KR20170013352A - 디스플레이 시스템을 위한 스크린 구성 - Google Patents

디스플레이 시스템을 위한 스크린 구성 Download PDF

Info

Publication number
KR20170013352A
KR20170013352A KR1020167036951A KR20167036951A KR20170013352A KR 20170013352 A KR20170013352 A KR 20170013352A KR 1020167036951 A KR1020167036951 A KR 1020167036951A KR 20167036951 A KR20167036951 A KR 20167036951A KR 20170013352 A KR20170013352 A KR 20170013352A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microlens array
array
microlens
microlenses
lens
Prior art date
Application number
KR1020167036951A
Other languages
English (en)
Inventor
안드레이 에스. 카즈미에르스키
아담 이. 노턴
마리 로우 젭슨
Original Assignee
엑스 디벨롭먼트 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엑스 디벨롭먼트 엘엘씨 filed Critical 엑스 디벨롭먼트 엘엘씨
Publication of KR20170013352A publication Critical patent/KR20170013352A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3138—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using arrays of modulated light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0102—Constructional details, not otherwise provided for in this subclass
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13336—Combining plural substrates to produce large-area displays, e.g. tiled displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1066—Beam splitting or combining systems for enhancing image performance, like resolution, pixel numbers, dual magnifications or dynamic range, by tiling, slicing or overlapping fields of view
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/281—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for attenuating light intensity, e.g. comprising rotatable polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133541—Circular polarisers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

디스플레이 시스템을 위한 광학적 구성이 전면 스크린, 제1 마이크로렌즈 어레이, 및 제2 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 전면 스크린은 주변광을 흡수하고 이미지 광의 통과를 허용하는 광학적 속성을 갖는다. 제1 마이크로렌즈 어레이는 이미지 발생 층의 픽셀 어레이로부터 이미지 광을 수신하도록 결합된다. 제2 마이크로렌즈 어레이는 전면 스크린과 제1 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치된다. 제2 마이크로렌즈 어레이는 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 마이크로렌즈들의 대략 초점 길이만큼 제1 마이크로렌즈 어레이로부터 오프셋된다. 제 2 마이크로렌즈 어레이는 제1 마이크로렌즈 어레이로부터 수신된 이미지 광을 전면 스크린을 통과하도록 지향시키게 결합된다. 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 각각의 마이크로렌즈들은 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 대응하는 마이크로렌즈와 축 방향으로 정렬된다.

Description

디스플레이 시스템을 위한 스크린 구성{SCREEN CONFIGURATION FOR DISPLAY SYSTEM}
본 출원은 2014년 9월 30일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/057,585호의 혜택을 주장하는데, 이 후자의 출원 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
본 개시 내용은 일반적으로 디스플레이 시스템에 관한 것이고, 특히 디스플레이 시스템에서의 전면 스크린 구성에 관한 것이지만 이것에만 배타적으로 국한되는 것은 아니다.
디스플레이 패널을 제조하는 비용이 디스플레이 면적에 따라 지수함수적으로 증가함에 따라, 대형 디스플레이는 엄청나게 비쌀 수 있다. 비용의 지수함수적 증가는 대형 모놀리식 디스플레이의 복잡성 증가, 대형 디스플레이와 관련된 수율 감소(대형 디스플레이의 경우 더 많은 수의 컴포넌트들에 결함이 없어야 함), 및 선적, 배달, 및 설치 비용 증가에 기인한 것이다. 더 작은 디스플레이 패널을 타일링하여 대형 멀티 패널 디스플레이를 형성하면 대형 모놀리식 디스플레이와 관련된 많은 비용을 줄일 수 있다.
대형 디스플레이 시스템은 하위 이미지들을 투영하여 통합 이미지를 형성함으로써 발생될 수 있다. 그러나, 이러한 디스플레이 시스템은 독특한 도전 과제들이 따라온다. 투영된 이미지들을 포함하는 디스플레이 시스템은 이미지들을 투영하기 위한 스크린을 갖는다. 전면 스크린의 광학적 특성들이 디스플레이의 콘트라스트 비 및 시야각에 기여한다. 일부 정황에서는, 디스플레이가 매우 넓은 시야각들에서도 매우 높은 콘트라스트 비 및 균일한 휘도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
제한적이지 않고 총망라하는 것도 아닌 본 발명의 실시예들이 이하의 도면들을 참조하여 설명되며, 도면들에서 유사한 참조 번호들은 다르게 명시되지 않는 한 다양한 뷰들 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 지시한다.
도 1a는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 스크린 층과 조명 층 사이에 배치되는 이미지 발생 층을 포함하는 디스플레이 장치를 도해한다.
도 1b는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 도 1a에 도해되는 디스플레이 장치의 일부분의 구성의 측면 구성도이다.
도 2는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 스크린 층 구성의 측면 구성도를 도해한다.
도 3a-3c는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 스크린 층 구성의 예시적 실시예를 도해한다.
도 4는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 스크린 층의 예시적 구성을 보여준다.
스크린 층을 포함하는 디스플레이 장치의 실시예가 본 명세서에서 설명된다. 이하의 설명에서, 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 통상의 기술자는 본 명세서에 기술된 기술이 하나 이상의 특정 세부 사항 없이도, 또는 다른 방법, 컴포넌트, 재료 등에 의해 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 사례들에서, 공지된 구조, 재료, 또는 동작들은 소정 양태들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 보여지거나 기술되지 않는다.
