JP2021521494A - 視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法 - Google Patents
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- H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
Abstract
Description
ニアアイディスプレイは、従来軍用または官用に実装されることが多かった。しかし現在は、ニアアイディスプレイ産業は、消費者部門での拡大を求めている。同時に、娯楽産業もニアアイディスプレイの市場潜在力を見出しており、例えば、家庭用娯楽システムおよびゲームソフト開発者は、ニアアイディスプレイの研究および開発に取り組んでいる。
1.本発明は、2つ以上の画素によって放出された光が、種々の場所で交差して焦点を作ることを可能にすることで、出力像が視野の複数の深さを有する効果を示すようにする。前述の画素は、単一の画素、または、複数の画素を含む画素群である。
2.本発明による液晶空間光変調器は、コリメート光の方向を直接調節できるため、2つの画素によって放出される光を使用して種々の場所に焦点を作るために画素の位置を移動させる必要はない。すなわち、2つの画素によって放出される光は種々の場所で交差し、かつ種々の焦点を作ることが可能である。過剰な光学素子を使用することに起因する費用をなくすことが可能である。
ステップ101:自発光ディスプレイの1つまたは複数の画素が光をコリメータに放出することでコリメータを通る光が平行化されるステップ
ステップ102:少なくとも2つの画素からのコリメート光が、視野の深さを変えるように異なる場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にするようにコリメート光の方向を変更するためにコリメータからの光の経路上に少なくとも1つのコリメート光方向変更ユニットを設けるステップ
(1)マイクロレンズ:図2Aに示されるように、マイクロレンズ2は、自発光ディスプレイ1によって放出される光の光路上にある。動作中、図2Bに示されるように、自発光ディスプレイ1の少なくとも1つの画素11からの入射光の方向は平行化される。
(2)液晶空間光変調器(LCSLM):図3Aに示されるように、液晶空間光変調器3は複数の液晶セル31を備え、自発光ディスプレイ1上の少なくとも1つの画素11が入射光を放出する時、図3Bに示されるように、少なくとも1つの画素11の入射光を受ける液晶セル31のうちの1つの駆動電圧は、少なくとも1つの画素11からの入射光が平行化されるように変更可能である(液晶の位相を変えるために液晶セル31の駆動電圧を変更する既知の技術はここでは省略される)。
(3)平面メタレンズ:図4Aに示されるように、平面メタレンズ4はバンプを有する複数の部位41を備え、動作中、図4Bに示されるように、画素11のうちの1つからの入射光は部位41のうちの1つによって平行化可能である(平面メタレンズ4が光に影響を与えて異なる方向に進むようにし得るという事実は、当技術分野では周知であるため、ここではさらなる説明は省略される)。本明細書に説明される平面メタレンズは、光を屈折させ、かつコリメート光の方向を変更する機能を果たすナノバンプを含有するメタ表面である。
(1)マイクロレンズ:
A.マイクロレンズ2の構造は図2Aに示されており、マイクロレンズ2を利用して、少なくとも2つのコリメート光が仮想画像を作るために交差し、かつ焦点を合わせることを可能にする。
B.2つの異なるマイクロレンズ2を利用して、2つのコリメート光が交差できるようにし、別のマイクロレンズ2を利用して、別のコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を生じさせるために異なる場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にする。
(2)液晶空間光変調器(LCSLM):
A.液晶空間光変調器3の構造は図3Aに示されている。液晶空間光変調器3の構造は複数の液晶セル31を備え、コリメート光の方向を変更する動作原理は、2つの画素11の入射光(コリメート光)を受ける液晶セル31のうちの1つの駆動電圧を変更することで、少なくとも2つの入射光(コリメート光)の方向は変更されて、少なくとも2つの入射光(コリメート光)を交差させかつ仮想画像の焦点を作らせる。
B.少なくとも2つの異なる液晶セル31の駆動電圧は、視野の複数の深さを有する画像を生じさせるために、2つのコリメート光が異なる場所で交差し、かつ焦点を作るように変更される。
C.液晶セル31の駆動電圧は一定のままであり、少なくとも別の異なる液晶セル31の駆動電圧は、視野の複数の深さを有する画像を生じさせるために、2つのコリメート光が異なる場所で交差し、かつ焦点を作るように変更される。
(3)平面メタレンズ:
A.平面メタレンズ4の構造は図4Aに示されている。平面メタレンズ4は、少なくとも2つのコリメート光が、仮想画像を生じさせるために交差し、かつ焦点を作ることを可能にする。
B.バンプを有する2つの異なる部位41を利用して、2つのコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を生じさせるために、それぞれ、種々の場所で交差して焦点を作ることを可能にする。
C.バンプを有する異なる部位41を利用して、少なくとも2つのコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を作るために、種々の場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にする。
(1)マイクロレンズはコリメータとして使用され、マイクロレンズ、液晶空間光変調器(LCSLM)、または平面メタレンズはコリメート光方向変更ユニットとして使用される。
(2)液晶空間光変調器はコリメータとして使用され、同液晶空間光変調器はコリメート光方向変更ユニットとして使用される。
(3)平面メタレンズはコリメータとして使用され、同平面メタレンズはコリメート光方向変更ユニットとして使用される。
(4)平面メタレンズはコリメータとして使用され、マイクロレンズ、液晶空間光変調器、または平面メタレンズは、コリメート光方向変更ユニットとして使用される。
図5Bに示されるように、液晶セル31のうちの1つの位相は、コリメート光の方向を変えるために変更され得、それによって、2つの画素の光は、視野の深さを拡張するように別の仮想画像52を形成するために別の場所で重なり合うことが可能である。前述の方法によって、液晶セル31の位相は、人間の目6が視野像の複数の深さを実現するように複数の連続した仮想画像を見ることが可能であるように常に調節可能である。
