KR102011876B1 - Spatio-optical and temporal spatio-optical directional light modulators - Google Patents

Spatio-optical and temporal spatio-optical directional light modulators Download PDF

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자히르 와이 알파슬란
징보 카이
마티 마이어스
필립 워너
데일 에이 맥닐
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오스텐도 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

공간-광학 지향성 광 변조기 및 시간 공간-광학 지향성 광 변조기가 소개된다. 이들 지향성 광 변조기는 3D 디스플레이, 초 고해상도 2D 디스플레이 또는 확장된 뷰잉 각도를 가진 2D/3D 스위칭 가능 디스플레이를 생성하는데 이용될 수 있다. 이러한 새로운 광 변조기의 실시 예의 시간 공간-광학 측면은 넓은 뷰잉 각도내에서 방출되는 광의 세기, 컬러 및 방향을 변조할 수 있게 한다. 이러한 지향성 광 변조기의 고속 변조 및 넓은 각도 커버리지 기능은 달성 가능한 뷰잉 각도 및 지향성 해상도를 증가시켜, 그 디스플레이에 의해 생성된 3D 화상이 보다 실감나게 하거나, 대안적으로 그 디스플레이에 의해 생성된 2D 화상이 초 고해상도를 갖게 한다. 대안적인 실시 예가 개시된다.A space-optical directional light modulator and a temporal space-optical directional light modulator are introduced. These directional light modulators can be used to produce 3D displays, ultra high resolution 2D displays or 2D / 3D switchable displays with extended viewing angles. The temporal-optical aspect of this embodiment of the new light modulator allows to modulate the intensity, color and direction of light emitted within a wide viewing angle. The high speed modulation and wide angle coverage capabilities of these directional light modulators increase the viewing angle and directional resolution achievable to make the 3D image produced by the display more realistic, or alternatively the 2D image generated by the display. Have ultra high resolution. Alternative embodiments are disclosed.

Description

공간-광학 및 시간 공간-광학 지향성 광 변조기{SPATIO-OPTICAL AND TEMPORAL SPATIO-OPTICAL DIRECTIONAL LIGHT MODULATORS}SPATIO-OPTICAL AND TEMPORAL SPATIO-OPTICAL DIRECTIONAL LIGHT MODULATORS

본 출원은 2011년 12월 6일자 출원된 미국 가출원번호 61/567,520호 및 2012년 3월 27일자 출원된 미국 가출원번호 61/616,249호의 우선권을 주장한다.This application claims the priority of US Provisional Application No. 61 / 567,520, filed December 6, 2011 and US Provisional Application No. 61 / 616,249, filed March 27, 2012.

본 발명은 지향성 광 변조(directional light modulation), 3D 디스플레이, 방사(emissive) 마이크로 디스플레이, 2D/3D 스위칭 가능 디스플레이 및 2D/3D 무안경 스위칭 가능 디스플레이 분야에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of directional light modulation, 3D displays, emissive micro displays, 2D / 3D switchable displays and 2D / 3D autostereo switchable displays.

3D 디스플레이에 있어서, 방출 광(emitted light)의 지향성 변조(directional modulation)는 3D 관람 인식(viewing perception)을 생성하는데 필요하다. 전형적인 3D 디스플레이에서는, 공간 광 변조기에서의 공간 다중화 및 시간 다중화의 일부 조합을 이용하여 서로 다른 방향으로부터 동일한 장면의 화상을 디스플레이하기 위해 다수의 조명 방향으로 균일하게 조명하는 배면광이 요구된다. 이들 3D 디스플레이에 있어서, 전형적으로 지향성 배면광으로부터 오는 광은, 통상적으로, 그의 지향성을 유지하면서 광 컬러 및 세기를 변조하는 공간 광 변조기 화소에 도달하기 전에, 지향성 선택 필터(예를 들어, 회절판(diffractive plate) 또는 홀로그램 광학판(holographic optical plate))에 의해 처리된다. In 3D displays, directional modulation of emitted light is necessary to generate 3D viewing perception. In a typical 3D display, there is a need for back light that illuminates uniformly in multiple illumination directions to display images of the same scene from different directions using some combination of spatial multiplexing and temporal multiplexing in a spatial light modulator. In these 3D displays, light typically coming from the directional back light typically arrives at a directional select filter (e.g., diffraction plate) before reaching the spatial light modulator pixel that modulates the light color and intensity while maintaining its directivity. (diffractive plate or holographic optical plate).

일부 스위칭 가능 2D/3D 디스플레이에서는, 서로 다른 디스플레이 모드로 디스플레이를 동작시키기 위해서 지향성 배면광이 필요하다. 2D 디스플레이 모드에서는, 공간 광 변조기(예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display))로 단일 화상을 디스플레이하기 위해 큰 각도 커버리지를 가지며 균일하게 조명하는 배면광이 요구된다. 3D 디스플레이 모드에서는, 공간 광 변조기에서의 공간 다중화 및 시간 다중화의 일부 조합을 이용하여 서로 다른 방향으로부터 동일한 장면의 화상을 디스플레이하기 위해 다수의 조명 방향으로 균일하게 조명하는 배면광이 요구된다. In some switchable 2D / 3D displays, directional back light is required to operate the display in different display modes. In the 2D display mode, a uniformly illuminated back light with large angular coverage is required for displaying a single image with a spatial light modulator (e.g. Liquid Crystal Display (LCD)). In the 3D display mode, there is a need for back light that illuminates uniformly in multiple illumination directions to display images of the same scene from different directions using some combination of spatial multiplexing and temporal multiplexing in the spatial light modulator.

2D 및 3D 모드에서는, 지향성 배면광으로부터 오는 광이, 통상적으로, 그의 지향성을 유지하면서 광 빔을 균일하게 확장시키기 위해, 공간 광 변조기 화소에 도달하기 전에, 지향성 선택 필터(예를 들어, 회절판(diffractive plate) 또는 홀로그램 광학판(holographic optical plate))에 의해 처리된다.In 2D and 3D modes, the light coming from the directional back light typically arrives at a directional select filter (e.g., diffraction plate) before reaching the spatial light modulator pixel, in order to uniformly expand the light beam while maintaining its directivity. (diffractive plate or holographic optical plate).

현재, 이용 가능한 지향성 광 변조기는 다수의 광원을 구비하는 조명 유닛과, 광원으로부터 방출된 광을 지정된 방향으로 지향시키는 지향성 변조 유닛의 조합이다(도 1, 2 및 3 참조). 종래 기술의 여러 변형을 나타낸 도 1, 2 및 3에 도시된 바와 같이, 조명 유닛은, 통상적으로, 스캐닝 미러 또는 회전 장벽과 같은 전자-기계적 이동 디바이스(미국특허번호 제6,151,167호, 제6,433,907호, 제6,795,221호, 제6,803,561호, 제6,924,476호, 제6,937,221호, 제7,061,450호, 제7,071,594호, 제7,190,329호, 제7,193,758호, 제7,209,271호, 제7,232,071호, 제7,482,730호, 제7,486,255호, 제7,580,007호, 제7,724,210호 및 제7,791,810호와, 미국특허출원공개번호 제2010/0026960호 및 제2010/0245957호 참조) 또는 액정 렌즈 또는 편광 스위칭과 같은 전자-광학 디바이스(도 1, 2 및 3과, 미국특허번호 제5,986,811호, 제6,999,238호, 제7,106,519호, 제7,215,475호, 제7,369,321호, 제7,619,807호 및 제7,952,809호 참조)와 조합된다.Presently, the directional light modulators available are a combination of an illumination unit having a plurality of light sources and a directional modulation unit for directing the light emitted from the light source in a specified direction (see FIGS. 1, 2 and 3). As shown in FIGS. 1, 2 and 3 showing several variations of the prior art, the illumination unit is typically an electro-mechanical mobile device such as a scanning mirror or a rotating barrier (US Pat. Nos. 6,151,167, 6,433,907, No. 6,795,221, 6,803,561, 6,924,476, 6,937,221, 7,061,450, 7,071,594, 7,190,329, 7,7,193,758, 7,209,271,7,232,071, 7,7,482,7,482,730,7,482,730,7 7,724,210 and 7,791,810, and US Patent Application Publication Nos. 2010/0026960 and 2010/0245957, or electro-optical devices such as liquid crystal lenses or polarization switching (FIGS. 1, 2 and 3, US Pat. Nos. 5,986,811, 6,999,238, 7,106,519, 7,215,475, 7,369,321, 7,619,807, and 7,952,809.

전자-기계적 및 전자-광학적 변조형 지향성 광 변조기에는 3가지 주요 단점이 있다.Electromechanical and electro-optic modulation type directional light modulators have three major drawbacks.

1. 응답시간: 기계적 이동 또는 광학 표면 변경이 전형적으로 동시에 달성되지 않으며, 변조기 응답 시간에 영향을 준다. 또한, 이들 동작의 속도가 달성 가능 디스플레이 밝기를 줄이는 화상 프레임 시간중의 일부를 빼앗는다. 1. Response time: Mechanical movement or optical surface change is typically not achieved at the same time and affects the modulator response time. In addition, the speed of these operations takes part of the picture frame time to reduce the attainable display brightness.

2. 용적 측면: 이들 방법은 작업을 위한 광원과 지향성 변조 디바이스간의 거리를 필요로 함으로써, 디스플레이의 전체 용적을 증가시킨다. 2. Volume Aspects: These methods require a distance between the light source and the directional modulation device for operation, thereby increasing the total volume of the display.

3. 광 손실: 이동 미러상으로의 광(light)의 결합(coupling)은 광 손실을 생성하며, 그에 따라 디스플레이 시스템 파워 효율을 열화시키고, 용적을 더욱 추가시키는 대용량 냉각 방식들을 합체시킴으로써 제거되어야 하는 열과 증가된 파워 소모를 생성한다.3. Light Loss: Coupling of light onto a moving mirror creates light loss, which must be eliminated by incorporating high volume cooling schemes that degrade display system power efficiency and add more volume. It generates heat and increased power consumption.

속도가 느려지고, 대용량으로 되고, 광학적 손실이 발생하는 것에 추가하여 종래 기술의 지향성 배면광 유닛은 3D 디스플레이 목적을 위해 지향성 선택 필터와 조합되기 위해 좁은 스펙트럼 대역폭, 높은 시준 및 개별적 제어력을 가질 것을 필요로 한다. 좁은 스펙트럼 대역폭 및 높은 시준을 달성하는 것은 디바이스 레벨 혁신 및 광학 광 조절을 요구함으로써, 전체 디스플레이 시스템의 원가 및 용적 측면을 증가시킨다. 개별적 제어력을 달성하는 것은 추가적인 회로 및 다수의 광원을 요구함으로써, 시스템 복잡성, 용량 및 원가를 증가시킨다.
In addition to slowing down, high capacity, and optical loss, prior art directional backlight units require narrow spectral bandwidth, high collimation and individual control to be combined with a directional select filter for 3D display purposes. do. Achieving narrow spectral bandwidth and high collimation requires device level innovation and optical light control, thereby increasing the cost and volume aspects of the entire display system. Achieving individual control requires additional circuitry and multiple light sources, thereby increasing system complexity, capacity and cost.

그러므로, 종래 기술의 단점을 극복하여, 실질적인 용적 및 관람 경험을 제공하는 3D 디스플레이를 생성할 수 있는 공간-시간 광 변조기를 도입하는데 본 발명의 목적이 있다. 또한, 종래 기술의 제한을 극복하여, 넓은 관람 각도에 걸쳐 용적 장점 및 관람 경험을 제공하는 3D 및 고 해상도 2D 디스플레이를 생성할 수 있는, 연장된 각도 커버리지 시간 공간-광학 광 변조기(extended angular coverage temporal spatio-optical light modulator)를 도입하는데 본 발명의 목적이 있다. Therefore, it is an object of the present invention to introduce a space-time light modulator that can overcome the disadvantages of the prior art and produce a 3D display that provides a substantial volume and viewing experience. In addition, extended angular coverage temporal, which overcomes the limitations of the prior art, can produce 3D and high resolution 2D displays that provide volumetric benefits and viewing experience over a wide viewing angle. It is an object of the present invention to introduce a spatio-optical light modulator.

본 발명의 추가적인 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Further objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 예시적으로 설명되며 제한을 위한 것은 아니며, 첨부 도면에 있어서, 유사한 참조 번호는 유사한 소자를 나타낸다.
도 1은 유체 렌즈를 이용하는 종래 기술의 지향성 광 변조기를 나타낸 도면,
도 2는 스캐닝 미러(scanning mirror)를 이용하는 종래 기술의 지향성 광 변조기를 나타낸 도면,
도 3은 종래 기술의 지향성 변조형 3D 광 변조기(directionally modulated 3D light modulator)를 나타낸 도면,
도 4는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 공간-광학 지향성 광 변조 측면을 도시한 도면,
도 5는 공간-광학 지향성 광 변조기의 지향성 광 변조 원리의 등각도(isometric view),
도 6은 공간-광학 지향성 광 변조기의 예시적인 시준 웨이퍼 레벨 광학 기기 고안(collimating wafer level optics design)을 나타낸 도면,
도 7은 도 6에 도시된 웨이퍼 레벨 광학 기기 고안을 이용하는 공간-광학 지향성 광 변조기의 예시적 고안을 나타낸 도면,
도 8은 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 공간 변조 화소 그룹들 중 하나내의 지향성 어드레스 지정(directional addressability)의 예시적인 실시 예를 나타낸 도면,
도 9는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 공간 변조 화소 그룹들 중 하나내의 지향성 변조의 예시적인 실시 예를 나타낸 도면,
도 10은 공간-광학 지향성 광 변조기의 데이터 처리 블럭도를 설명하는 블럭도,
도 11은 다수의 공간-광학 지향성 광 변조기를 타일링(tiling)함에 의해 구현된 3D/2D 스위칭 가능 디스플레이의 예시적인 실시 예의 등각도,
도 12는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 원리 측면의 등각도,
도 13a는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 시간적 굴절 측면(temporal articulation aspects)에 의해 이루어질 수 있는 각도 방출 확장을 나타낸 도면,
도 13b는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 각도 시간적 굴절을 나타낸 도면,
도 14는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 확장된 각도 커버리지 단면을 나타낸 도면,
도 15는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 일 실시 예의 등각도, 측면도 및 상면도,
도 16은 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 다른 실시 예의 등각도, 측면도 및 상면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention has been described by way of example and not by way of limitation, and in the accompanying drawings, like reference numerals refer to like elements.
1 shows a prior art directional light modulator using a fluid lens;
2 shows a prior art directional light modulator using a scanning mirror, FIG.
3 is a view showing a directionally modulated 3D light modulator of the prior art,
4 shows a space-optical directional light modulation aspect of a time-space-optical directional light modulator,
5 is an isometric view of the directional light modulation principle of a spatial-optical directional light modulator,
6 shows an exemplary collimating wafer level optics design of a spatial-optical directional light modulator;
7 illustrates an exemplary design of a spatial-optical directional light modulator using the wafer level optics design shown in FIG. 6;
8 illustrates an exemplary embodiment of directional addressability within one of the spatially modulated pixel groups of a temporal space-optical directional light modulator;
9 illustrates an exemplary embodiment of directional modulation within one of the spatially modulated pixel groups of a temporal space-optical directional light modulator;
10 is a block diagram illustrating a data processing block diagram of a spatial-optical directional light modulator;
11 is an isometric view of an exemplary embodiment of a 3D / 2D switchable display implemented by tiling a plurality of spatially-optical directional light modulators;
12 is an isometric view of the principle aspects of a time-space-optical directional light modulator,
13A shows an angular emission extension that may be achieved by the temporal articulation aspects of a time-space-optical directional light modulator;
13b illustrates an angular temporal deflection of a time-space-optical directional light modulator;
14 shows an extended angular coverage cross section of a time-space-optical directional light modulator;
15 is an isometric, side and top view of one embodiment of a time-space-optical directional light modulator;
16 is an isometric, side and top view of another embodiment of a time-space-optical directional light modulator.

이하의 상세한 설명에 있어서, "일 실시 예" 또는 "실시 예"에 대한 언급은 그 실시 예와 연관되어 설명된 특정의 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 일 실시 예에 포함됨을 의미한다. 상세한 설명의 여러 곳에 있는 "일 실시 예에 있어서"란 표현은 동일한 실시 예를 항상 지칭하는 것은 아니다.In the following detailed description, reference to "one embodiment" or "an embodiment" means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. The appearances of the phrase “in one embodiment” in various places in the specification are not always referring to the same embodiment.

새로운 클래스의 방출 마이크로-스케일 화소 어레이 디바이스가 최근에 도입되었다. 이들 디바이스들은 모든 구동 회로를 포함하는 초소형 단일 디바이스 크기에 있어서 높은 밝기, 초고속 광 멀티-컬러 세기 및 공간 변조 기능을 특징으로 한다. 하나의 그러한 디바이스인 고체 상태 발광 화소들은, 방출 마이크로-스케일 화소 어레이가 그 위에 접착되는 CMOS 칩(또는 디바이스)내에 포함된 구동 회로에 의해 온-오프 상태가 제어되는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode)일 수 있다. 그러한 디바이스들의 방출 어레이를 구비하는 화소들의 크기는 전형적으로 5-20 미크론 범위내이고, 그 디바이스의 전형적인 방출 표면적은 대략 15-150 평방 밀리미터 범위내이다. 방출 마이크로-스케일 화소 어레이 디바이스내의 화소들은 전형적으로 그의 CMOS 칩의 구동 회로를 통해 공간적, 채색적(chromatically) 및 시간적으로 각각 어드레스 가능하다. 그러한 디바이스들 중 하나의 예로는, 이하에서 설명할 예시적인 실시 예에서 언급된 QPI 디바이스(미국특허번호 제7,623,560호, 제7,767,479호, 제7,829,902호, 제8,049,231호 및 제8,098,265호와, 미국특허출원공개번호 제2010/0066921호 및 제2012/0033113호 참조)가 있다. 그러한 디바이스의 다른 예로는, OLED 기반 마이크로-디스플레이가 있다. 그러나, QPI 디바이스는 단지 본 발명의 실시 예에서 이용될 수 있는 디바이스 유형의 예시임을 알아야 한다. 따라서, 이하의 설명에 있어서, QPI 디바이스에 대한 언급은 개시된 실시 예에서의 특정 목적을 위한 것일 뿐 본 발명의 임의 제한을 위한 것은 아님을 알아야 한다.A new class of emission micro-scale pixel array device has recently been introduced. These devices feature high brightness, ultra-fast optical multi-color intensity, and spatial modulation in a tiny single device size that includes all drive circuitry. One such device, solid state light emitting pixels, is a light emitting diode (LED) or LD whose on-off state is controlled by a driving circuit included in a CMOS chip (or device) to which an emitting micro-scale pixel array is bonded thereon. (Laser Diode). The size of the pixels having an emission array of such devices is typically in the range 5-20 microns, and the typical emission surface area of the device is in the range of approximately 15-150 square millimeters. The pixels in the emissive micro-scale pixel array device are typically addressable spatially, chromatically and temporally, respectively, via the driving circuitry of their CMOS chip. One example of such devices is the QPI device (US Pat. Nos. 7,623,560, 7,767,479, 7,829,902, 8,049,231 and 8,098,265, and US Patent Application, mentioned in the exemplary embodiments described below. Publications 2010/0066921 and 2012/0033113). Another example of such a device is an OLED based micro-display. However, it should be understood that the QPI device is merely an example of a device type that may be used in an embodiment of the present invention. Thus, in the following description, reference should be made to QPI devices for the specific purpose of the disclosed embodiments and not for any limitation of the invention.

본 발명은 수동 웨이퍼 레벨 광학 기기(Wafer Level Optics: WLO) 단독으로 또는 전체 어셈블리의 굴절 움직임(articulated movement)과 함께 QPI 디바이스의 방출 마이크로 화소 어레이 기능들을 조합하여 동시에 종래 기술의 지향성 광원과 회절판의 기능들을 실행할 수 있는 광 변조기를 생성한다. 본 명세서에서 이용된 웨이퍼 레벨 또는 웨이퍼는 적어도 2인치, 보다 바람직하기로는 4인치 이상의 직경을 가진 디바이스 또는 디바이스의 매트릭스를 의미한다. WLO는 UV(Ultra Violet) 임프린트 리소그래피(imprint lithography)를 이용하여 폴리머로부터 웨이퍼상에 모놀리식으로 제조된다. WLO의 주요 장점 중에는, 소형 피처 MLA(samll feature Micro Lens Arrays)를 제조하고, 다수의 WLO 마이크로 렌즈 어레이층들을 서로 정밀하게 정렬하고 CMOS 센서 또는 QPI 디바이스와 같은 광전자 디바이스와 함께 정밀하게 정렬할 수 있는 기능이 있다. 전형적인 WLO 제조 기법에 의해 달성될 수 있는 정렬 정밀도는 1 미크론 미만일 수 있다. QPI 디바이스의 방출 마이크로 에미터 화소 어레이와, QPI 디바이스의 마이크로 에미터 어레이에 대해 정밀하게 정렬될 수 있는 WLO 마이크로 렌즈 어레이(MLA)의 개별적인 화소 어드레스 지정의 조합은 광원에서의 좁은 스펙트럼 대역폭에 대한 요건을 완화시키면서 그 시스템내에 지향성 선택 필터를 갖는 것에 대한 종래 기술에서 경험한 필요성을 제거함으로써, 시스템 용적, 복잡성 및 원가를 동시에 줄인다. 본 발명의 특정 실시 예에 있어서, 방출 광의 지향성 변조는 WLO에 의해 달성되는 광 발산(light divergence)에 의해 달성되며, 다른 실시 예에서는 전체 어셈블리의 굴절 움직임 및 WLO에 의해 달성되는 광 발산의 조합에 의해 달성된다. The present invention is directed to the use of passive wafer level optics (WLO) alone or in combination with the articulated movement of the QPI device in combination with the articulated movement of the entire assembly, while simultaneously providing directional light sources and diffraction plates of the prior art. Create an optical modulator that can execute the functions. By wafer level or wafer as used herein is meant a device or matrix of devices having a diameter of at least 2 inches, more preferably 4 inches or more. WLO is monolithically produced on a wafer from polymer using Ultra Violet (UV) imprint lithography. Among the key benefits of WLO are the ability to manufacture small feature samll feature micro lens arrays (MLAs), precisely align multiple WLO micro lens array layers with each other, and precisely align with optoelectronic devices such as CMOS sensors or QPI devices. There is a function. Alignment precision that can be achieved by typical WLO fabrication techniques can be less than 1 micron. The combination of the emitting micro emitter pixel array of the QPI device and the individual pixel addressing of the WLO micro lens array (MLA), which can be precisely aligned with the micro emitter array of the QPI device, is a requirement for narrow spectral bandwidth in the light source. The system volume, complexity and cost are simultaneously reduced by eliminating the need experienced in the prior art for having a directional select filter in the system while mitigating. In a particular embodiment of the invention, the directional modulation of the emitted light is achieved by light divergence achieved by the WLO, in other embodiments a combination of the refraction movement of the entire assembly and the light divergence achieved by the WLO. Is achieved.

