KR101620309B1 - 광원, 디스플레이 시스템에서 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법, 및 그를 위한 장치 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 - Google Patents

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Abstract

광원은 광 반사기 및 다중-픽셀 광 변조기들을 포함한다. 상기 광 반사기는 반사성 표면들로 둘러싸여진다. 광은 상기 광 반사기로 주입되며 광 반사기 전체에 걸쳐 확산될 수 있다. 상기 다중-픽셀 광 변조기들은 광 수용 표면의 다중-픽셀 부분들을 조사하는 광을 변조하기 위해 이미지 데이터에 기초하여 개개의 투과 상태들을 가진다.

Description

광원, 디스플레이 시스템에서 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법, 및 그를 위한 장치 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체{A LIGHT SOURCE, A METHOD FOR ILLUMINATING A DIAPLAY PANEL IN A DISPLAY SYSTEM, AN APPARATUS AND A COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM THEREOF}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 2012년 8월 10일에 출원된 미국 가 특허 출원 번호 제61/681,870호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 여기에 전체적으로 참조로서 통합된다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이 시스템들에 관한 것이며, 특히 둘 이상의 레벨들의 광 변조들을 포함하는 디스플레이 시스템들에서의 광원들에 관한 것이다.
이중 변조 디스플레이는 증가된 로컬 피크 밝기 및 감소된 전체 밝기를 제공한다. 디스플레이의 각각의 픽셀은 높은 피크 밝기, 예로서 400 내지 100 니트들(nits) 이상을 가질 수 있다. 그러나, 디스플레이 동작 동안 대부분의 픽셀들은 단지 훨씬 더 낮은 밝기, 예로서 100 니트들 이하로 렌더링될 필요가 있을 수 있다. 전체 스크린에 걸쳐 400 내지 1000 니트들을 발생시킬 수 있는 디스플레이는, 높은 로컬 피크 밝기를 달성하기 위해 각각의 픽셀에 대한 값비싼 구성요소들을 불필요하게 이용하며, 충분히 이용되지 않은, 과도-공급된 광학 에너지로부터 과도한 양의 열을 발생시킨다.
이동 디바이스들과 같은 작은 디스플레이 시스템들은 다수의 능동 발광 소자들을 설치하기에 충분한 공간을 갖지 않을 수 있다. 그러나, 비교적 균일한 전체 스크린 조명을 제공할 수 있는 저-충전율 단일 보드는 특히 공간 가용성이 품귀 상태인 스몰 폼 팩터 디바이스에서 만들거나 또는 설치하기에 값비쌀 수 있다. 뿐만 아니라, 전체 스크린 조명을 위해 함께 조립된 다수의 저-충전율 조명 모듈들은 종종 시각적으로 지각할 수 있는 라인들, 섀도우들 및 다수의 조명 모듈들의 경계 영역들에서 및/또는 온-보드 회로에 의해 점유된 바와 같은 다른 영역들에서의 불-균일성과 같은 바람직하지 않은 시각적 아티팩트들을 보인다. 광 확산기들과 같은 부가적인 구성요소들이 바람직하지 않은 시각적 아티팩트들을 개선하거나 또는 감소시키기 위해 설치될 수 있으며, 그에 의해 이동 디바이스들에 대한 보다 크며 보다 무거운 폼 팩터들을 초래한다.
이 섹션에 설명된 접근법들은 추구될 수 있는 접근법들이지만, 반드시 다른 것들에 의해 이전에 상상되거나 또는 추구되어 온 접근법들은 아니다. 그러므로, 달리 표시되지 않는다면, 이 섹션에 설명된 접근법들 중 임의의 것이 단지 이 섹션에 포함되었다는 이유료 종래 기술로 제한되는 것이 가정되지 않아야 한다. 유사하게, 하나 이상의 접근법들에 대하여 식별된 이슈들은 만일 달리 표시되지 않는다면, 이 섹션에 기초하여 임의의 종래 기술에서 인식되어 온 것으로 가정하지 않아야 한다.
본 발명은 둘 이상의 레벨들의 광 변조들을 포함하는 디스플레이 시스템들에서의 광원들에 관한 것이다.
광원은 광 반사기 및 다중-픽셀 광 변조기들을 포함한다. 상기 광 반사기는 반사성 표면들로 둘러싸여진다. 광은 상기 광 반사기로 주입되며 광 반사기 전체에 걸쳐 확산될 수 있다. 상기 다중-픽셀 광 변조기들은 광 수용 표면의 다중-픽셀 부분들을 조사하는 광을 변조하기 위해 이미지 데이터에 기초하여 개개의 투과 상태들을 가진다.
각각이 그것들 자신의 광 반사기들 및 다중-픽셀 광 변조기들을 포함한 다수의 광 지향 변조 타일들이 사용되며 및/또는 다수의 구성요소 광원들이 전체 광원을 형성하기 위해 사용되는 실시예들에서, 이웃하는 조명 모듈들 사이에서, 이웃하는 구성요소 광원들 사이에서, 또는 온-보드 회로에 의해 야기된 라인들 및 섀도우들과 같은 아티팩트들이 여기에 설명된 바와 같은 기술들 하에서 감소되거나 또는 회피될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 실시예에 따른, 예시적인 광원 구성들을 도시한 도면들.
도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른, 예시적인 다중-픽셀 광 변조기들을 도시한 도면들.
도 3은 실시예에 따른, 셔터 상태들 및 투과 레벨들의 다양한 조합들을 포함한 예시적인 투과 상태들을 도시한 도면.
도 4는 실시예에 따라, 광을 다중-픽셀 광 변조기로 향하게 하도록 구성된 예시적인 오목 거울을 도시한 도면.
도 5는 실시예에 따른, 예시적인 광 지향 변조 타일들을 도시한 도면.
도 6은 실시예에 따라, 광원 제어기 및 광 지향 변조 광원을 포함한 예시적인 디스플레이 시스템을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 프로세스 흐름을 도시한 도면.
도 8은 실시예에 따라, 여기에 설명된 바와 같은 컴퓨터 또는 컴퓨팅 디바이스가 구현될 수 있는 예시적인 하드웨어 플랫폼을 도시한 도면.
본 발명은 첨부한 도면들의 도면들에서 제한이 아닌, 예로서 예시되며, 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
광 지향 변조 기술들에 관한 예시적인 실시예들이 여기에 설명된다. 다음의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 인스턴스들에서, 잘-알려진 구조들 및 디바이스들이, 본 발명을 불필요하게 포함하고, 모호하게 하거나 또는 애매하게 만드는 것을 회피하기 위해, 철저히 상세하게 설명되지 않는다.
예시적인 실시예들은 다음의 개요에 따라 여기에 설명된다:
1. 일반 개요
2. 예시적인 광원
3. 다중-픽셀 광 변조기들
4. 투과 상태들
5. 광 지향 변조
6. 충전율들
7. 모듈식 구성들
8. 예시적인 디스플레이 시스템
9. 예시적인 프로세스 흐름
10. 구현 메커니즘들 - 하드웨어 개요
11. 등가물들, 확장들, 대안들 및 기타
1. 일반적 개요
이러한 개요는 본 발명이 실시예의 몇몇 양상들의 기본 설명을 보여준다. 이러한 개요는 실시예의 양상들의 광범위하거나 또는 철저한 요약이 아니라는 것이 주의되어야 한다. 게다가, 이러한 개요는 실시예의 임의의 특히 중요한 양상들 또는 요소들을 식별하는 것으로서 이해되도록 의도되지도 또는 특히 실시예의 임의의 범위도 일반적으로 본 발명도 상세히 기술하는 것으로서 이해되도록 의도되지 않는다는 것이 주의되어야 한다. 이러한 개요는 단지 압축된 및 간소화된 포맷으로 예시적인 실시예에 관한 몇몇 개념들을 보여주며, 이하에 따르는 예시적인 실시예들의 보다 상세한 설명에 대한 단지 개념적 서문으로서 이해되어야 한다.
여기에 설명된 바와 같은 기술들 하에서, 광이 광 반사기 내에서 반사되고, 재순환되며, 확산된다. 광 반사기는 하나 이상의 반사성 표면들에 의해 벽이 있는 또는 대안적으로 실질적으로 둘러싸여진, 광학 공동 또는 광 가이드일 수 있다. 상기 하나 이상의 반사성 표면들은 고도로 반사성일 수 있다. 따라서, 광은 임의의 밝지 않은 이미지 특징들에 대해 낭비되지 않지만, 오히려 예를 들면, 광이 임의의 밝은 이미지 특징(들)을 포함한 다른 이미지 특징들을 조명하기 위해 나올 때까지 재순환된다.
광원은 광 수용 표면의 상이한 부분들에서 상이한 광 강도들을 가진 광 수용 표면(디스플레이 패널, 중간 광 변조 층, 광 확산기 등의)을 조사하도록 구성될 수 있다. 광원은 광이 상이한 광 강도들을 가진 광 수용 표면의 상이한 부분들을 조명하기 위해 다중-픽셀 광 변조기들을 통해 나올 때까지 광 반사기 내에서 재순환될 수 있도록 복수의 다중-픽셀 광 변조기들 및 광 반사기(예로서, 내부 전반사(total internal reflection; TIR) 표면들을 가진 공동, 반사성 표면들을 가진 광학 광 가이드 등)를 포함한다.
다중-픽셀 광 변조기로부터의 광 수용 표면 상에서의 조명의 면적 및 크기는 렌즈 요소들, 렌즈 어레이들, 광 집속 구성요소들, 광 확산 구성요소들, 또는 다중-픽셀 광 변조기들의 최상부 상에 위치될 수 있는 다른 적절한 광학적 광 지향 구성요소들에 의해 제어될 수 있다. 광이 광원의 광 반사기 전체에 걸쳐 확산되기 때문에, 및 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 광이 다양한 기계적(예로서, 애퍼처, 셔터 등), 전기적(예로서, 스위칭 요소들, 액정 상태 등), 및 광학 구성요소들(예로서, 렌즈 요소들 등)에 의해 성형될 수 있기 때문에, 큰 충전율 능동 광 방출기 구성은 여기에 설명된 바와 같은 기술들 하에서 광원을 위해 필요하지 않다.
일 실시예에서, 광은 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 상태들이 요구된 대로 밝은 이미지 특징의 하나 이상의 픽셀들에 대응하는 광 수용 표면의 일 부분에 대한 피크 밝기를 생성하기 위해 이미지 데이터에 기초하여 제어되도록 허용하는, 다중-픽셀 광 변조기들에 의해 제어된 포인트들에서 나온다. 광원으로부터의 광은 (예로서, 고 해상도, 높은 동적 범위, 넓은 색 영역) 이미지들이 사용자에 의해 보여지게 하기 위해 다양한 공간 분해능들의 부가적인 변조 층들에 의해 추가로 변조될 수 있다.
