KR101275656B1 - 양자 점들을 위한 기술들 - Google Patents

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돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션
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Abstract

디스플레이 시스템에서 양자 점들과 같은 광 변환 물질들을 구성하기 위한 기술들이 개시된다. 디스플레이 시스템은 제 1 광을 방출하는 광원 성분들을 포함한다. 상기 디스플레이 시스템은 또한 상기 제 1 광에 의해 일루미네이팅되는 광 변환기를 포함한다. 상기 광 변환기는 상기 제 1 광을 특정 컬러 영역을 지원하기 위한 하나 이상의 컬러 성분들을 포함하는 제 2 광으로 변환한다. 상기 제 2 광은 렌더링될 이미지들에 대한 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 공간 및 시간에 따라 변하는 발광 패턴을 형성한다.

Description

양자 점들을 위한 기술들{TECHNIQUES FOR QUANTUM DOTS}
본 출원은 본원에 완전히 설명되는 바와 같은 모든 목적들을 위해 참조로서 본원에 통합되는, "QUANTUM DOT MODULATION FOR DISPLAYS"의 명칭으로 Ajit Ninan에 의해, 2010년 12월 17일 출원되고, 본 발명의 양수인에게 양도된, 공동-계류중인 US 임시 특허 출원 번호 제 61/424,199 호(Attorney Docket No. 60175-0072); "N-MODULATION FOR WIDE COLOR GAMUT AND HIGH BRIGHTNESS"의 명칭으로 Ajit Ninan에 의해, 2011년 3월 2일 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도된, 공동-계류중인 US 임시 특허 출원 번호 제 61/448,599 호(Attorney Docket No. 60175-0078)의 이익을 주장한다.
본 출원은 본원에 완전히 설명되는 바와 같은 모든 목적들을 위해 참조로서 본원에 통합되는, 2009년 9월 11일 출원된 US 특허 출원 번호 제 61/241,681 호 및 2009년 12월 16일 출원된 제 61/287,117 호에 관련된다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이 시스템들에 관한 것이고, 특히, 디스플레이 시스템들의 양자 점들(quantum dots)에 관한 것이다.
이미지들을 디스플레이하기 위해, 디스플레이 시스템은 픽셀들이 백라이트 유닛들(BLUs)과 같은 광원에 의해 일루미네이팅되는 픽셀들의 밝기 레벨들 및 컬러 값들을 조정하는 광 밸브들 및 컬러 필터들을 포함한다. 전형적으로, 형광 또는 발광 다이오드들과 같은 광원들은 디스플레이 패널들 상의 픽셀들을 일루미네이팅한다. 상기 픽셀들을 일루미네이팅하는 광들은 RGB 컬러 필터들 및 액정 재료들에 의해 감쇠된다. 고유의 비효율 광학 필터링으로 인해, 컬러 필터는 입사광의 매우 작은 비율외에는 모두 차단한다. 입사광의 96%만큼이 낭비된다.
부가적으로, 디스플레이 시스템들에 대해 최적화되지 않은 대부분의 파장들의 LED들의 발광의 상이한 타입들, 이미지 반전들, 제한적인 시야각들 및 바람직하지 않은 컬러 표현들 및 색조들이 디스플레이 시스템들에서 발생하여, 디스플레이된 이미지들이 저품질 또는 제한된 컬러 범위들(color gamuts)을 경험한다.
이 섹션에 개시된 방식들은 추구되지만, 이전에 상상되거나 추구된 방법들일 필요는 없다. 따라서, 별도로 지시되지 않으면, 이 섹션에 개시된 임의의 방법들이 이 섹션에 포함된 것에 의해 단순히 종래 기술로서 인정되는 것으로 가정되어서는 안된다. 유사하게, 하나 이상의 방식들에 대해 식별된 문제들은 별도로 지시되지 않으면, 이 섹션에 기초하여 임의의 종래 기술로 인식되도록 가정하지 않아야 한다.
본 발명의 목적은 양자 점들을 위한 기술들을 제공하는 것이다.
디스플레이 시스템의 디스플레이 특성들을 개선하기 위해 광 변환 물질들을 사용하는 기술들이 제공된다. 상기 광 변환 물질들은 발광 다이오드들, 형광들 등과 같은 다양한 유형들의 광원 성분들로부터의 광 조사를 수신하고 새로운 광을 재생성하는 임의의 재료들이다. 예를 들어, 양자 점들은 본원에 개시된 바와 같은 광 변환 물질들로서 사용되고, 디스플레이 시스템의 임의의 광학 층들 또는 성분들에 통합될 수 있다.
광 변환 물질들로 도핑 또는 증착된 광학 층들은 도광(light guide), BEFs(brightness enhancement films), DBEFs(double brightness enhancement films), 씬 또는 벌크 확산기들(thin or bulk diffusers), 반사기들, 콘트라스트 층들, 미러들, 울퉁불퉁한 표면들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자 점들은 코팅, 임베딩, 광학층 가까이에 필름들/시트들 배치 등을 포함하는 다양한 방식들로 상기 광학층에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템의 발광기들의 점상 강도 분포 함수(point spread functions)를 향상시키기 위해 개선된 거울 반사기(specular reflector) 주변의 광학층들에 양자 점들이 사용될 수 있다.