도 4 및 도 5를 참조하면, 2차원 마이크로 렌즈 어레이 MLA(220)를 구비하는 마이크로 렌즈 소자(400)들의 각각과 관련된, 개별적으로 어드레스 가능한 QPI 디바이스 화소들(p1, p2, ..., pn)의 그룹이 존재하며, 그에 의해 이러한 화소 그룹내의 각 화소로부터 방출된 광은 그들의 관련 마이크로 렌즈 소자의 개구수(numerical aperture)(각도 크기)내의 고유 방향들(d1, d2, ..., dn) 중 하나로 굴절된다. QPI 디바이스(210)의 전체 마이크로-화소 어레이는 본 명세서에서 화소 변조 그룹이라고 지칭하는 다수의 QPI 디바이스 화소 그룹들(G1, G2, ..., GN)을 포함하며, 그에 의해, 각 변조 그룹(Gi)은 2차원 어레이 MLA(220) 렌즈 소자들 중 하나와 연관되며, 전체적으로 화소 변조 그룹(G1, G2, ..., GN)은 본 발명의 공간-광학 지향성 광 변조기의 공간 변조 어레이를 나타낸다. 각 화소 그룹내의 개별 화소들(p1, p2, ..., pn)과 방출되는 광 방향(d1, d2, ..., dn)의 일대일 연관성 및 도 12에 도시된 시간적 굴절에 의해, 도 12에 개념적으로 도시된 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 그의 화소 그룹(Gi)의 각각을 다수의 시간 다중화된 방향들(d1i, d2i, ..., dni)(i = 1,2,...)과 연계시키는 것이 가능하게 되며, 여기에서, 시간 다중화된 방향들의 각각은 각 화소 그룹(G1, G2, ..., GN)내의 개별적인 화소들(p1, p2, ..., pn)의 시간적 어드레싱에 의해 개별적으로 어드레스 가능하다. 도 12의 2차원 어레이 MLA(220)와 연관된 다수의 QPI 디바이스 화소 그룹들(G1, G2, ..., GN)은 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 공간 변조 어레이를 나타내며, 시간 다중화된 방향들(d1i, d2i, ..., dni)(i = 1,2,...)은 각각 화소 변조 그룹을 구비하는 QPI 디바이스(210)의 화소들(p1, p2, ..., pn)의 시간적 어드레스 지정을 통해 개별적으로 어드레스할 수 있는 다수의 광 변조 방향들을 나타낸다. 다시 말해, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 QPI 디바이스 화소 그룹들(G1, G2, ..., GN)의 어드레스 지정을 통해 광을 공간적으로 변조할 수 있고, 각 그룹을 구비하는 화소들(p1, p2, ..., pn)의 시간 어드레스 지정을 통해 그 방향(d1i, d2i, ..., dni)(i = 1,2,...)으로 각 화소 그룹으로부터 방출된 광을 지향성 변조할 수 있다. 그러므로, 도 12에 도시된 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 공간적 및 지향성 변조될 수 있는 광을 생성할 수 있으며, 그에 의해 QPI 디바이스 화소 그룹의 방출 영역과 동일한 각 공간 위치들로부터 방출된 광은 각 화소 그룹내의 개별 화소의 시간 어드레스 지정을 통해 지향성으로 어드레스 할 수 있으며 화소 그룹의 어드레스 지정을 통해 개별적으로 어드레스 할 수 있다. 4 and 5, the individually addressable QPI device pixels p 1 , p 2 ,... Associated with each of the micro lens elements 400 having a two-dimensional micro lens array MLA 220. , p n ), whereby the light emitted from each pixel within this pixel group is inherent in the numerical aperture (angle size) of their associated micro lens element (d 1 , d 2 , ..., d n ). The entire micro-pixel array of QPI device 210 includes a number of QPI device pixel groups G 1 , G 2 , ..., G N , referred to herein as pixel modulation groups, whereby The modulation group G i is associated with one of the two-dimensional array MLA 220 lens elements, and the pixel modulation groups G 1 , G 2 , ..., G N as a whole are the spatial-optical directional light of the present invention. Represents a spatial modulation array of modulators. The time shown in the individual pixel Intimate Association and 12 of the (p 1, p 2, ... , p n) and the light-emitting direction (d 1, d 2, ... , d n) which in each pixel group, By refraction, the temporal space-optical directional light modulator of the present invention conceptually shown in FIG. 12 has a plurality of time multiplexed directions d 1i , d 2i , ..., each of its pixel group G i . d ni ) (i = 1,2, ...), where each of the time multiplexed directions is within each pixel group G 1 , G 2 , ..., G N. It is individually addressable by the temporal addressing of the individual pixels p 1 , p 2 ,..., P n . The plurality of QPI device pixel groups G 1 , G 2 , ..., G N associated with the two-dimensional array MLA 220 of FIG. 12 represents a spatial modulation array of the time-space-optical directional light modulator of the present invention. , The time multiplexed directions d 1i , d 2i ,..., D ni (i = 1,2, ...) are pixels p 1 of the QPI device 210 each having a pixel modulation group. , p 2 ,..., p n ) represent multiple light modulation directions that can be individually addressed through temporal addressing. In other words, the temporal space-optical directional light modulator can spatially modulate light through addressing of the QPI device pixel groups G 1 , G 2 , ..., G N , with each group having a pixel The time (d 1i , d 2i , ..., d ni ) (i = 1,2, ...) through the time addressing of the fields (p 1 , p 2 , ..., p n ) The light emitted from the pixel group can be directional modulated. Therefore, the time-space-optical directional light modulator shown in FIG. 12 can produce light that can be spatially and directionally modulated, whereby light emitted from each spatial location equal to the emission area of the QPI device pixel group is The temporal addressing of the individual pixels in the pixel group can be addressed directionally and individually addressed through the addressing of the pixel group.

도 5에는 본 발명의 공간 및 지향성 변조 원리가 도시된다. 도 5는 다수의 QPI 디바이스 화소 그룹들(G1, G2, ..., GN)을 구비하는 2차원 어레이가 도시되며, 그러한 화소 그룹의 각각은 웨이퍼 레벨 마이크로 렌즈 어레이(MLA)의 하나의 마이크로 렌즈와 연관된다. 각 화소 그룹내의 개별 화소들(p1, p2, ..., pn)과 방출되는 광 방향(d1, d2, ..., dn)의 일대일 연관성에 의해, 도 5에 도시된 발광 디바이스가 공간적 및 지향성으로 변조될 수 있는 광을 생성할 수 있게 된다. 따라서, 그 광은 QPI 디바이스 화소 그룹들(G1, G2, ..., GN)의 방출 영역내의 각각의 공간 위치로부터 방출될 수 있으며, 그 화소 그룹의 어드레스 지정을 통해 개별적으로 어드레스할 수 있고, 각 화소 그룹내의 개별 화소의 어드레스 지정을 통해 지향성 어드레스 가능하다. QPI 디바이스의 개별 화소들은, MLA내의 각 렌즈가 다수의 방향으로 동시에 광을 방출하도록 변조될 수 있다. 개별 화소 제어 때문에, 광 진폭, 광 방출의 시 기간, 특정 광 방향 및 각 마이크로 렌즈로부터 방출된 광 방향들의 전체 개수가 QPI 디바이스 화소의 개별적 어드레스 지정을 통해 개별적으로 조정될 수 있다.5 shows the spatial and directional modulation principle of the present invention. FIG. 5 shows a two dimensional array having a plurality of QPI device pixel groups G 1 , G 2 ,..., G N , each of which is one of a wafer level micro lens array MLA. Is associated with the micro lens. As shown in FIG. 5 by the one-to-one association of individual pixels p 1 , p 2 , ..., p n in each pixel group with the emitted light direction d 1 , d 2 , ..., d n The light emitting device can be made to produce light that can be modulated spatially and directionally. Thus, the light can be emitted from each spatial location within the emission area of the QPI device pixel groups G 1 , G 2 , ..., G N , and individually addressed via addressing of the pixel group. And directional addressable through addressing of individual pixels in each pixel group. Individual pixels of the QPI device may be modulated such that each lens in the MLA emits light simultaneously in multiple directions. Because of individual pixel control, the light amplitude, the time period of light emission, the specific light direction and the total number of light directions emitted from each micro lens can be individually adjusted through individual addressing of the QPI device pixel.

당업자라면, 렌즈에 의한 지향성 변조가 렌즈 유형(즉, 렌티큘러 렌즈 어레이(lenticular lens array) 또는 2축 렌즈 어레이)의 선택에 따라 단일 축 또는 2 축상에서 실행될 수 있음을 알 것이다. 그러나, 화소로 이루어진 광원과 렌즈 어레이의 정밀 정렬 및 소형 화소 크기(대략 수 미크론 또는 10미크론 이하)의 달성은 고화질 3D 디스플레이를 생성하는데 필요한 지향성 광 변조 기능을 생성할 수 있는 지향성 광 변조기의 실현을 못하게 하였다. 본 발명에서는, QPI 디바이스의 방출 마이크로 화소 어레이를 레버리징(leveraging)함으로써, 웨이퍼 레벨 광학 기구에 의해 이루어질 수 있는 1 미크론 미만일 수 있는 렌즈 어레이의 높은 정밀 정렬과 10 미크론 미만의 화소 피치를 이룰 수 있는 높은 화소 해상도가 달성된다. 이에 따라, 공간-광학 광 변조기는 고화질 3D 디스플레이를 실현하기에 충분한 공간 및 지향성 변조 해상도를 달성할 수 있게 된다.Those skilled in the art will appreciate that the directional modulation by the lens can be performed on a single axis or on two axes depending on the choice of lens type (ie, lenticular lens array or biaxial lens array). However, the precise alignment of the light source and lens array consisting of pixels and the achievement of small pixel sizes (approximately several microns or less than 10 microns) has led to the realization of a directional light modulator that can produce the directional light modulation function required to produce high quality 3D displays. It was not allowed. In the present invention, by leveraging the emitting micro-pixel array of the QPI device, it is possible to achieve high precision alignment of the lens array and sub-micron pixel pitch, which can be less than 1 micron, which can be achieved by wafer level optics. High pixel resolution is achieved. Thus, the spatial-optical light modulator can achieve sufficient spatial and directional modulation resolution to realize high quality 3D displays.

도 6 및 도 7에는 본 발명의 예시적인 실시 예가 도시된다. 이러한 예시적인 실시 예의 도 6을 참조하면, 화소 그룹(Gi)내의 각 개별 화소로부터 방출된 광은 QPI 디바이스 방출 표면에서부터 3개의 광학 소자(610,620,630)를 구비한 마이크로 렌즈의 배출구(exit aperture)로 진행한다. 화소 그룹(Gi)내의 각 개별 화소로부터 방출된 광은 시준되고 증폭되어 WLO 마이크로 렌즈 어레이(220)의 배출구를 채우고 Θ =±15°각도 발산내에서 특정 방향으로 횡단한다. 필수적으로, WLO 마이크로 렌즈 어레이(220)는 QPI 디바이스를 구비하는 2차원 화소 그룹(Gi)의 개별적 화소로부터 방출된 광을 WLO 마이크로 렌즈 어레이(220)의 Θ =±15°각도 발산에 의해 정의된 3차원 용적내의 개별적 방향들로 매핑한다. 6 and 7 illustrate exemplary embodiments of the present invention. With reference to this exemplary embodiment of Figure 6, the pixel group (G i), an outlet (exit aperture) of the microlens having the three optical elements (610 620 630) the light emitted from each of the individual pixels from emitting QPI device surface in the Proceed. Light emitted from each individual pixel in the pixel group G i is collimated and amplified to fill the outlet of the WLO micro lens array 220 and traverse in a specific direction within the Θ = ± 15 ° angle divergence. Essentially, the WLO micro lens array 220 defines the light emitted from the individual pixels of the two-dimensional pixel group G i with the QPI device by the Θ = ± 15 ° angle divergence of the WLO micro lens array 220. To individual directions within the three-dimensional volume.

예시적인 실시 예를 나타내는 도 6 및 도 7을 참조하면, 서로간에 정밀하게 정렬되고 QPI 디바이스 화소 그룹들(G1, G2, ..., GN)의 관련 어레이들과 관련하여 정밀하게 정렬되는 마이크로 렌즈 어레이 층(710,720 및 730)을 형성하기 위해 다수의 광학 소자(610,620 및 630)가 제조된다. 도 7에 도시된 예시적인 실시 예는 QPI 디바이스(210)와, 그와 관련된 QPI 디바이스 커버 글래스(760)를 포함한다. 광학 소자(610,620 및 630)의 고안은 QPI 디바이스 커버 글래스(760)의 방출 표면을 촬영하기 위해 QPI 디바이스 커버 글래스(760)의 두께 및 광학적 특성을 고려한다. 도 7의 예시적인 실시 예는 공간-광학 지향성 광 변조기의 전체 어셈블리를 나타낸다. 도 7에 도시된 본 발명의 공간-광학 지향성 광 변조기의 이러한 예시적인 실시 예의 전형적인 전체 두께는 5밀리미터 미만이다. 지향성 광 변조기의 그러한 소형화는 종래 기술의 지향성 광 변조 기술에 의해서는 아마도 달성할 수 없을 것이다.6 and 7 illustrating an exemplary embodiment, precisely aligned with each other and precisely aligned with respect to the relevant arrays of QPI device pixel groups G 1 , G 2 ,..., G N. A number of optical elements 610, 620, and 630 are manufactured to form the micro lens array layers 710, 720, and 730. The example embodiment shown in FIG. 7 includes a QPI device 210 and a QPI device cover glass 760 associated therewith. The design of the optical elements 610, 620 and 630 takes into account the thickness and optical properties of the QPI device cover glass 760 to photograph the emitting surface of the QPI device cover glass 760. The exemplary embodiment of FIG. 7 shows the entire assembly of a spatial-optical directional light modulator. The typical overall thickness of this exemplary embodiment of the spatial-optical directional light modulator of the present invention shown in FIG. 7 is less than 5 millimeters. Such miniaturization of a directional light modulator would probably not be achievable by prior art directional light modulation techniques.

도 8 및 도 9는 공간-광학 지향성 광 변조기의 동작 원리를 도시한다. 도 8에는 QPI 디바이스의 방출 화소의 2차원 어레이(n×n)로 구성된 변조 그룹들(Gi) 중 하나로서, 편의상 그에 의해 하나의 축을 따르는 화소 그룹(Gi)의 크기가 n = 2m인 것으로 선택되는, 예시적인 실시 예가 도시된다. 도 8을 참조하면, 화소 그룹(Gi)에 의해 달성될 수 있는 지향성 변조 어드레스 지정은 m 비트 워드를 이용하여, 2개의 축 x 및 y의 각각을 따라 변조 그룹(Gi)을 구비하는 화소들의 어드레스를 지정함으로써 달성된다. 도 9에는, 예시적인 실시 예(600)에서와 같이, 관련 WLO 마이크로 렌즈의 각도 발산 ±Θ에 의해 정의된 3차원 용적내의 개별적인 방향으로의, QPI 디바이스 화소 그룹(Gi)을 구비하는 (n×n) 화소로부터 방출된 광의 맵핑이 도시된다. 예시로서, QPI 디바이스의 개별적 화소들의 치수가 (5×5) 미크론이고, QPI 디바이스 화소 그룹이 (n×n) = (28×28) = (256×256) 화소 어레이로 구성되고, 관련 WLO 마이크로 렌즈의 각도 발산이 Θ = ±15°인 경우, QPI 디바이스 방출 표면에서의 (1.28×1.28) 밀리미터 크기의 QPI 디바이스 2차원 변조 화소 그룹(Gi)의 각각으로부터, Θ = ±15°의 각도 발산에 걸쳐서 (256)2 = 65,536의 개별적 어드레스 가능 지향성 광 빔이 생성될 수 있게 되며, 그에 따라, 65,536 방향들의 각 방향으로 생성된 광은 전형적으로 각 화소 컬러 성분의 비교적 높은 주파수 펄스 폭 변조에 의해 컬러 및 세기에 있어서 변조될 수 있게 되는데, 이는 필요에 따라 비례 제어와 같은 다른 제어 기술을 이용할지라도 그러하다. 8 and 9 illustrate the principle of operation of a spatial-optical directional light modulator. 8 shows one of the modulation groups G i consisting of a two-dimensional array (n × n) of emission pixels of a QPI device, for the sake of convenience that the size of the pixel group G i along one axis is n = 2 m An example embodiment is shown, which is selected to be. Referring to FIG. 8, the directional modulation addressing that can be achieved by the pixel group G i is a pixel having a modulation group G i along each of the two axes x and y, using m bit words. Is achieved by addressing them. FIG. 9 includes a QPI device pixel group G i in a separate direction within a three-dimensional volume defined by the angular divergence ± Θ of the associated WLO microlens, as in the exemplary embodiment 600 (n Xn) The mapping of the light emitted from the pixels is shown. As an example, the dimensions of the individual pixels of a QPI device are (5 × 5) microns, and the QPI device pixel group consists of (n × n) = (2 8 × 2 8 ) = (256 × 256) pixel arrays, If the angular divergence of the WLO microlenses is Θ = ± 15 °, then from each of the (1.28 × 1.28) millimeter-sized QPI device two-dimensional modulation pixel group (G i ) at the QPI device emission surface, Θ = ± 15 ° A discrete addressable directional light beam of (256) 2 = 65,536 can be produced over the angular divergence, such that light generated in each direction of the 65,536 directions is typically relatively high frequency pulse width modulation of each pixel color component. Can be modulated in color and intensity, even if using other control techniques such as proportional control as needed.

QPI 디바이스 기반 공간-광학 지향성 광 변조기에 대한 임의의 원하는 공간 및 지향성 변조 기능은 이전의 고안 예에서 설명한 것과 같은 지향성 변조 그룹(Gi)의 (N×M) 어레이를 이용하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, (256)2 = 65,536 지향성 변조 해상도를 제공하는 N=320×M=240의 공간 변조 해상도를 가진 공간-광학 지향성 광 변조기를 생성할 필요가 있으면, 공간-광학 지향성 광 변조기는 (320×320) 지향성 변조 그룹들의 어레이를 포함할 것이며, (5×5) 미크론 화소 크기를 가진 QPI 디바이스가 이용된 경우, 공간-광학 지향성 광 변조기의 전체 크기는 대략 41×32cm일 것이다. 그러한 공간-광학 지향성 광 변조기로부터 방출된 광은 (320×240)의 해상도로 공간적으로 변조될 수 있으며, 그의 WLO 마이크로 렌즈 어레이와 연관된 각도 발산 ±Θ내에서 65,536의 해상도로 지향성 변조되며(예를 들어, 예시적인 실시 예(600)의 경우 Θ = ±15°), 각 방향으로 컬러 및 세기가 변조될 수 있다. Any desired spatial and directional modulation functionality for a QPI device based spatial-optical directional light modulator can be achieved using an (N × M) array of directional modulation groups (G i ) as described in the previous design examples. For example, if it is necessary to create a spatial-optical directional light modulator with a spatial modulation resolution of N = 320 × M = 240, which provides (256) 2 = 65,536 directional modulation resolution, the spatial-optical directional light modulator is ( 320 × 320) directional modulation groups, and if a QPI device with a (5 × 5) micron pixel size was used, the overall size of the spatial-optical directional light modulator would be approximately 41 × 32 cm. The light emitted from such a spatial-optical directional light modulator can be spatially modulated at a resolution of (320 × 240), directionally modulated at a resolution of 65,536 within an angular divergence ± Θ associated with its WLO micro lens array (eg For example, Θ = ± 15 ° for the exemplary embodiment 600, color and intensity may be modulated in each direction.

웨이퍼 레벨 마이크로 렌즈 어레이의 각도 발산 ±Θ내의 개별적 어드레스 가능 방향들의 개수의 견지에서의 광 변조기의 지향성 변조의 해상도는 방출 마이크로 에미터 어레이 QPI 디바이스의 화소 피치(pixel pitch)를 선택하거나 웨이퍼 레벨 마이크로 렌즈 어레이의 렌즈 피치를 선택하거나, 또는 그 둘의 조합을 선택함에 의해 결정될 수 있다. 당업자라면, 도 6에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템이 보다 넓거나 보다 좁은 각도 발산 ±Θ을 허용하도록 고안될 수 있음을 알 것이다. 또한, 당업자라면, 각 변조 그룹(Gi)내의 소수 또는 상당수의 화소가 임의의 원하는 지향성 변조 해상도를 생성하는데 이용될 수 있음을 알 것이다.The resolution of the directional modulation of the optical modulator in terms of the number of individual addressable directions within the angle divergence ± Θ of the wafer level micro lens array can be selected by selecting the pixel pitch of the emitting micro emitter array QPI device or by using the wafer level micro lens. It can be determined by selecting the lens pitch of the array or a combination of both. Those skilled in the art will appreciate that a lens system as shown in FIG. 6 may be designed to allow for wider or narrower angle divergence ± Θ. Furthermore, those skilled in the art will appreciate that a small number or a significant number of pixels in each modulation group G i may be used to generate any desired directional modulation resolution.

이용된 QPI 디바이스의 전체 화소 해상도에 의거하여, 다수의 QPI 디바이스를 구비하는 타일형 어레이(tiled array)를 이용함으로써, 그러한 공간-광학 지향성 광 변조기가 구현될 수 있다. 예를 들어, (1024×1024) 화소 해상도를 가진 QPI 디바이스가 이용될 경우, 각각의 그러한 QPI 디바이스는 (2×2) 변조 그룹(Gi)의 어레이를 구현하는데 이용될 수 있으며, (6×6) 공간 광 변조 해상도 및 65,536 지향성 광 변조 해상도를 가진 공간-광학 지향성 광 변조기는 도 11에 도시된 바와 같이 그러한 QPI 디바이스의 타일형 어레이 (3×3)를 이용하여 구현될 수 있다. Based on the full pixel resolution of the QPI device used, such a spatial-optical directional light modulator can be implemented by using a tiled array with multiple QPI devices. For example, if a QPI device with a (1024 × 1024) pixel resolution is used, each such QPI device can be used to implement an array of (2 × 2) modulation groups G i , and (6 × 6) A spatial-optical directional light modulator with spatial light modulation resolution and 65,536 directional light modulation resolution can be implemented using a tiled array (3 × 3) of such a QPI device as shown in FIG. 11.

공간-광학 지향성 광 변조기를 구현하기 위한 QPI 디바이스의 어레이의 타일링은 방출 QPI 디바이스 및 관련 WLO에 의해 달성될 수 있는 소형화 때문에 가능하게 된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같은 구현에 의해, 이전 예시의 (2×2) 변조 그룹 공간-광학 지향성 광 변조기를 실현하기 위해, 각각 도 7에 도시된 바와 같이 5.12×5.12×5밀리미터의 폭, 높이 및 두께를 가진 QPI 디바이스/WLO 어셈블리를 제조할 수 있다. 전기적 인터페이스가 방출 표면의 반대 측면에 배치된 MBGA(Micro Ball Grid Array)로 되어 있는 QPI 디바이스/WLO 어셈블리를 구현할 수 있을 것이며, 그에 따라 QPI 디바이스/WLO 어셈블리의 전체 최상부 표면이 그 디바이스의 방출 표면으로 될 수 있게 되며, 임의의 원하는 크기의 공간-광학 지향성 광 변조기를 구현하도록 다수의 그러한 QPI 디바이스/WLO 어셈블리를 무결성으로 타일링할 수 있게 된다. 도 11에는 공간-광학 지향성 광 변조기의 임의 크기를 구현하기 위한 다수의 QPI 디바이스/WLO 어셈블리의 타일링이 도시된다. Tiling of an array of QPI devices to implement a spatial-optical directional light modulator is made possible due to the miniaturization that can be achieved by emitting QPI devices and associated WLOs. For example, in order to realize the (2 × 2) modulation group space-optical directional light modulator of the previous example, by an implementation such as that shown in FIG. 7, each 5.12 × 5.12 × 5 millimeters as shown in FIG. QPI device / WLO assemblies with width, height and thickness can be manufactured. It would be possible to implement a QPI device / WLO assembly with a micro ball grid array (MBGA) with an electrical interface disposed on the opposite side of the emitting surface, so that the entire top surface of the QPI device / WLO assembly is directed to the emitting surface of the device. It will be possible to tile a number of such QPI device / WLO assemblies with integrity to implement a spatial-optical directional light modulator of any desired size. 11 shows tiling of multiple QPI device / WLO assemblies to implement any size of a spatial-optical directional light modulator.

도 8 및 도 9를 참조하여 공간-광학 지향성 광 변조기의 동작 원리가 설명될 것이다. 도 8에는 지향성 변조를 위해 m-비트 해상도를 이용하는 각 변조 그룹(Gi)의 2차원 어드레스 지정이 도시된다. 상술한 바와 같이, 변조 그룹(Gi)의 n×n 어레이내의 (2m×2m) 개별 화소들로부터 방출된 광은 그의 관련 WLO 소자에 의해 관련 WLO 마이크로 렌즈의 각도 발산 ±Θ내의 22m 광 방향들로 매핑된다. 각 변조 그룹(Gi)내의 개별 화소들의 (x,y) 차원 좌표를 이용하면, 방출 광 빔의 각도 좌표

Figure 112014057164923-pct00001
는 아래와 같이 주어진다. The operating principle of the spatial-optical directional light modulator will be described with reference to FIGS. 8 and 9. 8 shows the two-dimensional addressing of each modulation group G i using m-bit resolution for directional modulation. As described above, a modulation group (G i) of the n × n 2 2m in the (2 m × 2 m) emitted from the individual pixel light diverging angle related WLO microlens by its associated WLO element ± Θ in the array Mapped to light directions. Using the (x, y) dimensional coordinates of the individual pixels in each modulation group G i , the angular coordinates of the emitted light beam
Figure 112014057164923-pct00001
Is given by

Figure 112014057164923-pct00002
(수학식 1)
Figure 112014057164923-pct00002
(Equation 1)

Figure 112014057164923-pct00003
(수학식 2)
Figure 112014057164923-pct00003
(Equation 2)

여기에서, 각도

Figure 112014057164923-pct00004
는 θ=0에서의 원선(polar axis)이 변조 그룹(Gi)의 방출 표면의 z축에 평행한 구면 좌표이고, m=log2n은 변조 그룹(Gi)의 x 및 y 화소 해상도를 나타내는데 이용된 비트의 수이다. Here, angle
Figure 112014057164923-pct00004
Is the spherical coordinate where the polar axis at θ = 0 is parallel to the z axis of the emission surface of the modulation group G i , and m = log 2 n is the x and y pixel resolution of the modulation group G i . The number of bits used to represent.

