CN105393295A - 可拼合显示装置的光学构造 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，包括用于向观察者显示整合图像的屏幕层和具有光源的阵列的照明层。每个光源发射光束。光学元件的阵列设置在屏幕层和照明层之间，每个光学元件耦合到光源的阵列中的相应光源。显示层包括像素集的矩阵和设置在矩阵内的像素集之间的间隔空间，其中光源的阵列通过光学元件的阵列发射它们的光束，其中每个光学元件被构造成将所接收的光束成形为具有有限的角度扩展的发散投影光束，以将由像素集显示的子图像投影在屏幕层的背侧上成为放大子图像，放大投影图像组合以形成基本上无缝的整合图像。

Description

可拼合显示装置的光学构造
与相关申请的横向参考
本申请基于35U.S.C§119(e)要求2013年7月19日提交的美国临时申请第61/856,462号和2014年3月27日提交的美国非临时申请第14/227,915号的优先权。该优先权申请的内容通过引用整体结合于此。
技术领域
本公开总地涉及显示器，更具体地，但非排它地，涉及可拼合显示器。
背景技术
大型显示器由于制造显示面板的成本与显示面积成指数增长而非常昂贵。这种指数的成本增长是由大型单面板显示器的复杂性增加、与大型显示器相关联的生产率下降(对于大型显示器而言，更多部件必须是无缺陷的)以及增加的运输、传送和设置成本造成的。拼合较小的显示面板以形成较大的多面板显示器能够有助于降低与大型单面板显示器相关的很多成本。
将多个较小的、不太昂贵的显示面板拼合到一起能够导致大型多面板显示器，其可以用作大型墙壁显示器。由每个显示面板显示的单个图像能够构成由该多面板显示器共同显示的较大的整体图像的子部分。虽然多面板显示器能够降低成本，但是它具有大的视觉缺陷。尤其是，围绕显示器的边框区域在由多面板显示器显示的整体图像中带来接缝或裂缝。这些接缝使观察者分散注意力并降低了整体视觉体验。此外，当很多高分辨率显示器被用于实现大型多面板显示器时，整体图像处于极其高分辨率，这对于向极其高分辨率的显示器驱动图像内容(尤其是视频)来说产生带宽和处理挑战。
附图说明
参照以下附图描述了非限制性和非穷尽的实施方式，其中相同的附图标记在各个视图中始终表示相同的部件，除非另有说明。
图1A-1C分别是显示装置的实施方式的两个透视图和横截面图，该显示装置包括设置在屏幕层和照明层之间的显示层。
图2是透过屏幕层至照明层看到的显示装置的实施方式的半透明平面图。
图3显示了由拼合到一起的多于一个的显示装置形成的拼合显示器的实施方式。
图4A是显示装置的实施方式的横截面图。
图4B是显示装置的另一实施方式的横截面图。
图5A是图4A的显示装置的实施方式的部分横截面图，示出了其操作。
图5B是包括均匀光学元件的图4A的显示装置的实施方式的部分横截面图。
图5C是图5B中的指定区域的放大图。
图6A是包括均匀化光学元件的图4A的显示装置的实施方式的部分横截面图。
图6B是均匀化光学元件的实施方式的横截面图。
图7是显示装置的另一实施方式的部分横截面图。
图8是显示装置的另一实施方式的部分横截面图。
具体实施方式
描述了可拼合显示器的装置和系统的实施方式。在下面的描述中，陈述多种特定细节，以提供实施方式的全面理解。但是，本领域技术人员将认识到，在此描述的技术能够在没有一个或多个特定细节的情况下、或利用其它方法、部件、材料等实施。在其它情况下，众所周知的结构、材料或操作没有被详细示出或描述以避免使某些方面模糊不清。
贯穿本说明书对“一个实施方式”或“实施方式”的称谓意味着所描述的特征、结果或特性被包括在至少一个实施方式中。因而，在本说明书中，短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”的出现并不必全部指相同的实施方式。此外，所描述的特征、结构或者特性可以按照任何适当的方式在一个或多个实施方式中组合。
图1A至1C示出显示装置101的实施方式，该显示装置101包括设置在屏幕层110和照明层130之间的显示层120。虽然图1A-1C没有示出在层110、120和130之间的居间层，但应该了解的是，实施方式可以包括各种居间的光学和结构层，诸如透镜阵列、光学偏移(opticaloffsets)和透明衬底，以提供机械刚性。