광 변환 물질들은 혼합되지 않은 패턴 또는 혼합된 형태/공통 공간 영역을 공유하는 상태로 분포될 수 있다. 예를 들어, 양자 점들에 의해 형성된 패턴들은 행들, 열들, 등과 같은 선형 패턴들 및 삼각형 패턴들 등과 같은 비-선형 패턴들을 포함할 수 있다.
광 변환 재료들은 컬러 필터들에서 컬러-부가 염색제 대신, 또는 부가적으로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 양자-점-기반 컬러 필터들은 상부 편광기(top polarizer)가 없을 수 있고, 또는 상부 편광기 앞이나 뒤에 위치될 수 있다. 기존의 기술들 하의 (예를 들어, 염료-기반)수동 컬러 필터들 및/또는 편광기들로 (예를 들어, 백색)광을 필터링함으로써 광 에너지의 대부분을 낭비하는 대신, 본원에 개시된 기술 하에서, 입력 광 파장의 넓은 범위/스펙트럼으로 분포된 광 에너지가 컬러 공간에서 렌더링하는 이미지를 지원하기 위해 필요한 주 컬러들의 광을 재생성하는데 효율적으로 사용될 수 있다.
양자-점-기반 광원들 및/또는 양자-점-기반 컬러 필터들은 디스플레이 패널들의 적층을 포함하는 단일 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다. 적층의 하나 이상의 디스플레이 패널들은 컬러 필터를 갖지 않거나 양자 점 기반 컬러 필터들을 가질 수 있다.
컬러들 및/또는 휘도를 부가하기 위해 디스플레이 시스템에서 광 변환 물질들을 사용하는 것의 이점은 높은 동적 범위의 휘도 레벨들, 다양한 종류의 컬러들을 포함하는 넓은 컬러 영역들, 및 컬러 성분들의 비교적 안정적이고 정확한 조성에 의해 지원되는 컬러들의 정확한 표현을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
양자 점들과 같은 광 변환 물질들은 다양한 종류의 컬러 공간들을 지원하기 위해 하나 이상의 컬러 성분들로 재생성된 광을 발광하는 특성을 포함하는 물리적 특성들(예를 들어, 양자 점들의 크기, 기하학적 구조, 온도 확장/수축 특성들, 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 본원에 개시된 기술들 하의 디스플레이 시스템의 온도 특성들이 다른 기술들을 사용하는 다른 디스플레이 시스템들에 비해 개선된다. 특히, 광 변환 물질들은 광원의 동작 온도들을 일정하거나 비교적 안정적으로 유지하도록 사전 구성(preconfigure)될 수 있어서, 넓은 범위의 동작 온도들에 걸쳐 컬러들의 정확한 조성이 가능하게 한다.
또한, 본원에 개시된 재생성된 광의 컬러 성분들이 절대적 및/또는 상대적 강도들이 모니터링되고 조절될 수 있다. 그 결과, 광 변환 물질들이 노화될 때에도, 상기 재생성된 광이 광 파장들 및 강도들의 정확한 프로파일을 갖는다. 본원에 개시된 광원은 다양한 컬러 값들 및 밝기 값들로 픽셀들을 설정하기 위해 다른 광학 성분들을 부가적으로 및/또는 선택적으로 포함할 수 있는, 광학 적층의 일부로서 하이엔드 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다. 상기 재생성된 광의 광 파장들 및 강도들의 정확한 프로파일은 상기 디스플레이 시스템에 의해 지원된 컬러 영역의 정확한 백색점(예를 들어, D65 또는 다른 표준-기반 또는 비-표준-기반 백색점)에서 백색 광으로 상기 디스플레이 시스템의 픽셀들을 일루미네이팅한 결과이다. 따라서, 상기 디스플레이 시스템에 의해 생성된 이미지들은 컬러 값들이 매우 정확할 수 있다.
본원에 개시된 기술 하에서, 컬러 공간들을 지원하기 위해 사용된 컬러 성분들은 단 3개의 주 컬러들로 제한되지 않는다. 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 다른 양수의 주 컬러들이 본원에 개시된 디스플레이 시스템에서 구성되고 사용될 수 있다. 구성된 주 컬러들의 일부는 다른 주 컬러들의 혼합을 생성하기 어려운 밝기 포화된 컬러들을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 기술들은 고품질 디스플레이 시스템의 넓은 컬러 영역(wide color gamut;WCG)을 지원하기 위해 다른 기술들에 부분적으로 또는 다른 기술들과 함께 사용될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광원은 하나 이상의 펄스-폭 변조(PWM) 제어 신호들을 사용하여 상이한 컬러들의 광의 상대적 및/또는 절대적 강도들이 최소 강도와 최대 강도 사이에서 제어될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 광원은 디스플레이 시스템으로 하여금 매우 정확하고 상세한 이미지들을 생성하도록 하는, 넓은 컬러 영역뿐만 아니라 높은 동적 범위의 콘트라스트 레벨들을 지원하도록 구성된다.