공간-광학 지향성 광 변조기의 공간 해상도는 단순히 전체 공간-광학 지향성 광 변조기를 구비하는 변조 그룹들의 2차원 어레이내의 개별적 변조 그룹(Gi)의 각각의 좌표에 의해 정의된다. 물론, 한 그룹의 화소들과 인접 그룹에 대한 마이크로 렌즈간에 약간의 크로스토크(cross talk)가 있다. 그러나, 그 크로스토크는 이하의 고안 측면에 의해 상당히 감소된다. 먼저, QPI 디바이스의 본질적으로 시준된 광 방출 때문에, QPI 디바이스 화소로부터 방출된 광은, QPI 디바이스 화소가 발광 다이오드인 경우에, 전형적으로 ±17°콘(cone)에 감금되고, QPI 디바이스가 레이저 다이오드인 경우에 ±5°콘에 감금된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 QPI 디바이스의 커버 글래스(660)에 근접하게 웨이퍼 레벨 광학 기기(WLO) 시준 렌즈 소자를 배치하면, 각 변조 그룹 에지 화소로부터 방출된 광의 대부분이 그의 관련 WLO 렌즈 소자(600)에 감금될 것이다. 두 번째, 추가 조치로서, 각 화소 그룹의 소수(약간)의 에지 화소들이 턴 오프되어, WLO 마이크로 렌즈 어레이의 인접 렌즈들간에 광의 누설(크로스토크)이 추가로 회피된다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 마이크로 렌즈 소자의 근접 배치 및 그의 화소 발광 다이오드를 가진 QPI 디바이스의 ±17° 감금된 방출을 고려할 때, 시뮬레이션은, 단지 5 화소만을 구비하는 변조 그룹의 외부 에지를 둘러싼 다크 링(dark ring)이 크로스토크를 1% 미만으로 줄임을 보여준다. QPI 디바이스 화소가 레이저 다이오드인 경우, 요구되는 턴 오프 화소들의 개수가 훨씬 줄어들 것이며, 심지어 전혀 필요치 않을 수 있는데, 그 이유는 이 경우에 QPI 디바이스 화소 광 방출이 훨씬 더 좁아진 ±5°콘에 감금되기 때문이다. 최종적으로, 그 어레이에 있어서 QPI 디바이스내의 활성 화소들 사이에 약간(소수)의 불활성, 블랭크(blank) 또는 데드(dead) 화소가 위치할 수 있다. 물론, 광 변조기의 고안을 복잡하게 하고 초과하는 광 손실을 일으키더라도 필요에 따라 배플(baffle)들 및/또는 대역-제한 광 확산기가 이용될 수 있다.The spatial resolution of the spatial-optical directional light modulator is simply defined by the coordinates of each of the individual modulation groups G i in the two-dimensional array of modulation groups with the full spatial-optical directional light modulator. Of course, there is some cross talk between a group of pixels and a micro lens for an adjacent group. However, the crosstalk is considerably reduced by the following design aspects. First, because of the essentially collimated light emission of the QPI device, the light emitted from the QPI device pixel is typically confined to a ± 17 ° cone if the QPI device pixel is a light emitting diode and the QPI device is a laser diode. If confined to ± 5 ° cone. Thus, placing the wafer level optics (WLO) collimating lens element in close proximity to the cover glass 660 of the QPI device as shown in FIG. 6, most of the light emitted from each modulation group edge pixel is associated with its associated WLO lens element. Will be detained at 600 Second, as an additional measure, a few (slightly) edge pixels of each pixel group are turned off, so that leakage of light (crosstalk) between adjacent lenses of the WLO micro lens array is further avoided. For example, given the proximity arrangement of the first microlens element and the ± 17 ° restrained emission of the QPI device with its pixel light emitting diode as shown in FIG. 6, the simulation is a modulation group having only 5 pixels. The dark ring surrounding the outer edge of the cross-section reduces crosstalk to less than 1%. If the QPI device pixel is a laser diode, the number of turn-off pixels required will be much less and even not necessary at all, because in this case the QPI device pixel light emission is confined to a much narrower ± 5 ° cone. Because. Finally, a few (few) inactive, blank or dead pixels may be located between the active pixels in the QPI device in the array. Of course, baffles and / or band-limited light diffusers can be used as needed even if they complicate the design of the optical modulator and cause excessive light loss.

도 10에는 본 발명의 공간-광학 지향성 광 변조기의 데이터 처리 블럭도의 예시적인 실시 예가 도시된다. 공간-광학 지향성 광 변조기로의 입력 데이터는 다수의 비트 워드(bit word)로 포맷될 것이며, 그에 의해 각 입력 워드는 3개의 데이터 필드를 포함하는데, 그중 한 필드는 공간-광학 지향성 광 변조기를 구비한 변조 그룹 어레이내의 변조 그룹(Gi)의 어드레스이고, 나머지 두개의 데이터 필드는 컬러, 세기 및 방향의 견지에서 그 변조 그룹으로부터 방출될 광의 데이터 표시를 제공한다. 도 10을 참조하면, 데이터 처리 블럭(120)은 입력 데이터의 변조 그룹 어드레스 필드를 디코딩하고, 광 변조 데이터 필드를 지정된 변조 그룹과 관련된 QPI 디바이스로 경로 지정한다. 데이터 처리 블럭(130)은 경로 지정된 변조 그룹 어드레스 필드를 디코딩하고, 그것을 지정된 변조 그룹의 어드레스로 매핑한다. 데이터 처리 블럭(140)은 지향성 변조 데이터 필드를 디코딩하고, 그것을 변조 그룹내의 지정된 화소의 어드레스로 매핑한다. 데이터 처리 블럭(150)은 결과하는 화소 어드레스를, 입력 데이터의 관련된 광 세기 및 컬러 데이터 필드와 결부시킨다. 데이터 처리 블럭(160)은 지정된 화소 어드레스를 디코딩하고, 광 변조 데이터를, 공간-광학 지향성 광 변조기를 구비하는 지정된 QPI 디바이스내의 지정된 화소로 경로 지정한다. 10 is an exemplary embodiment of a data processing block diagram of a spatial-optical directional light modulator of the present invention. Input data to the spatial-optical directional light modulator will be formatted into a number of bit words, whereby each input word includes three data fields, one of which has a spatial-optical directional light modulator. The address of the modulation group G i in one modulation group array, and the other two data fields provide a data representation of the light to be emitted from that modulation group in terms of color, intensity and direction. Referring to FIG. 10, data processing block 120 decodes a modulation group address field of input data and routes the optical modulation data field to a QPI device associated with the designated modulation group. Data processing block 130 decodes the routed modulation group address field and maps it to the address of the designated modulation group. Data processing block 140 decodes the directional modulated data field and maps it to the address of the specified pixel in the modulation group. Data processing block 150 associates the resulting pixel address with the associated light intensity and color data fields of the input data. The data processing block 160 decodes the designated pixel address and routes the light modulated data to the designated pixel in the designated QPI device having a spatial-optical directional light modulator.

지향성 변조를 나타내기 위한 16 비트와, 각 방향에 있어서 변조된 광 세기 및 컬러를 나타내기 위한 전형적인 24비트를 이용하는데 있어서, 각 변조 그룹에 대한 변조 데이터 워드를 나타내는 전체 비트 수는 40비트이다. 일반성을 잃지 않고, 그러한 40비트 워드가 그의 구성 변조 그룹을 연속적으로 어드레싱하는 공간-광학 지향성 광 변조기에 입력된다고 가정하면, 즉, 변조 그룹 데이터 40 비트 워트를 입력하기 위해 연속적인 어드레싱이 이용되면, 도 10의 블럭(120)은 연속적으로 입력된 데이터 워드를 지정된 QPI 디바이스로 경로 지정하는 역할을 한다. 도 10의 블럭(130)은 변조 데이터를 지정된 변조 그룹으로 경로 지정하는 역할을 한다. 도 10의 블럭(140)은 16비트 지향성 변조 데이터 필드를 지정된 변조 그룹을 가진 화소의 지정된 어드레스로 매핑하는 역할을 한다. 도 10의 블럭(150)은 24비트 광 세기 및 컬러 데이터를 매핑된 화소 그룹 어드레스와 결부시키는 역할을 한다. 도 10의 블럭(160)은 24비트 광 세기 및 컬러 변조 데이터를 공간-광학 지향성 광 변조기를 구비하는 지정된 QPI 디바이스내의 지정된 화소로 경로 지정하는 역할을 한다. 40 비트 워드 연속 데이터 입력의 이러한 예시적인 데이터 처리 흐름에 의해, 공간-광학 지향성 광 변조기는 그의 입력 데이터내의 인코딩된 정보에 기초하여 그의 개구로부터 방출된 광을 세기, 컬러 및 방향 변조한다. 광 세기 및 컬러 변조는, 예를 들어, 멀티 컬러 화소의 온/오프 시간의 펄스 폭 변조로서, 광의 평균 세기를 제어하고 결과하는 컬러를 이루는 각 컬러 성분의 세기를 제어할 수 있지만, 필요한 경우 다른 제어 기술이 이용될 수도 있다. 어떠하든지 간에, 방향과 세기는 제어되고, 멀티 컬러 시스템에서는 컬러, 방향 및 세기가 제어된다. In using 16 bits for representing directional modulation and a typical 24 bits for representing modulated light intensity and color in each direction, the total number of bits representing a modulation data word for each modulation group is 40 bits. Without loss of generality, assuming such a 40-bit word is input to a spatial-optical directional light modulator that continuously addresses its constitutive modulation group, i.e., if continuous addressing is used to input modulation group data 40-bit word, Block 120 of FIG. 10 serves to route consecutively input data words to a designated QPI device. Block 130 of FIG. 10 serves to route the modulated data to a designated modulation group. Block 140 of FIG. 10 serves to map a 16-bit directional modulated data field to a designated address of a pixel having a designated modulation group. Block 150 in FIG. 10 serves to associate 24-bit light intensity and color data with the mapped pixel group address. Block 160 of FIG. 10 serves to route 24-bit light intensity and color modulated data to a designated pixel within a designated QPI device having a spatial-optical directional light modulator. By this exemplary data processing flow of 40 bit word continuous data input, the spatial-optical directional light modulator modulates the light emitted from its aperture based on the encoded information in its input data. Light intensity and color modulation are, for example, pulse width modulation of the on / off time of a multi-color pixel, which can control the average intensity of the light and control the intensity of each color component of the resulting color, but if necessary Control techniques may be used. Either way, direction and intensity are controlled, and color, direction and intensity are controlled in a multi color system.

가능한 애플리케이션Possible applications

본 발명의 공간-광학 지향성 광 변조기는 3D 디스플레이를 구현하기 위해 LCD(Liquid Crystal Display)에 대한 배면광으로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같은 다수의 QPI 디바이스/WLO 어셈블리들의 타일형 어레이로서 실현되는 임의 크기의 3D 디스플레이를 구현하는데 공간-광학 지향성 광 변조기 그 자체만이 이용될 수도 있다. 광 변조기는 2D 고 해상도 디스플레이로서 동작될 수 있다. 이 경우, QPI 디바이스의 개별 화소들은 컬러 및 세기를 변조하는데 이용되지만, 그의 집적화된 WLO는 그 디스플레이의 관람 각도를 메우는데(filling) 이용될 수 있다. 입력 데이터의 포맷이 원하는 동작 모드에 적합하게 되도록 조정함에 의해 광 변조기는 2D에서 3D 디스플레이 모드로 절환될 수 있다. 광 변조기가 2D 디스플레이로서 이용되면, 그의 광 각도 발산은 그의 WLO 마이크로 렌즈 어레이 ±Θ와 연관된 것일 수 있으며, 개별 변조 그룹(Gi)의 화소 해상도는 보다 높은 공간 해상도를 달성하도록 레버리징될 것이다.The spatial-optical directional light modulator of the present invention can be used as a back light for a liquid crystal display (LCD) to implement a 3D display. For example, only the spatial-optical directional light modulator itself may be used to implement a 3D display of any size realized as a tiled array of multiple QPI device / WLO assemblies as shown in FIG. 11. The light modulator can be operated as a 2D high resolution display. In this case, individual pixels of the QPI device are used to modulate color and intensity, but its integrated WLO can be used to fill the viewing angle of the display. The optical modulator can switch from 2D to 3D display mode by adjusting the format of the input data to suit the desired mode of operation. If a light modulator is used as the 2D display, its light angle divergence may be associated with its WLO micro lens array ± Θ, and the pixel resolution of the individual modulation group G i will be leveraged to achieve higher spatial resolution.

도 12에는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 다른 실시 예가 개념적으로 도시된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 지향성 광 변조기는 방출 마이크로 어레이 QPI 디바이스(210)으로 구성되며, 그의 방출 표면의 최상부의 바로 위에 WLO 마이크로 렌즈 어레이(MLA)(220)가 탑재되고, 적어도 하나의 축을 중심으로, 바람직하기로는

Figure 112014057164923-pct00005
Figure 112014057164923-pct00006
범위내의 각도만큼 그의 x축 및 y축을 중심으로 전체 어셈블리가 시간적으로 굴절된다. 도 12에 도시된 바와 같은 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절은 2-축 짐발(gimbal)상에 전체 어셈블리를 배치함에 의해 달성되며, 그에 의해 그 짐발의 x-축은
Figure 112014057164923-pct00007
의 범위내의 각도만큼 시간적으로 굴절되고, 그 짐발의 y축은
Figure 112014057164923-pct00008
범위내의 각도만큼 시간적으로 굴절된다. 2-축 짐발에 의해 제공된 x축 및 y축 시간적 굴절은, QPI/MLA 어셈블리(230)로부터 방출된 광의 지향성 변조 각도가 MLA(220)의 마이크로 렌즈 소자에 의해 제공된 각도 크기를 벗어나 x 방향을 중심으로 2
Figure 112014057164923-pct00009
만큼 시간적으로 연장되게 하고, y 방향을 중심으로 2
Figure 112014057164923-pct00010
만큼 시간적으로 연장되게 한다(도 4 참조). 본 명세서에서 이용된 용어, 짐발 및 2축-짐발은 일반적으로 이용되는 용어로서, 항상 임의의 두개의 직교하는 축 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대해 적어도 제한된 각도를 통해 회전을 허용하는 임의 구조를 의미한다. 따라서, 그러한 기능을 제공할 동심원 링, 볼 조인트(ball joint) 및 임의 다른 구조가 그 정의내에 포함된다.12 conceptually illustrates another embodiment of a time-space-optical directional light modulator. As shown in FIG. 12, the directional light modulator consists of an emission micro array QPI device 210, mounted on top of its emission surface, with a WLO micro lens array (MLA) 220 mounted on at least one axis. Mainly, preferably
Figure 112014057164923-pct00005
And
Figure 112014057164923-pct00006
The entire assembly is deflected in time about its x- and y-axes by an angle within the range. Refraction of the QPI / MLA assembly 230 as shown in FIG. 12 is achieved by placing the entire assembly on a two-axis gimbal, whereby the x-axis of the gimbal is
Figure 112014057164923-pct00007
Is deflected temporally by an angle within the range of, and the y-axis of the gimbal is
Figure 112014057164923-pct00008
Refract in time by an angle within the range. The x- and y-axis temporal refractions provided by the two-axis gimbals are such that the directional modulation angle of the light emitted from the QPI / MLA assembly 230 is centered in the x direction beyond the angular magnitude provided by the micro lens element of the MLA 220. By 2
Figure 112014057164923-pct00009
Extends in time, 2 in the y direction
Figure 112014057164923-pct00010
By extension in time (see FIG. 4). As used herein, the term gimbal and biaxial-gimbal are generally used terms and always mean any structure that allows rotation through at least a limited angle with respect to either or both of any two orthogonal axes. do. Thus, concentric rings, ball joints, and any other structure that would provide such functionality are included within the definition.

도 12에 도시된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 x축 및 y축 굴절은, 그 방향(d1, d2, ..., dn)으로 방출된 광이, MLA(200)의 렌즈 소자에 의해 제공된 각도 크기에 추가하여 x 방향으로 2

Figure 112014057164923-pct00011
만큼 더 연장되고 y 방향으로 2
Figure 112014057164923-pct00012
만큼 더 연장되는, 다수의 광 방향(d1i, d2i, ..., dni)(i = 1,2,...)으로 시간적으로 다중화되게 한다. 이것은 도 13a에 도시되는데, 거기에서는 하나의 굴절축을 따르는 QPI/MLA 어셈블리(230) 각도 방출 크기의 시간적 확장이 예시적으로 도시된다. 도 13a를 참조하면, 각도 Θ는 MLA(220)의 하나의 렌즈 소자의 각도 크기를 나타내고, 각도 α는 각각 x축 및 y축을 중심으로 한 각도
Figure 112014057164923-pct00013
Figure 112014057164923-pct00014
만큼의 짐발 굴절의 결과로서 렌즈 소자의 복합 순시 굴절 각도를 나타낸다. 도 12에 도시되고 도 13a에 설명된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절은 QPI 디바이스 회로를 통해 개별적으로 어드레스할 수 있는 QPI 디바이스(210)의 방출 마이크로 스케일 어레이내의 화소들이 공간적으로, 채색적으로 및 지향성으로 변조되는 광을 방출할 수 있게 하고, 그에 의해, 지향성 변조된 광의 각도 크기는 MLA(220)의 렌즈 소자의 각도 크기(Θ)(또는 개구수)를 벗어나, x 방향으로 각도 2
Figure 112014057164923-pct00015
만큼 및 y 방향으로 각도 2
Figure 112014057164923-pct00016
만큼 시간적으로 연장된다. 또한, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(220)의 시간적 굴절은
Figure 112014057164923-pct00017
으로 표현된 각 굴절 방향으로의 각도 크기 확장의 비율만큼 변조된 개수의 광 방향(d1, d2, ..., dn)을 시간적으로 증가시킨다. The x- and y-axis refractions of the QPI / MLA assembly 230 shown in FIG. 12 indicate that the light emitted in the directions d 1 , d 2 ,..., D n is the lens element of the MLA 200. In the x direction in addition to the angle size provided by 2
Figure 112014057164923-pct00011
Extends further by 2 in the y direction
Figure 112014057164923-pct00012
Multiplexed in multiple light directions d 1i , d 2i ,..., D ni (i = 1, 1,2, ...), extending further by. This is shown in FIG. 13A, where the temporal expansion of the QPI / MLA assembly 230 angular emission magnitude along one axis of refraction is illustratively shown. Referring to FIG. 13A, the angle Θ represents the angular magnitude of one lens element of the MLA 220, and the angle α is the angle around the x and y axes, respectively.
Figure 112014057164923-pct00013
And
Figure 112014057164923-pct00014
The resulting instantaneous refraction represents the composite instantaneous refraction angle of the lens element. The refraction of the QPI / MLA assembly 230 shown in FIG. 12 and described in FIG. 13A allows the pixels in the emitting micro-scale array of the QPI device 210 to be individually addressable through the QPI device circuit to be spatially and colored. And directionally modulated light, whereby the angular magnitude of the directionally modulated light is out of the angular magnitude (Θ) (or numerical aperture) of the lens element of the MLA 220, and at angle 2 in the x direction.
Figure 112014057164923-pct00015
As and the angle 2 in the y direction
Figure 112014057164923-pct00016
As time is extended. In addition, the temporal refraction of the time-space-optical directional light modulator 220
Figure 112014057164923-pct00017
The modulated number of light directions d 1 , d 2 ,..., D n is increased in time by the ratio of the angular magnitude expansion in each refraction direction expressed by.

시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 QPI/MLA 어셈블리(230)의 2-축 굴절은 시간적으로 연속적이거나 이산적(순차적)일 수 있다. 도 13b에는 그 굴절이 시간적으로 연속적이고(1310) 그 굴절이 시간적으로 이산적일 경우(1320), 한 축에 있어서 QPI/MLA 어셈블리(230)의 복합 시간적 굴절 각도

Figure 112014057164923-pct00018
가 예시적으로 도시된다. 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 시간적 굴절이 이산적이거나 순차적이면(1320), 전형적인 각도 스텝 크기는 바람직하게 QPI/MLA 어셈블리(230)의 공간 해상도에 대한 MLA(220)의 각도 크기(Θ)의 비율에 비례한다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 QPI/MLA 어셈블리(230)의 시간적 굴절은 전형적으로 2-축 각각을 중심으로 반복적(또는 주기적)이고 독립적이다. 시간 공간-광학 광 변조기의 굴절의 반복 주기는 전형적으로 디스플레이 입력 데이터 프레임 기간에 비례하고 그에 동기화된다(참조를 위해, 전형적인 디스플레이에 대한 화상 입력 데이터는 초당 60 프레임이며, 60Hz 프레임 레이트 입력이라고 지칭하기도 한다). 도 13a 및 도 13b에 도시된 시간적 굴절의 최대값
Figure 112014057164923-pct00019
은 값
Figure 112014057164923-pct00020
에 의해 결정되는 시간 공간-광학 광 변조기에 의해 제공된 확장된 각도 크기를 결정하며, 여기에서 각도 Θ는 MLA(220)의 렌즈 소자의 각도 크기를 나타낸다. 전체적으로 x-축 및 y-축의 주기성은 전형적으로 요구된 디스플레이 입력 프레임 레이트내에서 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 원하는 확장된 각도 크기의 시간적 커버리지를 인에이블하도록 선택된다. The two-axis refraction of the QPI / MLA assembly 230 of the time space-optical directional light modulator 200 may be continuous in time or discrete (sequential). 13B shows the composite temporal refraction angle of the QPI / MLA assembly 230 in one axis when the refractions are continuous in time 1310 and the refractions are discrete in time 1320.
Figure 112014057164923-pct00018
Is shown by way of example. If the temporal refraction of the temporal space-optical directional light modulator 200 is discrete or sequential (1320), the typical angular step size is preferably the angular magnitude of the MLA 220 with respect to the spatial resolution of the QPI / MLA assembly 230. Proportional to Θ). As shown in FIGS. 13A and 13B, the temporal refraction of the QPI / MLA assembly 230 of the time-space-optical directional light modulator is typically iterative (or periodic) and independent about each of the two axes. The repetition period of the refraction of the time-space optical optical modulator is typically proportional to and synchronized with the display input data frame period (for reference, the image input data for a typical display is 60 frames per second, also referred to as 60 Hz frame rate input). do). Maximum value of temporal refraction shown in FIGS. 13A and 13B
Figure 112014057164923-pct00019
Silver value
Figure 112014057164923-pct00020
Determines the extended angular magnitude provided by the time-space optical optical modulator, where angle Θ represents the angular magnitude of the lens element of MLA 220. Overall, the periodicity of the x-axis and y-axis is typically selected to enable temporal coverage of the desired extended angular magnitude of the space-optical directional light modulator 200 within the required display input frame rate.

