光定向調制顯示器的制造方法
【專利說明】光定向調制顯示器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年8月10日提交的美國臨時專利申請N0.61/681，870的優(yōu)先權，該美國臨時專利申請的全部內容通過引用被結合于此。
技術領域
[0003]本發(fā)明一般地涉及顯示系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及顯示系統(tǒng)中包括兩級或更多級光調制的光源。
【背景技術】
[0004]雙調制顯示器提供了增大的局部峰值亮度和降低的整體亮度。顯示器的每個像素可以具有高峰值亮度，例如400-1000尼特(nit)或甚至更多。但是，顯示器工作期間大部分像素可能只需要以低得多的亮度，例如100尼特或甚至更低，呈現(xiàn)。能夠跨全屏生成400-1000尼特的顯示器不必要地對每個像素采用昂貴的部件來實現(xiàn)高局部峰值亮度，并且由于利用不足、過度供應的光能而生成過多的熱量。
[0005]諸如移動設備的小顯示系統(tǒng)可能沒有足夠的空間來安裝大量的有源發(fā)光元件。但是，能夠提供相對均勻的全屏照明的低填充因子單板對于制作或安裝會是昂貴的，尤其是在其中空間可用性非常珍貴的小形式因子的設備當中。另外，組裝到一起用于全屏照明的多個低填充因子的照明模塊常常呈現(xiàn)不期望的視覺假象，諸如多個照明模塊的邊界區(qū)域中和/或諸如被板上電路系統(tǒng)占用的其它區(qū)域中在視覺上可察覺到的線條、陰影和不均勻?？梢园惭b諸如光漫射器的附加部件，以改善或減少不期望的視覺假象，由此導致移動設備更大和更重的形式因子。
[0006]這部分中所描述的方法是可以被探宄的方法，但不一定是之前已經(jīng)被其他人設想或探宄的方法。因此，除非另外指出，否則不應當僅憑其在這部分中的包括就假設在這部分中描述的任何方法有資格被當作現(xiàn)有技術。類似地，除非另外指出，否則關于一種或多種方法確定出的問題不應當基于這部分就假設已經(jīng)在任何現(xiàn)有技術中被確定出。
【附圖說明】
[0007]本發(fā)明是作為例子而不是作為限制在附圖的圖示中示出的，并且其中類似的標號指類似的元件，并且其中:
[0008]圖1A至ID圖示出根據(jù)一實施例的示例光源配置；
[0009]圖2A和圖2B圖示出根據(jù)一實施例的示例多像素光調制器；
[0010]圖3圖示出根據(jù)一實施例的包括快門狀態(tài)和透射級別的各種組合的示例透射狀態(tài)；
[0011]圖4圖示出根據(jù)一實施例的配置為把光引導到多像素調制器中的示例凹面鏡；
[0012]圖5圖示出根據(jù)一實施例的示例光定向調制區(qū)塊(tile)；
[0013]圖6圖示出根據(jù)一實施例的包括光源控制器和光定向調制光源的示例顯示系統(tǒng)；
[0014]圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的示例處理流程；及
[0015]圖8圖示出根據(jù)一實施例的如本文所述的計算機或計算設備可以在其上實現(xiàn)的示例硬件平臺。
【具體實施方式】
[0016]本文描述關于光定向調制技術的示例實施例。在以下描述中，為了解釋而闡述各種具體的細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但是，清楚的是，本發(fā)明沒有這些具體細節(jié)也可以實踐。在其它情況下，眾所周知的結構和設備沒有詳盡地描述，以避免不必要地包括、模糊或混淆本發(fā)明。
[0017]示例實施例是根據(jù)以下提綱在本文描述的:
[0018]1.一般性概述
[0019]2.示例光源
[0020]3.多像素光調制器
[0021]4.透射狀態(tài)
[0022]5.光定向調制
[0023]6.填充因子
[0024]7.模塊化配置
[0025]8.示例顯示系統(tǒng)
[0026]9.示例處理流程