둘 이상의 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 광은 중첩할 수 있다. 광 수용 표면의 일 부분 상에서의 조명의 밝기는 상기 부분 상에 광을 조명하는 다중-픽셀 광 변조기의 수 및 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 레벨들에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 1000 니트들의 광을 생성할 수 있는 광원은 디스플레이 패널이 그 각각이 동일한 양의 광 조사를 수신하는 100 개의 픽셀 블록들을 포함한다면 디스플레이 패널 또는 디스플레이 패널 상에서의 10 니트들 전체 스크린상에서 1000 니트 단일의 밝은 특징을 렌더링하도록 구성될 수 있다. 이러한 대표적인 광원은 어느 때나 합계가 대략 1000 니트들이 되는 디스플레이 패널에 대한 밝기의 임의의 조합을 렌더링하도록 구성될 수 있다(예로서, 각각 500 니트들에서의 픽셀, 206 니트들에서의 또 다른 픽셀, 및 3 니트들에서의 98 픽셀들, 총괄하여 1000 니트들).
몇몇 실시예들에서, 여기에 설명된 바와 같은 메커니즘들은 이에 제한되지 않지만: 디스플레이 시스템, 서버, 스튜디오 시스템, 아트 디렉터 시스템, 이미지 편집기, 컬러 그레이딩 또는 마스터링 툴, 전문 참조 모니터, 애니메이션 시스템, 영화 스튜디오 시스템, 극장 시스템들, 카메라들, TV들, 방송 시스템, 미디어 레코딩 디바이스, 미디어 재생 디바이스, 비디오 프로젝터, 스크린(예로서, 매트 스크린, 그레이 스크린, 실버 스크린, 렌티큘러 스크린 등), 랩탑 컴퓨터, 넷북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 라디오전화, 전자 책 판독기, 판매 시점 관리 단말기, 데스크탑 컴퓨터, 컴퓨터 워크스테이션, 컴퓨터 키오스크, 또는 다양한 다른 종류들의 단말기들 및 디스플레이 유닛들을 포함한, 이미지 프로세싱 시스템의 일부를 형성한다.
바람직한 실시예들 및 여기에 설명된 일반적인 원리들 및 특징들에 대한 다양한 수정들이 이 기술분야의 숙련자들에게 쉽게 명백할 것이다. 따라서, 개시는 도시된 실시예들에 제한되도록 의도되지 않지만, 여기에 설명된 원리들 및 특징들과 일치하는 가장 광범위한 범위에 부합되도록 의도된다.
2. 예시적인 광원
도 1a는 예시적인 실시예에 따라, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등) 및 광 반사기(108)를 포함한 예시적인 광원(102)을 예시한다. 광 반사기(108)는 하나 이상의 광 반사성 표면들(예로서, 106-1 내지 106-4)을 가진 하나 이상의 광 반사성 구성요소들을 포함한다. 단지 예시의 목적을 위해, 도 1a는 직사각형 형태를 갖는 것으로 광원(102)을 묘사한다. 다양한 실시예들에서, 광원(102)은 이에 제한되지 않지만, 직사각형 형태들, 다각형 형태들, 곡선 형태들, 구체 형태들, 오목한 형태들, 볼록한 형태들, 불규칙적 형태들, 분리 형태들 등 중 임의의 것을 포함한 임의의 기하학적 형태일 수 있다.
광 반사기(108)는 광 반사성 표면들(106-1 내지 106-4)에 의해 둘러싸여진(반드시 완전히는 아닌) 광 재순환 영역을 포함할 수 있다. 복수의 광 변조 유닛들을 나오지 않은 광은 광 재순환 영역 내에서 재순환될 수 있다. 광 재순환 영역은 광 반사기(102)에서 광을 보유, 보존, 또는 심지어 재생하도록 구성되는 광학 공동들, 공극들, 광 가이드들, 광학적 투명 재료들 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 양자점들과 같은 광 변환 재료들은 광원(102)의 다중-픽셀 광 변조기들 밖으로 방출될 다양한 가능한 컬러들 및 파장 범위들의 광을 재생하기 위해, 광학 구성요소의 표면에서 또는 그 가까이 등, 광학 구성요소의 내부에 배치된다.
고도로 반사성일 수 있는(예로서, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99.9% 등), 광 반사성 표면들(106-1 내지 106-4)은 반사성 금속 표면들, 내부 전반사(TIR) 표면들, 기판들, 광학 필름들, 광학 반사성 강화 필름들, 반사성 LCD 층들(그 반사성은 액정 상태에 기초할 수 있다), 전자-종이, 다른 광 반사성 재료들 등에 의해 구현될 수 있다. 부가적으로, 선택적으로, 또는 대안적으로, 광 반사성 표면들(106-1 내지 106-4)은 광 재순환 영역 전체에 걸쳐 및/또는 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)로 광을 분배, 확산, 또는 지향시키도록 구성되는 공간 특징들, 강화 구조들, 강화 재료들, 광 지향 특징들, 광 확산 특징들, 광 집속 특징들 등을 포함할 수 있다.
광 반사기(108) 내에서 재순환되며 광원(102)의 다중-픽셀 광 변조기들을 통해 방출된 광은 광원(102) 내에 위치되거나 또는 위치되지 않을 수 있는 하나 이상의 능동 광 방출기들로부터 소싱되거나 또는 그것에 의해 주입될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 능동 광 방출기는 광을 광원 또는 그 안에서의 광 반사기로 주입하는(가시적인 또는 비가시적인) 광 방출기를 나타낼 수 있다. 능동 광 방출기들(예로서, 도 1a에서의 112-1인 것)은 광원(102)의 외부에 위치될 수 있고; 외부 능동 광 방출기(112-1)로부터의 광은 광 섬유들, 광 가이드 등 중 하나 이상과 같은 광 가이딩/지향 메커니즘(114)을 갖고 광원(102)의 광 반사기(108)로 선택적으로 가이딩되거나 또는 지향될 수 있다.
능동 광 방출기들(예로서, 112-2 및 112-3)은 또한 광원(102)의 내부에 있을 수 있고(예로서, 그것에 내부적으로 위치될 수 있다); 내부 능동 광 방출기들(112-2 및 112-3)로부터의 광은 광 반사성 표면들(106-1 내지 106-4) 중 하나 이상의 그것들 위치들로부터 광원(102)의 광 반사기(108)로 주입될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)은 광원(102)의 광 반사성 표면들(106-1 내지 106-4)을 가진 하나 이상의 광 반사성 구성요소들에 내장된다. 예를 들면, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)은 도 1a에 예시된 바와 같이 반사성 표면(106-1)을 가진 광 반사성 구성요소에 내장될 수 있다. 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)은 직사각형 형태들, 다각형 형태들, 곡선 형태들, 구체 형태들 등 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 규칙적 또는 불규칙적 형태의 광 반사성 표면상에 패턴을 형성할 수 있다.
광원(102)은 백라이트, 측면 발광(또는 에지 발광) 광원, 전면광 등으로서 사용될 수 있다. 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)에서 나오는 광은 디스플레이 시스템에 광 수용 표면(120)을 가진 디스플레이 구성요소(104)를 조명하도록 구성될 수 있다. 여기에 설명된 바와 같이 광원들로부터의 광이 조사된 광 수용 표면을 가진 디스플레이 구성요소들의 예들은 광 변조 층들, 광 확산기들, 광 가이드들, 사용자에 의해 시청 가능한 이미지 렌더링 표면들을 가진 디스플레이 패널들 등 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않을 수 있다. 광 수용 표면(120)은 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)로부터의 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 도 1a에 예시된 바와 같이, 다중-픽셀 광 변조기(110-i)에서 나오는 광(118)은 광 수용 표면(120)의 다중-픽셀 부분(120-i)을 조명하도록 구성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 다중-픽셀 부분(120-i)은 축(116)에 의해 나타내어진 위치에 위치된 사용자에 의해 보여지는 바와 같이, 디스플레이 패널의 다수의 픽셀들에 대응한다.
도 1b는, 일 실시예에 따라, 광 수용 표면(예로서, 120) 상에서의 예시적인 다중-픽셀 부분들(예로서, 120-i 및 120-(i+1))을 도시한다. 도시된 바와 같이, 광원(예로서, 도 1a의 102)의 광 수용 표면(예로서, 106-1)을 갖고 내장된 다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-i)는, 다중-픽셀 광 변조기(110-i)가 비-암(non-dark) 상태로 설정될 때, 광원(102)의 광 반사기(108)로부터의 광을 다중-픽셀 부분(예로서, 120-i)으로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 다중-픽셀 광 변조기(110-i)에 의해 조명된 바와 같이 다중-픽셀 부분(120-i)의 크기 및 형태는 일정할 수 있다. 몇몇 다른 구현들에서, 다중-픽셀 광 변조기(110-i)에 의해 조명된 바와 같이 다중-픽셀 부분(120-i)의 크기, 형태, 강도 분포 등은 다중-픽셀 광 변조기(110-i)의 동작을 제어하는 제어 메커니즘에 의해 변할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 여기에 설명된 바와 같이 광원(예로서, 102)에 의해 조명된 광 수용 표면(예로서, 120)의 일 부분은 하나보다 많은 다중-픽셀 광 변조기들에 의해 조명될 수 있으며, 그러므로 동시에 하나보다 많은 다중-픽셀 부분들(예로서, 120-i, 120-(i+1) 등)에 속할 수 있다. 예를 들면, 광원(도 1a의 102)의 광 반사성 표면(106-1)을 갖고 내장된 제 2 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-(i+1))은, 다중-픽셀 광 변조기(110-(i+1))가 비-암 상태로 설정될 때, 광원(102)으로부터의 광을 제 2 다중-픽셀 부분(120-(i+1))으로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 제 1 다중-픽셀 부분(120-i) 및 제 2 다중-픽셀 부분(120-(i+1))의 교차점은 동시에 양쪽 다중-픽셀 부분들 모두에 속하는 수용 표면(120)의 일 부분이다.
3. 다중-픽셀 광 변조기들
다중-픽셀 광 변조기들은 광학 셔터(예로서, 마이크로 디바이스)를 포함할 수 있다. 마이크로-전자-기계 시스템(micro-electro-mechanical system; MEMS) 제어 메커니즘은 광학 셔터에 대한 하나 이상의 가능한 애퍼처 값들 중에서 하나의 애퍼처 값을 제어 또는 설정하기 위해 사용될 수 있다. 별개의 변조 층 상에서의 조명의 면적, 개개의 픽셀들 상에서의 광의 양 및 조명된 픽셀들의 수는 상이한 애퍼처 값들을 설정함으로써 가변적으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 약광은 작은 애퍼처 값을 갖고 생성될 수 있는 반면, 밝은 광은 큰 애퍼처 값을 갖고 생성될 수 있다.