도 12, 13 및 도 14에는 MLA 렌즈 소자의 다수의 시간적 각도 커버리지 단면(520)으로 구성된 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 QPI/MLA 어셈블리(230)의 각도 커버리지 단면(510)이 도시된다. x-축 및 y-축을 중심으로 한 QPI/MLA 어셈블리(230)의 적절히 선택된 시간적 굴절

Figure 112014057164923-pct00021
Figure 112014057164923-pct00022
은, 각각, MLA(220) 렌즈 소자의 다수개의 시간적으로 다중화된 각도 커버리지로 이루어지는 각도 커버리지를 생성할 것이다. x축 및 y축을 중심으로 한 QPI/MLA 어셈블리(230)의 각도 굴절
Figure 112014057164923-pct00023
Figure 112014057164923-pct00024
의 크기에 의거하여, 각도 커버리지 단면의 형상의 종횡비가 맞춤화될 수 있다. x 방향 및 y 방향을 중심으로 한 굴절 레이트는 그 각도 커버리지내의 시간적으로 생성된 광 방향들이 입력 화상 데이터의 변조 프레임내에서 적절한 듀티 사이클(duty cycle)(변조 기간)을 갖도록 보장하기에 충분하다. 예를 들어, 입력 화상 데이터의 변조 프레임이 전형적으로 60Hz 화상 프레임 레이트라고 지칭되는 초당 60 화상 프레임이면, 도 14에 도시된 각 시간적 각도 커버리지내의 각각의 광 방향들은 프레임당 1회씩 변조될 필요가 있을 것이며, 그에 따라 도 14에 도시된 각도 커버리지를 생성하는데 요구되는 굴절 레이트는 x축 또는 y축을 중심으로 적어도 180Hz로 된다. 다시 말해, 시간적 각도 커버리지의 크기가 각 축에 있어서의 각도 커버리지의 3배인 도 14에 도시된 각도 커버리지 예시의 경우, 도 14에 도시된 x축 또는 y축을 중심으로 한 굴절 레이트는 입력 화상 데이터 프레임 레이트의 적어도 3배로 될 필요가 있다. MLA 렌즈 소자의 각도 커버리지는 오버랩(overlap)중이거나 오버랩(non-overlap)중이 아닐 수 있다. 일반적으로, x축 또는 y축을 중심을 한 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절 레이트는, 각각의 축을 따르는 각도 커버리지의 크기(각도) 및 동일 축을 따르는 각도 커버리지의 크기(도)간의 비율과 동일한 계수를, 입력 화상 데이터의 변조 프레임 레이트와 승산한 값과 적어도 동일해야 한다.12, 13 and 14 show the angular coverage cross section 510 of the QPI / MLA assembly 230 of the time-space-optical directional light modulator 200 composed of multiple temporal angular coverage cross sections 520 of the MLA lens element. do. Properly selected temporal deflection of the QPI / MLA assembly 230 about the x- and y-axes
Figure 112014057164923-pct00021
And
Figure 112014057164923-pct00022
Will generate angular coverage, each consisting of a plurality of temporally multiplexed angular coverages of the MLA 220 lens element. Angular deflection of the QPI / MLA assembly 230 about the x and y axes
Figure 112014057164923-pct00023
And
Figure 112014057164923-pct00024
Based on the size of, the aspect ratio of the shape of the angular coverage cross section can be customized. Refractive rates around the x and y directions are sufficient to ensure that the temporally generated light directions within that angular coverage have an appropriate duty cycle (modulation period) within the modulation frame of the input image data. For example, if the modulation frame of the input image data is 60 image frames per second, typically referred to as a 60 Hz image frame rate, then the respective light directions within each temporal angle coverage shown in FIG. 14 may need to be modulated once per frame. Thus, the refractive index required to produce the angular coverage shown in FIG. 14 is at least 180 Hz about the x or y axis. In other words, in the case of the angular coverage example shown in FIG. 14 where the magnitude of the temporal angular coverage is three times the angular coverage in each axis, the refractive rate around the x or y axis shown in FIG. 14 is the input image data frame. It needs to be at least three times the rate. The angular coverage of the MLA lens element may or may not be overlapping. In general, the index of refraction of the QPI / MLA assembly 230 about the x or y axis is a factor equal to the ratio between the magnitude (angle) of angular coverage along each axis and the magnitude (degree) of angular coverage along the same axis. Must be at least equal to the value multiplied by the modulation frame rate of the input image data.

도 14를 참조하면, QPI 디바이스(210)를 구비하는 다수의 화소와 대응하여 방출된 다수의 지향성 변조된 광을 구비하고 그 각도 커버리지를 가진 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 QPI/MLA 어셈블리(230)의 시간적 굴절에 의해, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 확장된 각도 크기가 완전히 커버될 때까지, 새로운 세트의 지향성 변조된 광 빔이 파이프라인(pipeline) 방식으로 시간적으로 약간씩 적하(some drop off temporally)되는 것처럼 계속적으로 추가될 수 있다. 주어진 시점에, 임의의 주어진 방향이 시간적으로 굴절된 개구의 커버리지내에 유지되는 동안 그 주어진 방향의 원하는 광 빔의 세기를 누적(변조)(전형적으로 펄스 폭 변조에 의해, 그렇지만 필요한 경우 비례 제어가 이용될 수 있음)시키기 위해 QPI/MLA 어셈블리(230)의 전체 방출 개구(full emissive aperture)가 이용될 수 있다. 다수의 지향성 변조된 광 빔의 이러한 시간 공간-광학 파이프라이닝의 결과로서, 시간 공간-광학 광 변조기의 응답 시간은 최소한의 대기 시간으로 화상 데이터 입력 레이트와 비례하게 될 수 있다. 주어진 방향이 각도 커버리지내에 유지되는 시기간은 그 방향으로 광 세기를 변조하는데 이용할 수 있는 변조 시간을 결정하고, 그 결과, 확장된 각도 커버리지의 주변 영역내의 방향들은, 보상되지 않는다면, 그 각도 커버리지의 내부 영역보다 낮은 세기를 가질 수 있다. 이와 같은 세기 에지 테이퍼링 효과(intensity edge tapering effect)는, 광학 시스템의 에지에서 전형적으로 마주치는 프레넬(Fresnel) 손실과 어느 정도 유사하지만, 시간 공간-광학 광 변조기의 경우에는, 그러한 효과가 시간 공간-광학 지향성 광 변조기(200)의 QPI/MLA 어셈블리(230)의 시간적 굴절의 레이트의 적절한 선택에 의해 보상될 수 있다는 점이 다르다. Referring to FIG. 14, a QPI / MLA of a time-space-optical directional light modulator 200 having a plurality of directional modulated light emitted correspondingly to a plurality of pixels with a QPI device 210 and having an angular coverage thereof. Due to the temporal refraction of the assembly 230, a new set of directional modulated light beams is pipelined in a pipelined manner until the extended angular magnitude of the time-space-optical directional light modulator 200 is fully covered. It can be added continuously as if it is some drop off temporally. At a given point in time, the intensity of the desired light beam in that given direction is accumulated (modulated) (typically by pulse width modulation, but if necessary proportional control is used while any given direction remains within the coverage of the temporally refracted opening). Full emissive aperture of QPI / MLA assembly 230 may be used. As a result of this time-space-optical pipelining of multiple directional modulated light beams, the response time of the time-space-optic light modulator can be proportional to the image data input rate with minimal latency. The period of time for which a given direction remains within angular coverage determines the modulation time available to modulate the light intensity in that direction, so that the directions within the peripheral region of extended angular coverage, if not compensated for, It may have a lower intensity than the inner region. This intensity edge tapering effect is somewhat similar to the Fresnel losses typically encountered at the edge of the optical system, but in the case of time-space optical modulators, the effect is time-space. The difference is that it can be compensated by appropriate selection of the rate of temporal refraction of the QPI / MLA assembly 230 of the optically directional light modulator 200.

대안적으로, 다시 3×3 예시를 이용할 경우,

Figure 112014057164923-pct00025
가 x축을 중심으로 하는 하나의 렌즈 소자의 각도 크기(반각)를 나타내고,
Figure 112014057164923-pct00026
가 y축을 중심으로 하는 하나의 렌즈 크기의 각도 크기를 나타내며,
Figure 112014057164923-pct00027
가 2
Figure 112014057164923-pct00028
이고,
Figure 112014057164923-pct00029
가 2
Figure 112014057164923-pct00030
이면, 굴절을 포함하는 전체 각도 크기는 하나의 마이크로 렌즈 소자의 각도 크기의 3배로 될 것이다(3×2
Figure 112014057164923-pct00031
또는 3×2
Figure 112014057164923-pct00032
). 예를 들어, x축의 경우, 이들 3개의 인접하는 각도 크기들은
Figure 112014057164923-pct00033
내지
Figure 112014057164923-pct00034
,
Figure 112014057164923-pct00035
내지
Figure 112014057164923-pct00036
, 및
Figure 112014057164923-pct00037
내지
Figure 112014057164923-pct00038
일 것이고, 각각의 각도 크기는 굴절에 있어서의 각도 증분이다. Alternatively, using the 3 × 3 example again,
Figure 112014057164923-pct00025
Represents the angular magnitude (half angle) of one lens element about the x-axis,
Figure 112014057164923-pct00026
Represents the angular magnitude of one lens size about the y axis,
Figure 112014057164923-pct00027
2
Figure 112014057164923-pct00028
ego,
Figure 112014057164923-pct00029
2
Figure 112014057164923-pct00030
In this case, the total angular size including the deflection will be three times the angular size of one micro lens element (3 × 2).
Figure 112014057164923-pct00031
Or 3 × 2
Figure 112014057164923-pct00032
). For example, for the x-axis, these three adjacent angle magnitudes
Figure 112014057164923-pct00033
To
Figure 112014057164923-pct00034
,
Figure 112014057164923-pct00035
To
Figure 112014057164923-pct00036
, And
Figure 112014057164923-pct00037
To
Figure 112014057164923-pct00038
Each angular magnitude is an angular increment in refraction.

각 방향에 있어서 이들 3개의 연속하는 개별적 각도 크기는 아래와 같이 2차원 각도 크기 매트릭스로서 간주될 수 있다.These three consecutive individual angular magnitudes in each direction can be considered as a two-dimensional angular magnitude matrix as follows.

Figure 112014057164923-pct00039
Figure 112014057164923-pct00039

이러한 대안은, 할당된 시간동안에 각도 크기 1을 디스플레이하고, 그 다음, 동일한 할당 시간 동안에 하나의 각도 증분만큼 제 1 축을 중심으로 전진시키고 각도 크기 2를 디스플레이하고, 그 다음, 할당된 시간 동안에 한번 더 각도 증분을 전진시키고 각도 크기 3을 디스플레이하고, 그 다음 할당된 시간 동안에 크기 6을 디스플레이하기 위해 다른 축상에서 하나의 각도 증분을 전진시키고, 할당된 시간 동안에 그 축상에서 하나의 각도 증분을 후진시키고 각도 크기 5를 디스플레이하는 것과 같은 불연속 기술이다. 할당된 시간 동안에 각도 크기 9가 디스플레이된 이후, 각도 크기 9를 반복할 수 있다(2배의 할당 시간 동안에 디스플레이를 계속하고, 그 다음 하나의 축에 있어서 한번에 하나 초과의 각도 증분을 피하기 위해 역행하지만, 이것은 높은 레이트가 이용되지 않았다면, 플리커(flicker)가 생성될 것으로 예상된다). 보다 나은 방식은 각도 크기 9에서 각도 크기 1로 동시에 2축들에 대해 2개의 각도 증분들의 점프를 하는 것이다. 그러나, x축 및 y축이 서로 간에 독립적이고, 임의 변경이 각도 가속 및 그에 뒤따른 각도 감속을 구비하고, 그에 따라 평균 속도는 하나의 각도 증분의 변경의 경우보다 2개의 각도 증분의 변경의 경우에 더 높게되기 때문에, 2축들에 대한 2개의 각도 증분들의 점프는 하나의 축에 대한 하나의 각도 증분의 각도 변경 길이의 2배가 되어서는 안된다. 또 다른 대안은 불연속 및 연속 기술의 조합을 포함한다. 포인트는, 선택할 수 있는 많은 대안이 있다는 것으로, 그들 모두는 본 발명의 범주내에 있다. This alternative displays angular magnitude 1 during the allotted time, then advances about the first axis by one angular increment and displays angular magnitude 2 during the same allotted time, and then once more during the allotted time. Advance one angular increment on the other axis to advance the angular increment and display angular magnitude 3, then display the magnitude 6 during the allotted time, reverse one angular increment on that axis for the allotted time, and It is a discontinuous technique such as displaying size 5. After angular size 9 is displayed for the allotted time, it is possible to repeat angular size 9 (continue display for twice the allotted time and then back to avoid more than one angular increment at a time for one axis, This is expected to generate flicker if a high rate was not used). A better way is to jump two angle increments about two axes from angle size 9 to angle size 1 at the same time. However, the x- and y-axes are independent of each other, and any change has an angular acceleration followed by an angular deceleration, so that the average velocity is in the case of a change in two angular increments rather than in a change in one angular increment. As it becomes higher, the jump of two angular increments about two axes should not be twice the length of the angle change of one angular increment about one axis. Another alternative involves a combination of discontinuous and continuous techniques. The point is that there are many alternatives to choose from, all of which are within the scope of the present invention.

본 명세서에서 1500으로 표시되는 본 발명의 실시 예가 도 15에 도시되며, 거기에는 본 실시 예의 등각도, 상면도 및 측면도가 포함된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기가 다수의 실리콘 기판 층들, 즉, 힌지층(1521), 스페이서층(1528) 및 베이스층(1530)을 이용하여 제조되는 2-축 짐발 어셈블리(1520)의 최상부측상에 (도 12에 도시된) QPI/MLA 어셈블리(230)를 접착시킴에 의해 실현된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 2-축 짐발 어셈블리(1520)의 힌지층(1521)은 외부 프레임(1522), 내부 링(1523) 및 내부 세그먼트(1525)로 구성되며, 그 위에는 QPI/MLA 어셈블리(230)가 접착된다(1525를 이하에서는 디바이스 접착 패드(1525)와 동의어로서 지칭할 것이다). 외부 프레임(1522), 내부 링(1523) 및 내부 세그먼트(1525)간의 갭은 표준 반도체 리소그래피 기술을 이용하여 식각될 수 있다. 내부 세그먼트(1525)는 2개의 실리콘 힌지(1524)에 의해 x축을 따라 내부 링(1523)에 물리적으로 접속되는데, 2개의 실리콘 힌지는 각각 전형적으로 대략 0.3mm-0.5mm 폭의 범위내에 있으며, x축 힌지로서 작용하고, 짐발의 중립 x축 위치를 정의하며, x축 굴절에 대한 기계적 저항 스프링으로서 작용한다. 내부 링(1523)은 2개의 실리콘 힌지(1526)에 의해 y축을 따라 외부 프레임(1522)에 접속되는데, 2개의 힌지 각각은 전형적으로 대략 0.3-0.5mm 폭의 범위내에 있으며, y축 힌지로서 작용하고, 또한 짐발의 중립 y축 위치를 정의하고, y축 굴절에 대한 기계적 저항 스프링으로서 작용한다. 2쌍의 실리콘 힌지(1524,1526)는 2-축 짐발의 피봇 포인트(pivot point)를 구성하며, 그들을 중심으로 x 및 y 굴절이 실행될 수 있다. 2-축 짐발 어셈블리(1520)의 힌지층(1521)의 내부 세그먼트(1525)는 다수의 콘택트 패드를 포함하며, 그 콘택트 패드에는 플립 칩 납땜 볼(flip chip solder ball)과 같은 표준 납땜을 이용하여 QPI/MLA 어셈블리(230)가 접착될 것이고, 그에 따라 QPI/MLA 어셈블리(230)가 접착될 때 내부 세그먼트(1525)는 접착 패드로 된다. 내부 세그먼트(1525)의 최상부측상의 콘택트 패드 세트를 x축 및 y축 실리콘 힌지(1524,1526)를 통해 외부 프레임(1522)의 주변을 따라 배치된 디바이스 콘택트 패드(1527) 세트에 접속시키는 다수의 금속 레일이, 2-축 짐발 어셈블리(1520)의 힌지층(1521)의 내부 세그먼트(1525)내에 내장된다. 내부 세그먼트(1525)의 최상부상의 콘택트 패드 세트는 QPI/MLA 어셈블리(230)의 배면측(backside)에 전기적 및 물리적 콘택트를 제공하는 콘택트 패드이다.An embodiment of the present invention, shown herein as 1500, is shown in FIG. 15, which includes an isometric, top and side view of the present embodiment. As shown in FIG. 15, a two-axis gimbal is fabricated using a time-space-optical directional light modulator using a plurality of silicon substrate layers, namely hinge layer 1521, spacer layer 1528, and base layer 1530. It is realized by adhering the QPI / MLA assembly 230 (shown in FIG. 12) on the top side of the assembly 1520. As shown in FIG. 15, the hinge layer 1521 of the two-axis gimbal assembly 1520 consists of an outer frame 1522, an inner ring 1523, and an inner segment 1525, on top of which a QPI / MLA assembly. 230 is adhered (1525 will be referred to synonymously with device adhesive pad 1525 hereinafter). The gap between the outer frame 1522, the inner ring 1523, and the inner segment 1525 can be etched using standard semiconductor lithography techniques. The inner segment 1525 is physically connected to the inner ring 1523 along the x axis by two silicon hinges 1524, each of which is typically in the range of approximately 0.3 mm-0.5 mm wide, x It acts as an axial hinge, defines the neutral x-axis position of the gimbal, and acts as a mechanical resistance spring to x-axis deflection. The inner ring 1523 is connected to the outer frame 1522 along the y axis by two silicon hinges 1526, each of which is typically in the range of approximately 0.3-0.5 mm wide and acts as a y axis hinge. It also defines the neutral y-axis position of the gimbal and acts as a mechanical resistance spring for y-axis deflection. The two pairs of silicon hinges 1524 and 1526 constitute a pivot point of a two-axis gimbal, and x and y refractions can be performed about them. The inner segment 1525 of the hinge layer 1521 of the two-axis gimbal assembly 1520 includes a plurality of contact pads, which may be contacted using standard solder such as flip chip solder balls. The QPI / MLA assembly 230 will be glued so that the inner segment 1525 becomes an adhesive pad when the QPI / MLA assembly 230 is glued. A plurality of contact pad sets on the top side of the inner segment 1525 through a set of x and y axis silicon hinges 1524 and 1526 to a set of device contact pads 1527 disposed along the periphery of the outer frame 1522. A metal rail is embedded in the inner segment 1525 of the hinge layer 1521 of the two-axis gimbal assembly 1520. The set of contact pads on top of the inner segment 1525 is a contact pad that provides electrical and physical contact to the backside of the QPI / MLA assembly 230.

도 15의 측면도를 참조하면, 내부 세그먼트(1525)의 최상부에 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)가 도시된다. 상술한 바와 같이, 이것은 내부 세그먼트(1525)의 최상부상의 콘택트 패드와 QPI/MLA 어셈블리(230)의 배면측에 있는 콘택트 패드를 납땜 또는 공융(eutectic) 볼 그리드 어레이 유형 접착을 이용하여 전기적 및 물리적 콘택트 접착한 것이다. 도 15의 측면도에는 BCB(BenzoCycloButene) 폴리머 부착제 접착을 이용하여 최상부에 베이스층(1530) 및 배면측에 힌지층이 웨이퍼 레벨로 접착되는 스페이서 층(1528)이 도시된다. 스페이서 층(1528)의 높이(또는 두께)는 최대 굴절 각도로, 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230) 및 내부 세그먼트(1525)의 코너의 수직적 변위를 수용하도록 선택된다. 예를 들어, 내부 세그먼트(1525)의 대각선이 5mm이고, 그 코너에서의 최대 굴절 각도가 15°일 경우, 최대 굴절 각도로 내부 세그먼트(1525)의 코너의 수직적 변위를 수용하기 위해 스페이서 층(1528)의 두께는 대략 0.65mm이어야 한다. Referring to the side view of FIG. 15, a QPI / MLA assembly 230 adhered to the top of the inner segment 1525 is shown. As discussed above, this may be accomplished by soldering or eutectic ball grid array type bonding of the contact pads on top of the inner segment 1525 and the contact pads on the back side of the QPI / MLA assembly 230. It is contact adhesive. A side view of FIG. 15 shows a spacer layer 1528 where the base layer 1530 and the hinge layer on the back side are bonded at the wafer level on top using BenzoCycloButene (BCB) polymer adhesive adhesion. The height (or thickness) of the spacer layer 1528 is selected to accommodate the vertical displacement of the corners of the bonded QPI / MLA assembly 230 and the inner segment 1525 at the maximum angle of refraction. For example, if the diagonal of the inner segment 1525 is 5 mm and the maximum refraction angle at that corner is 15 °, the spacer layer 1528 to accommodate the vertical displacement of the corner of the inner segment 1525 at the maximum refraction angle. ) Should be approximately 0.65 mm thick.

도 15의 측면도를 참조하면, 내부 세그먼트(1525) 및 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절은 내부 세그먼트(1525)의 배면측의 4 코너에 배치된 전자석(1535) 세트와, 베이스층(1530)의 최상부측상에서 내부 세그먼트(1525)의 배면측의 4 코너와 정렬 배치된 영구 자석(1536) 세트를 이용하여 달성될 수 있다. 전자석(1535)은 내부 세그먼트(1525)의 배면측상에 다층 임프린트 리소그래피(multilayer imprint lithography)를 이용하여 웨이퍼 레벨로 형성된 금속 코어를 가진 코일일 수 있다. 영구 자석(1536)은 전형적으로 네오디윰 자석(Nd2Fe14B) 등으로 된 얇은 자계 스트립일 수 있다. 상술한 바와 같이 내부 세그먼트(1525) 및 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절은, 상술한 바와 같이 내부 세그먼트(1525)와 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)가 시간적으로 굴절되도록 하는 전자석(1535) 세트와 영구 자석(1536) 세트간의 자력에 있어서의 적절한 시간적 변화에 영향을 주도록, 적절한 시간적 진폭 변화를 가진 전기 신호로 전자석(1535) 세트를 구동함에 의해 달성된다. 전자석(1535) 세트로의 구동 전기 신호는, QPI 디바이스(210)에 의해 생성되고 상술한 내부 세그먼트(1525)에 합체된 금속 레일 및 콘택트를 통해 전자석(1535) 세트에 공급되어, QPI 디바이스(210)의 화소 어레이로부터 방출된 세기 및 컬러 변조된 광의 원하는 지향성 변조가 가능하게 되는 정도까지 QPI 디바이스(210)에 의해 실행되는 화소 변조와 동기화를 이룬다. 전자석(1535) 세트에 대한 구동 전기 신호의 시간적 변화는 도 15에 도시된 바와 같이 x 축 및 y축을 중심으로 한 내부 세그먼트(1525) 및 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 시간적 각도 굴절이 가능하도록 선택된다. 힌지층(1521)의 실리콘 기판의 두께와 실리콘 힌지(1524,1526)의 선택된 폭에 의거하여, 본 발명의 실시 예(1500)에 의해 달성될 수 있는 도 13b에 도시된 시간적 각도 굴절

Figure 112014057164923-pct00040
의 최대값
Figure 112014057164923-pct00041
은 전형적으로 ±15°내지 ±17° 범위내에 존재한다.Referring to the side view of FIG. 15, the refraction of the inner segment 1525 and the bonded QPI / MLA assembly 230 is characterized by a set of electromagnets 1535 disposed at the four corners on the back side of the inner segment 1525 and the base layer ( A set of permanent magnets 1536 arranged in alignment with the four corners on the back side of the inner segment 1525 on the top side of 1530. The electromagnet 1535 may be a coil having a metal core formed at wafer level using multilayer imprint lithography on the back side of the inner segment 1525. The permanent magnet 1536 may be a thin magnetic strip, typically made of neodymium magnet (Nd 2 Fe 14 B) or the like. As described above, the deflection of the inner segment 1525 and the bonded QPI / MLA assembly 230 causes the electromagnets to cause the QPI / MLA assembly 230 bonded to the inner segment 1525 to be deflected in time (as described above). 1535) is accomplished by driving the set of electromagnets 1535 with an electrical signal having an appropriate temporal amplitude change to affect the appropriate temporal change in the magnetic force between the set and the permanent magnet 1536 set. The drive electrical signal to the set of electromagnets 1535 is supplied to the set of electromagnets 1535 via metal rails and contacts generated by the QPI device 210 and incorporated into the above-described inner segment 1525, thereby providing a QPI device 210. Is synchronized with the pixel modulation performed by the QPI device 210 to the extent that the desired directional modulation of the intensity and color modulated light emitted from the pixel array is enabled. The temporal variation of the drive electrical signal for the set of electromagnets 1535 allows temporal angular deflection of the inner segment 1525 and the bonded QPI / MLA assembly 230 about the x and y axes as shown in FIG. 15. To be selected. Based on the thickness of the silicon substrate of the hinge layer 1521 and the selected width of the silicon hinges 1524 and 1526, the temporal angular deflection shown in FIG. 13B that can be achieved by the embodiment 1500 of the present invention.
Figure 112014057164923-pct00040
Value of
Figure 112014057164923-pct00041
Is typically in the range ± 15 ° to ± 17 °.