본 명세서 전체에 걸쳐서 "일 실시예" 또는 "실시예"를 참조하는 것은, 실시예와 결합되어 기술되는 특정의 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 일 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐서 다양한 곳에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 표현들의 출현은 반드시 모두가 동일 실시예를 가리키는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
도 1a 및 1b는 본 개시 내용의 실시예에 따른 후방 투영 디스플레이 장치(101)의 기능 층들을 도해한다. 도 1a는 디스플레이 장치(101)의 층들의 투시도인 한편, 도 1b는 도 1a에 도시된 디스플레이 장치의 일부분의 구성의 측면 구성도이다. 도 1b는 도 1a가 스크린 층(110)과 조명 층(130) 사이에 배치되는 이미지 발생 층(120)을 포함하는 디스플레이 장치(101)를 도해한다는 것을 보여준다. 도 1a는 조명 층(130)이 조명원들(131, 132, 133, 134, 135, 및 136)의 어레이를 포함하는 것을 도시한다. 광원들의 어레이 중의 각각의 광원은 픽셀 어레이에 의해 발생되는 하위 이미지를 확대된 하위 이미지(150)로서 스크린 층(110)상으로 투영하기 위해 대응하는 픽셀 어레이를 조명한다. 확대된 하위 이미지들(150)은 조합되어 통합 이미지(195)를 형성하게 된다. 도 1a에 도해된 실시예에서, 각각의 픽셀 어레이는 행들 및 열들(예를 들어, 100개 픽셀 x 100개 픽셀)로 배열되는 투과성 픽셀 어레이이다. 일 실시예에서, 각각의 픽셀 어레이는 1 inch x 1 inch의 면적을 갖는다.
이미지 발생 층(120)의 예시된 실시예는 이격 영역들(128)에 의해 서로 분리되는 투과성 픽셀 어레이들(121, 122, 123, 124, 125, 및 126)을 포함한다. 스크린 층(110)의 예시된 실시예는 전체 통합 이미지(195)의 하위 이미지들(150)을 표시하기 위한 6개의 영역으로 나누어진다. 디스플레이(101)는 복수의 픽슬렛(pixlet)으로 구성되는데, 그 각각은, 디스플레이(101)를 통한 열 내에 모두 정렬되어 있는, 조명원(예를 들어, 134), 투과성 픽셀 어레이(예를 들어, 124), 및 하위 이미지(150)를 표시하기 위한 스크린 영역을 포함한다. 다중 픽슬렛은 별개로 투영되어 이들은 함께 스크린 층(110)에서 타일링되고 끊긴 데가 없는 이미지를 형성하게 된다.
예시된 실시예에서, 각각의 조명원은 대응하는 픽셀 어레이 아래에 정렬되어 램프 광으로 대응하는 픽셀 어레이의 배면을 조명한다. 예를 들어 조명원(131)은 픽셀 어레이(121)에 대응하고, 조명원(134)은 픽셀 어레이(124)에 대응한다. 조명원들(131-136)은, 이미지 발생 층(120)상의 위에 소재하는 자신들의 대응하는 투과성 픽셀 어레이를 충분히 조명하기 위해 잘 정의된 각도상 범위 또는 원뿔을 갖는 발산 투영 빔(147)을 발생하는 독립적 광원들(예를 들어, 색채 또는 단색광 LED들, 양자점들, 기타 등등)로서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 투영 빔(147)의 각도상 범위는 20도이다. 투영 빔(147)은 이미지 광을 포함하는데, 이 이미지 광은 이미지 광이 하위 이미지에 의해 변조되어 투과성 픽셀 어레이상으로 뿌려짐에 따라 투과성 픽셀 어레이를 통하여 진행한 후의 하위 이미지(150)를 포함한다. 각각의 광원은 그것의 대응하는 픽셀 어레이에 대한 점 광원으로서 대략적으로 보이게 된다.
조명 층(130) 및 이미지 발생 층(120)은 고정된 거리(165)(예를 들어, 8 mm)만큼 서로로부터 분리된다. 이러한 분리는 투명한 매개체(예컨대, 유리 또는 플라스틱 층들)를 이용하여 달성될 수 있고, 조명원들로부터 방출되는 램프 광의 각도상 범위 및 단면 형상을 제어 또는 조작하기 위한 하나 이상의 렌즈화 층들(138)(렌즈들, 애퍼처들, 빔 한정기들(beam confiners) 등을 포함함)을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 제어기가 조명원들(131-136)에 결합되어 이들의 조명 강도를 제어할 수 있게 된다. 조명 층(130)은 조명원들(131-136)이 그 상에 배치되는 기판을 포함할 수 있다.
투과성 픽셀 어레이들(121-126)이 이미지 발생 층(120)상에 배치되고 각각은 투과성 픽셀들의 어레이(예컨대, 100개 픽셀 x 100개 픽셀)를 포함한다. 각각의 픽셀 어레이는 일 실시예에서 1 inch2이다. 일 실시예에서, 투과성 픽셀들은 후면발광 액정 픽셀들(backlit liquid crystal pixels)로서 구현될 수 있다. 각각의 투과성 픽셀 어레이는 이미지 발생 층(120)상의 이격 영역들(128)에 의해 인접한 투과성 픽셀 어레이들로부터 분리되는 독립적 디스플레이 어레이이다. 인접한 픽셀 어레이들을 서로로부터 분리하는 내부 이격 거리(162 및 164)는 주어진 픽셀 어레이를 이미지 발생 층(120)의 변두리로부터 주어진 픽셀 어레이를 분리하는 외곽 이격 거리(161 및 163)보다 두 배의 폭을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 내부 이격 거리(162 및 164)는 4 ㎜의 폭을 갖는 반면, 외곽 이격 거리(161 및 163)는 2 ㎜의 폭을 갖는다. 물론, 다른 치수들이 구현될 수 있다.