본원에 개시된 광 변환 물질들은 단일 시스템(예를 들어, 단일 디스플레이 시스템)의 (동일하거나 상이한 유형의)다른 광원들 대신, 또는 대안적으로, 부가적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 광 변환 물질들은 국부적인 컬러 농도들에 기초하여 특정 픽셀들의 컬러들 및 밝기 레벨들 또는 이미지 데이터에 기초하여 주어진 공간 영역의 다른 색채적으로 관련된 특징들을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 한편 상기 픽셀들은 예를 들어, LEDs 및 컬러 필터들을 통해 컬러들 및 밝기 레벨들을 표현하기 위해 다른 광원에 의해 일루미네이팅될 수 있다. 상기 양자 점들은 또한 디스플레이 시스템의 컬러 성분들의 부정확 및/또는 불충분한 농도들을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 이는 디스플레이 시스템에서, 온도 및 구동 전류에 따라 변할 수 있는 컬러 시프트들을 정정하거나 보상하는 비용-효율적인 발광 솔루션을 생성하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 양자 점들은 OLED를 사용하는 디스플레이 시스템에서 희미한 컬러들을 보상하기 위해 OLED에 사용될 수 있다.
본 발명은 양자 점들을 위한 기술들을 제공한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 하나 이상의 광학 층들과 관련하여 양자 점들(quantum dots)의 예시적인 구성을 도시하는 도면들.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 사이드 광 유닛들을 갖는 양자 점들의 예시적인 구성들을 도시하는 도면들.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 디스플레이 시스템들의 예시적인 광원들을 도시하는 도면들.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 광 밸브 층들의 광 분포들을 도시하는 도면들.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 양자 점 반사기들이 광원 성분들과 함께 사용되는 예시적인 구성들을 도시하는 도면들.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 양자 점 컬러 필터들을 도시하는 도면들.
도 7은 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, OLED들 및 양자 점들을 갖는 디스플레이 시스템(700)을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 다중 LCD 층들, 양자 점들을 갖지 않는 0 이상의 광학 적층들, 및 양자 점들을 갖는 0 이상의 광학 적층들을 포함하는, 고-콘트라스트(high-contrast) 디스플레이 시스템들의 예시적인 구성들을 도시하는 도면들.
도 9는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 광원 및 이미지 데이터원으로부터 이미지 데이터를 수신하도록 구성된 광원 제어기를 포함하는 디스플레이 시스템을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 예시적인 처리 흐름을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 컴퓨터 또는 컴퓨팅 디바이스가 본원에 개시된 바와 같이 구현되는 예시적인 하드웨어 플랫폼을 도시하는 도면.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 주 컬러들의 두 세트들을 지원하는 예시적인 컬러 필터 구성들을 도시하는 도면들.
도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 예시적인 측광 양자 점 구성들(side-lit quantum dot configurations)을 도시하는 도면들.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 양자 점들로부터의 예시적인 발광 제어를 도시하는 도면들.
도 15는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 3D 애플리케이션들을 지원하기 위한 사이드-광 양자 점 구성의 다른 예시적인 구성을 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 화이트 포인트들을 제어하기 위한 예시적인 구성을 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 예시적인 직접-광 구성을 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 예시적인 타일 QD 구성을 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 도광이 다중 해체부들(multiple disjoint parts)을 포함하는 예시적인 구성을 도시하는 도면.
도 20a 및 도 20b는 예시적인 3D 디스플레이 동작들을 도시한 도면들.
본 발명은 유사한 참조 번호들이 유사한 요소들을 참조하고 첨부된 도면의 수치들이 예로서, 비제한적으로 도시된다.
양자 점들 기술들과 관련된 예시적인 가능한 실시예들이 본원에 개시된다. 이하에서, 예시의 목적으로 다수의 특정한 상세들이 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정한 상세들 없이 실행될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 본 발명을 불필요하게 제한, 모호하게, 또는 애매하게 하는 것을 회피하기 위해, 공지의 구조들 및 디바이스들은 완전히 상세하게 기술되지 않는다.
예시적인 실시예들이 다음의 개요들에 따라 개시된다.
1. 개관(GENERAL OVERVIEW)
2. 시스템 개요(SYSTEM OVERVIEW)
3. 양자 점 구성들(QUANTUM DOT CONFIGURATIONS)
4. 누설 반사기에서의 양자 점들(QUANTUM DOTS IN LEAKY REFLECTOR)
5. 양자 점 반사기들(QUANTUM DOT REFLECTORS)
6. 컬러 필터들 및 OLED 픽셀들의 양자 점들(QUANTUM DOTS IN COLOR FILTERS AND OLED PIXELS)
7. N 변조 디스플레이 시스템들의 양자 점들(QUANTUM DOTS IN N MODULATION DISPLAY SYSTEMS)
8. 광원 제어기(LIGHT SOURCE CONTROLLER)
9. 예시적인 프로세스 흐름(EXAMPLE PROCESS FLOW)
10. 구현 매커니즘-하드웨어 개요(IMPLEMENTATION MECHANISMS - HARDWARE OVERVIEW)
11. 등가들, 확장들, 대안들 등(Equivalents, Extensions, Alternatives and Miscellaneous)
1. 개관
본 개요는 본 발명의 가능한 실시예의 몇몇 양태들의 기본적인 서술을 제공한다. 본 개요가 가능한 실시예의 양태들의 광범위하거나 완전한 요약이 아니라는 것을 주의해야 한다. 또한, 본 개요는 가능한 실시예의 임의의 특정한 양태들 또는 요소들을 식별하거나, 가능한 실시예의 임의의 범위 특별히 본 발명을 전반적으로 서술하는 것으로 이해되도록 의도되지 않았다는 것을 주의해야 한다. 본 개요는 단순히 압축되고 간략화된 포맷으로 예시적인 가능한 실시예들과 관련한 일부 개념들을 나타내고, 이하의 예시적인 가능한 실시예와 더 상세한 서술의 개념적인 서문으로 이해되어야 한다.