图1A示出照明层130包括光源131、132、133、134、135和136的阵列。光源阵列中的每个光源照明相应的像素集(pixlet)，以将像素集的子图像投影到屏幕层110上成为整合图像(unifiedimage)。在图1A中所示的实施方式中，每个像素集包括具有布置成行和列(例如，在一个实施方式中100像素乘100像素)的多个单独的透射型显示像素的透射型像素阵列。每个像素集显示整体图像(overallimage)的一部分，并且当与光源和屏幕耦合时，如下面进一步描述的，将整体图像的该部分的放大版本投影到屏幕上。
图1B还示出照明层130包括设置在照明层130的公共平面上的光源131、132、133、134、135和136。在一个实施方式中，每个光源可以是激光器，但在其它实施方式中，每个光源可以是从相对小的发射开口发射光的发光二极管(“LED”)。通常，考虑光源与之耦合的像素集的尺寸，所选择的开口尺寸将取决于亮度和分辨率之间的折衷。例如，具有150-300微米的发射开口的LED能够在一个实施方式中使用，但是在其它实施方式中，更小的发射开口(例如，小于150微米)或更大的开口尺寸(大于1mm平方，例如在一个特定实施方式中1.1mm)可以被使用。LED可以发射白光。在其它实施方式中，可以使用其它技术作为光源。在一个实施方式中，每个光源是从由至少一个其它光源共享的光整合腔(lightintegrationcavity)发射光的开口。
显示层120包括像素集121、122、123、124、125和126的矩阵。所示的实施方式是像素集121-126的2×3矩阵，但是其它显示层可以具有不同的像素集数量和/或布置。在所示的实施方式中，在像素集的矩阵中的每个像素集在显示层120的共同平面上取向。像素集可以是液晶显示器(“LCD”)，该液晶显示器可以是彩色LCD或单色LCD。在一个实施方式中，每个像素集是通过间隔区域128与相邻像素集间隔开的独立显示器阵列。在一个实施方式中，每个像素集测得20×20mm。在矩阵中的每个像素集之间的节距可以是相同的。换句话说，一个像素集的中心与其相邻像素集的中心之间的距离可以是相同的距离。在所示的实施方式中，光源的阵列中的每个光源与像素集具有一一对应关系。例如，光源131对应于像素集121，光源132对应于像素集122，光源133对应于像素集123等等。同样在所示的实施方式中，每个光源在其各自的相应像素集之下居中。
显示层120还包括围绕像素集121-126的间隔区域128。在图1B中，像素集126邻近像素集123和125。像素集126与像素集125间隔开尺寸162，并与像素集123间隔开尺寸164。尺寸162和164可以被考虑为“内部间隔”并且不需要是相等的距离，但是在某些实施方式中是相等的。像素集126还与显示层120的边缘间隔开尺寸161和163。尺寸161和163被认为是“外部间隔”并且不需要是相等的距离，但是在某些实施方式中是相等的。在一个实施方式中，尺寸161和163是尺寸162和164的一半；在一个示例中，尺寸161和163都是2mm且尺寸162和164都是4mm。在所示的实施方式中，像素集之间的内部间隔基本上大于在每个像素集中包括的像素的像素节距(像素之间的间隔)。
在图1B的实施方式中，放大的子图像将均为相同尺寸和方形形状。为了产生相同尺寸的放大子图像，在一个实施方式中，显示层120和其像素集121-126可以从光源131-136偏移固定尺寸165(在一个实施方式中，尺寸165是8mm)，但是其它实施方式可以包括调节照明层和显示层之间的间隔和角度的能力，以调节在屏幕上的放大率，并由此调节在屏幕上的像素集图像的尺寸。例如，这可以补偿像素集到屏幕的距离上的厚度变化。照明层也可以相对于显示层被横向调节，以将图像的边缘与每个面板上的屏幕的边缘对准。
间隔区域128包含背板区域，该背板区域包括用于驱动像素集中的像素的像素逻辑。显示装置101的架构的一个潜在优点是增加用于背板区域内的额外电路的空间。在一个实施方式中，背板区域用于像素内存储器(memory-in-pixel)逻辑。导致像素存储器能够允许每个像素单独刷新而非在每个刷新间隔(例如，60帧每秒)刷新一行中的每个像素。在一个实施方式中，背板区域用于辅助图像处理。当显示装置101用在高分辨率大型格式显示器中时，额外的图像处理能力可以被用于图像信号处理，例如，将图像分成被像素集显示的子图像。在另一实施方式中，背板区域用于嵌入图像传感器。在一个实施方式中，背板区域包括红外图像传感器，用于感测显示装置的环境中的3D场景数据。