전자석(1535) 세트에 대한 구동 전기 신호는 QPI 디바이스(210)에 의해 생성되고, 상술한 내부 세그먼트(1525)에 합체된 금속 레일 및 콘택트를 통해 전자석(1535) 세트에 공급되며, 베이스 성분과 정정 성분으로 구성된다. 전자석(1535) 세트로의 구동 전기 신호의 베이스 성분은 공칭값을 나타내며, 정정 성분은 실리콘 힌지(1524 및 1526)와 정렬되는 내부 세그먼트(1525)의 배면측상에 배치된 4개의 센서 세트에 의해 생성된 각도 굴절 에러값으로부터 도출된다. 이들 센서는 베이스층(1530)의 최상부측상에 자리한 4개의 IR 에미터들과 정렬하는 내부 세그먼트(1525)의 배면측상에 자리한 적외선(IR) 검출기들의 어레이이다. 4개의 IR 검출기 어레이의 출력값은 다시 상술한 내부 세그먼트(1525)내에 합체된 금속 레일 및 콘택트를 통해 QPI 디바이스로 경로 지정되며, QPI 디바이스에 의해 전자석(1535) 세트에 제공된 구동 신호에 대한 정정으로서 포함될, 도출된 각도와 실제 굴절 각도간의 에러의 추정치를 계산하는데 이용된다. 내부 세그먼트(1525)의 배면측상에 배치된 센서들은 짐발의 2-축의 각각을 따라 굴절 각도를 검출하도록 적절히 정렬된 마이크로-스케일 자이로(gyros)일 수 있다.The drive electrical signal for the set of electromagnets 1535 is generated by the QPI device 210 and supplied to the set of electromagnets 1535 via metal rails and contacts incorporated in the above-described inner segment 1525 and with base components and corrections. Consists of ingredients. The base component of the drive electrical signal to the set of electromagnets 1535 represents a nominal value and the correction component is produced by a set of four sensors disposed on the back side of the inner segment 1525 that is aligned with the silicon hinges 1524 and 1526. Derived from the angular refraction error value. These sensors are an array of infrared (IR) detectors located on the back side of the inner segment 1525 that aligns with four IR emitters located on the top side of the base layer 1530. The outputs of the four IR detector arrays are routed back to the QPI device via metal rails and contacts incorporated into the internal segment 1525 described above and included by the QPI device as a correction for the drive signal provided to the set of electromagnets 1535. This is used to calculate an estimate of the error between the derived angle and the actual angle of refraction. The sensors disposed on the back side of the inner segment 1525 may be micro-scale gyros that are properly aligned to detect the angle of refraction along each of the two axes of the gimbal.

도 16에는 참조번호 1600의 본 발명의 다른 실시 예가 도시된다. 도 16은 본 실시 예의 등각도 및 측면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예(1600)는 QPI/MLA 어셈블리(230)가 상부상에 접착된 2-축 짐발 어셈블리(1620)로 구성된다. 도 16에는 본 실시 예의 2-축 짐발 어셈블리의 구성층들을 보여주는 실시 예(1600)의 분해 등각도가 도시된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 다수의 실리콘 기판층, 즉 패드층(1621), 스프링층(1625) 및 베이스층(1630)을 이용하여 제조되는 2-축 짐발 어셈블리(1620)이 최상부상에 QPI/MLA 어셈블리(230)(도 12에 도시됨)를 접착함에 의해 실현된다. 패츠층(1621)의 최상부는 다수의 콘택트 패드를 포함하며, 그 패드에는 플립 칩 납땜 볼(flip chip solder ball)과 같은 표준 납땜 기술을 이용하여 QPI/MLA 어셈블리(230)가 접착되며, 그에 따라 패드층(1621)의 최상부는 QPI/MLA 어셈블리(230)가 접착되는 접착층/패드 콘택트(1623)로 된다. 패드층(1621)의 배면측은 UV 임프린트 리소그래피등을 이용하여 웨이퍼 레벨로 패드층(1621)의 배면측상에 폴리카보네이트 폴리머(polycarbonate polymer)를 엠보싱함에 의해 형성되는 구면 피봇(spherical pivot: 1635)을 포함한다. 패드층(1621) 및 그의 배면측상에 엠보싱된 구면 피봇을 힌지형 패드(1621/1635)라 할 것이다. 구면 피봇(1635)의 중심의 고도(elevation)는 각도 회절의 x 및 y축의 고도를 결정한다. 베이스층(1630)의 최상부는 웨이퍼 레벨로 베이스층(1630)의 최상부상에 폴리카보네이트 폴리머를 엠보싱함에 의해 형성되는 구면 소켓(1636)을 포함한다. 베이스층(1630)은, 그의 상부상에 엠보싱된 구면 소켓(1636)과 함께, 받침대(1630/1636)라 지칭될 것이다. 패드층(1621)의 배면측상에 포함된 구면 피봇(1635)과 베이스층(1630)의 최상부상에 포함된 구면 소켓(1636)의 표면 만곡(surface curvature)은 힌지형 패드(1621/1635)가 받침대(1630/1636)의 상부상에 자리할 때 2-축 굴절 패드로 되도록 ± 매칭될 것이다. 구면 피봇(1635)과 구면 소켓(1636)의 엠보싱된 표면이 표면 거칠기 측면에서 대략 수 nm RMS의 광학적 품질로 되겠지만, 구면 피봇(1635)과 구면 소켓(1636)의 표면들을 얇은 그라파이트(graphite) 막(50-100nm)으로 코팅함에 의해 굴절 이동으로 인한 2 표면간의 가능한 마찰이 줄어들 것이다. FIG. 16 illustrates another embodiment of the present invention with reference numeral 1600. 16 is an isometric and side view of this embodiment. As shown in FIG. 16, embodiment 1600 of the present invention consists of a two-axis gimbal assembly 1620 with a QPI / MLA assembly 230 glued thereon. 16 is an exploded isometric view of an embodiment 1600 showing the constituent layers of the two-axis gimbal assembly of this embodiment. As shown in FIG. 16, a time-space-optical directional light modulator is a two-axis gimbal assembly fabricated using a plurality of silicon substrate layers, namely a pad layer 1621, a spring layer 1625, and a base layer 1630. 1620 is realized by adhering the QPI / MLA assembly 230 (shown in FIG. 12) on top. The top of the pats layer 1621 includes a number of contact pads, to which the QPI / MLA assembly 230 is bonded using standard soldering techniques such as flip chip solder balls. The top of the pad layer 1621 is the adhesive layer / pad contact 1623 to which the QPI / MLA assembly 230 is bonded. The back side of the pad layer 1621 includes a spherical pivot 1635 formed by embossing a polycarbonate polymer on the back side of the pad layer 1621 at the wafer level using UV imprint lithography or the like. do. The spherical pivot embossed on the pad layer 1621 and its back side will be referred to as hinged pads 1621/1635. The elevation of the center of spherical pivot 1635 determines the elevation of the x and y axes of the angular diffraction. The top of the base layer 1630 includes a spherical socket 1636 formed by embossing a polycarbonate polymer on top of the base layer 1630 at the wafer level. Base layer 1630 will be referred to as pedestal 1630/1636, with spherical socket 1636 embossed on top thereof. The surface curvature of the spherical pivot 1635 included on the back side of the pad layer 1621 and the spherical socket 1636 included on the top of the base layer 1630 are hinged pads 1621/1635. When placed on top of the pedestal 1630/1636 will match ± to be a two-axis refracting pad. Although the embossed surfaces of the spherical pivot 1635 and the spherical socket 1636 will have an optical quality of approximately several nm RMS in terms of surface roughness, the surfaces of the spherical pivot 1635 and the spherical socket 1636 may be thinned. Coating at (50-100 nm) will reduce the possible friction between the two surfaces due to refractive movement.

힌지형 패드(1621/1635)는 스프링층(1625)에 의해 받침대(1630/1636)의 표면 만곡내의 제자리에 유지되는데, 스프링층(1625)은 그의 4 코너의 각각에 스프링층(1625)내로 에칭된 단일 나선형 스프링(1626)을 포함한다. 도 16의 분해 등각도에 도시된 바와 같이, 4개의 나선형 스프링 각각의 내부 에지는 패드층(1621)의 배면측에 위치한 동일한 콘택트 패드(1622)에 대응하는 내부 접착 패드(1627)를 포함한다. 나선형 스프링(1626)내에 내장된 것은 내부 접착 패드로부터 스프링층(1625)의 배면층의 주변 에지에 위치한 에지 콘택트/패드(1628) 세트로 전기적 인터페이스 신호를 경로 지정하는데 이용되는 다수의 금속 레일이다. 스프링층(1625)의 외측 단부의 배면측상의 에지 콘택트/패드(1628)는 베이스층(1630)의 주변 에지에 위치한 접착 패드(1629)의 매칭 세트(matching set)에 대응한다. 베이스층(1630)의 최상부측상의 에지 콘택트는 베이스층에 내장된 금속 레일을 통해 베이스층(1630)의 배면측상에 배치된 디바이스 콘택트 패드(1631) 세트에 접속된다. 본 발명의 실시 예의 최종 어셈블리에 있어서, 도 16의 측면도에 도시된 바와 같이, 스프링층(1625)의 에지 콘택트/패드(1628)의 배면측이 베이스층(1630)의 최상부 접착 패드(1629)에 접착되고, 나선형 스프링(1626)의 내부 접착 패드(1627)가 패드층(1621)의 배면측상의 대응하는 콘택트 패드(1622)에 접착되면, 4개의 나선형 스프링(1626)이 확장될 것이다. 상술한 바와 같이, 스프링층(1625)이 패드층(1621)의 배면측 및 베이스층(1630)의 최상부측에 접착될 경우, 4개의 나선 스프링은 최대로 확장되며, 그 최대 확장된 구성에서 그들은 (1) 구면 소켓(1636)내의 구면 피봇(1635)을 유지하는데 필요한 스프링 부하 저항을 생성하고, (2) 힌지형 패드(1621/1635)의 중립 위치를 지탱시키는데 필요한 기계적 균형을 생성하고, (3) 디바이스 콘택트 패드(1631)로부터 QPI/MLA 어셈블리(230)의 접착층/콘택트층(1623)으로 전기적 인터페이스 신호를 경로 지정하는 다목적을 제공한다. 도 16의 측면도를 참조하면, 패드층(1621)의 최상부 접착층/콘택트 패드(1623)에 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)가 도시된다. 이것은, 납땜 또는 공융 볼 그리드 어레이 유형 접착을 이용하는, QPI/MLA 어셈블리(230)의 배면측에 있는 콘택트 패드와 접착층/콘택트 패드(1623)들간의 전기적 물리적 콘택트 접착일 수 있다. 동작 구성에 있어서, 전체 디바이스 어셈블리(1600)는 베이스층의 배면층상에 배치된 콘택트 패드(1623)를 이용하여 기판에 접착되거나 납땜볼 또는 공융 볼 그리드 어레이 유형 접착을 이용하여 인쇄 회로 기판에 접착될 수 있다.Hinged pads 1641/1635 are held in place within the surface curvature of pedestals 1630/1636 by spring layers 1625, which spring layers 1625 are etched into spring layers 1625 at each of its four corners. Single spiral spring 1626. As shown in the exploded isometric view of FIG. 16, the inner edge of each of the four helical springs includes an inner adhesive pad 1627 corresponding to the same contact pad 1622 located on the back side of the pad layer 1621. Embedded in helical spring 1626 are a number of metal rails used to route electrical interface signals from an inner adhesive pad to a set of edge contacts / pads 1628 located at the peripheral edge of the backing layer of spring layer 1625. Edge contact / pad 1628 on the back side of the outer end of spring layer 1625 corresponds to a matching set of adhesive pads 1629 located at the peripheral edge of base layer 1630. Edge contacts on the top side of the base layer 1630 are connected to a set of device contact pads 1631 disposed on the back side of the base layer 1630 through a metal rail embedded in the base layer. In the final assembly of an embodiment of the present invention, as shown in the side view of FIG. 16, the back side of the edge contact / pad 1628 of the spring layer 1625 is attached to the top adhesive pad 1629 of the base layer 1630. Once bonded and the inner adhesive pad 1627 of the helical spring 1626 is bonded to the corresponding contact pad 1622 on the back side of the pad layer 1621, the four helical springs 1626 will expand. As described above, when the spring layer 1625 is adhered to the back side of the pad layer 1621 and the top side of the base layer 1630, the four spiral springs extend to the maximum, and in their maximum extended configuration they (1) create the spring load resistance needed to hold the spherical pivot 1635 in the spherical socket 1636, (2) create the mechanical balance needed to support the neutral position of the hinged pads 1621/1635, 3) provides versatile routing of electrical interface signals from device contact pads 1631 to adhesive / contact layer 1623 of QPI / MLA assembly 230. Referring to the side view of FIG. 16, QPI / MLA assembly 230 adhered to top adhesive layer / contact pad 1623 of pad layer 1621 is shown. This may be an electrical and physical contact adhesion between the contact pads on the back side of the QPI / MLA assembly 230 and the adhesive layer / contact pads 1623, using solder or eutectic ball grid array type adhesion. In an operational configuration, the entire device assembly 1600 may be bonded to a substrate using contact pads 1623 disposed on the backing layer of the base layer or to a printed circuit board using solder ball or eutectic ball grid array type adhesion. Can be.

도 6의 측면도에서는 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)와 함께 힌지형 패드(1621/1635)의 코너의 수직적 변위를 최대 굴절 각도로 수용하도록 선택될 수 있는 구면 소켓(1636)의 확장된 높이가 도시된다. 예를 들어, 힌지형 패드(1621/1635) 및 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 대각선이 5mm이고, 그 코너에서의 최대 굴절 각도가 ±30°이면, 구면 소켓(1636)의 확장된 높이의 두께는, 최대 굴절 각도로 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)와 함께 힌지형 패드(1621/1635)의 코너의 수직적 변위를 수용하도록 1.25mm이다.In the side view of FIG. 6, the expanded height of the spherical socket 1636, which may be selected to accommodate the vertical displacement of the corners of the hinged pads 1621/1635 with the bonded QPI / MLA assembly 230 at the maximum angle of refraction, Shown. For example, if the diagonal of the hinged pads 1621/1635 and the bonded QPI / MLA assembly 230 is 5 mm and the maximum angle of refraction at its corners is ± 30 °, then the extended height of the spherical socket 1636 The thickness of is 1.25 mm to accommodate the vertical displacement of the corners of the hinged pads 1621/1635 with the QPI / MLA assembly 230 bonded at the maximum refraction angle.

접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)와 함께 패드층(1621)의 굴절은 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석 세트와 구면 소켓(1636)내에 내장된 영구 자석 세트를 이용하여 달성될 수 있다. 액튜에이션(actuation) 전기 구동 신호는 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석으로 경로 지정되어, 상술한 문단에서 설명된 굴절 이동에 영향을 준다. 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석에 대한 액튜에이션 전기 구동 신호의 베이스 성분은 공칭값을 나타내며, 패드층(1621)의 배면측상에 배치된 4개의 센서들의 세트에 의해 생성된 각도 굴절 에러값으로부터 정정 성분이 도출된다. 이들 센서들은 베이스층(1630)의 최상부층상에 자리한 4개의 IR 에미터들과 정렬하는, 패드층(1621)의 배면측상에 자리한 IR(InfraRed) 검출기들의 어레이이다. 이들 4개의 IR 검출기 어레이의 출력값들은 상술한 패드층(1621)에 포함된 금속 레일 및 콘택트를 통해 다시 QPI 디바이스로 경로 지정될 것이며, QPI 디바이스에 의해 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석 세트로 제공되는 구동 신호에 대한 정정으로서 포함될, 실제 굴절 각도와 도출된 굴절 각도간의 에러의 추정치를 계산하는데 이용된다. 패드층(1621)의 배면측상에 배치된 센서들은 짐발의 2-축의 각각을 따르는 굴절 각도를 검출하도록 적절하게 정렬된 마이크로-스케일 자이로일 수 있다. Refraction of the pad layer 1621 together with the bonded QPI / MLA assembly 230 may be achieved using an electromagnet set embedded in the spherical pivot 1635 and a permanent magnet set embedded in the spherical socket 1636. The actuation electrical drive signal is routed to an electromagnet embedded within the spherical pivot 1635, which affects the refraction movement described in the above paragraph. The base component of the actuation electric drive signal for the electromagnet embedded in the spherical pivot 1635 represents a nominal value, and from the angular deflection error value produced by the set of four sensors disposed on the back side of the pad layer 1621. The correction component is derived. These sensors are an array of InfraRed (IR) detectors located on the back side of the pad layer 1621 that align with four IR emitters located on the top layer of the base layer 1630. The outputs of these four IR detector arrays will be routed back to the QPI device via the metal rails and contacts included in the pad layer 1621 described above, and provided by the QPI device as a set of electromagnets embedded within the spherical pivot 1635. It is used to calculate an estimate of the error between the actual refraction angle and the derived refraction angle, which will be included as a correction for the drive signal to be derived. The sensors disposed on the back side of the pad layer 1621 may be a micro-scale gyro properly aligned to detect the angle of refraction along each of the two axes of the gimbal.

구면 소켓(1636)내에 내장된 영구 자석은 전형적으로 네오디윰 자석(Nd2Fe14B) 등으로 된 얇은 자계 봉 또는 와이어일 수 있으며, 구면 소켓(1636)의 곡선형 캐비티를 가로질러 균일 자계를 제공하도록 성형될 수 있다. 상술한 바와 같은 패드층 및 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절은, 상술한 바와 같이 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)와 함께 패드층(1621)이 시간적으로 굴절되도록 하는, 구면 소켓(1636)내에 내장된 영구 자석과 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석 세트간의 자력에 있어서의 적절한 시간적 변화에 영향을 주도록 적절한 시간적 진폭 변화를 가진 전기 신호로 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석(1535) 세트를 구동함에 의해 달성된다. 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석(1535) 세트로의 구동 전기 신호는, QPI 디바이스에 의해 생성되고 상술한 패드층(1621)상에 포함된 금속 레일 및 콘택트를 통해 경로 지정되며, QPI 디바이스(210)의 화소 어레이로부터 방출된 세기 및 컬러 변조된 광의 원하는 지향성 변조가 가능한 정도까지 QPI 디바이스에 의해 실행되는 화소 변조와 동기화를 이룬다. 구면 피봇(1635)내에 내장된 전자석 세트에 대한 구동 전기 신호의 시간적 변화는 도 15에 도시된 바와 같이 x 축 및 y축을 따르는 패드층(1621) 및 접착된 QPI/MLA 어셈블리(230)의 시간적 각도 굴절이 가능하도록 선택된다. 접착된 QPI/MLA 어셈블리(130)와 함께 패드층(1621)의 코너의 최대 수직 변위를 조정하는 구면 소켓(1636)의 확장된 높이에 의거하여, 본 발명의 실시 예(1600)에 의해 달성될 수 있는 도 15에 도시된 시간적 각도 굴절

Figure 112014057164923-pct00042
의 최대값
Figure 112014057164923-pct00043
은 전형적으로 ±30°내지 ±35° 범위내에 존재한다.The permanent magnet embedded in the spherical socket 1636 may be a thin magnetic rod or wire, typically made of neodymium magnet (Nd 2 Fe 14 B) or the like, and may produce a uniform magnetic field across the curved cavity of the spherical socket 1636. It can be shaped to provide. The refraction of the pad layer and bonded QPI / MLA assembly 230 as described above causes the pad layer 1621 to be deflected in time with the bonded QPI / MLA assembly 230 as described above. Electromagnet embedded in spherical pivot 1635 as an electrical signal with an appropriate temporal amplitude change to affect an appropriate temporal change in magnetic force between a permanent magnet embedded within 1636 and a set of electromagnets embedded within spherical pivot 1635. ) By driving a set. The drive electrical signal to the set of electromagnets 1535 embedded in the spherical pivot 1635 is routed through the metal rails and contacts generated by the QPI device and included on the pad layer 1621 described above, and the QPI device ( Synchronization with the pixel modulation performed by the QPI device to the extent that the desired directional modulation of the intensity and color modulated light emitted from the pixel array of 210 is possible. The temporal change of the drive electrical signal for the electromagnet set embedded within the spherical pivot 1635 is determined by the temporal angle of the pad layer 1621 and the bonded QPI / MLA assembly 230 along the x and y axes as shown in FIG. 15. It is selected to allow refraction. Based on the expanded height of the spherical socket 1636, which adjusts the maximum vertical displacement of the corner of the pad layer 1621 with the bonded QPI / MLA assembly 130, can be achieved by an embodiment 1600 of the present invention. Temporal angular deflection shown in FIG. 15
Figure 112014057164923-pct00042
Value of
Figure 112014057164923-pct00043
Is typically in the range of ± 30 ° to ± 35 °.

당업자라면 이전 문단에서 설명한 본 발명의 실시 예(1500 및 1600)의 짐발 액튜에이터가 전자석 및 영구 자석의 위치를 교환함에 의해 동일한 목적을 실질적으로 달성하도록 구현될 수 있음을 알 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the gimbal actuators of embodiments 1500 and 1600 of the present invention described in the previous paragraph can be implemented to substantially achieve the same purpose by exchanging positions of electromagnets and permanent magnets.

본 발명의 2개의 예시적인 실시 예(1500 및 1600)는 각각이 달성할 수 있는 시간 각도 굴절

Figure 112014057164923-pct00044
의 최대값
Figure 112014057164923-pct00045
과, QPI/MLA 어셈블리(230)의 경계 이외의, 각각의 실시 예가 필요로 하는 외부 영역에 있어서 주로 차이가 있다. 먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예(1600)에서는, 2-축 짐발이 QPI/MLA 어셈블리(230)의 풋프린트(footprint)내에 완전히 수용되지만(이하에서는 제로-에지 특징이라 할 것임), 도 15에 도시된 본 발명의 실시 예(1500)에서는 2-축 짐발이 QPI/MLA 어셈블리(230) 외부 경계의 외부 주변에 수용된다. 두 번째, 실시 예(1600)가 달성할 수 있는 시간 각도 굴절
Figure 112014057164923-pct00046
의 최대값
Figure 112014057164923-pct00047
은 실시 예(1500)가 제공할 수 있는 것 보다 2배 더 클 수 있다. 물론, 실시 예(1600)에 의해 달성될 수 있는 시간 각도 굴절
Figure 112014057164923-pct00048
의 최대값
Figure 112014057164923-pct00049
은 실시 예(1500)보다 더 큰 수직 높이를 요구한다는 대가를 치룬다. 실시 예(1600)의 제로-에지 특징은 대면적 디스플레이를 생성하도록 틸팅되기에 보다 적합하게 되도록 하며, 실시 예(1500)의 낮은 프로파일(낮은 높이) 특징은 이동 애플리케이션을 위한 소형 디스플레이를 생성하는데 보다 적합하게 되도록 한다.Two exemplary embodiments 1500 and 1600 of the present invention provide a time angle refraction that each can achieve.
Figure 112014057164923-pct00044
Value of
Figure 112014057164923-pct00045
And outside areas required by each embodiment other than the boundary of the QPI / MLA assembly 230 are mainly different. First, as shown in FIG. 16, in an embodiment 1600 of the present invention, a two-axis gimbal is fully contained within the footprint of the QPI / MLA assembly 230 (hereinafter referred to as a zero-edge feature). In the embodiment 1500 of the present invention shown in FIG. 15, a two-axis gimbal is received at the outer periphery of the outer boundary of the QPI / MLA assembly 230. Second, the time angle refraction the embodiment 1600 can achieve
Figure 112014057164923-pct00046
Value of
Figure 112014057164923-pct00047
May be twice as large as the embodiment 1500 can provide. Of course, the time angle refraction that can be achieved by the embodiment 1600
Figure 112014057164923-pct00048
Value of
Figure 112014057164923-pct00049
Is at the cost of requiring a greater vertical height than the embodiment 1500. The zero-edge feature of the embodiment 1600 is more suited to be tilted to produce a large area display, and the low profile (low height) feature of the embodiment 1500 is more suitable for producing small displays for mobile applications. Make sure that it is appropriate.