(1)マイクロレンズ2は、光を直接平行化し、かつコリメート光の方向を変更できる。しかしながら、種々のマイクロレンズがコリメート光の方向を変えることが可能である方向は、マイクロレンズの製造プロセスに従ってあらかじめ定められる。従って、図6Aに示されるように、2つの別個のマイクロレンズ2によって、2つのコリメート光は、仮想画像53を生じさせるために交差しかつ焦点を作る。しかしながら、別の仮想画像のための焦点を形成することが必要とされる場合、図6Bに示されるように、別のマイクロレンズ2からの光および元のマイクロレンズ2からのコリメート光は、別の仮想画像54を生じさせるために交差し、かつ別の焦点を作る。
(2)液晶空間光変調器3または平面メタレンズ4を同時に使用して、光を平行化し、かつコリメート光の方向を調節することが可能であり、液晶空間光変調器3の液晶セル31の駆動電圧は、仮想画像を生じさせるために種々の場所で焦点を作るようにコリメート光の方向を調節するために直接変更可能である。しかしながら、平面メタレンズ4は、仮想画像を生じさせるために種々の場所で焦点を作るようにバンプを有する複数の種々の部位41を利用することが必要である。
1.本発明によって、2つ以上の画素によって放出される光は、種々の場所で交差して焦点を作ることで、出力像が視野の複数の深さを有する効果を示すようにする。前述の画素は、単一の画素、または、複数の画素を含む画素群である。
2.本発明による液晶空間光変調器は、コリメート光の方向を直接調節できるため、2つの画素によって放出される光を種々の場所で交差させ、かつ焦点を作ることを可能にするために画素の位置を移動させる必要はない。過剰な光学素子を使用することに起因する費用をなくすことが可能である。
Claims (15)
- 視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法であって、
自発光ディスプレイの1つまたは複数の画素が光をコリメータに放出することで前記コリメータを通る前記光がコリメート光を形成するように平行化されるステップと、
少なくとも2つの画素からの前記コリメート光が、視野の深さを変えるように異なる場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にするように前記コリメート光の方向を変更するために前記コリメータからの前記光の経路上に少なくとも1つのコリメート光方向変更ユニットを設けるステップと、を含むことを特徴とする、
視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。 - 前記自発光ディスプレイは、有機発光ダイオード、微小発光ダイオード、量子ドット発光体、またはレーザを含む活性光源を備えることを特徴とする、請求項1に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記自発光ディスプレイは透明ディスプレイまたは不透明ディスプレイであることを特徴とする、請求項1に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記コリメータは、マイクロレンズ、平面メタレンズ、または液晶空間光変調器であることを特徴とする、請求項1に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記平面メタレンズは光の方向を平行化するためのジオプターレンズの機能を有することを特徴とする、請求項4に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記液晶空間光変調器は複数の液晶セルを備え、前記液晶セル内の液晶の配列は、各画素からの入射光の方向が平行化されるように、前記液晶セルに加えられる駆動電圧を変えることによって変更可能であることを特徴とする、請求項4に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記コリメート光方向変更ユニットは、マイクロレンズ、平面メタレンズ、または液晶空間光変調器であることを特徴とする、請求項1に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記マイクロレンズによって、少なくとも2つのコリメート光が交差し、かつ焦点を合わせることが可能になることを特徴とする、請求項7に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記平面メタレンズは、少なくとも2つのコリメート光が交差し、かつ焦点を合わせることを可能にするためのバンプを有する複数の部位を含むことを特徴とする、請求項7に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- バンプを有する2つの異なる部位を利用して、少なくとも2つのコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を作るために種々の場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にすることを特徴とする、請求項9に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- バンプを有する部位を利用して、少なくとも2つのコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を作るために種々の場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にすることを特徴とする、請求項9に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記液晶空間光変調器は複数の液晶セルを備え、前記液晶セル内の液晶の配列は、前記コリメート光の方向を変更し、かつ少なくとも2つのコリメート光が交差し、かつ焦点を合わせることを可能にするように、前記液晶セルに加えられる駆動電圧を変えることによって変更可能であることを特徴とする、請求項7に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 少なくとも2つの液晶セルの前記駆動電圧は、少なくとも2つのコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を作るために種々の場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にするために変更可能であることを特徴とする、請求項12に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 少なくとも1つの液晶セルの前記駆動電圧は、少なくとも2つのコリメート光が、視野の複数の深さを有する画像を作るために種々の場所で交差し、かつ焦点を合わせることを可能にするために変更可能であることを特徴とする、請求項12に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
- 前記画素は、単一の画素、または、複数の画素を含む画素群であることを特徴とする、請求項1に記載の視野像の複数の深さを可能にするニアアイディスプレイ表示方法。
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