图1C示出显示装置101的横截面。每个光源131-136被构造成发射具有有限的角度扩展的发散投影光束147，该发散投影光束147被指向显示层120中的特定的相应像素集。在实施方式中，发散投影光束147可以基本上成形为锥形(圆形开口)，或者倒金字塔形(矩形/方形开口)。额外的光学器件可以设置在光源阵列中的每个光源上，以限定从光源发射的发散投影光束147的有限的角度扩展(例如，20-70度)和/或横截面形状。额外的光学器件(包括折射和/或衍射光学器件)也可以增加发散投影光束147中的显示光的亮度均匀性，使得入射在给定像素集中的每个像素上的发散投影光束147的强度基本上类似。
在图1C中未示出的一些实施方式中，来自不同光源的发散投影光束147能够交叠在显示层120的背侧上的间隔区域128上。在一些实施方式中，每个像素集由来自其相应光源的一个发散投影光束单独地直接照射，所述光源可以大概是点光源。在某些实施方式中，由于来自非相应光源的发散投影光束147的未被吸收的反射，来自非相应光源的非常小百分比的光可以间接入射在像素集上。间隔区域128和照明层130可以涂有光吸收涂层，以减少来自非相应光源的反射最终入射到与该光源不对应的像素集上。光源的有限的角度扩展可以设计以确保发散投影光束147仅直接照射对应于特定光源的像素集。相反，传统LCD技术利用具有大致朗伯(Lambertian)光分布的灯(例如，LED或冷阴极荧光灯)和扩散滤光器，以试图产生从背面照亮LCD面板的均匀漫射光。
在操作中，来自光源(例如光源131)的发散投影光束147中的显示光朝向其相应的像素集(例如，像素集121)传播。每个像素集驱动其像素以在像素集上显示子图像，使得经过像素集传播的显示光包括由像素集显示的子图像。由于光源从小开口产生发散投影光束147，且发散投影光束147具有有限的角度扩展，所以显示光中的子图像随着它进一步远离像素集而变大。因此，当显示光(包括子图像)遇到屏幕层110时，子图像的放大版本被投影到屏幕层110的背侧上。
屏幕层110从像素集121-126偏移固定距离166，以允许子图像随着显示光(在发散投影光束147中)远离驱动子图像的像素集传播而变大。因此，固定距离166可以是子图像的放大率多大的一个分量。在一个实施方式中，固定距离166是2mm。在一个实施方式中，由像素集121-126产生的每个子图像被放大1.5×。在一些实施方式中，由每个像素集121-126产生的每个子图像被放大1.05-1.25×。偏移固定距离166可以通过利用透明的中间件(例如，玻璃或塑料层)来实现。
在一个实施方式中，屏幕层110由适于后投影的不光滑(matte)材料制造，该不光滑材料被涂覆到透明衬底上，该透明衬底提供固定距离166的偏移。屏幕层110的背侧与屏幕层110的观察侧112相对。屏幕层110可以由漫射屏幕制成，该漫射屏幕通过散射来自每个像素集121-126的发散投影光束147(包括子图像)中的显示光而在屏幕层110的观察侧112上呈现整合图像。屏幕层110可以类似于在后投影系统中使用的那些。
图2示出透过屏幕层110至显示层120看到的显示装置101的实施方式的半透明平面图。显示装置121可以利用由光源131-136以及它们相应的像素集121-126产生的放大子图像192来产生整合图像193。在图2中，像素集124产生子图像191，该子图像191被投影(利用来自光源134的发散投影光束147中的显示光)到屏幕层110上，成为放大的子图像192。虽然未示出，但是每个像素集121、122、123、125和126也可以将与放大子图像192是相同尺寸的放大子图像投影到屏幕层110上。这五个放大子图像与放大子图像192组合而形成整合图像193。并且，由于放大子图像的几何对准将在放大子图像之间实际上不留出间隙(如有的话)，所以整合图像193将被观察者察觉为无缝的。在屏幕层110的背侧上的放大子图像横向组合以形成整合图像193。子图像的放大允许整合图像达到屏幕层110的边缘，同时显示层120和照明层130仍可以包括机械边框，该机械边框为电连接提供刚性和支撑，但是在显示装置101的观察者的视线之外。