MLA(220) 마이크로 렌즈 시스템(610,620 및 630)의 각도 크기(Θ)는 마이크로 렌즈 시스템(610,620 및 630)의 굴절 표면의 적절한 고안 선택을 통해 또는 그의 광학 소자의 개수를 증가 또는 감소시킴에 의해 도 6의 예시적인 실시 예의 ±15°보다 더 크게되거나 더 적게 될 수 있다. 그러나, 화소 변조 그룹(Gi)내의 화소들의 개수의 측면에서의 주어진 해상도의 경우, MLA(220) 마이크로 렌즈 시스템의 각도 크기(Θ)를 변경하면, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 QPI/MLA 어셈블리(230)에 의해 방출된 지향성 변조된 광 빔들간의 각도 해상도(분리)가 변경된다. 예를 들어, 이전의 예시적인 실시 예의 Θ = ±15°각도 크기의 경우, 화소 그룹(Gi)이 (128×128) 화소들을 포함한다면, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 QPI/MLA 어셈블리(230)에 의해 방출된 지향성 변조된 광 빔들간의 각도 해상도는 대략 δΘ = 0.23°일 것이다. 이와 동일한 각도 해상도 값 δΘ = 0.23°은 MLA(220) 마이크로 렌즈 시스템의 각도 크기를 Θ = ±7.5°로 감소시키고, 화소 그룹(Gi)을 구비하는 화소의 수를 (64×64) 화소로 감소시킴에 의해 달성될 수 있다. 일반적으로, MLA(220) 마이크로 렌즈 시스템에 대해 보다 높은 F/#(즉, 보다 적은 값의 각도 크기 Θ)을 이용하면, 보다 적은 화소 변조 그룹(Gi) 크기를 이용하여 주어진 각도 해상도 값을 달성할 수 있게 되며, 그에 따라 QPI 디바이스(210)의 주어진 화소 해상도내에서 보다 많은 화소들을 이용할 수 있게 됨으로써, 보다 많은 화소 그룹(Gi)을 생성하고, 결과적으로 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 QPI/MLA 어셈블리(230)에 의해 달성될 수 있는 것보다 높은 공간 해상도를 생성할 수 있게 된다. 이러한 고안상의 트레이드오프(tradeoff)는 QPI/MLA 어셈블리(230)에 의해 달성될 수 있는 공간 해상도와 MLA(220) 마이크로 렌즈 시스템 고안 파라메타의 F/#간의 적절한 균형을 선택할 수 있게 한다. 다른 한편, MLA(220) 마이크로 렌즈 시스템의 F/#이 증가되어 공간 해상도가 증가되면, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 QPI/MLA(230)에 의해 달성될 수 있는 각도 크기가 감소된다. 이 점에서, 시간 각도 굴절

Figure 112014057164923-pct00050
의 최대값
Figure 112014057164923-pct00051
은 공간 해상도 증가를 위해 상실된 각도 크기를 복구하기 위한 고안 트레이드오프의 일부로 될 것이다. 이전 예시에 있어서, 굴절 각도의 최대값
Figure 112014057164923-pct00052
Figure 112014057164923-pct00053
= ±7.5°로 선택되면, 그의 시간 공간-광학 지향성 변조기는 (64×64) 화소들의 화소 그룹(Gi)을 이용하여 (
Figure 112014057164923-pct00054
+ Θ) = ±15°의 확장된 각도 크기를 달성할 수 있을 것이다. 본질적으로, 주어진 각도 해상도 값 δΘ의 경우, 굴절 각도의 최대값
Figure 112014057164923-pct00055
은 시간 공간-광학 지향성 변조기에 의해 달성될 수 있는 공간 해상도 또는 지향성 변조의 각도 크기를 증가시키는데 이용될 수 있는 파라메타로서 트레이드오프될 수 있다.The angular magnitude Θ of the MLA 220 microlens systems 610, 620 and 630 may be determined through appropriate design selection of the refractive surface of the micro lens systems 610, 620 and 630 or by increasing or decreasing the number of optical elements thereof. It may be greater or less than ± 15 ° in the exemplary embodiment of six. However, for a given resolution in terms of the number of pixels in the pixel modulation group G i , varying the angular magnitude Θ of the MLA 220 microlens system would result in the time-space-optical light modulator of the present invention. The angular resolution (separation) between the directional modulated light beams emitted by the QPI / MLA assembly 230 is changed. For example, in the case of Θ = ± 15 ° angle size of the previous exemplary embodiment, if the pixel group G i includes (128 × 128) pixels, the QPI / of the time-space-optical light modulator of the present invention. The angular resolution between the directional modulated light beams emitted by the MLA assembly 230 will be approximately δΘ = 0.23 °. This same angular resolution value δΘ = 0.23 ° reduces the angular magnitude of the MLA 220 micro lens system to Θ = 7.5 ° and reduces the number of pixels with pixel group G i to (64 × 64) pixels. By reducing. In general, using a higher F / # (ie, a smaller value of angular size Θ) for the MLA 220 micro lens system, a smaller angular resolution value may be obtained using a smaller pixel modulation group (G i ) size. Can be achieved, thus making more pixels available within a given pixel resolution of the QPI device 210, thereby creating more pixel groups G i , and consequently the time-space-optical directivity of the present invention. It is possible to produce higher spatial resolutions than can be achieved by the QPI / MLA assembly 230 of the optical modulator. This design tradeoff allows one to select the appropriate balance between the spatial resolution achievable by the QPI / MLA assembly 230 and the F / # of the MLA 220 micro lens system design parameter. On the other hand, if the F / # of the MLA 220 micro lens system is increased to increase the spatial resolution, the angle size that can be achieved by the QPI / MLA 230 of the time-space-optical directional light modulator of the present invention is reduced. do. At this point, the time angle deflection
Figure 112014057164923-pct00050
Value of
Figure 112014057164923-pct00051
Will be part of a design tradeoff to recover lost angular size for increased spatial resolution. In the previous example, the maximum value of the refraction angle
Figure 112014057164923-pct00052
this
Figure 112014057164923-pct00053
= ± 7.5 °, its temporal space-optical directional modulator uses the pixel group G i of (64 × 64) pixels (
Figure 112014057164923-pct00054
+ Θ) = can be achieved extended angular magnitude of ± 15 °. In essence, for a given angular resolution value δΘ, the maximum value of the angle of refraction
Figure 112014057164923-pct00055
Can be traded off as a parameter that can be used to increase the spatial resolution or angular magnitude of the directional modulation that can be achieved by the time-space-optical directional modulator.

광 빔을 시간-지향성 변조(tempo-directionally modulate)하기 위해 스캐닝 미러를 이용하는 종래 기술과는 다르게, 본 발명의 시간 공간-광학 광 변조기는 동시에 지향성 변조된 다수의 광 빔을 임의의 주어진 시점에 생성한다는 한가지 매우 중요한 측면에 있어서 다르다. 본 발명의 시간 공간-광학 광 변조기의 경우, 다수의 지향성 변조된 광 빔은 지향성 변조 해상도 및 각도 크기를 확장하기 위해 짐발형 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절에 의해 시간적으로 다중화된다. 상술한 바와 같이(도 14 참조), 짐발형 QPI/MLA 어셈블리(230)가 굴절됨에 따라, 본 발명의 시간 공간-광학 광 변조기에 의해 제공된 확장된 각도 크기가 완전히 커버될 때까지 지향성 변조된 광 빔의 새로운 세트가 파이프라인 방식으로 시간적으로 약간씩 적하(some drop off temporally)되는 것처럼 추가된다. 따라서, 임의의 주어진 시점에, 임의의 주어진 방향이 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절된 개구의 커버리지내에 시간적으로 유지됨에 따라 그 주어진 방향으로 원하는 세기를 누적시키기 위해 짐발형 QPI/MLA 어셈블리(230)의 전체 방출 개구(full emissive aperture)가 이용될 수 있다. 다수의 지향성 변조된 광 빔의 이러한 시간적 파이프라이닝의 결과로서, 본 발명의 시간 공간-광학 광 변조기의 응답 시간은 최소한의 대기 시간으로 화상 데이터 입력 레이트와 비례할 수 있다. 또한, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 짐발형 QPI/MLA 어셈블리(230)의 굴절은, 그것이 본 발명의 시간 공간-광학 광 변조기의 확장된 각도 크기를 가로질러 굴절됨에 따라, 짐발형 QPI/MLA 어셈블리(230)의 방출 개구의 블랭킹이 최소로 되거나 아예 없게 되는 비-정지 패턴(non-stop pattern)으로 이루어질 수 있다. 따라서, 종래 기술의 지향성 광 변조기의 느린 응답 시간, 낮은 효율 및 대용량 단점 모두가 본 발명의 시간 공간-광학 광 변조기에 의해 상당히 극복된다. Unlike the prior art, which uses a scanning mirror to tempo-directionally modulate the light beam, the temporal space-optical light modulator of the present invention generates a plurality of directionally modulated light beams at any given point in time. In one very important aspect. For the time-space-optical light modulator of the present invention, a plurality of directional modulated light beams are temporally multiplexed by the refraction of the gimbal QPI / MLA assembly 230 to extend the directional modulation resolution and angular magnitude. As discussed above (see FIG. 14), as the gimbal QPI / MLA assembly 230 is deflected, the directionally modulated light until the extended angular magnitude provided by the time-space-optic light modulator of the present invention is fully covered. A new set of beams is added as if some drop off temporally in a pipelined manner. Thus, at any given point in time, any given direction is retained in time within the coverage of the refracted opening of the QPI / MLA assembly 230 so as to accumulate the desired intensity in the given direction in order to accumulate the desired strength of the gimbal QPI / MLA assembly 230. Full emissive aperture). As a result of this temporal pipelining of multiple directional modulated light beams, the response time of the time-space-optical light modulator of the present invention can be proportional to the image data input rate with minimal latency. Further, the refraction of the gimbal QPI / MLA assembly 230 of the time-space-optical light modulator of the present invention is gimbalized as it is refracted across the extended angular magnitude of the time-space-optical light modulator of the present invention. The blanking of the exit opening of the QPI / MLA assembly 230 may be made in a non-stop pattern with minimal or no blanking. Thus, all of the disadvantages of slow response time, low efficiency and large capacity of prior art directional light modulators are significantly overcome by the time-space-optic light modulators of the present invention.

도 8 및 도 9에는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 동작 원리가 도시된다. 도 8에는 화소 그룹들(Gi) 중 하나가 QPI 디바이스(210)의 방출 화소의 2차원 (n×n) 어레이로 구성되어, 편의상, 화소 그룹(Gi)의 크기가 n = 2m으로 선택되는 예시적인 실시 예가 도시된다. 도 8을 참조하면, 화소 그룹(Gi)에 의해 달성될 수 있는 지향성 변조 어드레스 지정은 m-비트 워드들을 이용하여 두 축 x 및 y의 각각을 따라 변조 그룹(Gi)을 구비하는 (n×n) 화소들의 어드레스 지정을 통해 달성될 수 있다. 도 9에는 도 6에 도시된 예시적인 실시 예와 같은 관련 MLA(220) 마이크로 렌즈 소자의 각도 크기 Θ에 의해 정의된 3차원 용적내의 개별 방향으로의 QPI 디바이스 화소 변조 그룹(Gi)을 구비하는 (n×n) 화소로부터 방출된 광의 매핑이 도시된다. 도시된 예시와 같이, QPI 디바이스의 개별 화소들의 치수가 (5×5) 미크론이고, QPI 디바이스 화소 그룹(Gi)이 (n×n) = (27×27) = (128×128) 화소 어레이이며, 관련 MLA(220) 마이크로 렌즈 소자의 각도 크기가 Θ = ±15°이면, QPI 디바이스 방출 표면에 있는 (0.64×0.64) 밀리미터 크기의 QPI 디바이스 2차원 변조 화소 그룹들(Gi)의 각각으로부터, Θ = ±15°각도 크기에 걸쳐서 (128)2 = 16,384의 개별적 어드레스 가능 지향성 광 빔이 생성될 수 있게 되며, 그에 따라, 16,384 방향들의 각 방향으로 생성된 광이 컬러 및 세기에 있어서 개별적으로 변조될 수 있게 된다. 상술한 바와 같이 QPI/MLA 어셈블리(230)가 실시 예(1500 및 1600)의 2-축 짐발을 이용하여 굴절되는 경우(도 12 및 13a 참조), QPI/MLA 어셈블리(230)의 렌즈 소자에 의해 제공된 지향성 변조 각도 크기는 그 짐발에 의해 제공된 최대 굴절 각도 ±

Figure 112014057164923-pct00056
만큼 시간적으로 연장될 것이다. 따라서, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 의해 제공되는 지향성 변조 각도 크기는 총 ±(Θ +
Figure 112014057164923-pct00057
)의 각도 커버리지에 걸쳐 시간적으로 연장된다. 예를 들어, MLA(220) 렌즈 소자의 각도 크기가 Θ = ±15°이고, 최대 굴절 각도가
Figure 112014057164923-pct00058
= ±30°이면, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 의해 제공되는 확장된 각도 크기는 (Θ +
Figure 112014057164923-pct00059
) = ±45°일 것이며, 시간적으로 생성할 수 있는 광 변조 방향은 [n(Θ +
Figure 112014057164923-pct00060
)/Θ]2 = 9×QPI/MLA 어셈블리(230)에 의해 생성될 수 있는 광 변조 방향의 개수, 즉, 9(128)2 = 147,456개의 광 변조 방향일 것이다(도 14 참조). 이것은 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 의해 생성될 수 있는 광 변조 방향의 개수가 (3n×3n)이라는 의미이며, 여기에서 (n×n)은, QPI 디바이스 화소들의 개수의 측면에서 볼 때, MLA(220) 렌즈 소자들 중 하나와 관련된 화소 그룹(Gi)의 크기이다. 따라서, 본 예시의 경우, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는, QPI/MLA 어셈브리(230)에 의해 제공된 지향성 변조기 해상도의 9배까지 확장된 지향성 변조 해상도를 제공한다. 일반적으로, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 의해 제공된 지향성 변조 해상도는 ±(Θ +
Figure 112014057164923-pct00061
)의 각도에 걸쳐 연장된 각도 크기내에서 [n(Θ +
Figure 112014057164923-pct00062
)/Θ]2 일 것이다. 8 and 9 show the principle of operation of the time-space-optical directional light modulator. In FIG. 8, one of the pixel groups G i is composed of a two-dimensional (n × n) array of emission pixels of the QPI device 210, so for convenience, the size of the pixel group G i is n = 2 m . An exemplary embodiment selected is shown. Referring to FIG. 8, the directional modulation addressing that can be achieved by the pixel group G i comprises a modulation group G i along each of the two axes x and y using m-bit words (n Xn) can be achieved through addressing of the pixels. FIG. 9 includes a QPI device pixel modulation group G i in an individual direction within a three-dimensional volume defined by the angular magnitude Θ of an associated MLA 220 microlens element as the exemplary embodiment shown in FIG. 6. The mapping of the light emitted from the (n × n) pixels is shown. As shown, the dimensions of the individual pixels of the QPI device are (5 × 5) microns, and the QPI device pixel group G i is (n × n) = (2 7 × 2 7 ) = (128 × 128) Pixel array, and if the angular size of the associated MLA 220 microlens element is Θ = ± 15 °, then the (0.64 x 0.64) millimeter sized QPI device two-dimensional modulation pixel groups (G i ) From each, (128) 2 = 16,384 individual addressable directional light beams can be generated over an Θ = ± 15 ° angle size, so that the light generated in each direction in the 16,384 directions is produced in color and intensity. It can be modulated individually. As described above, when the QPI / MLA assembly 230 is refracted using the two-axis gimbals of the embodiments 1500 and 1600 (see FIGS. 12 and 13A), by the lens elements of the QPI / MLA assembly 230 The directional modulation angle magnitude provided is ± the maximum deflection angle provided by the gimbal
Figure 112014057164923-pct00056
Will be extended in time. Therefore, the directional modulation angle magnitude provided by the time-space-optical directional light modulator of the present invention is a total ± (Θ +
Figure 112014057164923-pct00057
Extends in time over an angular coverage of For example, the angular magnitude of the MLA 220 lens element is Θ = ± 15 ° and the maximum refraction angle is
Figure 112014057164923-pct00058
= ± 30 °, the extended angular magnitude provided by the time-space-optical directional light modulator is (Θ +
Figure 112014057164923-pct00059
) = ± 45 °, and the optical modulation direction that can be generated in time is [n (Θ +
Figure 112014057164923-pct00060
/ Θ] 2 = 9 x number of light modulation directions that can be generated by the QPI / MLA assembly 230, i.e. 9 (128) 2 = 147,456 light modulation directions (see FIG. 14). This means that the number of optical modulation directions that can be produced by the time-space-optical directional light modulator of the present invention is (3n × 3n), where (n × n) is viewed in terms of the number of QPI device pixels. Is the size of the pixel group G i associated with one of the MLA 220 lens elements. Thus, for the present example, the time-space-optical directional light modulator provides a directional modulation resolution that is extended to nine times the resolution of the directional modulator provided by the QPI / MLA assembly 230. In general, the directional modulation resolution provided by a time-space-optical directional light modulator is ± (Θ +
Figure 112014057164923-pct00061
Within a angular magnitude that extends over an angle of
Figure 112014057164923-pct00062
) / Θ] 2 .

본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 대한 지향성 변조 기능에 추가하여, 이전 고안 예시에서 설명된 것과 같은 QPI 디바이스 화소 변조 그룹(Gi)의 (N×M) 어레이를 이용한 공간 변조도 또한 가능하다. 예를 들어, 이전 예시의 (9×128)2 = 147,456 지향성 변조 해상도를 제공하는 N=16 × M=16의 공간 변조 해상도를 가진 본 발명의 지향성 광 변조기를 생성할 필요가 있으면, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 지향성 변조 그룹(Gi)의 (16×16) 어레이를 구비할 것이며, (5×5) 미크론 화소 크기를 가진 QPI 디바이스가 이용될 경우, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 전체 크기는 대략 10.24×10.24mm일 것이다. 이전 예시의 각도 크기값을 이용하면, 본 발명의 공간-광학 지향성 광 변조기로부터 방출된 광은 각도 크기 ±45°내에서 147,456의 해상도로 지향성 변조될 수 있고, (16×16) 해상도로 공간 변조될 수 있으며 각 방향으로 컬러 및 세기가 변조될 수 있다. In addition to the directional modulation function for the time-space-optical directional light modulator of the present invention, spatial modulation with a (N × M) array of QPI device pixel modulation groups (G i ) as described in the previous design examples is also possible. Do. For example, if there is a need to create a directional light modulator of the present invention having a spatial modulation resolution of N = 16 × M = 16 providing (9 × 128) 2 = 147,456 directional modulation resolution of the previous example, The time space-optical directional light modulator will have a (16 × 16) array of directional modulation groups (G i ), and when a QPI device with a (5 × 5) micron pixel size is used, the time space-optical directional light The overall size of the modulator will be approximately 10.24 x 10.24 mm. Using the angular magnitude value of the previous example, the light emitted from the spatial-optical directional light modulator of the present invention can be directionally modulated at a resolution of 147,456 within an angular magnitude of ± 45 °, and spatially modulated at (16 × 16) resolution. The color and intensity can be modulated in each direction.

이전 예시에서 설명한 바와 같이, 주어진 각도 크기내에서의 개별적으로 어드레스 가능한 방향들의 개수의 측면에서 시간 공간-광학 광 변조기의 공간 및 지향성 변조 해상도는 방출 마이크로 에미터 어레이 QPI 디바이스(210)의 해상도 및 화소 피치, MLA(220) 렌즈 소자의 피치, MLA(220) 렌즈 소자의 각도 크기 및 변조기 짐발의 최대 굴절 각도를 선택함에 의해 결정될 수 있다. 당업자라면, 상술한 설명에서 제공된 교시를 따르는, 임의의 원하는 공간 및 지향성 변조 기능을 달성할 수 있는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기를 생성하기 위해, MLA 렌즈 시스템의 각도 크기가 보다 넓거나 좁게 되도록 고안될 수 있고, 짐발 고안의 굴절 각도가 보다 넓거나 좁게 되도록 선택될 수 있으며, 각 변조 그룹내의 화소들의 개수가 보다 소수 또는 보다 많은 수로 선택될 수 있음을 알 것이다.As explained in the previous example, the spatial and directional modulation resolution of the temporal space-optical optical modulator in terms of the number of individually addressable directions within a given angular size is the resolution and pixel of the emitting micro emitter array QPI device 210. The pitch, the pitch of the MLA 220 lens element, the angular size of the MLA 220 lens element, and the maximum refractive angle of the modulator gimbal can be determined. Those skilled in the art are contemplated that the angular size of the MLA lens system be wider or narrower in order to produce a time-space-optical directional light modulator that can achieve any desired spatial and directional modulation functionality, following the teachings provided in the foregoing description. It will be appreciated that the angle of refraction of the gimbal design can be chosen to be wider or narrower, and that the number of pixels in each modulation group can be chosen to be fewer or more.