예시된 대로, 투과성 픽셀 어레이들(121-126)은 이격 거리(162 및 164)가 각각의 투과성 픽셀 어레이(121-126)를 분리함에 따라 매트릭스 형태로 이미지 발생 층(120) 전역에 걸쳐서 이격된다. 일 실시예에서, 투과성 픽셀 어레이들(121-126) 각각은 디스플레이 픽셀들(예컨대, 후면발광 LCD 픽셀들)의 개별적이고 독립적인 어레이를 나타낸다. 이격 거리들(161-164)은 주어진 투과성 픽셀 어레이(121-126)의 픽셀들 간의 픽셀 간 분리보다 상당한 정도로 더 크다. 이격 영역들(128)은 신호 라우팅 옵션을 향상시키고 및/또는 디스플레이 제어기와 같은 추가 회로를 포함시키는 데에 이용가능한 공간을 제공한다. 외곽 주변부를 따라 존재하는 이격 영역들(128)은 전력 및/또는 통신 포트들을 위한 공간도 제공한다.
도 1a가 2개의 행 및 3개의 열로 배열되는 6개의 투과성 픽셀 어레이(121-126)를 포함하는 것으로 이미지 발생 층(120)을 도시하지만, 디스플레이(101)의 다양한 구현들이 상이한 행들 및 열들의 조합들이 되도록 조직되는 더 많은 또는 더 적은 투과성 픽셀 어레이들을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다. 그와 같으므로, 조명원들(131-136) 대 투과성 픽셀 어레이들(121-126)의 비율이 일대일인 실시예들에서, 조명 층(130)상의 조명원들의 수 및 레이아웃도 달라질 수 있다. 도 1a는 명료함을 기하기 위해 3개의 도시된 층 사이에 개재하는 층들을 도시하지 않고 있지만, 실시예들은 렌즈 어레이들, 기계적 강성 및 광학 오프셋들을 제공하는 투명 기판들, 보호 층들, 또는 다른 것과 같은 다양한 개재하는 광학적 또는 구조적 하위 층들을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다.
투과성 픽셀 어레이들(121-126)은 디스플레이 제어기의 제어 하에서 스위칭되어 투영 빔(147)을 변조하고 스크린 층(110)상으로 하위 이미지(150)를 투영시키게 된다. 하위 이미지들(150)은 집합적으로 함께 융합되어 실질적으로 끊긴 데가 없는 통합 이미지(195)를 스크린 층(110)의 뷰잉 측으로부터 뷰어에게 제시하게 된다. 다시 말해서, 투과성 픽셀 어레이들(121-126)에 의해 생성되는 하위 이미지들은 이들이 이미지 발생 층(120)과 스크린 층(110) 간의 분리(166)(예컨대, 2 mm)를 가로질러 투영됨에 따라 확대된다. 하위 이미지들(150)은 퍼져 나아가 이격 영역(128)을 덮어서 끊긴 데 없는 통합 이미지(195)를 형성하기에 충분할 정도로 확대된다. 배율은 분리(166) 및 조명원들(131-136)에 의해 방출되는 발산 투영 빔(147)의 각도상 분산에 의존한다. 일 실시예에서, 하위 이미지(150)는 대략 1.5배만큼 확대된다. 통합 이미지(195)가 내부 이격 거리들(162 및 164)을 덮을 뿐만 아니라, 주변부 이격 거리들(161 및 163)을 덮는다. 이와 같으므로, 디스플레이(101)는 다른 디스플레이 타일들(101)에 인접하여 위치되고 통신 가능하게 상호 연결될 수 있어서 더 큰 합성되고 끊긴 데 없는 디스플레이들을 형성할 수 있는데, 이 경우에 단일 디스플레이 타일에 의해 발생되는 통합 이미지(195)는 다중 타일 통합 이미지의 하위 부분이 된다.
도 1a 및 1b에 도시되는 것과 같은 타일형 후방 투영 아키텍처에서, 스크린 층(110)상에 입사하는 이미지 광은 시준되지 않는다. 이 발산 광은 스크린 층(110) 전역에 걸쳐 있는 상이한 장소들에서의 각도상 휘도 변동들이라는 결과를 낳을 수 있다. 이 편차는 각각의 하위 이미지(150)의 주변부 주위에서 최대가 될 수 있다. 이 편차를 다루기 위한 종래 접근법은 전면 스크린의 바로 배후에 프레넬 렌즈들을 위치시켜서 이미지 광이 전면 스크린과 마주치기 전에 이미지 광을 시준하는 것을 포함하였다. 그러나, 프레넬 렌즈들 간의 이음부들에 출현하는 가시적 아티팩트들을 완전히 제거하는 것은 어렵다. 또 다른 종래 접근법은 마이크로렌즈들을 이용하여 흡광성 스크린 층의 핀홀들 내로 이미지 광의 초점을 맞추는 것이었다. 그러나, 이 접근법에서, 핀홀들은 마이크로렌즈들을 향하여 이미지 광의 큰 부분을 되돌려 반사시키는 (전면 스크린에 직각인 배향으로 이미지 광을 주로 산란시키기 위한) 산란성 재료로 채워진다. 마이크로렌즈들로 되돌리는 이미지 광의 반사는 비효율적이기도 하고 흡광성 스크린 층의 픽셀들로서 기능하는 핀홀들 간의 광학적 누화가 가능해지는 원인도 된다. 따라서, 도 2-4는 스크린 층(110) 전역에 걸친 이미지 광의 각도 분포의 향상된 상승된 균일성 및 광학적 효율성을 제공하는 후방 투영 스크린 아키텍처들을 제시한다.