图3示出一对显示装置101和301，它们拼合到一起，以形成拼合显示器300的实施方式。拼合显示器300显示整体图像，该整体图像是由显示装置101投影的整合图像(例如，整合图像193)和由显示装置301投影的整合图像的组合。在所示的实施方式中，显示装置301基本上与显示装置101相同，但是使用不同的附图标记用于讨论。显示装置101可以按照模块化方法与其它显示装置拼合到一起以构建拼合显示器300。在一个实施方式中，在屏幕层110和屏幕层310之间施加自愈性(self-adhesive)粘合剂。这种粘合剂将混合屏幕层110和屏幕层310，以隐藏拼合显示器300中的屏幕层110和310之间的易于被察觉的接缝。在一个实施方式中，自愈性粘合剂由聚合物制成。在另一实施方式中，单片屏幕层设置在显示层120和320上，使得屏幕层不具有接缝。具有适当机械夹具的单片屏幕层可以尺寸确定成多个显示装置101的共同拼合布置(例如，2×2、3×3、4×4)。与显示装置101相同的第三和第四显示装置可以加入到拼合显示器300中以形成较大拼合显示器，该较大拼合显示器是显示装置101的2×2矩阵并且可以具有与拼合显示器300相关联地解释的相同潜在优点。当然，也可以形成大于2×2矩阵的显示器。
在图3中，尺寸167与尺寸162是相同的距离。这保持了像素集126和324之间的节距，如图所示，并且确保由光源334和像素集324产生的放大子图像的边缘与由光源136和像素集126产生的放大子图像的边缘几何对准。类似地，由光源331和像素集321产生的放大子像素的边缘与由光源133和像素集123产生的放大子像素的边缘几何对准。以这种方式，投影在屏幕层310上的整合图像与投影在屏幕层110上的整合图像对准，以形成由拼合显示器300显示的整体图像。
由于显示装置101和301的放大子图像并因此整合图像在屏幕层110/310上在它们的边缘处对准，所以整体图像的像素节距和密度可以保持相同，甚至在显示装置101和301耦接到一起的情况下也保持相同。由此，在传统拼合显示器在两个显示层耦接在一起的位置处具有分散注意力的边框的情况下，因为作为拼合显示器300上的整体图像的整合图像的几乎无缝的视觉整合，拼合显示器300可以具有不可察觉的接缝。
在一些实施方式(未示出)中，机械结构可以加入到每个显示装置101，以有助于额外显示装置的恰当物理对准。在一个实施方式中，有助于功率和图像信号的电连接器包括在显示装置101中，以便于利用显示装置101的拼合显示器的模块化构造。
图4A示出显示装置400的实施方式。显示装置400在大多数方面类似于图1C中显示的显示装置101。在显示装置的一些实施方式中，期望的是包括光学元件，该光学元件在光源发出的光入射到成像层上的像素集上之前调整所述光。显示装置101和400之间的主要差别在于显示装置400包括光学元件402，该光学元件402光学耦合到光源131、132和133，使得来自每个光源131-133的光在通向相应的像素集121-123的光路上穿过相应的光学元件。在所示的实施方式中，在光源和光学元件之间具有一一对应关系。
光学元件402可以是折射性的、或者衍射性光学元件，并且可以具有正或负光焦度(opticalpower)，使得它们能够准直、聚焦或以其它方式改变光源131-133发射的光束。虽然示出为单个元件，但是在另一实施方式中，每个光学元件402可以是由多个子元件构成的复合光学元件。在一些实施方式中，复合的多个子元件可以是相同类型(折射性的、衍射性的等)，但是在其它实施方式中，多个子元件可以是不同类型—也就是，复合光学元件能够组合折射性和衍射性子元件、折射性子元件等等。
每个光学元件402位于照明层130上并且由结构404支撑在其相应的光源之上。在一个实施方式中，结构404可以是环状结构，该环状结构围绕光源并将光学元件402支撑在其相应的光源之上的恰当位置处。在其它实施方式中，结构404不需要完全围绕其相应的光源。在结构404未围绕其相应的光源的实施方式中，该结构能够是不透明的，以防止光源的交叉污染—也就是，防止来自一个光源的光直接或间接偏离到对应于另一光源的像素集上。
在不同实施方式中，光源可以是包括发光二极管(LED)、小开口LED、激光器、光纤等的不同类型的光源。在所示的实施方式中，每个光源131、132和133是发光二极管(“LED”)，其从相对小的发射开口发射光。例如，可以使用具有150-300微米的发射开口的LED。在一个实施方式中，LED可以发射白色显示光，但是在其它实施方式中，可以使用蓝色LED、紫外(UV)LED或不同颜色/波长的其它LED。每个灯131、132和133被构造成朝向其各自的光学元件402发射光束。光学元件402于是限定从灯发射的光束的有限角度扩展，并且也可以增加朝向像素集传播的显示光的亮度均匀性。在一些实施方式中，例如，强度均匀性可以是±10％，并且角度扩展β(见图5A)可以被限制为45度或30度。