다중-픽셀 광 변조기는 하나 이상의 렌즈 요소들(예로서, 마이크로 렌즈 어레이의 일부이거나 또는 일부가 아닐 수 있는, 마이크로 렌즈들)을 포함할 수 있다. 렌즈 요소들은 고정된 초점 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 렌즈의 초점 길이는 가변적일 수 있으며, 상이한 초점 길이 값들의 세트에서의 임의의 초점 길이 값을 취하기 위해 MEMS 제어 메커니즘에 의해 제어될 수 있다. 다중-픽셀 광 변조기에 의해, 광 수용 표면(예로서, 120) 상에 조명된 면적, 개개의 픽셀들 상에서의 광의 양, 및 조명된 픽셀들의 수는 상이한 초점 길이 값들을 갖고 가변적으로 제어되거나 또는 조정될 수 있다.
펄스-폭-변조(PWM) 메커니즘은 다중-픽셀 광 변조기가 특정한 투과 상태에 있는 시간 기간을 제어하기 위해 다중-픽셀 광 변조기와 함께 구성될 수 있다. 예를 들면, 이미지 프레임 시간(예로서, 1/12 초, 1/24 초, 1/60 초, 1/120 초, 1/240 초 등)에서의 250 니트들 조명을 생성하기 위해, PWM 메커니즘은 이미지 프레임 시간에서의 시간의 절반(예로서, 1/12 초, 1/24 초, 1/60 초, 1/120 초, 1/240 초 등의 절반) 동안 다중-픽셀 광 변조기를 통해 500 니트들을 투과시키도록 제어될 수 있다.
도 2a는, 일 실시예에 따른, 예시적인 다중-픽셀 광 변조기(110-4)를 예시한다. 다중-픽셀 광 변조기(110-4)의 예시적인 구성요소들은 셔터(204), 렌즈(202), 셔터(204) 및 상기 렌즈(202) 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어 메커니즘(도시되지 않음) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 양자점들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 부가적인 기계적, 전기적, 광학적, 전기-광학적 구성요소들은 다양한 실시예들에서 다중-픽셀 광 변조기(110-4)에 부가될 수 있다.
다중-픽셀 광 변조기(110-4)는 LCD-기반 광 변조 구성요소(예로서, 층 등)를 더 포함할 수 있다. LCD 구성요소는 다중-픽셀 광 변조기(110-4)에 의해 조명된 다중-픽셀 부분(광 수용 표면의)의 면적을 확대하거나 또는 축소시키기 위한 렌즈 요소를 가질 수 있다.
도 2b는, 일 실시예에 따른, 예시적인 다중-픽셀 광 변조기(110-5)를 도시한다. 복수의 투과 레벨들은 상이한 액정(예로서, 트위스트) 상태들을 가진 액정 층을 포함하는 다중-픽셀 광 변조기에 대해 설정될 수 있다. 다중-픽셀 광 변조기(110-5)의 예시적인 구성요소들은 기판들(254-1, 254-2), 액정 층(252), 액정 층(252)에서의 액정 재료들을 다양한 광학 투명도 레벨들을 야기하는 다양한 트위스트 상태들로 이끌도록 구성된 제어 및 구동 메커니즘(도시되지 않음) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 양자점들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 부가적인 기계적, 전기적, 광학적, 전기-광학적 구성요소들이 다양한 실시예들에서 다중-픽셀 광 변조기(110-5)에 부가될 수 있다.
하나 이상의 MEMS 디바이스들은 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-4, 110-5 등)의 초점 길이들, 액정 상태들, 애퍼처 값들, PWM 설정들 등을 제어하기 위해 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-4, 110-5 등)에 대해 구성될 수 있다. 부가적으로, 선택적으로, 또는 대안적으로, 스위칭 요소들(예로서, 다중-픽셀 광 변조기들 또는 구성요소들을 제어하기 위한 능동 매트릭스 회로)은, 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-4, 110-5 등)이 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-4, 110-5 등)의 초점 길이들, 액정 상태들, 애퍼처 값들, PWM 설정들 등을 제어하도록 구성될 수 있다. MEMS 디바이스들 및/또는 스위칭 요소들은 광 재순환 또는 투과에 영향을 미치지 않는 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들면, MEMS 디바이스들 및/또는 제어 회로는 광 반사성 구성요소들 내에 내장되거나 또는 다중-픽셀 광 변조기들 사이에서 광 반사기(108)의 외부 표면상에 위치될 수 있다.
다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-4, 110-5 등)는 광 반사성 표면(예로서, 106-1)을 제공하도록 구성되는 광 반사성 구성요소(206)와 함께 내장되거나 또는 그 안에 장착될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다중-픽셀 광 변조기(110-4, 110-5 등)가 암 상태에 위치되며 그러므로 광이 다중-픽셀 광 변조기(110-4, 110-5 등)를 통해 나오도록 허용하지 않을 때, 차단된 광은 예를 들면, 셔터(204)의 고도 반사성 내부 표면에 의해, 반사성 광학 구성(예로서, 편광기들의 조합을 사용한) 등에 의해 재순환될 수 있다. 몇몇 다른 실시예들에서, 다중-픽셀 광 변조기(110-4)가 이러한 암 상태에 위치될 때, 차단된 광의 적어도 일 부분은, 예를 들면, 셔터(204)의 광 흡수 내부 표면에 의해, 광 흡수 광학 구성 등에 의해 흡수될 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이 다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-4, 110-5 등)는 다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-4, 110-5 등)가 내장되는 구성요소로부터 별도로 제조되거나 또는 제조되지 않을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-4, 110-5 등)의 적어도 일 부분은 단일 통합 제조 프로세스에서 광 반사성 구성요소(예로서, 206)를 갖고 제조된다. 몇몇 다른 실시예들에서, 다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-4, 110-5 등) 및 다중-픽셀 광 변조기(예로서, 110-4, 110-5 등)가 내장되는 광 반사성 구성요소(예로서, 206)가 별개의 제조 프로세스들에서 별도로 제조된다.
4. 투과 상태들
다중-픽셀 광 변조기에 의해 광 반사기로부터 추출된 광의 양은 다중-픽셀 광 변조기를 복수의 상이한 투과 상태들 중 임의의 하나로 설정함으로써 조절될 수 있다. 복수의 상이한 투과 상태들은 적어도 두 개의 투과 상태들(예로서, 광 투과를 허용하지 않는 암 상태 및 최대 양의 광 투과를 허용하는 명 상태 등)을 포함할 수 있다.
도 3은 실시예에 따라, 셔터 상태들 및 투과 레벨들의 다양한 조합들을 포함한 예시적인 투과 상태들을 예시한다. 복수의 상이한 투과 상태들은 고유하게 식별되며 (1) 온/오프 제어 유형들을 가진 셔터 상태들 및 (2) 복수의 2, 3 이상의 투과 레벨들의 각각의 조합들에 대응할 수 있다. 투과 상태들의 예들은: 오프 상태(암 상태), 완전 온 상태(명 상태), 또는 0 이상의 중간 상태들(예로서, 암 상태 및 명 상태 사이에서의) 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어("셔터")는 다중-픽셀 광 변조기를 통해 광 투과를 허용하거나 또는 금지하도록 구성되는 임의의 제어 메커니즘을 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 셔터는 카메라에서 사용된 것과 유사한 기계적 또는 전기-기계적(MEMS) 구성요소를 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 셔터는 다중-픽셀 광 변조기를 통해 광 투과를 허용하거나 또는 금지하도록 구성된 광 편광 필름들과 함께 액정 상태를 나타낼 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 다중-픽셀 광 변조기는 특정 컬러 광 및/또는 특정 컬러들의 컬러 필터들을 재생하는 양자점들을 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 투과 상태는 다중-픽셀 광 변조기가 방출하도록 구성되는 특정 컬러들을 식별한 구성요소 필드를 더 포함할 수 있다.
광 출구 포인트에서 여기에 설명된 바와 같이 다중-픽셀 광 변조기의 투과 레벨들은 펄스-폭-변조(PWM) 제어를 갖고 설정될 수 있다. 예를 들면, PWM 제어는 복수의 가능한 시간 지속 기간들에서의 특정 시간 지속 기간 동안, 예를 들면, 이미지 프레임 시간 내에서, 광 출구 포인트에서 다중-픽셀 광 변조기를 통한 광 투과를 허용하도록 구성될 수 있다.
투과 레벨들은 다양한 제어 방법들 중 하나 이상을 갖고 설정될 수 있다. 예를 들면, 광 출구 포인트에서 여기에 설명된 바와 같은 다중-픽셀 광 변조기의 투과 레벨들은 애퍼처-기반 제어를 갖고 설정될 수 있다. 예를 들면, 애퍼처-기반 제어는 광 출구 포인트에서 다중-픽셀 광 변조기에서의 하나 이상의 공간 개구들의 복수의 가능한 크기들에서의 특정 크기를 통한 광 투과를 허용하도록 구성될 수 있다.
부가적으로, 선택적으로, 또는 대안적으로, 다중-픽셀 광 변조기는 액정 층과 같은 광 변조 층을 포함할 수 있다. 광 출구 포인트에서 여기에 사용된 바와 같은 다중-픽셀 광 변조기의 투과 레벨들은 액정 상태 제어를 갖고 설정될 수 있다. 예를 들면, 액정 상태 제어는 광 출구 포인트에서의 다중-픽셀 광 변조기에서 복수의 가능한 액정 상태들에서의 특정한 액정 상태를 갖고 광 투과를 허용하도록 구성될 수 있다.
부가적으로, 선택적으로, 또는 대안적으로, 다중-픽셀 광 변조기는 가변 초점 렌즈(예를 들면, 줌 렌즈)와 같은 광학-기계 디바이스를 포함할 수 있다. 광 출구 포인트에서 여기에 설명된 바와 같은 다중-픽셀 광 변조기의 투과 레벨들은 광학-기계 제어를 갖고 설정될 수 있다. 예를 들면, 광학-기계 제어는 광 출구 포인트에서의 다중-픽셀 광 변조기에서 복수의 가능한 광 수집 능력들에서의 특정한 광 수집 능력을 갖고 광 투과를 허용하도록 구성될 수 있다.
5. 광 지향 변조
다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)은 특정한 디스플레이 동작들 및/또는 이미지 데이터에 기초하여 광 수용 표면(예로서, 120) 상에서 균일한 또는 불균일한 조명 또는 조사를 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이것은 특정 면적 및/또는 방향으로 광 또는 조명을 집속시키기 위해 애퍼처들의 최상부 상에서의 렌즈들을 사용하여 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)에서의 애퍼처들의 크기들을 총괄하여 또는 개별적으로 설정하는 것, 또는 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)의 투과 레벨들을 총괄하여 또는 개별적으로 설정하는 것을 갖고 행해질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 오목 거울들이 광을 다중-픽셀 광 변조기들로 향하게 하기 위해 광 반사기의 표면을 갖고 내장될 수 있다. 표면은 다중-픽셀 광 변조기들들에 대향할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 각각의 다중-픽셀 광 변조기는 광 반사기의 표면에 내장된 복수의 오목 거울들에서의 개개의 오목 거울에 대응한다. 오목 거울들의 곡률들은 광을 그것들의 대응하는 다중-픽셀 광 변조기들로 집속시키는 방식으로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 오목 거울들은 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)이 내장되는 표면(예로서, 106-1)에 대향하는 표면(예로서, 106-2)에 배치될 수 있다.