도 2는 본 개시 내용의 일 실시예에 따라 전면 스크린(207), 제1 마이크로렌즈 어레이(220), 및 제2 마이크로렌즈 어레이(240)를 포함하는 스크린 층 구성(210)의 측면 구성도를 도해한다. 스크린 층 구성(210)은 스크린 층(110)의 한 예이다. 도시된 대로, 제1 마이크로렌즈 어레이(220)와 제2 마이크로렌즈 어레이(240) 간에 배치되는 중간 층(230)으로서의 캡슐화 재료가 있을 수 있다. 전면 스크린(207)은 주변광을 흡수하는 (불투명해지는) 광학적 속성들을 갖는데, 이것은 디스플레이(101)의 콘트라스트 비를 증가시킬 것이다. 전면 스크린(207)은 자신을 관통하는 핀홀들(209)의 어레이를 포함한다. 핀홀들의 어레이는 전면 스크린(207)의 10 퍼센트 미만으로 관통할 수 있어서, 전면 스크린(207)이 환경에서의 주변광의 압도적 대부분을 여전히 흡수하도록 한다.
제1 마이크로렌즈 어레이(220)는 이미지 발생 층(120)의 픽셀 어레이들(121-126)로부터 이미지 광을 수신하도록 광학적으로 결합된다. 제2 마이크로렌즈 어레이(240)는 전면 스크린(207)과 제1 마이크로렌즈 어레이(220) 사이에 배치된다. 제2 마이크로렌즈 어레이(240)는 제1 마이크로렌즈 어레이(220) 중의 마이크로렌즈들의 대략 초점 길이만큼 제1 마이크로렌즈 어레이(220)로부터 오프셋되는데, 하지만 제1 마이크로렌즈 어레이(220) 중의 마이크로렌즈들의 초점 길이보다 짧게 오프셋되지는 않는다. 일 실시예에서, 제2 마이크로렌즈 어레이(240)는 제1 마이크로렌즈 어레이(220) 중의 마이크로렌즈들의 초점 길이보다 약간 큰 오프셋 거리(예를 들어, 초점 길이의 1.0배 내지 1.2배)만큼 제1 마이크로렌즈 어레이(220)로부터 오프셋된다. 광학적 실험들은 제1 마이크로렌즈 어레이(220) 중의 마이크로렌즈들의 초점 길이보다 약간 큰 오프셋 거리만큼 제1 마이크로렌즈 어레이(220)로부터 제2 마이크로렌즈 어레이(240)를 오프셋할 때 개선된 각도상 광학적 보정이 달성된다는 것을 시사한다. 제2 마이크로렌즈 어레이(240)는 제1 마이크로렌즈 어레이(220)로부터 수신되는 이미지 광을 핀홀들(209)의 어레이를 통과하도록 지향시키게 결합된다. 제2 마이크로렌즈 어레이(240)는 이미지 광의 주 광선이 핀홀(209)을 통과하도록 지향시켜 이미지 광의 주 광선이 전면 스크린(207)의 평면에 대해 수직으로 핀홀을 빠져 나가도록 할 수 있다. 제2 마이크로렌즈 어레이(240)가 (이미지 광을 확산성 스크린상으로 초점을 맞추기보다는) 이미지 광의 주 광선이 핀홀들(209)을 통과하도록 지향시키는 것은 개시된 광학적 구성을 활용하는 디스플레이들의 효율성을 실질적으로 증가시킬 수 있는데, 그 이유는 각각의 핀홀을 통과하는 광의 각도 보정이 상당한 흡수 및/또는 후방 산란 광을 도입할 수 있는 확산성 물질을 사용할 필요 없이 달성되기 때문이다.
제1 마이크로렌즈 어레이(220) 중의 각각의 마이크로렌즈는, 제1 마이크로렌즈 어레이(220) 중의 대응하는 마이크로렌즈와 축 방향으로 정렬되는 제2 마이크로렌즈 어레이(240) 중의 대응하는 마이크로렌즈를 갖는다. 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이의 구성은 구성의 수광각에 또는 그 미만에 있는 조명의 개구수를 갖는다. 다시 말해서, 일단 이미지 발생 층(120)으로부터의 이미지 광이 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 마이크로렌즈에 진입하면, 해당 이미지 광은, 대응하는 마이크로렌즈들 사이의 공간 또는 (만약 있다면) 캡슐화 재료를 비롯하여 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 마이크로렌즈 및 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 대응 축방향 정렬된 마이크로렌즈에 제한되는 광 경로 경계(233) 내에 머물게 된다. 이 구성은 인접한 비 대응 마이크로렌즈들 사이의 광학적 누화를 방지하고 또한 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 주어진 마이크로렌즈상에 입사하는 이미지 광이 주어진 마이크로렌즈에 대응하는 핀홀(209)을 결국은 빠져나갈 것임을 보장한다.
도 2에 도시된 렌즈 구성, 마이크로렌즈들의 수, 및 마이크로렌즈 곡률들은 개념을 예시하기 위한 것인데, 다른 구성들 및 곡률들이 실제로 이용될 수 있다. 도 2의 잘라낸 부분(290)은 제1 마이크로렌즈 어레이(220)의 일부분, 제2 마이크로렌즈 어레이(240)의 일부분, 전면 스크린(207)의 일부분을 포함한다. 이러한 부분들은 구체적으로 픽셀 어레이(124)로부터 수신되는 이미지 광으로부터 확대된 하위 이미지(150)를 생성하도록 설계된다. 디스플레이 장치(101)는, 픽셀 어레이들(121-126)로부터의 이미지 광으로부터 6개의 하위 이미지(150)를 생성하기 위해 전면 스크린(207), 마이크로렌즈 어레이(220), 및 마이크로렌즈 어레이(240)로 된 6개의 이런 부분을 포함한다.