임의의 원하는 공간 및 지향성 변조 기능은 본 발명의 공간-광학 지향성 광 변조기를 이용하여 실현될 수 있다. 이전 예시에서는, (16)2 공간 해상도 및 (3×128)2 지향성 해상도를 가진 공간-광학 지향성 광 변조기가 단일 10.24×10.24mm QPI 디바이스(210)를 이용하여 구현될 수 있음을 설명하였다. 보다 높은 공간 해상도를 실현하기 위하여, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 본 발명의 보다 작은 공간 해상도의 다수의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기를 구비하는 타일형 어레이를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 이전 예시의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 (3×3) 어레이가 도 11에 도시된 바와 같이 타일링되면, 결과하는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 (3×16)2 공간 해상도 및 (3×128)2 지향성 해상도를 제공한다. 보다 높은 공간 해상도 버전을 실현하기 위한 본 발명의 다수의 시간 공간-광학 지향성 변조기의 타일링도 가능한데, 그것은 그의 작은 용적 치수 때문이다. 예를 들어, 각각 10.24×10.24×5mm의 예시적인 폭, 높이 및 두께를 가진 단일 QPI 디바이스(210)를 이용하는 이전 예시의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 각각 3.07×3.07×0.5cm의 폭, 높이 및 두께 치수를 가진 도 11에 도시된 보다 큰 해상도 버전을 생성하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 보다 작은 해상도의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 (30×30) 어레이를 포함하도록 타일링이 확장되면, 결과하는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 (30×16)2 공간 해상도 및 (3×128)2 지향성 해상도를 가지며, 각각 30.07×30.07×0.5cm의 폭, 높이 및 두께를 가질 수 있다. 이전 예시의 다수의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기를 배면측에 배치된 마이크로 볼 그리드 어레이(MBGA)의 전기적 콘택트를 이용하여 백플랜(backplane)에 접착함으로써, 도 11에 도시된 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 높은 공간 해상도 버전을 구현할 수 있으며, 그에 따라 실시 예(1600)의 제로-에지 특징을 고려해볼 때, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 임의의 원하는 크기를 구현하도록 다수의 그러한 지향성 광 변조기 디바이스들의 무결성 타일링을 실현할 수 있게 된다. 물론, 도 11에 도시된 시간 공간-광학 지향성 광 변조기들의 어레이의 크기는 임의의 원하는 공간 해상도를 실현하는데 필요한 정도까지 증가될 수 있다. 또한, 시간 공간 광학 지향성 광 변조기의 지향성 해상도를 증가된 공간 해상도와 트레이드오프할 수도 있다. 예를 들어, 화소 변조 그룹 크기가 (64×64)로 줄어들면, 도 11에 도시된 (3×3) 어레이는 (3×32)2 공간 해상도 및 (3×64)2 지향성 해상도를 제공한다. 도 11에 도시된 확장된 공간 개구를 제공하는 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 어레이가 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기 실시 예(1600)의 상술한 제로-에지 특성에 의해 제조될 수 있다는 점을 주목해야 한다. Any desired spatial and directional modulation function can be realized using the spatial-optical directional light modulator of the present invention. In the previous example, it has been described that a spatial-optical directional light modulator with (16) 2 spatial resolution and (3 × 128) 2 directional resolution can be implemented using a single 10.24 × 10.24 mm QPI device 210. In order to realize higher spatial resolution, the temporal space-optical directional light modulator of the present invention can be implemented using a tiled array with multiple temporal space-optical directional light modulators of the present invention. . For example, if the (3 × 3) array of the previous example time-space-optical directional light modulator is tiled as shown in FIG. 11, the resulting time-space-optical directional light modulator is (3 × 16) 2 spatial resolution. and (3 × 128) provides a two-directional resolution. Tiling of many of the time-space-optical modulators of the present invention to realize higher spatial resolution versions is also possible because of their small volume dimensions. For example, the previous example time-space-optical directional light modulator using a single QPI device 210 with an exemplary width, height, and thickness of 10.24 × 10.24 × 5 mm, respectively, has a width, height of 3.07 × 3.07 × 0.5 cm, respectively. And the larger resolution version shown in FIG. 11 with thickness dimensions. For example, if tiling is extended to include a (30 × 30) array of smaller resolution time-space-optical directional light modulators, the resulting temporal space-optical directional light modulator has a (30 × 16) 2 spatial resolution and ( 3 × 128) 2 having a directional resolution, may have a respective 30.07 × width, height and thickness of 30.07 × 0.5cm. The time space of the present invention shown in FIG. 11 by adhering a plurality of time space-optical directional light modulators of the previous example to the backplane using electrical contacts of a micro ball grid array (MBGA) disposed on the back side. A high spatial resolution version of the optically directional light modulator can be implemented, and, given the zero-edge feature of the embodiment 1600, accordingly, a number of such to implement any desired size of the time-space-optical directional light modulator. Integrity tiling of directional light modulator devices can be realized. Of course, the size of the array of time-space-optical directional light modulators shown in FIG. 11 can be increased to the extent necessary to achieve any desired spatial resolution. It is also possible to trade off the directional resolution of a time-space optical directional light modulator with increased spatial resolution. For example, if the pixel modulation group size is reduced to (64 × 64), the (3 × 3) array shown in FIG. 11 provides (3 × 32) two spatial resolution and (3 × 64) two directional resolution. . An array of time space-optical directional light modulators providing the expanded spatial aperture shown in FIG. 11 can be fabricated by the above-described zero-edge characteristics of time-space-optical directional light modulator embodiments 1600 of the present invention. It should be noted that

시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 동작 원리를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하겠다. 도 8에는 지향성 변조를 위해 m-비트 해상도를 이용하는 각 변조 그룹(Gi)의 2차원 어드레스 지정이 도시된다. 상술한 바와 같이, 변조 그룹(Gi)의 (2m×2m) 개별 화소들로부터 방출된 광은 그의 관련 MLA(220) 소자에 의해 관련 MLA 마이크로 렌즈 소자의 각도 크기 ±Θ내의 22m 광 방향들로 매핑된다. 각 변조 그룹(Gi)내의 개별 화소들의 (x,y) 차원 좌표를 이용하면, 방출 광 빔의 각도 좌표

Figure 112014057164923-pct00063
는 아래와 같이 주어진다.The operating principle of the time-space-optical directional light modulator will be described with reference to FIGS. 8 and 9. 8 shows the two-dimensional addressing of each modulation group G i using m-bit resolution for directional modulation. As described above, the light emitted from the (2 m x 2 m ) individual pixels of the modulation group G i is 2 2 m light within the angular magnitude ± Θ of the associated MLA micro lens element by its associated MLA 220 element. Mapped to directions. Using the (x, y) dimensional coordinates of the individual pixels in each modulation group G i , the angular coordinates of the emitted light beam
Figure 112014057164923-pct00063
Is given by

Figure 112014057164923-pct00064
(수학식 3)
Figure 112014057164923-pct00064
(Equation 3)

Figure 112014057164923-pct00065
(수학식 4)
Figure 112014057164923-pct00065
(Equation 4)

여기에서,

Figure 112014057164923-pct00066
Figure 112014057164923-pct00067
는 시간 기점(time epoch) t에서 x축 및 y축을 중심으로 한 굴절 각도의 값들이고, 각도
Figure 112014057164923-pct00068
Figure 112014057164923-pct00069
는 θ=0에서의 원선(polar axis)이 변조 그룹(Gi)의 방출 표면의 z축에 평행한, 시간 기점 t에서의 지향성 변조 구면 좌표의 값이며, m=log2n은 변조 그룹(Gi)의 x 및 y 화소 해상도를 나타내는데 이용된 비트의 수이다. 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 공간 해상도는 전체 시간 공간-광학 지향성 광 변조기를 구비하는 변조 그룹의 2차원 어레이내의 개별적 변조 그룹(Gi) 각각의 좌표(X,Y)에 의해 정의된다. 본질적으로, 시간 공간-광학 광 변조기는, 상술한 수학식 3 및 4에 의해 정의된 바와 같이, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 굴절 각도의 시간적 값과 변조 그룹(Gi)내의 방출 화소들의 좌표 (x,y)의 값에 의해 정의된 지향성 좌표(
Figure 112014057164923-pct00070
)와 변조 그룹 어레이에 의해 정의된 공간 좌표(X,Y)에 의해 설명된 광 필드(light field)를 시간적으로 생성(변조)할 수 있다. From here,
Figure 112014057164923-pct00066
And
Figure 112014057164923-pct00067
Is the value of the angle of refraction around the x and y axes at time epoch t
Figure 112014057164923-pct00068
And
Figure 112014057164923-pct00069
Is the value of the directional modulation spherical coordinate at time point t, where the polar axis at θ = 0 is parallel to the z axis of the emission surface of modulation group G i , and m = log 2 n is the modulation group ( Is the number of bits used to represent the x and y pixel resolution of G i ). The spatial resolution of a temporal space-optical directional light modulator is defined by the coordinates (X, Y) of each of the individual modulation groups G i in a two-dimensional array of modulation groups having a full temporal space-optical directional light modulator. In essence, the time-space-optic light modulator has the temporal value of the angle of refraction of the time-space-optical directional light modulator and the coordinates of the emission pixels in modulation group G i , as defined by Equations 3 and 4 above. the directional coordinates defined by the value of (x, y) (
Figure 112014057164923-pct00070
) And a light field described by the spatial coordinates (X, Y) defined by the modulation group array in time.

도 10에는 공간-광학 지향성 광 변조기의 데이터 처리 블럭도의 예시적인 실시 예가 도시되는데, 그것은 본 발명의 시간 공간-광학 실시 예에 적용 가능하다. 각 방향으로 변조된 광 세기 및 컬러를 나타내는 전형적인 24비트와 지향성 변조를 나타내는 16비트를 이용하는 종래 기술의 설명은 본 발명의 시간 공간-광학 실시 예에 적용 가능하다.10 shows an exemplary embodiment of a data processing block diagram of a spatial-optical directional light modulator, which is applicable to the time-space-optic embodiment of the present invention. Description of the prior art using typical 24-bits representing light intensity and color modulated in each direction and 16 bits representing directional modulation is applicable to the time-space optical embodiment of the present invention.

가능한 애플리케이션Possible applications

본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는, 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같은 다수의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기 디바이스들의 타일형 어레이로서 실현되는 임의 크기를 가진 3D 디스플레이를 구현하는데 이용될 수 있다. 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 의해 실현될 수 있는 확장된 각도 크기는, 대용량 및 고가의 광학 어셈블리를 이용하지 않고, 소형 용적이면서 큰 관람 각도를 제공하는 3D 디스플레이의 실현을 가능하게 한다. 시간 공간-광학 지향성 광 변조기에 의해 달성될 수 있는 용적 소형화 레벨은 데스크톱(desk top) 및 이동 3D 디스플레이의 실현을 가능하게 한다. 또한, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 확장된 지향성 변조 기능은 그의 확장된 각도 크기내에서 인간 시각 시스템의 눈 각도 분리(human visual system eye angular separation)에 적합한 δΘ의 각도 해상도값을 가진 다수의 뷰(view)를 변조할 수 있게 하며, 그에 따라 디스플레이하는 3D 콘텐츠를 관람하기 위해 안경을 이용할 필요가 없는 3D 디스플레이가 가능하게 된다. 사실상, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기가 생성할 수 있는, 독립적으로 변조된 상당수의 광 빔을 고려해 볼 때, 생성된 다수의 뷰들간에 충분한 각도 해상도 값을 가진 3D 화상을 변조할 수 있게 되어, 전형적으로 3D 디스플레이의 성능을 저해하고 시각적 피로를 유발하는 VAC(Vergence-Accommodation Conflict)를 제거할 것이다. 다시 말해, 본 발명의 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 각도 해상도 기능은 관람자의 시각적 피로를 유발하지 않을 무 VAC의 3D 화상을 생성할 수 있게 한다. 또한, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기의 광 필드 변조 기능은 합성 홀로그램(synthetic holography) 3D 디스플레이를 구현하는데 이용될 수 있는 3D 광 필드 디스플레이의 근본적인 토대가 된다. The temporal space-optical directional light modulator of the present invention is used to implement a 3D display with any size realized, for example, as a tiled array of a number of time space-optical directional light modulator devices as shown in FIG. Can be. The extended angular size that can be realized by the time-space-optical directional light modulator enables the realization of a 3D display that provides a small viewing volume and a large viewing angle without the use of a large capacity and expensive optical assembly. The volume miniaturization level that can be achieved by the time-space-optical directional light modulator enables the realization of desktop top and mobile 3D displays. In addition, the extended directional modulation function of the time-space-optical directional light modulator has multiple views with angular resolution values of δΘ that are suitable for human visual system eye angular separation within its extended angular magnitude. This allows for 3D display without the need to use glasses to view the 3D content to be displayed. In fact, given the large number of independently modulated light beams that can be generated by the time-space-optical directional light modulator of the present invention, it is possible to modulate a 3D image with sufficient angular resolution values between the generated multiple views. It will typically eliminate the Vergence-Accommodation Conflict (VAC), which would typically degrade the performance of the 3D display and cause visual fatigue. In other words, the angular resolution function of the time-space-optical directional light modulator of the present invention makes it possible to produce a 3D image of VAC that will not cause visual fatigue of the viewer. In addition, the optical field modulation function of a time-space-optical directional light modulator is the fundamental foundation of 3D light field displays that can be used to implement synthetic holography 3D displays.

시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 3D 디스플레이를 구현하기 위해 LCD(Liquid Crystal Display)를 위한 배면광으로서 이용될 수 있다. 또한, 시간 공간-광학 지향성 광 변조기는 2D 고해상도 디스플레이로서 동작될 수 있다. 이 경우, QPI 디바이스(210)의 개별적 화소들은 컬러 및 세기를 변조시키는데 이용되는 반면, MLA(220)는 디스플레이의 관람 각도를 메우는데 이용된다. 시간 공간-광학 광 변조기는 그의 입력 데이터 포맷을 원하는 동작 모드에 적합하게 되도록 조정함에 의해 2D에서 3D 디스플레이로 절환될 수 있다. 시간 공간-광학 지향성 광 변조기가 2D 디스플레이로서 이용되면, 그의 광 각도 크기는 그의 MLA(220) 마이크로 렌즈 소자와 연관된 것과 그의 짐발의 굴절 각도의 합 ±(Θ +

Figure 112014057164923-pct00071
)일 것이며, 개별 변조 그룹(Gi)의 화소 해상도는 보다 높은 공간 해상도를 달성하도록 레버리징될 것이다.The time-space-optical directional light modulator may be used as back light for a liquid crystal display (LCD) to implement a 3D display. In addition, the time-space-optical directional light modulator can be operated as a 2D high resolution display. In this case, individual pixels of QPI device 210 are used to modulate color and intensity, while MLA 220 is used to fill the viewing angle of the display. The temporal space-optical light modulator can be switched from 2D to 3D display by adjusting its input data format to suit the desired mode of operation. If the time-space-optical directional light modulator is used as a 2D display, its light angular magnitude is the sum of the refractive angles of its gimbal and that associated with its MLA 220 micro lens element ± (Θ +
Figure 112014057164923-pct00071
), And the pixel resolution of the individual modulation group G i will be leveraged to achieve higher spatial resolution.

따라서, 본 발명은 필요에 따라 단독, 또는 여러 조합 또는 여러 서브 조합으로 실현될 수도 있는 다수의 측면을 가진다. 제한이 아닌 예시를 위해 본 명세서에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시 예가 개시되고 설명되었지만, 당업자라면 전체 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고서 형태 및 세부 사항들이 다양하게 변경될 수 있음을 알 것이다.
Accordingly, the present invention has a number of aspects that may be realized alone or in various combinations or in various sub-combinations as desired. While certain preferred embodiments of the invention have been disclosed and described herein for purposes of illustration and not limitation, those skilled in the art can variously change forms and details without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the entire claims. You will know.

Claims (48)