도 4는 실시예에 따라, 광을 다중-픽셀 광 변조기(110-i)로 향하게 하도록 구성된 예시적인 오목 거울(122-i)을 예시한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 그 외 추가로 반사될 수 있는 광선(124)은 오목 거울(122-i)에 의해 다중-픽셀 광 변조기(110-i)로 향해질 수 있다.
개개의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i,..., 등)에 의해 투과된 광의 양은 디스플레이 패널 상에 렌더링될 하나 이상의 이미지들의 이미지 데이터에 기초하여 제어될 수 있다. 특정 개개의 다중-픽셀 광 변조기에 의해 투과된 광의 양은 비-암 상태들(예로서, 암 상태 또는 오프 상태가 아닌 임의의 상태들)에 있는 다중-픽셀 광 변조기들의 수 및/또는 특정 개개의 다중-픽셀 광 변조기의 거리에 의존할 수 있다. 따라서, 특정 개개의 다중-픽셀 광 변조기의 투과 상태를 설정하는 것은 동시에 비-암 상태들에 있는 다중-픽셀 광 변조기들의 수 및 동시에 비-암 상태들에 있는 특정 개개의 다중-픽셀 광 변조기들의 거리를 고려할 수 있다.
비-암 상태들에 있는 다중-픽셀 광 변조기들의 공간 분포에 기초하여, 다중-픽셀 광 변조기들로부터 투과된 광에 의해 조명된 표면상에서의 광 필드가 산출될 수 있다. 광 필드 산출들은 광 반사기 및 개개의 다중-픽셀 광 변조기들에 관련된 파라미터들에 기초하여(예로서, 기하학적, 광학적, 액정 등) 수행될 수 있다. 개개의 다중-픽셀 광 변조기로부터 기여된 광 필드 부분의 특성들은 예를 들면, 룩업 테이블 또는 함수를 갖고 정의될 수 있다. 하나 이상의 광 변조 알고리즘들은 파라미터들, 룩업 테이블들 또는 함수들에 적어도 부분적으로 기초하여 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 상태들을 결정하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 광 변조 알고리즘들은 단지 그것이 요구되는 광을 채널링하도록 구성될 수 있다. 명 이미지 특징들에 대해, 예를 들면, 명 이미지 특징들을 나타내는 픽셀들을 조명하도록 구성되는 비-암 상태들에 있는 다중-픽셀 광 변조기들의 밀도 및/또는 투과 레벨들을 증가시킴으로써, 보다 많은 광이 향해질 것이다. 암 또는 약 이미지 특징들에 대해, 예를 들면, 암 또는 약 이미지 특징들을 나타내는 픽셀들을 조명하도록 구성되는 비-암 상태들에 있는 다중-픽셀 광 변조기들의 밀도 및/또는 투과 레벨들을 감소시킴으로써, 보다 적은 광이 향해지거나 또는 어떤 광도 향해지지 않을 것이다. 따라서, 광 또는 광학 에너지는 명 이미지 특징들뿐만 아니라 비-명 이미지 특징들 양쪽 모두를 포함한 이미지들을 디스플레이할 때 낭비되지 않는다.
단지 예시의 목적을 위해, 단지 하나의 다중-픽셀 광 변조기가 개방된다면(또는 명 상태에 있다면), 및 광 반사기로부터의 총 광이 1000 니트들이면, 모든 1000 니트들 또는 1000 니트들의 주요 부분(안전 마진 또는 가능한 손실에 대한 허용을 갖고)은 상기 다중-픽셀 광 변조기를 나올 것이다. 다른 한편으로, 모든 다중-픽셀 광 변조기들이 개방된다면, 및 광원(예로서, 다중-픽셀 광 변조기가 어떤 다른 비-암 상태들을 갖지 않고, 암 상태 또는 명 상태에 있는)이 비-암 상태에 있는 각각의 다중-픽셀 광 변조기로부터 동일한 광을 나오도록 구성된다면, 다중-픽셀 광 변조기의 수(예로서, 1000)로 나뉘어진 바와 같은 1000 니트들 또는 상대적인 부분(안전 마진 또는 가능한 손실에 대한 허용을 갖고)은 비-암 상태에 있는 각각의 다중-픽셀 광 변조기로부터 나온 10 니트들의 광(예로서, 다중-픽셀 광 변조기당 10 니트들)을 야기한다.
그러므로, 여기에 설명된 바와 같은 광원을 구비한 디스플레이 시스템은 하나 이상의 작은 밝은 특징들 또는 중간 밝기 레벨 전체 스크린을 생성할 수 있을 것이다. 동일한 동적 범위를 지원하기 위해, 여기에 설명된 바와 같은 기술들을 구현하지 않은 광원들을 구비한 디스플레이 시스템들은 여기에 설명된 바와 같은 기술들을 구현하는 광원에 관하여 상당히 더 많은 전력을 갖고 설계되어야 할 것이다.
6. 충전율들
여기에 설명된 바와 같은 광원은 큰 충전율 구성에서 능동 광 방출기들을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 낮은 또는 매우 낮은 충전율 능동 광 방출기 구성들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 능동 광 방출기 구성들 중 임의의 것이 여기에 설명된 바와 같이 광원과 함께 사용될 수 있다. 일단 능동 광 방출기들로부터 방출되면, 광은 광원 내에서 광학 에너지의 비교적 균일한 분포를 야기하기 위해 광 반사기 전체에 걸쳐 반사되고, 확산되며, 심지어 재생(예로서, 양자점들을 통해)될 수 있다.
따라서, 여기에 사용된 바와 같은 광원은 낮은 충전율을 갖고 구현될 수 있다. 예를 들면, 단지 비교적 작은 수의 능동 광 방출기들이 다른 접근법들 하에서의 광원들과 비교하여 하나 이상의 작은 특징들에서의 동일한 피크 밝기를 생성하기 위해 요구될 수 있다.
양자점들, 렌즈 요소들 또는 어레이들, 최상부 또는 최하부 광 지향 표면 특징들(예로서, 프리즘들, 범프들, 격자들 등), 오목 거울들 등 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 다양한 광 분산 및/또는 광 가이딩 기술들이 광원 내에서 비교적 균일한 광 또는 광학 에너지 분포를 제공하기 위해 및 디스플레이 시스템에서 비교적 낮은 충전율, 1-대-다 로컬 디밍을 지원하기 위해 광원에서 사용될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "충전율"은 디스플레이 패널의 픽셀들의 수에 대한 능동 광 방출기들의 수의 비를 갖고 표현 가능한 양을 나타낼 수 있다. 낮은 충전율은 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 0.1% 등 중 하나 아래의 비율 값을 나타낼 수 있다. 용어 "1-대-다 로컬 디밍"은 디스플레이 패널의 픽셀 또는 광 수용 표면의 일부가 많은 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 광에 의해 동시에 또는 축적되어 조명되는 것을 의미할 수 있다.
여기에 설명된 바와 같은 저-충전율, 1-대-다 로컬 디밍 기술들은 디스플레이 시스템들에서의 전체 스크린에 걸쳐 각각의 픽셀의 피크 밝기를 위해 구성된 값비싼 구성요소들 및 다수의 능동 광원들을 구성하기 위한 필요성을 감소시키거나 또는 회피하기 위해 사용될 수 있으며, 추가로 설명될 바와 같이, 이동 디바이스들과 같은 소형 디스플레이 시스템들에서 로컬 디밍 디스플레이 동작들을 지원하기에 특히 유용할 수 있다.
7. 모듈식 구성들
여기에 설명된 바와 같은 기술들은, (예로서, 비교적 작은) 능동 광 방출기들의 수로부터의 광이 광원의 광 반사기에서 고르게 분포될 수 있기 때문에, 광원에 대한 모듈식 설계를 사용하는 것을 용이하게 한다. 도 5는 실시예에 따라, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(110-1, 110-2, 110-3, ..., 110-i, ..., 등)을 갖고 내장된 광 반사기 구성요소(도 1a의 106-1과 같은 광 반사성 표면을 가진)를 형성하도록 구성된 복수의 광 지향 변조 타일들(예로서, 126-1, 126-2 등)을 예시한다. 복수의 광 지향 변조 타일들(126-1, 126-2 등)은 그것들 각각의 다중-픽셀 광 변조기들을 하우징하기 위해 사용될 수 있으며 개별적으로 교체 가능할 수 있다.
전체 광원에서의 이웃하는 광 지향 변조 타일들 및/또는 이웃하는 구성요소 광원들의 경계 영역들에서의 조명의 균일성은 여기에 설명된 바와 같은 기술들에 의해 비교적 쉽게 지원될 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 120-i 및 120-(i+1)), 둘 이상의 광 지향 변조 타일들(예로서, 126-1 및 126-2) 또는 둘 이상의 구성요소 광원들로부터의 광에 의해 디스플레이 채널 또는 광 수용 표면의 동일한 부분을 동시에 조명하기 위해, 둘 이상의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 120-i 및 120-(i+1)), 둘 이상의 광 지향 변조 타일들(예로서, 126-1 및 126-2) 또는 둘 이상의 구성요소 광원들이 렌즈들, 확산기들, 셔터들 등과 같은 광 분배 구성요소들과 함께 구성될 수 있다. 특정 이미지 특징을 조명하기 위한 균일성은 또한 부가적인 광학 구성요소들을 갖고 개선될 수 있다. 예를 들면, 광 가이드들은 다중-픽셀 광 변조기들, 광 지향 변조 타일들 또는 구성요소 광원들 사이에서의 광의 비교적 고른 분포를 허용하기 위해 둘 이상의 다중-픽셀 광 변조기들, 둘 이상의 광 지향 변조 타일들 또는 둘 이상의 구성요소 광원들 사이에 설치될 수 있다.
따라서, 각각이 그것들 자신의 광 반사기들 및 다중-픽셀 광 변조기들을 포함한 다수의 광 지향 변조 타일들이 사용되며 및/또는 다수의 구성요소 광원들이 전체 광원을 형성하기 위해 사용되는 실시예들에서, 이웃하는 조명 모듈들 사이에서, 이웃하는 구성요소 광원들 사이에서, 또는 온-보드 회로에 의해 야기된 라인들 및 섀도우들과 같은 아티팩트들이 여기에 설명된 바와 같은 기술들 하에서 감소되거나 또는 회피될 수 있다.