도 3a-3c는 본 개시 내용의 실시예에 따라, 잘라낸 부분(290)에서의 스크린 층(210)의 이러한 부분들의 더 특정한 예들을 포함하는 스크린 층 구성의 예시적 실시예들을 도해한다. 도 3a는 전면 스크린 섹터(208)로서의 전면 스크린(207)의 일부분, 제1 렌즈 서브세트(225A)로서의 제1 마이크로렌즈 어레이(220)의 일부분, 제2 렌즈 서브세트(245A)로서의 제2 마이크로렌즈 어레이(240)의 일부분을 도해한다. 스크린 층(310A)은 전면 스크린 섹터(208), 제1 렌즈 서브세트(225A), 제2 렌즈 서브세트(245A), 및 중간 층(230)을 포함한다. 중간 층(230)은 에어 갭일 수 있거나 또는 이것은 캡슐화 재료일 수 있다. 캡슐화 재료는 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이와는 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 제1 렌즈 서브세트(225A)와 제2 렌즈 서브세트(245A) 사이에 배치되지 않는 추가 캡슐화 재료가 이용될 수 있다는 것이 또한 이해된다. 예를 들어, 층(230)이 제1 렌즈 서브세트(225A) 및 제2 렌즈 서브세트(245A)와 동일 굴절률을 갖는다면, 더 낮은 굴절률을 갖는 추가 캡슐화 재료가 제1 렌즈 서브세트(225A) 및 제2 렌즈 서브세트(245A)를 둘러싸는데 이용될 수 있다.
도 3a에서, 제2 렌즈 서브세트(245)는 중앙 핀홀(209C) 근처에 중심을 둔 중앙 렌즈(241)를 포함한다. 일 실시예에서, 제2 렌즈 서브세트(245A)는 마이크로렌즈들 사이의 균일한 피치(예를 들어, 60 um)를 갖는 반면, 중앙 핀홀(209C)을 둘러싸는 핀홀들(209S)은 자신들이 중앙 핀홀(209C)로부터 더 멀어질수록 서로 간의 자신들의 거리를 점진적으로 증가시킨다. 그러므로, 중앙 렌즈(241)를 둘러싸는 제2 렌즈 서브세트(245A)의 렌즈들은 중앙 렌즈(241)로부터의 거리가 증가함에 따라 점진적으로 증가하는 오프셋 거리만큼 자신들의 대응하는 핀홀들의 중앙들로부터 오프셋된다. 핀홀들(209)이 균일하게 이격되지는 않았지만, 디스플레이 장치의 뷰어는, 이격 비균일성이 사람 눈의 해상도 미만이라면, (픽셀들로서 기능하는) 핀홀들(209)의 비균일한 이격을 눈치채지 못할 수 있다. 제2 렌즈 서브 세트(245A)가 균일한 피치를 가질 때, 제1 렌즈 서브 세트(225A)는 제1 렌즈 서브 세트(225A)의 렌즈들을 제2 렌즈 서브 세트(245A)의 렌즈들과 축 방향으로 정렬되도록 유지하기 위해 동일한 균일 피치를 갖는다.
주변부 렌즈들(242)은 제2 렌즈 서브세트(245A) 중의 다른 마이크로렌즈들과 비교해서 가장 기울어진 각도로 이미지 광을 수신하기 때문에, 주변부 렌즈들(242)은 자신들의 대응하는 핀홀들이 자신들의 중앙으로부터 가장 멀리 있게 되도록 정렬된다. 대조적으로, 중앙 핀홀(209C)은, 중앙 렌즈(241)가 최소의 기울어진 각도로 이미지 광을 수신하기 때문에, 중앙 렌즈(241)의 중앙에 축 방향으로 정렬된다. 마이크로렌즈들 및 점점 더 오프셋되는 핀홀들의 구성은, 이미지 광으로 하여금 통합 이미지(195)의 향상된 뷰잉을 위한 실효 텔레센트릭 이미지 광(telecentric image light)으로서 전면 스크린(207)의 평면에 직교하며 핀홀들(209)을 통과해 빠져나가도록 하게끔 설계된다.
도 3a에서, 제1 마이크로렌즈 어레이(220)의 마이크로렌즈들의 곡률은 제2 마이크로렌즈 어레이(240)의 마이크로렌즈들의 곡률과 동일 방향을 바라보는데, 양 곡률은 이미지 발생 층(120)을 향하여 바라본다. 도 3b 및 3c는 제1 마이크로렌즈 어레이(220)의 마이크로렌즈들의 곡률이 제2 마이크로렌즈 어레이(240)의 마이크로렌즈들의 곡률과 정반대 방향을 바라본다는 점에서 도 3a와 다르다. 도 3b에서, 스크린 층(310B)은 전면 스크린 섹터(208), 제1 렌즈 서브세트(225B), 제2 렌즈 서브세트(245B), 및 중간 층(230)을 포함한다. 도 3c에서, 스크린 층(310C)은 전면 스크린 섹터(208), 제1 렌즈 서브세트(225C), 및 제2 렌즈 서브세트(245C)를 포함한다. 그러나, 도 3c 에서, 제1 렌즈 서브세트(225C) 및 제2 렌즈 서브세트(245C)는 동일 재료로 된 연속 부분(231)이 되도록 통합된다. 단일의 연속 부분(231)을 갖는 것은 제조 비용을 아낄 수 있다. 연속 부분(231)은 아크릴, 폴리카보네이트, 또는 연속 부분(231)이 사출 성형을 이용하여 만들어질 때 이용될 수도 있는 스티렌과 같은 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 연속 부분(231)은 또한 자외선("UV") 경화성 수지로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 연속 부분(231)은 BK7과 같은 글라스로부터 만들어진다.