图4B示出显示装置450的实施方式。显示装置450在大多数方面类似于显示装置400：光学元件402光学耦合到相应的光源131、132或133，并且在光源和光学元件之间具有一一对应关系。光学元件402可以具有正或负光焦度，使得它们能够准直、聚焦或以其它方式改变由相应光源131-133发射的光束，并可以是折射性或衍射性的，或可以是一些复合光学元件。光学装置400和450之间的主要差别是在显示装置450中，光学元件402位于分离的光学层452上。光学层452位于照明层130和显示层120之间，使得来自光源131-133的光束在通向它们相应的像素集121-123的光路中穿过相应的光学元件402。在一个实施方式中，光学层452可以包括在光学元件402之间的空隙空间(interstitialspace)454。在一些实施方式中，空隙空间454能够被涂有光吸收涂层，诸如在一个实施方式中的黑漆，以防止光在各层之间的会导致光的交叉污染的反射。如在显示装置400中的，在不同实施方式中，光源可以具有各种类型。
图5A是示出其操作的显示装置400的部分横截面。所描述的操作是单个光源/光学元件/像素集/屏幕组合，但是在显示装置上的这些组合中的其它组合类似地起作用。在操作过程中，光束由光源131发出并穿过光学元件204。光学元件204应用其光焦度，以及它的其它光学特性，以将光源131输出的光束调整为发散投影光束147。发散投影光束147具有扩展角β，该扩展角从光学元件402的光轴测量，使得发散投影光束147的边缘到边缘的扩展角为2β。通过光学元件402的形状和光学特性的适当设计，β的大小可以被严格控制。β的大小通常由诸如光学元件402所光学耦合的像素集121的尺寸以及光学元件和像素集之间的距离的因素确定。在一些实施方式中，期望地是，β的大小使得发散投影光束147中的所有光入射到相应的像素集上。在各种实施方式中，β可以在从0度到90度的范围内，并且在一些实施方式中，从0度到30度或者0度到45度的范围内。
图5B-5C示出显示装置400的操作的额外方面。通常，在光源的开口尺寸和图像的分辨率之间具有相关性：较小的源通常产生更锐利的图像。如图5C所示，为了良好的分辨率，调节光源的尺寸可能是有用的，使得光的局部发散—也就是，由光源在显示像素处对着(subtended)的角度γ，较小。在一个实施方式中，例如，γ可以是6度或更小，但是在其它实施方式中，它可以更小，例如在一个特定实施方式中是1.7度或更小，并且在其它实施方式中，它可以较大。
图6A-6B示出显示装置600的实施方式。显示装置600在大多数方面类似于显示装置400。显示装置400和600之间的主要差别在于显示装置600包括均匀化光学元件602——也就是，光学元件被设计成提供其相应的像素集的均匀照明。在没有均匀化光学元件602的情况下，在像素集121的边缘处的光由于如下三个因素而与中心相比较暗：在屏幕上的入射角、从这个角看到的光源的表观尺寸以及增大的到屏幕的距离。均匀化光学元件602通过使光学元件602的中心从光源131收集小锥形的光线并将其向外扩展成较大锥形而使得像素集121的照明更均匀，如光线604所示。同样，在其边缘处或附近，光学元件602能够以大角度取得大锥形光线，并将其向内弯曲而使之变小，如光线606所示。换言之，光学元件602被设计成在其中心附近施加负光焦度，而在其边缘附近施加正光焦度。
图6B示出能够用于显示装置600中的折射均匀化光学元件602的实施方式。所示的实施方式在形状上基本上为圆柱形，并具有基本上平面的第一表面S1以及第二表面S2，所述第一表面S1将与光源开口接触，第二表面S2的z坐标由以下方程式限定：
z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + Σ i = 1 N α i ρ i
其中r2＝x2+y2，ρ＝r，并且c是表面S2的曲率，定义为c＝1/R，其中R是表面S2的半径，且k和αi是系数。在一个特定实施方式中，系数k和αi的值在如下表中给出：