전체 스크린에 걸친 과도한 양의 광을 사용하지 않고 이미지의 작은 이미지 특징들에 대한 고 강도 조명을 채널링하는 능력 때문에, 여기에 설명된 바와 같은 광원들은 이들 이동 디바이스들 상에 로컬 디밍 디스플레이 동작들을 지원하기 위해 이동 디바이스들로 통합되기에 이상적으로 적합하다. 몇몇 실시예들에서, 이동 디바이스를 위한 광원의 광 반사기는 복수의 다중-픽셀 광 변조기들을 통해 광 출구 포인트들 및 광 반사성 표면들을 가진 광 가이드들의 시트로서 구현될 수 있다. 광은 능동 광 방출기들에 의해 직접 발광 또는 측면 발광 구성(예로서, 얇은 두께 형태로)을 통해 광 가이드로 주입될 수 있다.
도 1c는 광이 하나 이상의 능동 광 방출기들(112-1일 수 있는 것)에 의해 광원(예로서, 도 1a의 102)의 광 반사기(예로서, 108)로 주입될 수 있는 예시적인 측면 발광 구성을 예시한다. 도 1d는 광이 하나 이상의 능동 광 방출기들(112-2, 112-3 등일 수 있는)에 의해 광원(예로서, 도 1a의 102)의 광 반사기(예로서, 108)로 주입될 수 있는 예시적인 직접 발광 구성을 예시한다.
광 반사기는 수 밀리미터들 또는 심지어 서브-밀리미터들만큼 얇은 두께를 가질 수 있다. 두께는 광 반사성 표면(106-1)을 제공하는 제 1 광 반사성 구성요소 및 광 반사성 표면(106-2)을 제공하는 제 2 광 반사성 구성요소 사이에서의 거리에 의해 표현될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 광 반사성 표면들(예로서, 106-3)을 제공한 하나 이상의 광 반사성 구성요소들은 완전히 에워싸지지 않을 수 있는 광 반사성 영역을 형성하기 위해 제공된다.
단일 전체 광원을 형성하는 모듈화된 측면 발광 및/또는 직접 발광 광원들은 모듈화된 광원들 사이에서 광을 분배 또는 지향시키도록 구성되는 하나 이상의 광 가이드들 또는 다른 광 지향 메커니즘들을 갖고 광학적으로 연계될 수 있다. 예를 들면, 모듈화된 광원은 모듈화된 광원들 사이에서 광을 분배하거나 또는 지향시키기 위한 광 섬유들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 또 다른 모듈화된 광원에 대한, 광 지향 구성요소들을 포함할 수 있다.
8. 예시적인 디스플레이 시스템
여기에 설명된 바와 같은 디스플레이 시스템은 이미지 데이터에 기초하여 광원에서의 다중-픽셀 광 변조기들을 구동하도록 구성될 수 있다. 다중-픽셀 광 변조기들의 로컬 드라이브 값들은 이미지 데이터에서 대응하는 픽셀들(예로서, 광원에 의해 조명된 광 수용 표면의 일 부분에 대응하는)의 로컬 분석에 기초하여 획득될 수 있다. 로컬 드라이브 값들은 또한 이웃하는 다중-픽셀 광 변조기들의 이미지 및/또는 드라이브 값들의 전체 밝기 레벨에 기초하여 조정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 가능한 안전 마진을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이미지 렌더링을 위해 요구된 것에 비례하는 양으로 다중-픽셀 광 변조기들을 통해 나오기 전에 광 반사성 영역으로 광을 주입하는 능동 광 방출기들을 구동하도록 구성될 수 있다. 따라서, 광원으로부터의 총 광 출력은 수신된 이미지 데이터에 기초하여 이미지 특징들에 대한 정확한 밝기 레벨들을 제공한다. 따라서, 여기에 설명된 바와 같은 디스플레이 시스템은 높은 동적 범위 및 넓은 색 영역 디스플레이 동작들에 대한 지원을 유지하면서 에너지 소비 및 열 소실을 감소시키는 방식으로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 6은 실시예에 따라, 광원 제어기(602) 및 광 지향 변조 광원(예로서, 도 1의 102)을 포함한 예시적인 디스플레이 시스템을 예시한다. 광원 제어기(602)는 광원(102)에서 다중-픽셀 광 변조기들을 제어하도록 구성될 수 있다. 광원 제어기(602)는 광원(102)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 광원 제어기(602)는 이미지 데이터 소스(606)와 동작 가능하게 결합되며 이미지 데이터 소스(606)로부터 이미지 데이터를 수신하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 광원 제어기(602)는 이미지 데이터 소스(606)로부터의 이미지 데이터에서 이미지들의 다운-샘플링된 버전을 수신하도록 구성될 수 있으며; 이미지들의 다운-샘플링된 버전은 이미지 데이터 소스(606)에 의해 제공된 바와 같이 이미지들의 분해능들보다 더 낮은 분해능일 수 있다. 이미지 데이터는 공중파 방송, 셋-탑 박스, 디스플레이 시스템에 결합된 네트워킹된 서버, 및/또는 저장 매체로부터 포함한 다양한 방식들에서 이미지 데이터 소스(606)에 의해 디스플레이 시스템에 제공될 수 있다. 광원 제어기(602)는 이미지 데이터에 기초하여 광원(102)에서 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 상태들을 설정하기 위해 하나 이상의 광 변조 알고리즘들을 구현하는 다중-픽셀 광 변조기 제어 모듈(304)을 포함할 수 있다.
여기에 설명된 바와 같은 디스플레이 시스템은 고 동적 범위(HDR) 디스플레이 동작들을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 고 강도 광은 유리 표면을 벗어난 밝은 이미지 특징(예로서, 하이라이트)과 같은 밝은 이미지 특징들로 지향될 수 있다. 덜 밝은 이미지 특징들과 함께 렌더링된 이미지에서의 작은 밝은 특징들의 렌더링은, 많은 이미지들이 전체 스크린을 커버하는 것과는 거리가 먼 제한된 수의 밝은 이미지 특징들만을 포함할 수 있기 때문에, 현실주의를 증가시킨다. 여기에 설명된 바와 같은 광원은 전체 스크린 고 조명 강도를 갖고 구성되도록 요구되지 않지만 구성될 수 있기 때문에, 광원은 HDR 디스플레이 동작들에서 많은 양의 광 손실을 초래하는 다른 접근법들보다 훨씬 적은 열을 발생시킨다. 따라서, 여기에 설명된 바와 같은 광원은 광이 렌더링될 이미지 특징들의 각각의 밝기 레벨들과 일치하는 다양한 양들(선택적으로 몇몇 안전 마진들을 갖고 부가될 수 있는)에서 다양한 밝기 레벨들의 이미지 특징들로 채널링되거나 또는 지향되는 광 지향 변조를 지원하도록 구성될 수 있다.
디스플레이 시스템 또는 그 안에서의 광원 제어기(예로서, 602)는 이미지 데이터에 기초하여 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 상태들을 설정할 수 있다. 이미지 특징의 크기 및 밝기 레벨에 의존하여, 1, 2 이상의 다중-픽셀 광 변조기들이 이미지 특징을 조명하기 위해 턴 온될 수 있다. 광원 제어기(602)에 의해 구현된 광 변조 알고리즘들은, 이들 이웃하는 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 광이 이미지 데이터에 관련되지 않는 라인들 및 섀도우들의 아티팩트들을 감소시키거나 또는 제거하기 위해 광 수용 표면상에서 중첩하도록 광원의 동일한 변조 타일에서, 동일한 광원의 상이한 변조 타일들에서, 또는 둘 이상의 상이한 구성요소 광원들에서 이웃하는 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 상태들을 설정하기 위해 사용될 수 있다.
이미지가 비교적 밝다면, 이미지의 렌더링은 비교적 많은 양의 광을 소비할 수 있다. 다른 한편, 이미지가 비교적 어둡다면, 이미지의 렌더링은 단지 비교적 작은 양의 광만을 소비할 수 있다.
능동 광 방출기들은 광원 제어기(예로서, 602)에 의해 가변 양의 광을 광원으로 주입하도록 제어될 수 있다. 광 누설들(예로서, 이미지 렌더링을 위해 사용되지 않는 광)은 광원과 함께 구성될 수 있다. 광 출구 포인트들 및/또는 광 흡수 구성요소들(예로서, 측 표면, 뒤 표면, 최하부 표면 등 상에서)은 사용되지 않는 광이 광원으로부터 누설되도록 허용하기 위해 광원과 함께 구성될 수 있다. 조정 가능한 광 출력을 갖는 능동 광 방출기들 및 광 누설들 양쪽 모두는 광원에서 함께 사용될 수 있다.
LCD 투과 레벨들, PWM 제어들, 애퍼처들, 변조 알고리즘들, 이미지 데이터 등 중 하나 이상은 렌더링되는 이미지의 전체 밝기 레벨에 비례하는 광의 양을 생성하기 위해 광원 제어 모듈에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 이미지가 렌더링하기 위해 250 니트들을 요구한다면, 및 광원에 의해 생성된 광(또는 능동 광 방출기들에 의해 주입된 광)이 1000 니트들이면, 250 니트들은 이미지를 렌더링할 때 광원에 의해 감소되거나 또는 그로부터 누설될 수 있다.
광원의 광 반사기에 직접 위치되거나 또는 광 반사기에 대하여 측면-위치되는 능동 광 방출기들은 흑백 광 방출기들, 컬러 광 방출기들, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합일 수 있다. 양자점들과 같은 광 변환기들은 하나의 파장 또는 파장 범위 내지 상이한 파장 또는 파장 범위의 광을 변환하기 위해 광원에 위치될 수 있다. 따라서, 능동 광 방출기들은 특정한 컬러 조합(예로서, 특정 세트의 상대적인 컬러 광 강도들)의 광을 주입할 수 있다. 선택적으로, 광 변환기들은 특정한 컬러 조합을 상이한 컬러 조합(예로서, 상이한 세트의 상대적인 컬러 광 강도들)으로 변경하기 위해 사용될 수 있다. 양자점들과 같은 광 변환기들은 예를 들면, 능동 광 방출기들을 갖고, 최하부 광 반사성 표면을 갖고, 최상부 광 반사성 표면을 갖고, 측면 광 반사성 표면을 갖고, 다중-픽셀 광 변조기의 하나 이상의 구성요소들을 갖고, 컬러 필터를 갖고, 독립형 층 등을 갖고 광원에서 다양한 상이한 위치들 중 하나 이상에 위치될 수 있다. 상이한 유형들의 광 변환기들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 반사성 시트는 비가시적 광으로부터 청색 광을 발생시키기 위해 양자점들로 코팅될 수 있다.