도 4는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 스크린 층(410)의 일부분의 예시적 구성을 보여준다. 이미지 발생 층(120)의 하나의 픽셀 어레이 위에 위치될 스크린 층(410)의 일부분만이 예시를 위해 보여졌지만, 스크린 층(410)은 스크린 층(110)으로서 이용될 수 있다. 전면 스크린 층(410)은 스크린 층들(310A, 310B 및 310C)에 대한 대안이다. 이미지 광을 방출하기 위한(그러나 일반적으로는 주변광을 흡수하는) 핀홀들을 갖는 전면 스크린에 의존하는 대신에, 스크린(410)은 편광 방식을 포함한다. 스크린 층(410)은 제1 렌즈 서브세트(225A), 제2 렌즈 서브세트(245A), 1/4파장 판(420), 선형 편광기 층(415), 및 선택사항인 편광 보존 디퓨저(430)를 포함한다. 연속 부분(231) 또는 제1 렌즈 서브세트(225B)와 제2 렌즈 서브세트(245B)가 도 4에서의 제1 렌즈 서브세트(225A) 및 제2 렌즈 서브세트(245A)를 대체할 수 있다. 편광 보존 디퓨저(430), 1/4파장 판(420), 및 선형 편광기(415)는 설명의 목적상 그들 간의 공간을 가진 것으로 예시되지만, 실제로는 그들 사이에 어떤 공간도 없을 수 있다. 물론, 도시되지 않은 개재 층이 도시된 층들 사이에 위치할 수도 있다.
스크린 층(410)의 기능을 설명하기 위해서, 비편광된 주변광(403)이 선형 편광기 층(415)에 입사한다. 주변광(403)의 수평 부분은 선형 편광기(415)에 흡수되는 반면에, 주변광(403)의 수직 부분은 수직 편광(404)으로서 선형 편광기(415)를 통과한다. 수직 편광(404)이 1/4파장 판(420)과 마주칠 때, 이것은 원형 편광(405)이 된다. 원형 편광(405)의 일부분이 제2 렌즈 서브세트(245A) 아래의 디스플레이 컴포넌트에 흡수될 수 있는 반면, 원형 편광(405)의 잔류 부분은 반사된 원형 편광(407)으로서 반사된다. 반사된 원형 편광(407)은 원형 편광(405)과는 정반대 회전 방향(예를 들어, 시계 방향 대 반시계 방향)을 갖는다. 반사된 원형 편광(407)은 그리고 나서 1/4파장 판(420)과 마주치고, 이것은 반사된 원형 편광(407)을 수평 편광(408)으로 변환시키는데, 이 수평 편광은 선형 편광기(415)에 의해 흡수된다. 그러므로, 스크린 층(410)의 편광 방식은 주변광(403)을 흡수하는데, 이는 디스플레이(101)의 콘트라스트 비를 상승시킨다. 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이를 통과해 (그리고 만약 사용된다면 편광 보존 디퓨저(430)를 통과해) 나아가는 이미지 광은 1/4파장 판(420)과 마주칠 때 수직으로 편광된 이미지 광으로 변환된 편광을 갖는데, 이는 이미지 광이 선형 편광기(415)를 통과해 진행하도록 허용한다. 그러므로, 스크린 층(410)의 장점은 마이크로렌즈 구성(및 만약 사용된다면 편광 보존 디퓨저(430))이 뷰잉을 위해 스크린 층(410)에 직교하도록 지향된 주 광선을 갖는 이미지 광을 제공한다는 것과 이미지 광이 높은 효율로 1/4파장 판(420) 및 선형 편광기(415)를 통해 전파된다는 점이다. 동시에, 선형 편광기(415)와 1/4파장 판(420)이 주변광(403)을 흡수하는 것을 도와서, 전면 스크린(410)이 콘트라스트 비를 상승시키도록 (주변광을 반사하는 것이 아니라) 블랙으로 보이게 한다.
편광 보존 디퓨저(430)는 이미지 광의 특정한 산란 분포를 이루어 내기 위해 설계되는 비균일 마이크로렌즈들의 어레이를 포함하는 엔지니어링된 디퓨저일 수 있다. 비균일 마이크로렌즈들의 곡률들은 요망된 산란 분포로 이미지 광을 산란시키도록 설계된다. 뉴욕, 로체스터의 RPC Photonics사로부터 취득가능한 Engineered DiffuserTM이 편광 보존 디퓨저(430)로서 이용될 수 있는 한 가지 가능한 디퓨저이다. 스위스의 SUSS MicroOptics, 덴마크의 NIL technology, 앨라바마, 헌츠빌의 MEMS Optical이 또한 적절하게 엔지니어링된 디퓨저를 제조할 수 있다.
요약서에 개시되어 있는 것을 포함하여, 본 발명의 예시된 실시예들의 상기 설명은 총망라한다거나 또는 개시된 바로 그 형태로만 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 본 발명의 특정 실시예들, 및 그에 대한 예들이 본 명세서에서 예시 목적으로 설명되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자들이 인식하는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정들이 가능하다.
상기 상세한 설명을 고려하여 이러한 수정들이 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 이하의 청구항들에서 사용되는 용어들은 본 발명을 본 명세서에 개시된 특정 실시예들로만 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 범위는, 확립된 청구항 해석 원칙에 따라 해석되어야 하는 이하의 청구항들에 의해 전적으로 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 시스템을 위한 광학적 구성으로서:
    주변광을 흡수하기 위한 광학적 속성들을 갖는 전면 스크린 - 상기 전면 스크린은 핀홀들의 어레이를 포함함-;
    이미지 발생 층의 픽셀 어레이로부터 이미지 광을 수신하도록 결합된 제1 마이크로렌즈 어레이; 및
    상기 전면 스크린과 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치된 제2 마이크로렌즈 어레이 - 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 마이크로렌즈들의 대략 초점 거리만큼 상기 제1 마이크로렌즈 어레이로부터 오프셋되고, 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 상기 제1 마이크로렌즈 어레이로부터 수신된 상기 이미지 광을 상기 핀홀들의 어레이를 통과하도록 지향시키게 결합되고, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 각각의 상기 마이크로렌즈들은 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 대응하는 마이크로렌즈와 축 방향으로 정렬됨 -
    를 포함하는 광학적 구성.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이와 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치되는 캡슐화 재료를 추가로 포함하는 광학적 구성.