[0027]10.實現(xiàn)機制-硬件概述
[0028]11.等同物、擴展、備選方案及其它
[0029]1.一般性概述
[0030]本概述給出了本發(fā)明實施例的一些方面的基本描述。應當指出，本概述不是實施例各方面的廣泛或詳盡總結。而且，應當指出，本概述不是要被理解為標識出實施例的任何特別顯著的方面或元素，也不是要被理解為特定地描繪實施例的任何范圍，也不是要一般性地描繪本發(fā)明。本概述僅僅是以濃縮和簡化的格式給出與示例實施例相關的一些概念，并且應當被理解為僅僅是以下示例實施例的更具體描述的概念性序言。
[0031]借助于如本文所述的技術，光在光反射體(light reflector)中被反射、再循環(huán)和漫射。光反射體可以是由一個或更多個反射表面做壁或者，作為替代，基本上被包圍的光學腔或者光導。因而，光不會對任何非明亮的圖像特征浪費，而是被再循環(huán)，例如，一直到光射出去照射包括任何(一個或多個)亮圖像特征的其它圖像特征為止。
[0032]光源可以配置為在光接收表面的不同部分中以不同的光強度照射(顯示面板、中間光調制層、光漫射器等的)光接收表面。光源包括多個多像素光調制器以及光反射體(例如，具有總內反射(TIR)表面的腔體、具有反射表面的光學光導等)，使得光可以在光反射體內再循環(huán)，一直到通過多像素光調制器射出去以不同的光強度照射光接收表面的不同部分為止。
[0033]光接收表面上來自多像素光調制器的照射的面積和大小可以由可以放在多像素光調制器頂上的透鏡元件、透鏡陣列、光聚焦部件、光漫射部件或者其它合適的光學光引導部件控制。由于光在光源的整個光反射體當中漫射，并且由于來自多像素光調制器的光可以由各種機械(例如，光圈、快門等)、電(例如，開關元件、液晶狀態(tài)等)和光學部件(例如，透鏡元件等)成型，因此，借助于本文所述的技術，大填充因子的有源光發(fā)射器配置對于光源是不必要的。
[0034]在一實施例中，光在由多像素光調制器控制的點射出，這允許多像素光調制器的透射狀態(tài)基于圖像數(shù)據(jù)被控制，以便根據(jù)需要對光接收表面中對應于亮圖像特征的一個或更多個像素的一部分產(chǎn)生峰值亮度。來自光源的光還可以被各種空間分辨率的附加調制層進一步調制，以便呈現(xiàn)要由用戶查看的(例如，高分辨率、高動態(tài)范圍、廣色域)圖像。
[0035]來自兩個或多個多像素光調制器的光可以重疊。光接收表面的一部分上照明的亮度可以由在這一部分上照射光的多像素光調制器的個數(shù)以及多像素光調制器的透射級別來確定。例如，能夠產(chǎn)生1000尼特光的光源可以配置為在顯示面板上呈現(xiàn)1000尼特的單個亮特征或者，如果顯示面板包括100個像素塊并且每個像素塊接收等量的光照，則在顯示面板上呈現(xiàn)10尼特的全屏。這種示例性光源可以配置為關于顯示面板呈現(xiàn)亮度的任意組合，在任何一次都總共近似1000尼特(例如，一個像素處于500尼特、另一個像素處于206尼特，還有98個像素每個都處于3尼特，總共1000尼特)。
[0036]在一些實施例中，如本文所述的機制構成圖像處理系統(tǒng)的一部分，包括但不限于:顯示系統(tǒng)、服務器、演播室系統(tǒng)、藝術總監(jiān)系統(tǒng)、圖像編輯器、顏色分級或控制工具、專業(yè)的參考監(jiān)視器、動畫系統(tǒng)、電影工作室系統(tǒng)、影院系統(tǒng)、相機、TV、廣播系統(tǒng)、媒體記錄設備、媒體播放設備、視頻投影儀、屏幕(例如，霧面屏、灰度屏、銀幕、透鏡狀屏幕等)、膝上型計算機、上網(wǎng)本計算機、平板計算機、蜂窩無線電電話、電子書閱讀器、銷售點終端、臺式計算機、計算機工作站、計算機信息站，或者各種其它類型的終端和顯示單元。
[0037]對本文所述優(yōu)選實施例以及一般原理和特征的各種修改對本領域技術人員將是易于清楚的。因而，本公開內容不是要局限于所示出的實施例，而是要符合與本文所述原理和特征一致的最廣泛的范圍。
[0038]2.示例光源