하나 이상의 광 변조 알고리즘들은 광원의 다중-픽셀 광 변조기들을 통해 투과된 광에서 휘도 또는 특정 세트의 컬러들을 변조하도록 구성될 수 있다. 변조 알고리즘들은 이미지를 렌더링하기 위한 특정 광 필드를 발생시키도록 광원을 제어하는 출력 파라미터들을 결정하기 위해 입력 파라미터들의 세트를 사용하도록 구성될 수 있다. 변조 알고리즘들에 의해 사용된 예시적인 입력 파라미터들은 능동 광 방출기들, 광 반사기의 기하학적 구조, 다중-픽셀 광 변조기들의 밀도, 내부 광 손실, 이미지 데이터, 설정 가능한 애퍼처 값, 설정 가능한 액정 상태들, 설정 가능한 초점 길이들, 다중-픽셀 광 변조기들의 점 확산 함수들, 조명 면적들의 크기들, 다운스트림 변조 층들, 각각의 컬러 광의 강도 등과 관련된 파라미터들 또는 상태들 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 출력 파라미터들은 다중-픽셀 광 변조기들의 투과 상태들, 다양한 광학적, 전기적, 기계적 구성요소의 특정 제어들 등에 관련된 파라미터들 또는 제어 값들 중 임의의 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 광원에 의해 발생된 광 필드(예로서, 다운스트림 변조 층 상에서)는 안전 마진들을 포함할 수 있으며 하나 이상의 다운스트림 변조 층들을 제어하는 다른 변조 알고리즘들에 의해 추가로 변조될 수 있다. 다른 변조 알고리즘들은 광원에 의해 발생된 광 필드에 적어도 부분적으로 기초하여 다운스트림 변조 층들에 대한 픽셀-레벨 또는 다중-픽셀-레벨 제어들을 설정할 수 있다.
변조 알고리즘들은 다운스트림 변조 층 상에서의 조명된 면적을 복수의 블록들로 분할하도록 구성될 수 있다. 광원에 의한 이들 블록들의 각각 상에서의 조명은 개별적으로 변조 알고리즘들에 의해 제어되 수 있다. 블록들의 예들은 다수의 픽셀들을 포함한 정사각형들을 포함하지만, 이에 제한되지 않을 수 있다. 블록들은 중첩되거나 또는 중첩되지 않을 수 있다. 시간적 디더링 및/또는 공간적 디더링 기술들이 이웃하는 블록들 사이에서 다수의 그레이 레벨들 및/또는 균일한/고른 조명을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
9. 예시적인 프로세스 흐름
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 프로세스 흐름을 예시한다. 몇몇 실시예들에서, 디스플레이 제어기(602) 및 광원(102)을 포함한 디스플레이 시스템에서의 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들 또는 구성요소들이 이러한 프로세스 흐름을 수행할 수 있다. 블록(702)에서, 디스플레이 시스템은 렌더링될 하나 이상의 이미지들에 대한 이미지 데이터를 수신한다.
블록(704)에서, 디스플레이 시스템은 이미지 데이터에 기초하여, 광원(102)에서의 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-1, 110-2, 110-3 등)을 (a) 광원(102)에서의 광 반사기(108)에서 나오며 (b) 광 수용 표면(120)의 개개의 다중-픽셀 부분들을 조명하는 광을 변조하기 위해 개개의 투과 상태들로 설정한다.
광 반사기(108)는 광 반사기(108) 내에서 하나 이상의 광 반사성 표면들(예로서, 106-1, 106-2, 106-3 등) 상에 입사하는 광을 재순환시키도록 구성된다. 복수의 다중-픽셀 광 변조기들(예로서, 110-1, 110-2, 110-3 등)은 하나 이상의 광 반사성 표면들(106-1, 106-2, 106-3 등)의 적어도 하나의 광 반사성 표면(예로서, 106-1)과 함께 공간적으로 내장된다.
실시예에서, 광 수용 표면의 다중-픽셀 부분들은 디스플레이 패널 상에서의 픽셀들의 세트에 대응하고; 광 수용 표면의 다중-픽셀 부분들의 각각은 디스플레이 패널 상에서의 둘 이상의 픽셀들에 대응한다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "대응하는"은 광 수용 표면의 다중-픽셀 부분 상에 조명된 광이 둘 이상의 픽셀들을 조명하기 위해 0 이상의 광학 구성요소들을 통해 추가로 전파될 수 있음을 의미할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 광 수용 표면은 둘 이상의 픽셀들을 포함한 디스플레이 패널의 표면이며; 이들 실시예들에서, 둘 이상의 픽셀들은 둘 이상의 픽셀들에 대응하는 다중-픽셀 부분과 동일한 변조 층에 있다.
실시예에서, 적어도 두 개의 이웃하는 다중-픽셀 부분들은 디스플레이 패널의 하나 이상의 공통 픽셀들에 대응하는 공통 부분을 공유한다.
실시예에서, 광 반사기는 광 반사기의 하나 이상의 구성요소들에서 양자점들을 포함한다.
실시예에서, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 하나의 다중-픽셀 광 변조기는 렌즈들, 셔터들, 애퍼처들, 액정 광 밸브들, 기계적 밸브들, 광 가이드들, 오목 거울들, 또는 양자점들 중 하나 이상을 포함한다.
실시예에서, 광 반사기에 제공된 광은 측면 발광 능동 광 방출기들 또는 직접 발광 능동 광 방출기들 중 하나 이상으로부터 방출된다. 측면 발광 능동 광 방출기들 또는 직접 발광 능동 광 방출기들 중 하나 이상은: 발광 다이오드들(LED들), 냉 음극 형광들(CCFL들), 양자-점 기반 광 변환기들, 유기 발광 다이오드들(OLED들), 형광들, 백열 광들, 가스 방전 광들 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 두 개의 다중-픽셀 광 변조기들은 상이한 컬러 광을 갖고 광 수용 표면의 개개의 다중-픽셀 부분들에서의 다중-픽셀 부분을 조명하도록 구성된다.
실시예에서, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 하나의 다중-픽셀 광 변조기는 하나 이상의 선택된 스펙트럼 범위들의 광 파장들을 갖고 광 수용 표면의 개개의 다중-픽셀 부분들에서의 다중-픽셀 부분을 조명하도록 구성된다.
실시예에서, 이미지 프레임 시간 내에서의 광 수용 표면의 일 부분 상에서의 광 조명의 최대 강도는 이미지 프레임 시간 내에서 상기 부분을 동시에 조명하는 다중-픽셀 광 변조기들의 수에 비례한다.
실시예에서, 광 수용 표면은 직사각형 형태들, 다각형 형태들, 곡선 형태들, 구체 형태들, 오목 형태들, 볼록 형태들, 불규칙적 형태들, 또는 분리 형태들 중 하나 이상을 포함한다.
실시예에서, 복수의 다중-픽셀 광 변조기들은 하나 이상의 별도로 설치 가능한 모듈들로 분할된다.
실시예에서, 이미지 프레임 시간 내에서의 광 수용 표면의 제 1 부분 상에서 조명하는 광은 단지 30 니트들이지만, 동일한 이미지 프레임 내에서의 광 수용 표면의 제 2 상이한 부분 상에 조명하는 광은 30 니트들, 100 니트들, 500 니트들, 1000 니트들 이상 중 하나를 초과한다.
실시예에서, 광 수용 표면의 일 부분은 동시에 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들에 의해 지향된 광에 의해 조명된 이미지 프레임 시간 내에 있도록 구성된고; 상기 부분 상에서의 광 강도는 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들의 광 투과 상태들을 조정하는 것, 비-암 투과 상태들에 있는 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들의 공간 밀도를 조정하는 것, 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 조명의 시간 지속 기간들을 조정하는 것, 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들에 의한 광 방향들을 조정하는 것 등 중 하나 이상을 갖고 제어되도록 구성된다.
실시예에서, 하나 이상의 광 반사성 표면들에서의 적어도 하나의 광 반사성 표면은 복수의 광 조명 모듈들을 포함하고; 각각의 조명 모듈은 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들을 포함한다.
실시예에서, 광원은 핸드헬드 디스플레이 디바이스, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 텔레비전 시스템, 극장-기반 디스플레이 시스템, 옥외 디스플레이 시스템 등의 일 부분이다.
실시예에서, 하나 이상의 광 반사성 표면들에서의 광 반사성 표면은 복수의 오목 거울들을 포함한다.
실시예에서, 하나 이상의 광 반사성 표면들에서의 광 반사성 표면은 반사성 금속 표면들, 내부 전반사(TIR) 표면들, 기판들, 광학 필름들, 광학 반사성 강화 필름들, 반사성 액정 층들, 전자-종이들, 다른 광 반사성 재료들 등 중 하나 이상을 포함한다.
실시예에서, 비-암 투과 상태에 있는 각각의 다중-픽셀 광 변조기는 비-암 투과 상태들에 있는 다른 다중-픽셀 광 변조기들 중 임의의 것과 동일한 양의 광을 방출한다.
실시예에서, 비-암 투과 상태들에 있는 적어도 두 개의 다중-픽셀 광 변조기들은 두 개의 상이한 양들의 광을 방출한다.
실시예에서, 광원을 포함한 디스플레이 시스템은 디스플레이 시스템에 의해 렌더링될 이미지의 전체 밝기 레벨에 기초하여 하나 이상의 능동 광 방출기들에 의해 광 반사기로 주입된 입사광의 총 양을 변경하도록 구성된다.
실시예에서, 광원은 렌더링될 이미지의 전체 밝기 레벨에 기초하여, 하나 이상의 능동 광 방출기들에 의해 광 반사기로 주입된 입사광의 총 양의 일 부분을 제거하기 위해 하나 이상의 광 누설들 또는 광 흡수 구성요소들과 함께 구성된다.
실시예들은 프로세서를 포함하며 앞서 말한 방법들 중 임의의 하나를 수행하도록 구성된 장치를 포함한다.
실시예들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 앞서 말한 방법들 중 임의의 하나의 수행을 야기하는 소프트웨어 지시들을 저장한, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함한다.
10. 구현 메커니즘들 - 하드웨어 개요
일 실시예에 따르면, 여기에 설명된 기술들은 하나 이상의 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들에 의해 구현된다. 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들은 기술들을 수행하기 위해 하드-와이어드될 수 있거나, 또는 기술들을 수행하기 위해 영구적으로 프로그램된 하나 이상의 애플리케이션-특정 집적 회로들(ASIC들) 또는 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이들(FPGA들)과 같은 디지털 전자 디바이스들을 포함할 수 있거나, 또는 펌웨어, 메모리, 다른 저장 장치, 또는 조합에 지시들을 프로그램하는 것에 의하여 기술들을 수행하도록 프로그램된 하나 이상의 범용 하드웨어 프로세서들을 포함할 수 있다. 이러한 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들은 또한 기술을 성취하기 위해 맞춤 프로그래밍을 갖는 맞춤 하드-와이어드 로직, ASIC들, 또는 FPGA들을 조합할 수 있다. 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들은 데스크탑 컴퓨터 시스템들, 휴대용 컴퓨터 시스템들, 핸드헬드 디바이스들, 네트워킹 디바이스들 또는 기술들을 구현하기 위해 하드-와이어드 및/또는 프로그램 로직을 통합하는 임의의 다른 디바이스일 수 있다.