디스플레이 시스템의 디스플레이 특성들을 개선하기 위해 광 변환 물질들을 사용하는 기술들이 제공된다. 상기 광 변환 물질들은 발광 다이오드들, 형광들 등과 같은 다양한 유형들의 광원 성분들로부터의 광 조사를 수신하고 새로운 광을 재생성하는 임의의 재료들이다. 예를 들어, 양자 점들은 본원에 개시된 바와 같은 광 변환 물질들로서 사용되고, 디스플레이 시스템의 임의의 광학 층들 또는 성분들에 통합될 수 있다.
광 변환 물질들로 도핑 또는 증착된 광학 층들은 도광(light guide), BEFs(brightness enhancement films), DBEFs(double brightness enhancement films), 씬 또는 벌크 확산기들(thin or bulk diffusers), 반사기들, 콘트라스트 층들, 미러들, 울퉁불퉁한 표면들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자 점들은 코팅, 임베딩, 광학층 가까이에 필름들/시트들 배치 등을 포함하는 다양한 방식들로 상기 광학층에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템의 발광기들의 점상 강도 분포 함수(point spread functions)를 향상시키기 위해 개선된 거울 반사기(specular reflector) 주변의 광학층들에 양자 점들이 사용될 수 있다.
광 변환 물질들은 혼합되지 않은 패턴 또는 혼합된 형태/공통 공간 영역을 공유하는 상태로 분포될 수 있다. 예를 들어, 양자 점들에 의해 형성된 패턴들은 행들, 열들, 등과 같은 선형 패턴들 및 삼각형 패턴들 등과 같은 비-선형 패턴들을 포함할 수 있다.
광 변환 재료들은 컬러 필터들에서 컬러-부가 염색제 대신, 또는 부가적으로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 양자-점-기반 컬러 필터들은 상부 편광기(top polarizer)가 없을 수 있고, 또는 상부 편광기 앞이나 뒤에 위치될 수 있다. 기존의 기술들 하의 (예를 들어, 염료-기반)수동 컬러 필터들 및/또는 편광기들로 (예를 들어, 백색)광을 필터링함으로써 광 에너지의 대부분을 낭비하는 대신, 본원에 개시된 기술 하에서, 입력 광 파장의 넓은 범위/스펙트럼으로 분포된 광 에너지가 컬러 공간에서 렌더링하는 이미지를 지원하기 위해 필요한 주 컬러들의 광을 재생성하는데 효율적으로 사용될 수 있다.
양자-점-기반 광원들 및/또는 양자-점-기반 컬러 필터들은 디스플레이 패널들의 적층을 포함하는 단일 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다. 적층의 하나 이상의 디스플레이 패널들은 컬러 필터를 갖지 않거나 양자 점 기반 컬러 필터들을 가질 수 있다.
컬러들 및/또는 휘도를 부가하기 위해 디스플레이 시스템에서 광 변환 물질들을 사용하는 것의 이점은 높은 동적 범위의 휘도 레벨들, 다양한 종류의 컬러들을 포함하는 넓은 컬러 영역들, 및 컬러 성분들의 비교적 안정적이고 정확한 조성에 의해 지원되는 컬러들의 정확한 표현을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
양자 점들과 같은 광 변환 물질들은 다양한 종류의 컬러 공간들을 지원하기 위해 하나 이상의 컬러 성분들로 재생성된 광을 발광하는 특성을 포함하는 물리적 특성들(예를 들어, 양자 점들의 크기, 기하학적 구조, 온도 확장/수축 특성들, 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 본원에 개시된 기술들 하의 디스플레이 시스템의 온도 특성들이 다른 기술들을 사용하는 다른 디스플레이 시스템들에 비해 개선된다. 특히, 광 변환 물질들은 광원의 동작 온도들을 일정하거나 비교적 안정적으로 유지하도록 사전 구성(preconfigure)될 수 있어서, 넓은 범위의 동작 온도들에 걸쳐 컬러들의 정확한 조성이 가능하게 한다.
또한, 본원에 개시된 재생성된 광의 컬러 성분들이 절대적 및/또는 상대적 강도들이 모니터링되고 조절될 수 있다. 그 결과, 광 변환 물질들이 노화될 때에도, 상기 재생성된 광이 광 파장들 및 강도들의 정확한 프로파일을 갖는다. 본원에 개시된 광원은 다양한 컬러 값들 및 밝기 값들로 픽셀들을 설정하기 위해 다른 광학 성분들을 부가적으로 및/또는 선택적으로 포함할 수 있는, 광학 적층의 일부로서 하이엔드 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다. 상기 재생성된 광의 광 파장들 및 강도들의 정확한 프로파일은 상기 디스플레이 시스템에 의해 지원된 컬러 영역의 정확한 백색점(예를 들어, D65 또는 다른 표준-기반 또는 비-표준-기반 백색점)에서 백색 광으로 상기 디스플레이 시스템의 픽셀들을 일루미네이팅한 결과이다. 따라서, 상기 디스플레이 시스템에 의해 생성된 이미지들은 컬러 값들이 매우 정확할 수 있다.