광 변조기로서,
화소들의 마이크로 어레이를 가진 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와,
웨이퍼 레벨 광학 기기(wafer level optics: WLO) 마이크로 렌즈 어레이를 구비하며,
화소들의 마이크로 어레이는 다수의 화소들의 그룹들을 포함하고, 화소들의 그룹들은 공간 변조 어레이를 나타내며,
상기 마이크로 렌즈 어레이내의 각 마이크로 렌즈들은 상기 방출 마이크로 에미터 어레이의 화소들의 그룹(group of pixels)에 걸쳐 있으며, 그에 의해 마이크로 렌즈 어레이내의 마이크로 렌즈는 각 화소 그룹내의 각 화소로부터의 조명(illumination)을 다른 방향으로 지향시키는
광 변조기.
As an optical modulator,
An emission micro emitter array device having a micro array of pixels;
Equipped with wafer level optics (WLO) micro lens arrays,
The micro array of pixels comprises a plurality of groups of pixels, the groups of pixels representing a spatial modulation array,
Each micro lens in the micro lens array spans a group of pixels of the emitting micro emitter array, whereby the micro lens in the micro lens array provides illumination from each pixel in each pixel group. Oriented in different directions
Light modulator.
제 1 항에 있어서,
각 화소 그룹은 2차원 화소 그룹인
광 변조기.
The method of claim 1,
Each pixel group is a two-dimensional pixel group
Light modulator.
제 2 항에 있어서,
상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 각 화소는 개별적으로 어드레스 가능한 고체 상태 광 에미터이고, 상기 고체 상태 광 에미터는 발광 다이오드와 레이저 다이오드를 포함하는 그룹으로부터 선택되는
광 변조기.
The method of claim 2,
Each pixel of the emitting micro emitter array device is an individually addressable solid state light emitter, wherein the solid state light emitter is selected from the group comprising a light emitting diode and a laser diode.
Light modulator.
제 3 항에 있어서,
상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 각 화소는 다수 컬러의 광을 방출하며, 각 화소는 선택된 컬러 및 세기의 광을 방출하도록 개별적으로 어드레스 할 수 있는
광 변조기.
The method of claim 3, wherein
Each pixel of the emitting micro emitter array device emits a plurality of colors of light, each pixel being individually addressable to emit light of a selected color and intensity.
Light modulator.
제 3 항에 있어서,
상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 화소들은 10 미크론 이하의 선형 치수(linear dimension)를 가지는
광 변조기.
The method of claim 3, wherein
The pixels of the emitting micro emitter array device have a linear dimension of less than 10 microns.
Light modulator.
제 3 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이는 다수의 적층형 마이크로 렌즈 어레이들로 구성되는
광 변조기.
The method of claim 3, wherein
The micro lens array is composed of a plurality of stacked micro lens arrays.
Light modulator.
제 4 항에 있어서,
상기 광 변조기의 방향, 컬러 및 세기 어드레스 지정은 상기 광 변조기로의 멀티플 필드 데이터(multiple field data) 입력을 사용하여 달성되고, 그에 의해, 화소 그룹들의 공간 어레이내의 각각의 지정된 화소 그룹 어드레스마다, 방출된 광의 방향을 특정하기 위해 적어도 하나의 입력 데이터 필드가 이용되고, 그 지정된 방향으로 방출된 광의 컬러 및 세기를 특정하기 위해 적어도 하나의 필드가 이용되는
광 변조기.
The method of claim 4, wherein
The direction, color and intensity addressing of the light modulator is achieved using multiple field data input to the light modulator, whereby for each specified pixel group address in the spatial array of pixel groups, emission At least one input data field is used to specify the direction of the emitted light, and at least one field is used to specify the color and intensity of the light emitted in the specified direction.
Light modulator.
제 4 항에 있어서,
상기 광 변조기가 다수 개로 구성되며, 그 광 변조기들은 타일형 어레이를 구비하는
광 변조기.
The method of claim 4, wherein
The light modulator comprises a plurality of light modulators, the light modulators having a tiled array.
Light modulator.
제 4 항에 있어서,
상기 광 변조기가 다수개로 구성되고, 타일형 어레이로 된 상기 광 변조기들의 집단 세트(collective set)를 포함하며,
각각의 광 변조기에 있어서, 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 화소들은 멀티컬러 화소들로서, 선택된 컬러 및 세기를 가진 광을 방출하도록 개별적으로 어드레스 가능하고, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 다수의 적층형 마이크로 렌즈 어레이로 구성되고, 마이크로 렌즈 어레이의 렌즈들의 각각은 각 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 각각의 화소 그룹내의 다수의 화소들과 연관되어 그들과 정렬되며, 각 렌즈는 다수의 화소들로부터 방출된 광을 렌즈의 개구수내의 대응하는 이산 방향 세트(discrete set of directions)로 광학적으로 매핑하여, 광의 세기 및 컬러가 이산 방향 세트의 각 개별 방향으로 방출되도록 하고, 그에 의해 광 변조기는 광 변조기들의 집단 세트에 걸쳐 있는 개구를 가로질러 컬러, 세기 및 방향 변조된 광을 생성할 수 있게 되는
광 변조기.
The method of claim 4, wherein
The light modulator comprises a plurality of light modulators and includes a collective set of the light modulators in a tiled array,
In each light modulator, the pixels of the emitting micro emitter array device are multicolor pixels, individually addressable to emit light having a selected color and intensity, the micro lens array consisting of a plurality of stacked micro lens arrays. And each of the lenses of the micro lens array is associated with and aligned with a plurality of pixels in each pixel group of each emitting micro emitter array device, each lens receiving light emitted from the plurality of pixels from the aperture of the lens. Optically mapped to a corresponding discrete set of directions in the water, such that the intensity and color of the light is emitted in each individual direction of the discrete direction set, whereby the light modulator opens through the population set of light modulators. Can generate color, intensity, and direction modulated light across the Being
Light modulator.
제 4 항에 있어서,
개별 광 변조기로의 멀티플 필드 데이터 입력을 이용하여 상기 광 변조기들의 각 화소의 방향, 컬러 및 세기 어드레스 지정이 달성되고, 그에 의해 화소 그룹의 공간 어레이내의 각각의 지정된 화소 그룹 어드레스마다, 방출된 광의 공간 방향을 특정하기 위해 적어도 하나의 입력 데이터 필드가 이용되고, 그 지정된 방향으로 방출된 광의 컬러 및 세기를 특정하기 위해 적어도 하나의 필드가 이용되는
광 변조기.
The method of claim 4, wherein
Using multiple field data inputs to a separate light modulator, the direction, color and intensity addressing of each pixel of the light modulators is achieved, whereby for each specified pixel group address in the spatial array of pixel groups, the space of emitted light At least one input data field is used to specify the direction, and at least one field is used to specify the color and intensity of the light emitted in the specified direction.
Light modulator.
제 4 항에 있어서,
상기 광 변조기는 멀티플 필드 데이터 입력의 포맷이 원하는 동작 모드에 적합하게 되도록 조정함에 의해 3D 디스플레이 또는 고 해상도 2D 디스플레이로서 동작하도록 절환될 수 있는
광 변조기.
The method of claim 4, wherein
The optical modulator can be switched to operate as a 3D display or a high resolution 2D display by adjusting the format of the multiple field data input to suit the desired mode of operation.
Light modulator.
제 4 항에 있어서,
상기 광 변조기는 3D 디스플레이 또는 2D 디스플레이를 생성하기 위해 액정 디스플레이에 대한 배면광으로서, 상기 액정 디스플레이내에 존재하는
광 변조기.
The method of claim 4, wherein
The light modulator is a backlight for a liquid crystal display to produce a 3D display or a 2D display, the light modulator being present in the liquid crystal display.
Light modulator.
제 1 항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 마이크로 에미터로부터의 조명의 다른 방향은 각도 크기를 정의하고, 상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와 상기 마이크로 렌즈 어레이는 함께 조립되고, 적어도 하나의 축을 중심으로 단일 어셈블리로서 각도 굴절되어 방출 마이크로 에미터 어레이의 방출 표면의 평면내에서 및 ±최대 각도 굴절의 범위내에서 광을 방출하는
광 변조기.
The method according to any one of claims 1 to 12,
The other direction of illumination from the emitting micro emitter defines an angular magnitude, wherein the emitting micro emitter array device and the micro lens array are assembled together and angularly refracted as a single assembly about at least one axis to emit the micro microe Emitting light in the plane of the emitting surface of the emitter array and within the range of ± maximum angular deflection.
Light modulator.
제 13 항에 있어서,
상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스 및 마이크로 렌즈 어레이는 각 축을 중심으로 한 ± 최대 각도 굴절의 범위내에서 2개의 직교하는 축을 중심으로 단일 어셈블리로서 각도 굴절되도록 구성되는
광 변조기.
The method of claim 13,
The emitting micro emitter array device and the micro lens array are configured to be angularly deflected as a single assembly about two orthogonal axes within a range of ± maximum angular deflection about each axis.
Light modulator.
제 14 항에 있어서,
상기 각도 굴절은 다른 방향들간의 각도 해상도를 증가시키거나 방출 마이크로 에미터로부터의 조명의 다른 방향들의 각도 크기를 증가시키는
광 변조기.
The method of claim 14,
The angular deflection increases the angular resolution between the different directions or increases the angular magnitude of the different directions of illumination from the emitting micro emitter.
Light modulator.
제 13 항에 있어서,
타일형 어레이내의 인접하는 광 변조기들은 인접 화소 그룹들내의 활성 화소들간에 일부 불활성 에지 화소들을 가지는
광 변조기.
The method of claim 13,
Adjacent light modulators in a tiled array have some inactive edge pixels between active pixels in adjacent pixel groups.
Light modulator.
제 3 항에 있어서,
상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 화소들은 멀티 컬러 화소들로서, 선택된 컬러 및 세기를 가진 광을 방출하도록 개별적으로 어드레스 가능하며,
상기 마이크로 렌즈 어레이는 다수의 적층형 마이크로 렌즈 어레이를 가지며, 마이크로 렌즈 어레이의 렌즈들의 각각은 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 화소 그룹내의 다수의 화소들과 연관되어 그들과 정렬되며, 각 렌즈는 각각의 다수의 화소들로부터 방출된 광을 각 렌즈의 개구수내의 대응하는 이산 방향 세트(discrete set of directions)로 광학적으로 매핑하여, 광의 세기 및 컬러가 이산 방향 세트의 각 개별 방향으로 방출되도록 하고, 그에 의해 광 변조기가 컬러, 세기 및 방향 변조된 광을 생성할 수 있게 하는
광 변조기.
The method of claim 3, wherein
The pixels of the emitting micro emitter array device are multi color pixels, individually addressable to emit light having a selected color and intensity,
The micro lens array has a plurality of stacked micro lens arrays, each of the lenses of the micro lens array associated with and aligned with a plurality of pixels in a pixel group of the emitting micro emitter array device, each lens being a plurality of each Optically maps the light emitted from the pixels of to a corresponding discrete set of directions in the numerical aperture of each lens, such that the intensity and color of the light is emitted in each individual direction of the discrete direction set, thereby Enable the optical modulator to produce color, intensity, and direction modulated light.
Light modulator.
제 1 항에 있어서,
상기 광 변조기가 다수개로 구성되며, 그 광 변조기들이 타일형 어레이를 구비하는
광 변조기.
The method of claim 1,
The optical modulator is composed of a plurality of optical modulators having a tiled array
Light modulator.
제 1 항에 있어서,
상기 광 변조기는 멀티플 필드 데이터 입력의 포맷이 원하는 동작 모드에 적합하게 되도록 조정함에 의해 3D 디스플레이 또는 고 해상도 2D 디스플레이로서 동작하도록 절환될 수 있는
광 변조기.
The method of claim 1,
The optical modulator can be switched to operate as a 3D display or a high resolution 2D display by adjusting the format of the multiple field data input to suit the desired mode of operation.
Light modulator.
지향성 광 변조기로서,
2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와;
마이크로 렌즈 소자들의 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고,
상기 2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스 및 상기 마이크로 렌즈 어레이는 함께 조립되어, 단일 어셈블리로서 각도 굴절되어 방출 마이크로 에미터 어레이의 방출 표면의 평면내에서 2 축들을 중심으로 및 각각의 축에 있어서 ±최대 각도 굴절의 범위내에서 광을 방출하며,
2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스는 화소들의 어레이를 포함하고, 각 화소는 개별적으로 어드레스 가능한 고체 상태 광 에미터이며,
2개 축들의 각각을 중심으로 한 각도 굴절의 주기성은 입력 화상 데이터의 프레임 레이트내에서 최대 각도 굴절의 시간적 커버리지를 인에이블하도록 선택되는,
지향성 광 변조기.
As a directional light modulator,
A two-dimensional emission micro emitter array device;
A micro lens array of micro lens elements,
The two-dimensional emission micro emitter array device and the micro lens array are assembled together, angularly refracted as a single assembly, with a maximum of about two axes and about each axis in the plane of the emission surface of the emission micro emitter array. Emit light within the range of angular refraction,
The two dimensional emission micro emitter array device comprises an array of pixels, each pixel being an individually addressable solid state light emitter,
The periodicity of angular refraction about each of the two axes is selected to enable temporal coverage of the maximum angular refraction within the frame rate of the input image data,
Directional light modulator.
삭제delete 제 20 항에 있어서,
상기 2차원 방출 마이크로 에미터 어레이의 각 화소는 20×20 미크론을 초과하지 않은 치수를 가진
지향성 광 변조기.
The method of claim 20,
Each pixel of the two-dimensional emission micro-emitter array has dimensions not exceeding 20 × 20 microns.
Directional light modulator.
제 20 항에 있어서,
각 화소는 방출되는 광의 컬러 및 세기를 변조하도록 개별적으로 어드레스 가능한
지향성 광 변조기.
The method of claim 20,
Each pixel is individually addressable to modulate the color and intensity of the light emitted
Directional light modulator.
제 20 항에 있어서,
상기 각도 굴절은 2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와 마이크로 렌즈 어레이의 어셈블리를 위한 짐발 지지대(gimbal support)에 의해 제공되고, 그 어셈블리는 짐발 지지대의 각도 굴절에 의해 2 축들의 각각에서의 각도 크기를 시간적으로 확장시키며, 그에 의해 2 축들의 각각을 따르는 광 방향 세트를 시간적으로 확장시키는
지향성 광 변조기.
The method of claim 20,
The angular deflection is provided by a gimbal support for the assembly of the two-dimensional emission micro emitter array device and the micro lens array, the assembly being angular magnitude in each of the two axes by the angular deflection of the gimbal support. Expanding in time, thereby expanding in time the set of light directions along each of the two axes.
Directional light modulator.
제 24 항에 있어서,
시간적으로 확장된 상기 각도 크기는 시간적으로 연속 또는 이산적이며, 화상 입력 데이터 프레임 레이트와 비례하고 그와 동기되는 반복 레이트(repetition rate)를 가지며, 그에 의해 2 축들의 각각을 중심으로 하는 최대 각도 굴절은 상기 지향성 광 변조기의 확장된 각도 크기, 각도 커버리지(angular coverage), 형상 및 종횡비를 결정하는
지향성 광 변조기.
The method of claim 24,
The temporally extended angular magnitude is continuous or discrete in time and has a repetition rate proportional to and synchronous with the image input data frame rate, thereby maximal angular refraction about each of the two axes. Is used to determine the extended angular magnitude, angular coverage, shape and aspect ratio of the directional light modulator.
Directional light modulator.
제 25 항에 있어서,
상기 2축들의 각각을 중심으로 하는 각도 굴절은, 각각의 축을 따르는 각도 크기에 대한 확장된 각도 크기의 비율과 동일한 계수와 입력 화상 데이터의 프레임 레이트를 승산한 값과 적어도 동일한
지향성 광 변조기.
The method of claim 25,
Angular refraction about each of the two axes is at least equal to a value multiplied by a frame rate of the input image data with a coefficient equal to the ratio of the extended angle magnitude to the angle magnitude along each axis
Directional light modulator.
제 24 항에 있어서,
각 화소의 어드레스 지정은 상기 지향성 광 변조기로의 멀티플 필드 데이터(multiple field data) 입력을 사용하여 달성되고, 그에 의해, 화소 그룹들의 공간 어레이내의 각각의 지정된 화소 그룹 어드레스마다, 방출된 광의 방향을 특정하기 위해 적어도 하나의 입력 데이터 필드가 이용되고, 그 지정된 방향으로 방출된 광의 컬러 및 세기를 특정하기 위해 적어도 하나의 필드가 이용되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 24,
Addressing of each pixel is accomplished using multiple field data input to the directional light modulator, whereby for each specified pixel group address in the spatial array of pixel groups, the direction of the emitted light is specified. At least one input data field is used to specify and at least one field is used to specify the color and intensity of the light emitted in the specified direction.
Directional light modulator.
지향성 광 변조기로서,
2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와;
마이크로 렌즈 소자들의 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고,
상기 2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스 및 상기 마이크로 렌즈 어레이는 함께 조립되어, 단일 어셈블리로서 각도 굴절되어 방출 마이크로 에미터 어레이의 방출 표면의 평면내에서 2 축들을 중심으로 및 각각의 축에 있어서 ±최대 각도 굴절의 범위내에서 광을 방출하며,
상기 지향성 광 변조기는 입력 데이터의 포맷이 원하는 모드에 적합하게 되도록 조정함에 의해 3D 디스플레이 모드 또는 고 해상도 2D 디스플레이 모드에서 동작하도록 절환될 수 있는 디스플레이로서 이용되는
지향성 광 변조기.
As a directional light modulator,
A two-dimensional emission micro emitter array device;
A micro lens array of micro lens elements,
The two-dimensional emission micro emitter array device and the micro lens array are assembled together, angularly refracted as a single assembly, with a maximum of about two axes and about each axis in the plane of the emission surface of the emission micro emitter array. Emit light within the range of angular refraction,
The directional light modulator is used as a display that can be switched to operate in a 3D display mode or a high resolution 2D display mode by adjusting the format of the input data to suit the desired mode.
Directional light modulator.
지향성 광 변조기로서,
2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와;
마이크로 렌즈 소자들의 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고,
상기 2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스 및 상기 마이크로 렌즈 어레이는 함께 조립되어, 단일 어셈블리로서 각도 굴절되어 방출 마이크로 에미터 어레이의 방출 표면의 평면내에서 2 축들을 중심으로 및 각각의 축에 있어서 ±최대 각도 굴절의 범위내에서 광을 방출하며,
상기 지향성 광 변조기는, 3D 디스플레이 또는 고 해상도 2D 디스플레이로서 동작하도록 절환될 수 있는 LCD(Liquid Crystal Display)에 대한 배면광으로서 이용되는
지향성 광 변조기.
As a directional light modulator,
A two-dimensional emission micro emitter array device;
A micro lens array of micro lens elements,
The two-dimensional emission micro emitter array device and the micro lens array are assembled together, angularly refracted as a single assembly, with a maximum of about two axes and about each axis in the plane of the emission surface of the emission micro emitter array. Emit light within the range of angular refraction,
The directional light modulator is used as a back light for a liquid crystal display (LCD) that can be switched to operate as a 3D display or a high resolution 2D display.
Directional light modulator.
지향성 광 변조기로서,
2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와;
마이크로 렌즈 소자들의 마이크로 렌즈 어레이를 포함하고,
상기 2차원 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스 및 상기 마이크로 렌즈 어레이는 함께 조립되어, 단일 어셈블리로서 각도 굴절되어 방출 마이크로 에미터 어레이의 방출 표면의 평면내에서 2 축들을 중심으로 및 각각의 축에 있어서 ±최대 각도 굴절의 범위내에서 광을 방출하며,
상기 지향성 광 변조기는 그의 확장된 각도 크기내에서 인간 시각 시스템의 눈 각도 분리(human visual system eye angular separation)에 적합한 각도 해상도값을 가진 다수의 뷰(view)를 변조할 수 있으며, 그에 의해 디스플레이되는 3D 콘텐츠를 관람하기 위해 안경을 이용할 필요가 없는 3D 디스플레이가 가능하게 되는
지향성 광 변조기.
As a directional light modulator,
A two-dimensional emission micro emitter array device;
A micro lens array of micro lens elements,
The two-dimensional emission micro emitter array device and the micro lens array are assembled together, angularly refracted as a single assembly, with a maximum of about two axes and about each axis in the plane of the emission surface of the emission micro emitter array. Emit light within the range of angular refraction,
The directional light modulator can modulate a number of views with an angular resolution value suitable for human visual system eye angular separation within its extended angular magnitude, thereby being displayed. 3D display without the need to use glasses to watch 3D content
Directional light modulator.
지향성 광 변조기로서,
다수의 화소들을 구비하는 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와;
상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와 정렬되고 그에 물리적으로 접착된 마이크로 렌즈 어레이와;
2 세트의 전자기 액튜에이터를 가진 2축 짐발을 포함하며,
2 세트의 전자기 액튜에이터는 짐발의 2 축에 정렬되어 각각의 축에 있어서의 ±최대 각도 굴절의 범위내의 및 짐발의 2축을 중심으로 한 접착 패드의 시간적 각도 굴절에 영향을 주며,
방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 각 화소는 개별적으로 어드레스 가능한 고체 상태 광 에미터이며,
짐발의 2개 축들의 각각을 중심으로 하는 각도 굴절의 주기성은 입력 화상 데이터의 프레임 레이트내에서 최대 각도 굴절의 시간적 커버리지를 인에이블하도록 선택되는,
지향성 광 변조기.
As a directional light modulator,
An emission micro emitter array device having a plurality of pixels;
A micro lens array aligned with and physically bonded to said emitting micro emitter array device;
Includes a biaxial gimbal with two sets of electromagnetic actuators,
The two sets of electromagnetic actuators are aligned with the two axes of the gimbal, affecting the temporal angular deflection of the adhesive pad within the range of ± maximum angular deflection in each axis and about the two axes of the gimbal,
Each pixel of the emitting micro emitter array device is an individually addressable solid state light emitter,
The periodicity of the angular deflection about each of the two axes of the gimbal is chosen to enable temporal coverage of the maximum angular deflection within the frame rate of the input image data,
Directional light modulator.
제 31 항에 있어서,
상기 2축 짐발은 다수의 실리콘 기판 층을 이용하여 짐발 베이스에 대해 상대적인 짐발의 중립 위치를 정의하는 기계적 저항 스프링과 상기 짐발의 2축 피봇을 실현하도록 구현되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 31, wherein
The biaxial gimbal is implemented to realize a biaxial pivot of the gimbal with a mechanical resistance spring defining a neutral position of the gimbal relative to the gimbal base using multiple layers of silicon substrate.
Directional light modulator.
제 32 항에 있어서,
상기 전자기 액튜에이터에 대한 구동 전기 신호는 시간적으로 연속적이거나 이산적인 시간적 각도 굴절을 제공하고, 디바이스 인터페이스 콘택트를 통해 제공되는 화상 입력 데이터 프레임 레이트와 비례하고 그와 동기되는 반복 레이트(repetition rate)를 가지며, 상기 구동 전기 신호는 짐발의 베이스층의 최상측과 콘택트 패드의 배면측에 접착된 센서들의 세트에 의해 제공된 정정값을 포함하는
지향성 광 변조기.
The method of claim 32,
The drive electrical signal for the electromagnetic actuator provides a temporal continuous or discrete temporal angular deflection, and has a repetition rate proportional to and in synchronization with the image input data frame rate provided through the device interface contact, The drive electrical signal includes a correction provided by a set of sensors adhered to the top side of the gimbal's base layer and the back side of the contact pad.
Directional light modulator.
제 31 항에 있어서,
상기 2축 짐발은 접착 패드의 배면측상의 구면 피봇과 짐발 베이스의 최상부측상의 매칭된 구면 소켓을 포함하는
지향성 광 변조기.
The method of claim 31, wherein
The biaxial gimbal includes a spherical pivot on the back side of the adhesive pad and a matched spherical socket on the top side of the gimbal base.
Directional light modulator.
제 31 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이에 있어서, 그의 구성 렌즈의 각각은 화소 그룹들의 2차원 어레이내의 각각의 다수의 화소들과 연관되어 그들과 정밀하게 정렬되며, 각 구성 렌즈는 각각의 다수의 화소들로부터 방출된 광을 각 구성 렌즈의 개구수에 의해 정의된 각도 크기내의 대응하는 이산 방향 세트(discrete set of directions)로 광학적으로 매핑하는
지향성 광 변조기.
The method of claim 31, wherein
In the microlens array, each of its constituent lenses is associated with and precisely aligned with each of the plurality of pixels in the two-dimensional array of pixel groups, each constituent lens having light emitted from each of the plurality of pixels. To optically map the corresponding discrete sets of directions within an angular magnitude defined by the numerical aperture of each component lens.
Directional light modulator.
제 31 항에 있어서,
상기 지향성 광 변조기는, 확장된 공간 개구를 가진 지향성 광 변조기들의 타일형 어레이를 형성하도록 다수개가 이용되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 31, wherein
The directional light modulator is used in plural to form a tiled array of directional light modulators with an extended spatial aperture.
Directional light modulator.
제 36 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이에 있어서, 그의 구성 렌즈의 각각은 화소 그룹들의 2차원 어레이내의 각각의 다수의 화소들과 연관되어 그들과 정밀하게 정렬되며, 각 구성 렌즈는 각각의 다수의 화소들로부터 방출된 광을 각 구성 렌즈의 개구수에 의해 정의된 각도 크기내의 대응하는 이산 방향 세트(discrete set of directions)로 광학적으로 매핑하고, 상기 지향성 광 변조기는 화소 그룹들의 공간 어레이들의 집단 세트를 더 포함하고, 그에 의해 각 화소 그룹내의 각 화소는 컬러, 세기 및 방향에 있어서 변조된 광을 생성하도록 개별적으로 어드레스 가능하고, 그에 의해 확장된 공간 개구 지향성 광 변조기 디바이스가 컬러, 세기 및 방향에 있어서 변조되는 공간 어레이의 집단 세트에 걸쳐있는 공간 개구를 가로질러 공간적으로 변조된 광을 생성할 수 있게 되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 36,
In the microlens array, each of its constituent lenses is associated with and precisely aligned with each of the plurality of pixels in the two-dimensional array of pixel groups, each constituent lens having light emitted from each of the plurality of pixels. Is optically mapped to a corresponding discrete set of directions within an angular magnitude defined by the numerical aperture of each constituent lens, the directional light modulator further comprising a collective set of spatial arrays of pixel groups Whereby each pixel in each pixel group is individually addressable to produce modulated light in color, intensity, and direction, whereby the expanded spatial aperture directional light modulator device is modulated in color, intensity, and direction. To generate spatially modulated light across a spatial aperture that spans a population set It is
Directional light modulator.
제 37 항에 있어서,
상기 지향성 광 변조기는 3D 디스플레이 또는 고 해상도 2D 디스플레이로서 동작하도록 절환될 수 있는 3D 디스플레이 또는 2D 디스플레이를 생성하기 위한, LCD(Liquid Crystal Display)에 대한 배면광으로서 이용되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 37,
The directional light modulator is used as a back light for a liquid crystal display (LCD) to produce a 3D display or 2D display that can be switched to operate as a 3D display or a high resolution 2D display.
Directional light modulator.
제 37 항에 있어서,
상기 지향성 광 변조기는, 그의 확장된 각도 크기내에서 인간 시각 시스템의 눈 각도 분리(human visual system eye angular separation)에 적합한 각도 해상도값을 가진 다수의 뷰(view)를 변조할 수 있으며, 그에 의해 디스플레이되는 3D 콘텐츠를 관람하기 위해 안경을 이용할 필요가 없는 3D 디스플레이가 가능하게 되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 37,
The directional light modulator can modulate a number of views with an angular resolution value suitable for human visual system eye angular separation within its extended angular magnitude, thereby displaying the display. 3D display without the need to use glasses to watch 3D content
Directional light modulator.
제 31 항에 있어서,
상기 지향성 광 변조기는 3D 디스플레이 또는 고 해상도 2D 디스플레이로서 동작하도록 절환될 수 있는 3D 디스플레이 또는 2D 디스플레이를 생성하기 위한, LCD(Liquid Crystal Display)에 대한 배면광으로서 이용되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 31, wherein
The directional light modulator is used as a back light for a liquid crystal display (LCD) to produce a 3D display or 2D display that can be switched to operate as a 3D display or a high resolution 2D display.
Directional light modulator.
제 31 항에 있어서,
상기 지향성 광 변조기의 광 필드 변조 기능은 합성 홀로그램(synthetic holography) 3D 디스플레이를 구현하는데 이용될 수 있는 3D 광 필드 디스플레이의 근본적인 토대가 되는
지향성 광 변조기.
The method of claim 31, wherein
The optical field modulation function of the directional light modulator is a fundamental foundation of 3D light field displays that can be used to implement synthetic holography 3D displays.
Directional light modulator.
지향성 광 변조기를 형성하는 방법으로서,
방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스를 제공하는 단계 - 상기 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스는 마이크로 에미터들의 2차원 어레이를 포함하고, 에미터들의 2차원 어레이는 마이크로 에미터들의 그룹들을 다수개 포함하며, 마이크로 에미터들의 그룹들은 공간 변조 어레이를 나타냄 - 와;
마이크로 렌즈 소자들의 웨이퍼 레벨 광학 기기(wafer level optics: WLO) 마이크로 렌즈 어레이를 제공하는 단계와;
마이크로 렌즈 어레이를 지향성 광 변조기 서브어셈블리내로 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스와 정렬시키는 - 그에 따라 마이크로 렌즈 어레이의 각 마이크로 렌즈 소자는 방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 마이크로 에미터의 2차원 어레이내의 대응하는 다수의 마이크로 에미터와 연관되고 그들과 정렬됨으로써, ±최대 각도 크기 범위내에서 방출 마이크로 에미터 어레이의 방출 표면의 평면내에서 2 축을 중심으로 하여 광을 방출하며, 그에 의해 각 마이크로 렌즈 소자는 대응하는 다수의 마이크로 에미터들로부터 방출된 광을 각 마이크로 렌즈 소자의 개구수에 의해 정의된 각도 크기내의 대응하는 이산 방향 세트(discrete set of directions)로 광학적으로 매핑함 - 단계와;
상기 서브어셈블리의 평면에서 적어도 제 1 축을 중심으로 하여 지향성 광 변조기 서브어셈블리를 시간적으로 각도 굴절시켜서, 그 시간적 각도 굴절에 응답하여 상기 이산 방향 세트를 포함하는 각도 크기가 확장되도록 하는 단계를 포함하고,
제 1 축을 중심으로 한 시간적 각도 굴절의 주기성은 입력 화상 데이터의 프레임 레이트내에서 확장된 각도 크기의 시간적 커버리지를 인에이블하도록 선택되는,
지향성 광 변조기 형성 방법.
A method of forming a directional light modulator,
Providing an emitting micro emitter array device, wherein the emitting micro emitter array device comprises a two dimensional array of micro emitters, the two dimensional array of emitters comprises a plurality of groups of micro emitters Groups of terminals represent a spatial modulation array;
Providing a wafer level optics (WLO) micro lens array of micro lens elements;
Aligning the microlens array with the emitting micro emitter array device into the directional light modulator subassembly, whereby each microlens element of the microlens array has a corresponding multiple in the two-dimensional array of micro emitters of the emitting microemitter array device. By being associated with and aligned with the micro-emitters, they emit light about two axes in the plane of the emitting surface of the emitting micro-emitter array within a ± maximum angular size range, whereby each micro-lens element has a corresponding multiple Optically mapping the light emitted from the micro emitters of to a corresponding discrete set of directions within an angular magnitude defined by the numerical aperture of each micro lens element;
Temporally angularly deflecting the directional light modulator subassembly about at least a first axis in the plane of the subassembly so that an angular magnitude that includes the discrete set of directions is expanded in response to the temporal angular deflection;
The periodicity of the temporal angular refraction about the first axis is selected to enable temporal coverage of the extended angular magnitude within the frame rate of the input image data,
Method for forming a directional light modulator.
제 42 항에 있어서,
상기 지향성 광 변조기 서브어셈블리는 상기 서브어셈블리의 평면에서 제 2 축을 중심으로 하여 시간적으로 각도 굴절됨으로써, 시간적 각도 굴절에 응답하여 이산 방향 세트를 포함하는 각도 크기가 추가로 확장되도록 하고, 상기 제 2 축은 제 1 축에 수직하는
지향성 광 변조기 형성 방법.
The method of claim 42,
The directional light modulator subassembly is angularly refracted about a second axis in the plane of the subassembly such that the angular magnitude comprising a discrete set of directions is further extended in response to the temporal angular deflection. Perpendicular to the first axis
Method for forming a directional light modulator.
제 43 항에 있어서,
방출 마이크로 에미터 어레이 디바이스를 제공하는 단계는 단일 기판상에 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 매트릭스를 제공하는 단계를 포함하고,
마이크로 렌즈 어레이를 제공하는 단계는 마이크로 렌즈 어레이의 매트릭스를 제공하는 단계를 포함하며,
상기 지향성 광 변조기 형성 방법은, 지향성 광 변조기의 매트릭스를 형성하기 위해 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 매트릭스상에 마이크로 렌즈 어레이의 매트릭스를 탑재하는 단계와, 다수의 개별 지향성 광 변조기를 제공하기 위해 지향성 광 변조기의 매트릭스를 다이싱(dice)하는 단계를 포함하는
지향성 광 변조기 형성 방법.
The method of claim 43,
Providing an emitting micro emitter array device comprises providing a matrix of micro emitter array devices on a single substrate,
Providing a micro lens array includes providing a matrix of micro lens arrays,
The method of forming a directional light modulator includes mounting a matrix of microlens arrays on a matrix of microemitter array devices to form a matrix of directional light modulators, and to provide a plurality of individual directional light modulators. Dicing a matrix of matrices
Method for forming a directional light modulator.
제 44 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이의 매트릭스는 반도체 웨이퍼 레벨 정렬 기술을 이용하여 지향성 광 변조기의 매트릭스를 형성하도록 상기 마이크로 에미터 어레이 디바이스의 매트릭스에 대하여 정렬되는
지향성 광 변조기 형성 방법.
The method of claim 44,
The matrix of the micro lens array is aligned with respect to the matrix of the micro emitter array device to form a matrix of the directional light modulator using semiconductor wafer level alignment techniques.
Method for forming a directional light modulator.
제 44 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이의 매트릭스를 제공하는 단계는, 다수의 마이크로 렌즈 어레이 층들을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 마이크로 렌즈 어레이 층들은 마이크로 렌즈 어레이의 매트릭스를 형성하기 위하여 서로 간에 스택(stack)으로 탑재되고 정렬되는
지향성 광 변조기 형성 방법.
The method of claim 44,
Providing a matrix of microlens arrays includes providing a plurality of microlens array layers, the microlens array layers being mounted in a stack with each other to form a matrix of microlens arrays. Aligned
Method for forming a directional light modulator.
제 44 항에 있어서,
각 마이크로 에미터는 그의 컬러 및 밝기를 제어하도록 개별적으로 어드레스 가능한
지향성 광 변조기 형성 방법.
The method of claim 44,
Each micro emitter is individually addressable to control its color and brightness
Method for forming a directional light modulator.
제 47 항에 있어서,
각 마이크로 렌즈 소자의 개구수에 의해 정의되는 각도 크기내에서 대응하는 다수의 마이크로 에미터로부터 대응하는 이산 방향 세트로 방출된 광은, 대응하는 화소 그룹을 형성하며, 각 화소 그룹내의 화소들을 개별 화소 어드레스 지정과 함께 시간적으로 확장된 방향 세트와 연관시키면, 시간적으로 확장된 방향 세트의 개별적 어드레스 지정이 가능하게 되며, 그에 의해 지향성 광 변조기는 시간적으로 확장된 광 방향 세트를 포함하는 임의 방향들로 지향성 변조된 광을 생성하는
지향성 광 변조기 형성 방법.
The method of claim 47,
Light emitted from a corresponding plurality of micro emitters in a corresponding discrete set of directions within an angular size defined by the numerical aperture of each micro lens element forms a corresponding group of pixels and separates the pixels in each group of pixels into individual pixels. Associating with a temporally extended set of directions together with addressing enables individual addressing of a temporally extended set of directions, whereby the directional light modulator is directed in arbitrary directions including a temporally extended set of light directions. To generate modulated light
Method for forming a directional light modulator.
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