예를 들면, 도 8은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 컴퓨터 시스템(800)을 예시한 블록도이다. 컴퓨터 시스템(800)은 버스(802) 또는 정보를 전달하기 위한 다른 전달 메커니즘, 및 정보를 프로세싱하기 위해 버스(802)와 결합된 하드웨어 프로세서(804)를 포함한다. 하드웨어 프로세서(804)는 예를 들면, 범용 마이크로프로세서일 수 있다.
컴퓨터 시스템(800)은 또한 프로세서(804)에 의해 실행될 정보 및 지시들을 저장하기 위해 버스(802)에 결합된 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은, 메인 메모리(806)를 포함한다. 메인 메모리(806)는 또한 프로세서(804)에 의해 시행될 지시들의 실행 동안 임시 변수들 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 프로세서(804)에 액세스 가능한 저장 미디어에 저장될 때, 이러한 지시들은 지시들에 특정된 동작들을 수행하도록 맞춤화되는 특수 목적 기계로 컴퓨터 시스템(800)을 렌더링한다.
컴퓨터 시스템(800)은 프로세서(804)에 대한 정적 정보 및 지시들을 저장하기 위해 버스(802)에 결합된 판독 전용 메모리(ROM)(808) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 더 포함한다. 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은, 저장 디바이스(810)가 정보 및 지시들을 저장하기 위해 제공되며 버스(802)에 결합된다.
컴퓨터 시스템(800)은 컴퓨터 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위해, 버스(802)를 통해, 액정 디스플레이(LCD)와 같은, 디스플레이(812)에 결합될 수 있다. 영숫자 및 다른 키들을 포함한, 입력 디바이스(814)는 정보 및 명령어 선택들을 프로세서(804)에 전달하기 위해 버스(802)에 결합된다. 또 다른 유형의 사용자 입력 디바이스는 방향 정보 및 명령어 선택들을 프로세서(804)에 전달하기 위해 및 디스플레이(812) 상에서의 커서 움직임을 제어하기 위해 마우스, 트랙볼, 또는 커버 방향 키들과 같은, 커서 제어(816)이다. 이러한 입력 디바이스는 통상적으로 디바이스로 하여금 평면에서의 위치들을 특정하도록 허용하는 2 개의 축들, 즉 제 1 축(예로서, x) 및 제 2 축(예로서, y)에서의 2 자유도들을 갖는다.
컴퓨터 시스템(800)은 컴퓨터 시스템과 조합하여, 컴퓨터 시스템(800)이 특수-목적 기계이도록 야기하거나 또는 프로그램하는 맞춤화된 하드-와이어드 로직, 하나 이상의 ASIC들 또는 FPGA들, 펌웨어 및/또는 프로그램 로직을 사용하여 여기에 설명된 기술들을 구현할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 여기에서의 기술들은 프로세서(804)가 메인 메모리(806)에 포함된 하나 이상의 지시들의 하나 이상의 시퀀스들을 실행하는 것에 응답하여 컴퓨터 시스템(800)에 의해 수행된다. 이러한 지시들은 저장 디바이스(810)와 같은, 또 다른 저장 매체로부터 메인 메모리(806)로 판독될 수 있다. 메인 메모리(806)에 포함된 지시들의 시퀀스들의 시행은 프로세서(804)로 하여금 여기에 설명된 프로세스 단계들을 수행하게 한다. 대안적인 실시예들에서, 하드-와이어드 회로는 소프트웨어 지시들을 대신하여 또는 그것과 조합하여 사용될 수 있다.
여기에 사용된 바와 같은 용어 "저장 미디어"는 기계가 특정 방식으로 동작하게 하는 데이터 및/또는 지시들을 저장하는 임의의 미디어를 나타낸다. 이러한 저장 미디어는 비-휘발성 미디어 및/또는 휘발성 미디어를 포함할 수 있다. 비-휘발성 미디어는, 예를 들면, 저장 디바이스(810)와 같은 광학 또는 자기 디스크들을 포함한다. 휘발성 미디어는 메인 메모리(806)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 일반적인 형태들의 저장 미디어는, 예를 들면, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 고체 상태 드라이브, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 가진 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, 플래시-EPROM, NVRAM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지를 포함한다.
저장 미디어는 송신 미디어와 완전히 다르지만 그것과 함께 사용될 수 있다. 송신 미디어는 저장 미디어 사이에서 정보를 전달할 때 참여한다. 예를 들면, 송신 미디어는 버스(802)를 포함하는 와이어들을 포함하여, 동축 케이블들, 구리 와이어, 광 섬유들을 포함한다. 송신 미디어는 또한 라디오-파 및 적외선 데이터 통신들 동안 발생된 것들과 같은, 음향 또는 광파들의 형태를 취할 수 있다.
다양한 형태들의 미디어는 하나 이상의 지시들의 하나 이상의 시퀀스들을 실행을 위해 프로세서(804)에 전달할 때 수반될 수 있다. 예를 들면, 지시들은 처음에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 또는 고체 상태 드라이브 상에서 운반될 수 있다. 원격 컴퓨터는 그것의 동적 메모리로 지시들을 로딩하며 모뎀을 사용하여 전화 라인을 통해 지시들을 전송할 수 있다. 컴퓨터 시스템(800)에 국소적인 모뎀은 전화 라인 상에서 데이터를 수신할 수 있으며 데이터를 적외선 신호로 변환하기 위해 적외선 송신기를 사용할 수 있다. 적외선 검출기는 적외선 신호로 운반된 데이터를 수신할 수 있으며 적절한 회로는 버스(802) 상에 데이터를 위치시킬 수 있다. 버스(802)는 데이터를 메인 메모리(806)로 운반하여, 그로부터 프로세서(804)는 지시들을 검색 및 실행한다. 메인 메모리(806)에 의해 수신된 지시들은 선택적으로 프로세서(804)에 의한 실행 전 또는 후에 저장 디바이스(810) 상에 저장될 수 있다.
컴퓨터 시스템(800)은 또한 버스(802)에 결합된 통신 인터페이스(818)를 포함한다. 통신 인터페이스(818)는 로컬 네트워크(822)에 연결되는 네트워크 링크(820)에 결합한 2-방향 데이터 통신을 제공한다. 예를 들면, 통신 인터페이스(818)는 통합 서비스 디지털 네트워크(ISDN) 카드, 케이블 모뎀, 위성 모뎀, 또는 대응하는 유형의 전화 라인에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 모뎀일 수 있다. 또 다른 예로서, 통신 인터페이스(818)는 호환 가능한 근거리 네트워크(LAN)에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 LAN 카드일 수 있다. 무선 링크들이 또한 구현될 수 있다. 임의의 이러한 구현에서, 통신 인터페이스(818)는 다양한 유형들의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림들을 운반하는 전기, 전자기, 또는 광학 신호들을 전송 및 수신한다.
네트워크 라인(820)은 통상적으로 하나 이상의 네트워크들을 통해 데이터 통신을 다른 데이터 디바이스들에 제공한다. 예를 들면, 네트워크 링크(820)는 로컬 네트워크(822)를 통해 인터넷 서비스 제공자(ISP)(826)에 의해 동작된 데이터 장비에 또는 호스트 컴퓨터(824)에 연결을 제공할 수 있다. ISP(826)는 결과적으로 이제 일반적으로 "인터넷"(828)으로서 불리우는 월드 와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 데이터 통신 서비스들을 제공한다. 로컬 네트워크(822) 및 인터넷(828) 양쪽 모두는 디지털 데이터 스트림들을 운반하는 전기, 전자기 또는 광학 신호들을 사용한다. 컴퓨터 시스템(800)으로 및 그로부터 디지털 데이터를 운반하는, 다양한 네트워크들을 통한 신호들 및 네트워크 링크(820) 상에서 및 통신 인터페이스(818)를 통한 신호들은 송신 미디어의 예시적인 형태들이다.
컴퓨터 시스템(800)은 네트워크(들), 네트워크 링크(820) 및 통신 인터페이스(818)를 통해, 프로그램 코드를 포함한 데이터를 수신하며 메시지를 송신할 수 있다. 인터넷 예에서, 서버(830)는 인터넷(828), ISP(826), 로컬 네트워크(822) 및 통신 인터페이스(818)를 통해 애플리케이션 프로그램을 위한 요청 코드를 송신할 수 있다. 수신된 코드는 그것이 수신되고, 및/또는 저장 디바이스(820), 또는 나중 실행을 위해 다른 비-휘발성 저장 장치에 저장되기 때문에 프로세서(804)에 의해 실행될 수 있다.
11. 등가물들, 확대들, 대안들, 및 기타
앞서 말한 명세서에서, 본 발명의 실시예들은 구현에서 구현으로 변할 수 있는 다수의 특정 세부사항들에 대한 참조를 갖고 설명되었다. 따라서, 본 발명이 무엇인지 및 출원인들에 의해 본 발명이도록 의도되는 유일한 및 배타적인 표시자는 임의의 후속 정정을 포함하여, 이러한 청구항들이 발행하는 특정 형태로, 이러한 출원으로부터 발행하는 청구항들의 세트이다. 이러한 청구항들에 포함된 용어들에 대한 여기에 명확하게 제시된 임의의 정의들은 청구항들에 사용된 바와 같이 이러한 용어들의 의미를 통제할 것이다. 그러므로, 청구항에서 명확하게 나열되지 않은 어떤 제한, 요소, 특성, 특징, 이점 또는 속성도 임의의 방식으로 이러한 청구항의 범위를 제한하지 않아야 한다. 명세서 및 도면들은 따라서 제한적인 의미라기보다는 예시적인 것으로 간주될 것이다.