본원에 개시된 기술 하에서, 컬러 공간들을 지원하기 위해 사용된 컬러 성분들은 단 3개의 주 컬러들로 제한되지 않는다. 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 다른 양수의 주 컬러들이 본원에 개시된 디스플레이 시스템에서 구성되고 사용될 수 있다. 구성된 주 컬러들의 일부는 다른 주 컬러들의 혼합을 생성하기 어려운 밝기 포화된 컬러들을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 기술들은 고품질 디스플레이 시스템의 넓은 컬러 영역(wide color gamut;WCG)을 지원하기 위해 다른 기술들에 부분적으로 또는 다른 기술들과 함께 사용될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광원은 하나 이상의 펄스-폭 변조(PWM) 제어 신호들을 사용하여 상이한 컬러들의 광의 상대적 및/또는 절대적 강도들이 최소 강도와 최대 강도 사이에서 제어될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 광원은 디스플레이 시스템으로 하여금 매우 정확하고 상세한 이미지들을 생성하도록 하는, 넓은 컬러 영역뿐만 아니라 높은 동적 범위의 콘트라스트 레벨들을 지원하도록 구성된다.
본원에 개시된 광 변환 물질들은 단일 시스템(예를 들어, 단일 디스플레이 시스템)의 (동일하거나 상이한 유형의)다른 광원들 대신, 또는 대안적으로, 부가적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 광 변환 물질들은 국부적인 컬러 농도들에 기초하여 특정 픽셀들의 컬러들 및 밝기 레벨들 또는 이미지 데이터에 기초하여 주어진 공간 영역의 다른 색채적으로 관련된 특징들을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 한편 상기 픽셀들은 예를 들어, LEDs 및 컬러 필터들을 통해 컬러들 및 밝기 레벨들을 표현하기 위해 다른 광원에 의해 일루미네이팅될 수 있다. 상기 양자 점들은 또한 디스플레이 시스템의 컬러 성분들의 부정확 및/또는 불충분한 농도들을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 이는 디스플레이 시스템에서, 온도 및 구동 전류에 따라 변할 수 있는 컬러 시프트들을 정정하거나 보상하는 비용-효율적인 발광 솔루션을 생성하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 양자 점들은 OLED를 사용하는 디스플레이 시스템에서 희미한 컬러들을 보상하기 위해 OLED에 사용될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 매커니즘들은 휴대용 디바이스, 게임기, 텔레비전, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 셀룰러 무선 전화기, 전자 책 리더, POS 단말(point of sale terminal), 데스크탑 컴퓨터, 컴퓨터 워크스테이션, 컴퓨터 키오스크, 및 다양한 다른 종류의 단말들 및 디스플레이 유닛들을 포함하는 디스플레이 시스템의 일부를 형성하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직한 실시예들 및 본원에 개시된 일반적인 원칙들 및 특징들의 다양한 변경들이 당업자에게 자명하다. 따라서, 본원은 개시된 실시예들로 제한하는 것이 아니라, 본원에 개시된 원칙들 및 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따르는 것으로 의도된다.
2. 시스템 개요
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광원은 제 2 광을 재생성하기 위해 입사하는 제 1 광에 의해 시뮬레이팅되거나 여기될 수 있는 하나 이상의 광학 층들을 포함한다. 상기 제 2 광은 하나 이상의 광 밸브 층들(예를 들어, 하나 이상의 LCD 패널들)에 픽셀들을 포함하는 디스플레이 시스템의 다른 부분들을 일루미네이팅하는데 사용될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 상기 광학 층들은 하나 이상의(예를 들면, 일련의 숫자의) 컬러 성분들을 갖는 제 2 광 발광의 특성을 포함하는 물리적 특성에 기초하여 선택된 양자 점들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 컬러 성분들 각각은 특정 컬러의 제 2 광이다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 제 2 광의 컬러들은 광원의 동작 온도들에 따라 가변하지 않고, 따라서, 상기 광원의 동작 온도들의 넓은 범위에 걸쳐 상이한 컬러들의 광의 정확한 조성을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 본원에 개시된 상기 제 2 광의 컬러 성분들의 광 강도는 모니터링되고 조절된다. 그 결과로서, 상기 제 2 광은 광 파장들 및 강도들의 정확한 프로파일을 갖는다. 본원에 개시된 광원은 부가적으로 및/또는 선택적으로 다른 광학 성분들을 포함할 수 있는, 하나 이상의 광학 적층들의 일부로서 디스플레이 시스템에서 사용될 수 있다. 상기 제 2 광의 광 파장들 및 강도들의 정확한 프로파일은 디스플레이 시스템에 의해 지원되는 컬러 영역의 특정 백색 점(예를 들어, 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination)(CIE)에 의해 규정된)에서의 백색 광으로 디스플레이 시스템의 픽셀들을 일루미네이팅하게 된다. 따라서, 상기 디스플레이 시스템에 의해 생성된 이미지들은 컬러 값의 측면에서 매우 정확하다.