图7示出显示装置700的实施方式的部分横截面。显示装置700在很多方面类似于显示装置400。显示装置400和700之间的主要差别在于光源。显示装置700使用激光器704作为光源。激光器704位于照明层130上并侧耦合到光学元件702。在所示的实施方式中，光学元件702是衍射性光学元件，其构造为在边缘上耦合激光器光并分配它以从衍射性光学器件以±0.5％平行于衍射性光学器件的光轴发射，并然后随着光学器件边缘的线性变化而连续地并增量地增大角度，在此，它在右侧和左侧上以其最大角度β(例如，45度)发出，且局部发散(localdivergence)为0.5度。在一个实施方式中，衍射性光学元件702可以从ErgophosLLC获得，但是也可以使用其它衍射性光学器件。在保持投影到屏幕层110上的子图像的图像完整性方面，具有来自光源的局部低发散显示光(例如，0.5度)是有帮助的。在其它实施方式中，可以使用不同类型的激光器和不同的光学元件，此外，它们可以以不同于所示和所描述的方式光学耦合。例如，在一个实施方式中，光学元件不需是衍射性的，并且激光器不需要侧耦合到光学元件。
图8示出显示装置800的实施方式。显示装置800在很多方面类似于显示装置400。显示装置400和800之间的主要差别在于显示装置800使用光纤804、806和808作为照明层上的光源。每个光纤的一端位于照明层130中，取向为将光束从其光纤芯部朝向其相应的光学元件402和其相应的像素集发射，同时每个光纤的另一端耦接到光源802。在操作中，光由光源802射到每个光纤中。光行进通过每个光纤，直到它到达光纤端部，在该光纤端部，它作为从光纤芯部朝向光学元件402和相应的像素集的光束发射。在其它实施方式中，光纤804、806、808不需要使用相同的光源802，而是可以代替地使用不同光源。
本发明的实施方式的以上描述，包括在摘要中所描述的那些，不意在是穷尽性的或将本发明限制为所公开的形式。在此为了说明目的而描述了本发明的特定实施方式和示例，但是在本发明的范围内，各种修改都是有可能的，如本领域的技术人员将认识到的。
这些修改可以鉴于以上详细描述而对本发明做出。随后的权利要求中使用的术语不应解释为将本发明限制于在说明书中公开的特定实施方式。此外，本发明的范围应该完全由随后的权利要求书限定，根据所建立的权利要求解释的法律原则来理解。

Claims (30)

1.一种显示装置，包括：
屏幕层，所述屏幕层用于在与所述屏幕层的背侧相对的所述屏幕层的观察侧上向观察者显示整合图像；
照明层，所述照明层具有光源的阵列，其中每个光源发射光束；
光学元件的阵列，每个光学元件光学耦合到所述光源的阵列中的相应光源；
设置在所述屏幕层和所述照明层之间的显示层，所述显示层包括：
像素集的矩阵；以及
设置在所述矩阵中的像素集之间的间隔空间，其中所述光源的阵列定位成通过所述光学元件的阵列发射它们的光束，其中每个光学元件被构造为将所接收的光束成形为具有有限的角度扩展的发散投影光束，以将由所述像素集显示的子图像投影在所示屏幕层的背侧上成为放大子图像，所述放大子图像组合以形成基本上无缝的整合图像。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述光学元件的阵列包括位于所述照明层上的多个光学元件。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述光学元件的阵列包括位于所述照明层和所述显示层之间的光学层上的多个光学元件。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述光学元件具有光焦度。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，所述光学元件是衍射性的或折射性的。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述发散投影光束具有选定的扩展角度。
7.如权利要求6所述的显示装置，其中，所述选定的扩展角度是从30度到45度。
8.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述光学元件是均匀化光学元件，该均匀化光学元件产生入射在相应像素集上的基本上均匀强度的光束。
9.如权利要求8所述的显示装置，其中，所述局部发散小于0.5度。