102: 광원 104: 디스플레이 구성요소
106-1 내지 106-4: 광 반사성 표면 108: 광 반사기
110-1 내지 110-i: 다중-픽셀 광 변조기
112-1 내지 112-3: 능동 광 방출기 114: 광 가이딩/지향 메커니즘
118: 광 120: 광 수용 표면
124: 광선
126-1, 126-2: 광 지향 변조 타일 202: 렌즈
204: 셔터 206: 광 반사성 구성요소
252: 액정층 254-1, 254-2: 기판
304: 다중-픽셀 광 변조기 제어 모듈 602: 광원 제어기
606: 이미지 데이터 소스 800: 컴퓨터 시스템
802: 버스 804: 프로세서
806: 메인 메모리 808: ROM
810: 저장 디바이스 812: 디스플레이
814: 입력 디바이스 816: 커서 제어
818: 통신 인터페이스 820: 네트워크 링크
822: 로컬 네트워크 826: 인터넷 서비스 제공자
828: 인터넷 830: 서버

Claims (34)

  1. 광원에 있어서,
    하나 이상의 광 반사성 표면들로 둘러싸여진 광 반사기로서, 상기 광 반사기는 상기 광 반사기 내에서 상기 하나 이상의 광 반사성 표면들 상에 입사된 광을 재순환시키도록 구성된, 상기 광 반사기; 및
    복수의 다중-픽셀 광 변조기들로서,
    (a) 상기 광 반사기에서 나오며 (b) 광 수용 표면의 개개의 다중-픽셀 부분들을 조명하는 광을 변조하기 위해 이미지 데이터에 기초하여 개개의 투과 상태들로 설정되도록 구성되고, 상기 하나 이상의 광 반사성 표면들의 적어도 하나의 광 반사성 표면을 갖고 공간적으로 내장되는, 상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들을 포함하고,
    적어도 두 개의 이웃하는 다중-픽셀 부분들이 디스플레이 패널의 하나 이상의 공통 픽셀들에 대응하는 공통 부분을 공유하고,
    이미지 프레임 시간 내에서 상기 광 수용 표면의 제 1 부분 상에 조명하는 광은 30 니트들 이하이며, 동일한 이미지 프레임 시간 내에서 상기 광 수용 표면의 제 2 상이한 부분 상에 조명하는 광은 30 니트들, 100 니트들, 500 니트들, 또는 1000 니트들 중 하나를 초과하는, 광원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수용 표면의 상기 다중-픽셀 부분들은 디스플레이 패널 상에서의 픽셀들의 세트에 대응하며, 상기 광 수용 표면의 상기 다중-픽셀 부분들의 각각은 상기 디스플레이 패널 상에서의 둘 이상의 픽셀들에 대응하는, 광원.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사기는 상기 광 반사기의 하나 이상의 구성요소들에 양자점들을 포함하는, 광원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 하나의 다중-픽셀 광 변조기는: 렌즈들, 셔터들, 애퍼처들, 액정 광 밸브들, 기계 밸브들, 광 가이드들, 오목 거울들, 또는 양자점들 중 적어도 하나를 포함하는, 광원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사기에 제공된 광은 측면 발광 능동 광 방출기들 또는 직접 발광 능동 광 방출기들 중 적어도 하나로부터 방출되는, 광원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 반사기에 제공된 광은 발광 다이오드들(LED들), 냉 음극 형광들(CCFL들), 양자-점 기반 광 변환기들, 유기 발광 다이오드들(OLED들), 형광들, 백열광들, 또는 가스 방전 광들 중 적어도 하나로부터 방출되는, 광원.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 두 개의 다중-픽셀 광 변조기들은 상이한 컬러 광을 갖고 상기 광 수용 표면의 상기 개개의 다중-픽셀 부분들에서의 다중-픽셀 부분을 조명하도록 구성되는, 광원.
  8. 제 1 항에 있어서
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 하나의 다중-픽셀 광 변조기는 하나 이상의 선택된 스펙트럼 범위들의 광 파장들을 갖고 상기 광 수용 표면의 상기 개개의 다중-픽셀 부분들에서의 다중-픽셀 부분을 조명하도록 구성되는, 광원.
  9. 제 1 항에 있어서,
    이미지 프레임 시간 내에서 상기 광 수용 표면의 일 부분 상에 조명하는 광의 최대 강도는 상기 이미지 프레임 시간 내에 상기 부분을 동시에 조명하는 다중-픽셀 광 변조기들의 수에 비례하는, 광원.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수용 표면은: 직사각형 형태, 다각형 형태들, 곡선 형태들, 구체 형태들, 오목 형태들, 볼록 형태들, 불규칙적 형태들, 또는 분리 형태들 중 적어도 하나를 포함하는, 광원.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들은 하나 이상의 개별적으로 설치 가능한 모듈들로 분할되는, 광원.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수용 표면의 일 부분은 이미지 프레임 시간 내에서 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들에 의해 지향된 광에 의해 동시에 조명되도록 구성되며, 상기 부분 상에서의 광 강도는 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들의 광 투과 상태들을 조정하는 것, 비-암 투과 상태들에 있는 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들의 공간 밀도를 조정하는 것, 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 조명의 시간 지속 기간들을 조정하는 것, 또는 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들에 의한 광 방향들을 조정하는 것 중 적어도 하나를 갖고 제어되도록 구성되는, 광원.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 반사성 표면들에서의 상기 적어도 하나의 광 반사성 표면은 복수의 광 조명 모듈들을 포함하며, 각각의 조명 모듈은 상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들을 포함하는, 광원.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은: 핸드헬드 디스플레이 디바이스, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 개인용 컴퓨팅 디바이스, 텔레비전 시스템, 극장-기반 디스플레이 시스템, 또는 옥외 디스플레이 시스템의 일부인, 광원.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 반사성 표면들에서의 광 반사성 표면은 복수의 오목 거울들을 포함하는, 광원.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 반사성 표면들에서의 광 반사성 표면은: 반사성 금속 표면들, 내부 전반사(TIR) 표면들, 기판들, 광학 필름들, 광학 반사성 강화 필름들, 반사성 액정 층들, 전자-종이들, 또는 다른 광 반사성 재료들 중 적어도 하나를 포함하는, 광원.
  18. 제 1 항에 있어서,
    비-암 투과 상태에 있는 각각의 다중-픽셀 광 변조기는 비-암 투과 상태들에서의 다른 다중-픽셀 광 변조기들 중 임의의 것과 동일한 양의 광을 방출하는, 광원.
  19. 제 1 항에 있어서,
    비-암 투과 상태들에서의 적어도 두 개의 다중-픽셀 광 변조기들은 두 개의 상이한 양들의 광을 방출하는, 광원.
  20. 제 1 항에 있어서
    상기 광원을 포함한 디스플레이 시스템은 상기 디스플레이 시스템에 의해 렌더링될 이미지의 전체 밝기 레벨에 기초하여 하나 이상의 능동 광 방출기들에 의해 상기 광 반사기로 주입된 입력 광의 총 양을 변경하도록 구성되는, 광원.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 렌더링될 이미지의 전체 밝기 레벨에 기초하여, 하나 이상의 능동 광 방출기들에 의해 상기 광 반사기로 주입된 입력 광의 총 양의 일 부분을 제거하기 위해 하나 이상의 광 누설들 또는 광 흡수 구성요소들을 갖고 구성되는, 광원.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광 반사기 전체에 걸쳐 특정 수의 능동 광 방출기들에 의해 상기 광 반사기로 주입된 입력 광을 분산시키기 위해 하나 이상의 광 확산 요소들을 갖고 구성되며, 상기 특정 수의 능동 광 방출기들은 상기 디스플레이 시스템에서 픽셀들의 총 수의 부분을 나타내고, 상기 부분은 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1% 또는 0.1% 중 하나에 의해 표현되는, 광원.
  23. 디스플레이 시스템에서 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법에 있어서:
    상기 디스플레이 시스템에서 렌더링될 하나 이상의 이미지들에 대한 이미지 데이터를 수신하는 단계로서, 상기 디스플레이 시스템의 광원은 하나 이상의 광 반사성 표면들 및 복수의 다중-픽셀 광 변조기들을 포함한 광 반사기를 갖는, 상기 수신 단계; 및
    상기 이미지 데이터에 기초하여, (a) 상기 광 반사기로부터 나오며 (b) 광 수용 표면의 개개의 다중-픽셀 부분들을 조명하는 광을 변조하기 위해 개개의 투과 상태로 상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들을 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 광 반사기는 상기 광 반사기 내에서 상기 하나 이상의 광 반사성 표면들 상에 입사된 광을 재순환시키도록 구성되고,
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들은 상기 하나 이상의 광 반사성 표면들의 적어도 하나의 광 반사성 표면들을 갖고 공간적으로 내장되고,
    적어도 두 개의 이웃하는 다중-픽셀 부분들은 디스플레이 패널의 하나 이상의 공통 픽셀들에 대응하는 공통 부분을 공유하고,
    이미지 프레임 시간 내에서 상기 광 수용 표면의 제 1 부분 상에 조명하는 광은 30 니트들 이하이며, 동일한 이미지 프레임 시간 내에서 상기 광 수용 표면의 제 2 상이한 부분 상에 조명하는 광은 30 니트들, 100 니트들, 500 니트들, 1000 니트들 중 하나를 초과하는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 광 수용 표면의 상기 다중-픽셀 부분들은 디스플레이 패널 상에서의 픽셀들의 세트에 대응하며, 상기 광 수용 표면의 상기 다중-픽셀 부분들의 각각은 상기 디스플레이 패널 상에서의 둘 이상의 픽셀들에 대응하는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광 반사기 전체에 걸쳐 특정 수의 능동 광 방출기들에 의해 상기 광 반사기로 주입된 입사광을 분산시키기 위해 하나 이상의 광 확산 요소들을 갖고 구성되고, 상기 특정 수의 능동 광 방출기들은 상기 디스플레이 시스템에서 픽셀들의 총 수의 부분을 나타내며, 상기 부분은 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 또는 0.1% 중 하나에 의해 나타내어지는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들에서의 적어도 두 개의 다중-픽셀 광 변조기들은 상이한 컬러 광을 갖고 상기 광 수용 표면의 상기 개개의 다중-픽셀 부분들에서의 다중-픽셀 부분을 조명하도록 구성되는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  27. 삭제
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 광 수용 표면의 일 부분은 이미지 프레임 시간 내에서 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들에 의해 지향된 광에 의해 동시에 조명되도록 구성되며, 상기 부분 상에서의 광 강도는: 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들의 광 투과 상태들을 조정하는 것, 비-암 투과 상태들에 있는 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들의 공간 밀도를 조정하는 것, 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들로부터의 조명의 시간 지속 기간들을 조정하는 것, 또는 상기 하나 이상의 다중-픽셀 광 변조기들에 의한 광 방향들을 조정하는 것 중 적어도 하나를 갖고 제어되도록 구성되는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    비-암 투과 상태에서의 각각의 다중-픽셀 광 변조기는 비-암 투과 상태들에서의 다른 다중-픽셀 광 변조기들 중 임의의 것과 동일한 양을 방출하는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    비-암 투과 상태들에 있는 적어도 두 개의 다중-픽셀 광 변조기들은 두 개의 상이한 양들의 광을 방출하는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  31. 제 23 항에 있어서,
    렌더링될 이미지의 전체 밝기 레벨에 기초하여 하나 이상의 능동 광 방출기들에 의해 상기 광 반사기로 주입된 입사광의 총 양을 변경하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  32. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 다중-픽셀 광 변조기들의 상기 개개의 투과 상태들에 기초하여 상기 광 수용 표면상에서의 전체 광 필드를 결정하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 방법.
  33. 프로세서를 포함하며 제 23 항, 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 및 제 32 항 중 어느 한 항의 방법들을 수행하도록 구성된, 디스플레이 시스템에서 디스플레이 패널을 조명하기 위한 장치.
  34. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 있어서,
    하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 제 23 항, 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 및 제 32 항 중 어느 한 항의 방법의 수행을 야기하는 소프트웨어 지시들을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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