3개의 주 컬러 성분들이 대부분의 디스플레이 시스템들에서 충분하지만, 본원에 개시된 광원은 3개 이상의(또는 이하의) 컬러 성분들을 제공할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 본원에 개시된 기술들 하에서, 광원은, 디스플레이 시스템에서, 3개 이상의 컬러 성분들(즉, 적색, 녹색, 및 청색과 같은 특정 컬러 성분들을 믹싱함으로써 생성하기 어려운 고포화 또는 밝아진 컬러들을 포함)을 포함할 수 있고, 넓은 컬러 범위(WCG)를 지원할 수 있다.
예시를 목적으로, 양자 점들과 같은 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함하는 광학 층이 광 변환 층(또는 광 변조 층)으로서 표기될 수 있다. 본원에 개시된 양자 점들과 같은 광 변환 물질들은 믹싱되지 않은 패턴, 또는 대안적으로 믹싱된 방식으로 분포될 수 있다.
본원에 개시된 광 변조 층의 각 영역으로부터 재생성된 광의 강도들은 사전 구성되고, 측정되고 조절될 수 있다. 예를 들어, 광 변환 층의 양자 점들의 조성은 사전 구성될 수 있다. 본원에 개시된 광원으로부터 발광된 컬러 성분들의 강도는 모니터링/측정 및/또는 조절될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 광원은 넓은 컬러 영역뿐만 아니라 높은 동적 범위의 콘트라스트 레벨들을 지원하도록 구성되고, 매우 정확하고 상세한 이미지들을 생성하도록 디스플레이 시스템을 돕는다.
본원에 개시된 광원은 단일 시스템(예를 들어, 단일 디스플레이 시스템)의 (동일하거나 상이한 유형의)다른 광원들 대신, 또는 대안적으로 부가적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 양자 점들은 또한 디스플레이 시스템에서 특정 발광 컬러 대역의 LEDs의 부정확한 집중들을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 이는, 온도 및 구동 전류에 따라 가변할 수 있는 RGB LEDs의 컬러 시프트들을 정정 또는 보상하는 비용-효율적인 발광 솔루션을 생성하는데 사용될 수 있다.
본원에 개시된 광 변환 층은 편평한 표면들이나 곡면을 가진 형태, 입방 모양, 원통 모양, 규칙적인 또는 불규칙적인 윤곽들을 갖는 형태, 등과 같은 임의의 물리적 형태일 수 있다. 본원에 개시된 양자 점들의 수량, 유형, 크기, 형태, 등을 포함하는 물리적 속성들은 정확한 컬러들을 갖는 제 2 광을 재생성하기 위해 특히 선택될 수 있다. 본원에 개시된 제 1 광을 발광하는 성분들은 발광 다이오드들(LEDs), 냉음극 형광들(cold cathode fluorescent lights(CCFLs))을 포함할 수 있다. 이들 발광 성분들은 하나 이상의 컬러 성분들(예를 들면, RGB), 청색 광, 자외 광, 등을 생성할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, 광학 적층 및/또는 광원은 하나 이상의 확산기들, 편광 층들, (예를 들어, 하나 이상의 광 재지향 광학 프리즘들(light-redirecting optical prisms)로 이루어진) 광-포커싱 층들, 반사층들, 기판 층들, 박막들, 지연 막들(retardation films), 러빙 표면들(rubbing surfaces), 광 결정층들(light crystal layers), 컬러 및/또는 무컬러 필터들, 컬러 인핸서(color enhancer) 등을 포함할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 광학 적층은 광을 확산 및 재지향하도록 구성된 하나 이상의 광학 성분들을 포함할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 광학 적층 및/또는 광원은 디스플레이 시스템에서 특정 광(즉, 여기 광(exciting light))이 픽셀들을 일루미네이팅하는 것을 방지하고 다른 광(즉, 여기된 광(excited light))으로 하여금 픽셀들을 일루미네이팅하도록 반사층들, 편광층들, 광학 필터들, 등과 같은 하나 이상의 광학 성분들을 포함할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 광학 적층의 일부 또는 모든 상기한 성분들은 광원의 일부로서, 또는 대안적으로 광원을 포함하는 더 큰 시스템의 일부로서 구현될 수 있다는 것을 주의해야 한다.
본 발명의 다양한 가능한 실시예들에서, LEDs, CCFL, 등과 같은 비-양자-점 광원 성분들은 단지 단일 유형의 광원 성분들, 단지 두가지 유형들의 광원 성분들, 또는 더 많은 유형들의 광원 성분들을 포함할 수 있다. 광 변환 물질들을 여기하기 위해 사용된 광은 가시광이거나 비가시광일 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 하나의 광 변환 물질로부터 재생성된 광의 적어도 일부는 동일한 또는 상이한 광 변환 물질을 여기하기 위해 피드백할 수 있다. 예를 들어, 광 변환 물질로부터 재생성된 청색광의 일부는 광 변환 물질들에 의해 재생성된 녹색 또는 적색 광이 증가하게 하지만, 청색광이 감소하게 하도록 광학 층으로 도광될 수 있다.
