隔壁、３８．絶縁性液体、３９．スペーサ、４１．配線、５１．配線、１０１〜１０３．レーザ装置、２０１〜２０３．シリンドリカルレンズ、３０１〜３０３．可変焦点レンズ、５００．表示装置、５００Ｓ．表示面、５０１．スクリーン、５４０．駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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