10.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述光源是一端位于所述照明层上而另一端耦合到光源的光纤。
11.如权利要求1所述的显示装置，其中，每个光源是激光器。
12.如权利要求11所述的显示装置，其中，每个激光器耦合到衍射性光学元件。
13.如权利要求1所述的显示装置，其中，每个光源是发光二极管(LED)。
14.如权利要求13所述的显示装置，其中，每个LED是小开口LED。
15.一种多面板显示器，包括：
布置为形成所述多面板显示器的多个可拼合显示器，每个可拼合显示器包括：
屏幕层，所述屏幕层用于在与所述屏幕侧的背侧相对的所述屏幕层的观察侧上向观察者显示整合图像；
具有光源的阵列的照明层，其中每个光源发射光束；
光学元件的阵列，每个光学元件光学耦合到所述光源的阵列中的相应光源；以及
设置在所述屏幕层和所述照明层之间的显示层，所述显示层包括：
像素集的矩阵；
设置在所述矩阵中的所述像素集之间的间隔区域；以及
所述间隔区域设置在所述矩阵中的所述像素集之间，其中所述光源的阵列定位成通过所述光学元件的阵列发射它们的光束，其中每个光学元件被构造成将所接收的光束成形为具有有限的角度扩展的发散投影光束，以将由所述像素集显示的子图像投影到所述屏幕层的背侧上成为放大子图像，所述放大子图像组合以形成基本上无缝的整合图像，
其中来自每个可拼合显示器的整合图像组合以形成由所述多面板显示器显示的整体图像。
16.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，所述光学元件的阵列包括位于所述照明层上的多个光学元件。
17.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，所述光学元件的阵列包括位于所述照明层和所述显示层之间的光学层上的多个光学元件。
18.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，所述光学元件具有光焦度。
19.如权利要求18所述的多面板显示器，其中，所述光学元件是衍射性的或折射性的。
20.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，所述发散投影光束具有选定的扩展角度。
21.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，所述光学元件是均匀化光学元件，该均匀化光学元件产生入射在相应的像素集上的基本上均匀强度的光束。
22.如权利要求1所述的多面板显示器，其中，所述光源是一端位于所述照明层上而另一端耦合到光源的光纤。
23.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，每个光源是激光器。
24.如权利要求23所述的多面板显示器，其中，每个激光器耦合到衍射性光学元件。
25.如权利要求15所述的多面板显示器，其中，每个光源是发光二极管(LED)。
26.如权利要求25所述的多面板显示器，其中，每个LED是小开口LED。
27.一种显示装置，包括：
屏幕层，所述屏幕层用于在与所述屏幕层的背侧相对的所述屏幕层的观察侧上向观察者显示整合图像；
具有光源的阵列的照明层，其中，所述阵列中的每个光源被构造成发射具有有限的角度扩展的发散投影光束；以及
设置在所述屏幕层和所述照明层之间的显示层，所述显示层包括：
像素集的矩阵；以及
设置在所述矩阵中的所述像素集之间的间隔空间，其中，所述光源的阵列定位成发射具有有限的角度扩展的发散投影光束，以将由所述像素集显示的子图像投影在所述屏幕层的背侧上成为放大子图像，所述放大子图像组合以形成基本上无缝的整合图像。
28.如权利要求27所述的显示装置，还包括光学元件的阵列，每个光学元件光学耦合到所述光源的阵列中的相应光源，其中所述光源的阵列定位成通过所述光学元件的阵列发射它们的光束，其中所述光学元件被构造成将所接收的光束成形为所述发散投影光束。
29.如权利要求28所述的显示装置，其中，所述光学元件的阵列包括位于所述照明层上的多个光学元件。
30.如权利要求28所述的显示装置，其中，所述光学元件的阵列包括位于所述照明层和所述显示层之间的光学层上的多个光学元件。
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