다양한 가능한 실시예들에서, 본원에서 사용된 광 변환 물질들은 상이한 입력 감도들(input sensitivities)을 갖도록 사전 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 디스플레이 시스템들에서, 광 변환 물질들은 비교적 넓은 입력 감도를 갖도록 사전 구성될 수 있고, 일부 다른 디스플레이 시스템들에서, 광 변환 물질들은 비교적 넓은 입력 감도를 갖도록 사전 구성될 수 있다. 실시예들은 또한 다중 입력 감도들을 갖는 광 변환 물질들의 사용을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "입력 감도"는 입사광의 특정 입력 파장 또는 파장 범위들의 함수로서 입사광에 응답하여 상기 광 변환 물질에 의해 재생성된 여기된 광의 양을 측정하는 광 변환 물질의 특성을 의미한다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 상이한 광원 성분들, 및/또는 상이한 공간 위치들/면적으로부터 제 1 광의 광 강도들은 개별적으로 또는 함께 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나의 LED는 하나 이상의 "on" 상태들(예를 들어, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 이상의 레벨들 중 하나에서 완전한 on, 부분적인 on, 등) 중 하나로 설정될 수 있고, 다른 LED는 "of" 상태로 설정될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 광 변환층은 상이한 컬러 성분들의 양자 점들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "양자 점들의 혼합물"은 본원에 개시된 둘 이상의 유형의 양자 점들이 예를 들어, 특정 컬러 영역에 대한 특정한 백색 점을 제공하기 위한 구성비에 따라 혼합될 수 있다는 것을 의미한다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상이한 컬러 성분들(예를 들면, 적색, 녹색, 및 청색)의 양자 점들은 균일하게 혼합될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상이한 컬러 성분들에서 비례하는 광자들(photons)의 양이 상이한 컬러 성분들의 양자 점들의 혼합물로부터 방출될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상이한 컬러 성분들에서 비례하지 않는 광자들의 양이 상이한 컬러 성분들의 양자 점들의 혼합물로부터 방출될 수 있다. 광 변환층의 믹싱된 양자 점들은 좁은, 중간의, 넓은 입력 감도, 또는 둘 이상의 상이한 입력 감도들의 혼합물일 수 있다.
본원에 개시된 디스플레이 시스템은 디스플레이 시스템이 예를 들어 최종 소비자에 의해 사용하도록 위치된 후에 대체가능한 광 변환 성분들을 포함하는 광 변환층을 사용할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 광 변환층은 부가적으로 및/또는 선택적으로 편광 필름들, 지연 막들(retardation films), 광 재생 막들(light recycling films), 프리즘들, 미러들, 울퉁불퉁한 표면들, 불순물들, 도펀트들, 상이한 굴절률의 재료들, 광 밸브들 등을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 디스플레이 시스템은 디스플레이 패널의 상이한 영역들에서 밝기 레벨의 큰 변동을 지원하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 디스플레이 시스템은 다수의 미세한 상세들을 포함하는 고-품질 이미지들을 보여주기 위해, 각 영역들의 밝기 레벨들의 미세한 제어를 지원하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 디스플레이 시스템은 렌더링될 이미지들의 컬러 콘텐트에 기초하여 각각의 상이한 컬러의 밝기 레벨들의 미세한 제어를 지원하기 위해 구성될 수 있다.
예를 들어, 픽셀들의 특정한 영역이 더 많은 적색을 디스플레이해야 한다면, 상기 특정 영역에서 적색 광(예를 들면, 적색의 제 2 광)을 야기하는 하나 이상의 광원 성분들이 턴온될 수 있고, 한편 상기 특정 영역에서 비-적색 광(예를 들면, 청색의 제 2 광)을 야기하는 다른 광원 성분의 일부 또는 전부가 턴오프되거나 비교적 약한 강도 레벨로 설정될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 광원을 갖는 디스플레이 시스템은 비교적 넓은 컬러 영역을 가지고(깊이 포화된 컬러들을 표현할 수 있는), 비교적 정확한 컬러 이미지들을 디스플레이할 수 있고, 높은 동적 범위의 밝기 레벨들 및 콘트라스트를 지원할 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광원을 갖는 디스플레이 시스템은 표준-기반, 그리고 비-표준-기반일 수 있는 복수의 넓은 컬러 영역들 중 하나 이상을 지원하도록 구성될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 DCI(Digital Cinema Initiative) 컬러 공간, ACES(Academy Color Encoding Space) P3, P4, P5, 또는 P6 컬러 공간, ITU(International Telecommunications Union)의 추천 표준 ITU-R(International Telecommunication Union Radio Communication Sector) BT.709에 특정된 컬러 공간, RIMM/ROMM(Reference Input Medium Metric/Reference Output Medium Metric) 표준을 따르는 컬러 공간 등을 지원하도록 구성될 수 있다.
3. 양자 점 구성들
몇몇 가능한 실시예들에서, 하나 이상의 양자 점 층들(필름들, 시트들, 등)이 디스플레이 시스템의 광학 구성에 사용될 수 있다. 양자 점 층은 양자 점들을 (예를 들어, 기존의 또는 새로운) 광학 층에 부가함으로써 형성될 수 있다. 양자 점들은 상기 광학 층의 상부 표면, 하부 표면, 또는 두 표면들에 코팅, 부착, 또는 배치될 수 있다. 양자 점들은 또한 상기 광학 층에 임베딩될 수 있다. 양자 점들은 다양한 배치 방법들의 임의의 조합 또는 순서에 따라 상기 광학 층에 배치될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, BEF, 또는 DBEF(double brightness enhancement film), 콘트라스트 층, 벌크 확산 층, 씬 확산 층, 등일 수 있다. 또한 도 1d에 도시된 바와 같이, 양자 점들은 임의의 순서로 광학 적층 또는 성분들 내에 있을 수 있다.