  3. 제2항에 있어서, 상기 캡슐화 재료는 상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이들과는 상이한 굴절률을 갖는 광학적 구성.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 복수의 렌즈 서브세트를 포함하고, 각각의 렌즈 서브세트는:
    상기 핀홀들의 어레이 중의 중앙 핀홀 근처에 중심을 둔 중앙 렌즈; 및
    오프셋 거리만큼 대응하는 핀홀들의 중심들로부터 오프셋된 주위 렌즈들 -상기 오프셋 거리는 상기 중앙 렌즈로부터의 거리가 증가함에 따라 점진적으로 증가함- 을 포함하는
    광학적 구성.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이는 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 마이크로렌즈들 사이의 균일한 피치를 갖고, 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 마이크로렌즈들 사이의 균일한 피치를 갖고, 및 추가로 상기 핀홀들의 어레이 중의 핀홀들 사이의 이격은 상기 오프셋 거리가 증가함에 따라 증가하는
    광학적 구성.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이들의 구성은 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 인접한 마이크로렌즈들 간의 광학적 누화를 방지하기 위해 상기 구성의 수광각에 또는 그 미만에 있는 조명의 개구수를 갖는
    광학적 구성.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 상기 이미지 광의 주광선을 상기 전면 스크린의 평면에 직교하도록 지향시키는
    광학적 구성.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 동일한 재료로 된 연속 부분이 되도록 통합되는
    광학적 구성.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 상기 마이크로렌즈들의 제1 곡률은 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 상기 마이크로렌즈들의 제2 곡률과 동일한 방향을 바라보는
    광학적 구성.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 상기 마이크로렌즈들의 제1 곡률은 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 상기 마이크로렌즈들의 제2 곡률과 정반대 방향을 바라보는
    광학적 구성.
  11. 제1항에 있어서,
    복수의 광원을 갖는 조명 층 - 각각의 상기 광원은 잘 정의된 각도 범위를 갖는 발산 투영 빔을 방출하도록 구성됨-; 및
    복수의 픽셀 어레이 중의 이웃 픽셀 어레이들로부터 이격되어 떨어진 상기 복수의 픽셀 어레이를 갖는 이미지 발생 층 - 각각의 픽셀 어레이는 상기 복수의 광원 중의 상기 광원들 중 하나로부터 상기 발산 투영 빔을 수신하고 및 투영된 하위 이미지를 포함하는 상기 이미지 광을 발생하도록 구성됨 -
    을 추가로 포함하는 광학적 구성.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 광원 중의 각각의 상기 광원들은 상기 복수의 픽셀 어레이 중의 하나의 픽셀 어레이 아래에 중심을 두는
    광학적 구성.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 복수의 렌즈 서브세트를 포함하고, 각각의 렌즈 서브세트는:
    상기 핀홀들의 어레이 중의 중앙 핀홀 근처에 중심을 둔 중앙 렌즈 - 상기 중앙 렌즈는 상기 광원들 중 하나의 중심과 축 방향으로 정렬됨- 를 포함하는
    광학적 구성.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 상기 마이크로렌즈들의 1.0X와 1.2X 초점 거리 사이만큼 상기 제1 마이크로렌즈 어레이로부터 오프셋되는
    광학적 구성.
  15. 디스플레이 장치로서:
    복수의 광원을 갖는 조명 층- 각각의 상기 광원들은 잘 정의된 각도 범위를 갖는 발산 투영 빔을 방출하도록 구성됨-;
    복수의 픽셀 어레이 중의 이웃 픽셀 어레이들로부터 이격되어 떨어진 상기 복수의 픽셀 어레이를 갖는 이미지 발생 층 - 각각의 픽셀 어레이는 상기 복수의 광원 중의 상기 광원들 중 하나로부터 상기 발산 투영 빔을 수신하고 및 투영된 하위 이미지를 포함하는 이미지 광을 발생하도록 구성됨 -;
    상기 이미지 발생 층으로부터 상기 투영된 하위 이미지들을 수신하도록 결합된 제1 마이크로렌즈 어레이;
    선형 편광기 층 - 상기 투영된 하위 이미지들은 조합되어 통합 이미지를 형성함-;
    상기 제1 마이크로렌즈 어레이와 상기 선형 편광기 층 사이에 배치되는 1/4파장 판; 및
    상기 1/4파장 판과 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치되는 제2 마이크로렌즈 어레이 -상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 상기 제1 마이크로렌즈 어레이로부터 수신된 상기 이미지 광을 상기 1/4파장 판의 평면에 명목상 수직인 각도로 상기 1/4파장 판과 마주치도록 지향시키게 결합되고, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 중의 각각의 상기 마이크로렌즈들은 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 대응하는 마이크로렌즈와 축 방향으로 정렬됨-
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 이미지 광이 상기 제2 마이크로렌즈 어레이를 빠져 나간 후에 상기 이미지 광의 각도 분포 형상을 만들도록 구성된 편광 보존 디퓨저를 추가로 포함하고, 상기 편광 보존 디퓨저는 비균일 마이크로렌즈 어레이를 포함하는
    디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 편광 보존 디퓨저는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이와 상기 1/4파장 판 사이에 배치되는
    디스플레이 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이와 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 사이에 배치되는 캡슐화 재료를 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 캡슐화 재료는 상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이들과 상이한 굴절률을 갖는
    디스플레이 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 어레이들의 구성은 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 중의 인접한 마이크로렌즈들 간의 광학적 누화를 방지하기 위해 상기 구성의 수광각에 또는 그 미만에 있는 조명의 개구수를 갖는
    디스플레이 장치.