[0039]圖1A圖示出根據(jù)示例實施例的包括多個多像素光調制器(例如，110-1，110-2，110-3，...，110-1，...，等等)和光反射體(108)的示例光源(102) ?光反射體(108)包括具有一個或更多個光反射表面(例如，106-1至106-4)的一個或更多個光反射部件。僅僅為了圖示，圖1A把光源(102)繪制為具有矩形形狀。在各種實施例中，光源(102)可以是任何幾何形狀，包括但不限于矩形形狀、多邊形形狀、彎曲形狀、球形形狀、凹形狀、凸形狀、不規(guī)則形狀、不相交的形狀(disjoint shape)等當中任何一種。
[0040]光反射體(108)可以包括被光反射表面(106-1至106-4)(不一定完全地)包圍的光再循環(huán)區(qū)域。尚未射出多個光調制單元的光可在光再循環(huán)區(qū)域內被再循環(huán)。光再循環(huán)區(qū)域可以包括被配置為在光反射體(102)中保留、保存或者甚至再生光的光學腔、空氣隙、光導、光學透明材料等。在一些實施例中，諸如量子點的光轉換材料部署在光學部件的內部、在光學部件的表面或者其附近，等等，以便再生要被發(fā)射出光源(102)的多像素光調制器的各種可能顏色和波長范圍的光。
[0041]可以是高反射性(例如，80%，85%，90%，95%，99%，99.9%等)的光反射表面(106-1至106-4)可以利用反射金屬表面、全內反射(TIR)表面、基板、光學膜、光學反射增強膜、反射LCD層(其反射率可以基于液晶狀態(tài))、電子紙、其它反光材料等實現(xiàn)。此外，可選地，或者作為替代，光反射表面(106-1至106-4)可以包括配置為在整個光再循環(huán)區(qū)域中和/或向多像素光調制器(110-1，110-2，110-3，...，110_i，...，等等)分布、漫射或引導光的空間特征、增強結構、增強材料、光引導特征、光漫射特征、光聚焦特征等。
[0042]在光反射體(108)內再循環(huán)并通過光源(102)的多像素光調制器發(fā)射的光可來源于一個或更多個有源光發(fā)射器或者由一個或更多個有源光發(fā)射器注入，其中有源光發(fā)射器可以或者可以不位于光源(102)中。如本文所使用的，有源光發(fā)射器可以指把(可見或不可見)光注入光源或者其中的光反射體的光發(fā)射器。有源光發(fā)射器(例如，其中之一是在圖1A中的112-1)可以位于光源(102)外部；來自外部有源光發(fā)射器(112-1)的光可以利用光導向/引導機制(114)，諸如光纖、光導等當中的一個或更多個，被光學導引或引導到光源(102)的光反射體(108)中。
[0043]有源光發(fā)射器(例如，112-2和112-3)也可以在光源(102)內部(例如，位于其內部)；來自內部有源光發(fā)射器(112-2和112-3)的光可以從它們在一個或更多個光反射表面(106-1至106-4)上的位置注入光源(102)的光反射體(108)。
[0044]在一些實施例中，多個多像素光調制器(110-1，110-2，110-3，...，110_i，…，等等)嵌在光源(102)的具有光反射表面(106-1至106-4)的一個或更多個光反射部件中。例如，多個多像素光調制器(110-1，110-2，110-3，...，110-1，...，等等)可以嵌在如圖1A中所圖示出的具有反射表面106-1的光反射部件中。多個多像素光調制器(110-1，110-2，110-3，...，110-1，...，等等)可以在任何規(guī)則或不規(guī)則形式的光反射表面上構成模式，其中的形式包括但不限于以下任何一種:矩形形式、多邊形形式、彎曲形式、球形形式，等等。
[0045]光源(102)可以被用作背光，側光(或邊緣光)光源，前光源等。從多個多像素光調制器(110-1，110-2，110-3，...，Ι?ο-1，...，等等)射出的光可以配置為照射顯示系統(tǒng)中具有光接收表面(120)的顯示部件(104)。具有被來自如本文所述的光源的光輻射的光接收表面的顯示部件的例子可以包括