KR1020167036951A 2014-09-30 2015-08-24 디스플레이 시스템을 위한 스크린 구성 KR20170013352A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462057585P 2014-09-30 2014-09-30
US62/057,585 2014-09-30
US14/579,990 US20160091786A1 (en) 2014-09-30 2014-12-22 Screen configuration for display system
US14/579,990 2014-12-22
PCT/US2015/046605 WO2016053506A1 (en) 2014-09-30 2015-08-24 Screen configuration for display system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170013352A true KR20170013352A (ko) 2017-02-06

Family

ID=55584234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167036951A KR20170013352A (ko) 2014-09-30 2015-08-24 디스플레이 시스템을 위한 스크린 구성

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160091786A1 (ko)
KR (1) KR20170013352A (ko)
CN (1) CN106471423A (ko)
TW (1) TWI598676B (ko)
WO (1) WO2016053506A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102350295B1 (ko) * 2015-02-11 2022-01-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
JP6660257B2 (ja) * 2016-06-15 2020-03-11 本田技研工業株式会社 車両用遮光装置
KR102609330B1 (ko) * 2016-07-15 2023-12-05 라이트 필드 랩 인코포레이티드 라이트 필드 및 홀로그램 도파관 어레이에서의 에너지의 선택적 전파
CN115430062A (zh) 2018-01-14 2022-12-06 光场实验室公司 光场视力矫正装置
KR20200116943A (ko) 2018-01-14 2020-10-13 라이트 필드 랩 인코포레이티드 홀로그래픽 및 회절 광학 인코딩 시스템
CN112074782A (zh) 2018-01-14 2020-12-11 光场实验室公司 用于渲染来自3d环境的数据的***和方法
JP7420383B2 (ja) 2018-01-14 2024-01-23 ライト フィールド ラボ、インコーポレイテッド 秩序化構造体を使用したエネルギー・リレー内の横方向エネルギー局在化ためのシステムおよび方法
US11353786B2 (en) * 2018-09-11 2022-06-07 Sony Corporation Polarizing beam splitter and projector
EP3948411A4 (en) * 2019-04-02 2023-01-11 LEIA Inc. METHOD AND SYSTEM FOR ORIENTATION OF A MULTIVIEW DISPLAY
CN110361871B (zh) * 2019-07-28 2024-03-26 成都航空职业技术学院 基于微透镜阵列的双视3d显示装置
CN110297335B (zh) * 2019-07-28 2024-04-05 福州恒美光电材料有限公司 基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3d显示装置
WO2021169155A1 (zh) * 2020-02-25 2021-09-02 李德龙 一种基于全像传递的平面光源光束整形方法及装置
US11860383B2 (en) * 2021-08-02 2024-01-02 Omnivision Technologies, Inc. Flare-suppressing image sensor
CN114924415A (zh) * 2022-05-12 2022-08-19 拾斛科技(南京)有限公司 一种虚拟显示设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1052545C (zh) * 1994-04-01 2000-05-17 葛晓勤 彩色大屏幕和超大屏幕液晶显示屏
GB9618593D0 (en) * 1996-09-06 1996-10-16 Central Research Lab Ltd Apparatus for displaying an image
US6816306B2 (en) * 1998-04-15 2004-11-09 Bright View Technologies Inc. Micro-lens array based light transmitting screen with high resolution and low imaging artifacts
US7125121B2 (en) * 2002-02-25 2006-10-24 Ricoh Company, Ltd. Image display apparatus
US7342719B1 (en) * 2004-06-25 2008-03-11 Rockwell Collins, Inc. Projection screen with reduced speckle
CN2752813Y (zh) * 2004-12-10 2006-01-18 广东威创日新电子有限公司 一种无缝拼接大屏幕投影装置
US7667893B2 (en) * 2005-04-06 2010-02-23 Seiko Epson Corporation Microlens front projection screen
US10502870B2 (en) * 2012-10-04 2019-12-10 North Inc. Optical assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CN106471423A (zh) 2017-03-01
WO2016053506A1 (en) 2016-04-07
US20160091786A1 (en) 2016-03-31
TWI598676B (zh) 2017-09-11
TW201626097A (zh) 2016-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170013352A (ko) 디스플레이 시스템을 위한 스크린 구성
US9778555B2 (en) High contrast projection screen with stray light rejection
KR102396365B1 (ko) 직시 디스플레이 디바이스 및 직시 디스플레이 디바이스를 위한 광 유닛
TWI520116B (zh) 可平鋪顯示設備中之光學組態
US11294173B2 (en) Display device and head-up display device
JP6098064B2 (ja) 表示装置および照明装置
US9122097B2 (en) Backlight system and LCD device using the same
TWI571695B (zh) 用於與發散照明源使用之高對比背投影螢幕
US9803833B2 (en) Multi-aperture illumination layer for tileable display
WO2011068072A1 (ja) 光拡散シート、表示パネル、及び表示装置
US9250508B1 (en) Rear projection screen with pin-hole concentrator array
US9772550B2 (en) Apparatus, system and method for mitigating contrast artifacts at an overlap region of a projected image
US9176370B1 (en) High contrast rear projection screen
US9256115B1 (en) Dual sided lens array using clear beads
US9594277B1 (en) Multi-domain pixel array
WO2023156826A1 (en) 2d transparent display device
JP2016212295A (ja) ディスプレイ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right