양자 점들은 디스플레이 시스템의 광학 구성의 임의의 부분에 통합될 수 있다. 디스플레이 시스템의 광학 구성의 양자 점 층(106)의 배치는 변할 수 있다. 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 양자 점 층은 백라이트 유닛(10)과 LCD 층(102)과 같은 광 변조층 사이에, BEF/DBEF 층(104)과 같은 다른 광학 층 앞에 또는 뒤에 배치될 수 있다. 상기 양자 점 층은 또한 상기 광학 구성의 임의의 광학 층들의 아래, 위, 또는 그 사이에 배치될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 광학 도파관(202)(또는 광 도파관)은 양자 점 레일(204)(또는 시트)에 의한 측광일 수 있다. 대안적으로 및/또는 부가적으로, 도파관(예를 들어, 206)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 도파관의 상부 층/표면, 하부 층/표면, 또는 두 층들/표면들에 코팅, 부착, 그 내부에 임베딩, 또는 배치된 양자 점들을 포함할 수 있다. 대안적으로 및/또는 부가적으로, 양자 점들은 상기 도파관에 임베딩될 수 있다.
본원에 개시된 양자 점들은 측광 또는 백 리트(back lit)일 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(BLU)(210)으로부터 발광된 제 1 광(214)은 광학 층(208)과 함께 양자 점들을 일루미네이팅할 수 있다. 그 결과, 재생성된 광(212)이 상기 광학 층(208)으로부터 발광할 수 있다. 대안적으로 및/또는 부가적으로, 상기 제 1 광(214)은 도 2d에 도시된 바와 같이, 사이드 광 유닛(SLU)(216)으로부터 발광될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 광학 층(예를 들면, 208)의 하나 이상의 표면들은 비스듬한 입사각들을 갖는 입사(예를 들면, 제 1) 광(예를 들면, 220)을 완전히 반사하도록 구성될 수 있다. 비스듬한 입사각들은 임계각(critical angle)보다 작은 입사각들을 의미하여 상기 임계각 이하의 입사 광은 완전히 반사되고(반사된 광(218)으로) 상기 임계각 이상의 입사 광은 부분적으로 반사된다. 상기 임계각은 상기 반사면의 반대 측면들의 물리적 상태의 굴절률들에 의해 결정될 수 있다. 상기 광학 층은 광원(예를 들어, SLU(216))으로부터의 입사 광의 전부 또는 거의 전부를 트랩(trap)하도록 설계된 굴절률의 물질로 구성될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상기 광학 층(208)의 양자 점들로부터 재생성된 광(212)만이 도파관(또는 광 도파관)일 수 있는, 상기 광학 층으로부터 새어 나올 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 광학 층(예를 들면, 208)의 표면에는 임의의 각도들로 미러에 입사하는(예를 들어, 제 1) 광(예를 들어, 220)을 완전히 반사하도록 구성된 미러(즉, 222)가 배치될 수 있다. 상기 미러는 매끄러운 표면, 울퉁불퉁한 표면, 상기 광학 층(208)의 내부로 광을 분산하도록 설계된 구조, 등으로 형성될 수 있다.
4. 누설 반사기(leaky reflector)에서의 양자 점들
도 3a는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 시스템(300)을 도시한다. 디스플레이 시스템(300)은 백라이트 유닛(302) 및 광 밸브 층(예를 들어, 하나 이상의 LCD 패널들)과 같은 광원 성분들을 포함한다. 광 밸브 층(304)은 광 밸브 층(304)에 의해 투과된 입사광의 양을 가변하도록 제어가능한 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 본원에 개시된 픽셀은 개별적으로 제어가능한 컬러 서브-픽셀들을 포함한다.
광 제어 층(306)은 백라이트 유닛(302)과 광 밸브 층(304) 사이에 위치된다. 백라이트 유닛(302)으로부터의 광은 광 밸브 층(304)에 이르도록 광 제어 층(306)을 통과한다. 광 제어 층은 백라이트 유닛(302)을 대면하는 백 사이드(307A) 및 광 밸브 층(304)을 대면하는 프론트 사이드(307B)를 갖는다.
광 제어 층(306)은 개선된 거울 반사기(ESR)의 층(306A)을 포함한다. 상기 ESR 층(306A)은 실질적으로 모든 가시 파장들 및 낮은 흡수를 갖는 넓은 범위의 입사각들로 광을 반사 및 투과하는 다층 유전막을 포함할 수 있다. ESR 층(306A)은 가시광의 대부분을 반사하는 고 반사 ESR 막을 포함할 수 있다. ESR 막은 브랜드명 Vikuiti™으로 St. Paul, MN, USA의 3M Electronic Display Lighting Optical Systems Division으로부터 상업적으로 이용가능하다. ESR 층은 대기 중에 서 있다면, 입사각에 상관없이 전체 가시 스펙트럼을 반사할 수 있다.
ESR 층(306A)은 얇거나 두껍다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같은 실시예에 적용하기에 적절한 ESR 막은 65㎛의 두께를 갖을 수 있다.
광 제어 층(306)은 또한 대기의 굴절률보다 큰(예를 들면, 1보다 큰) 굴절률을 갖는 투명 또는 반투명 물질의 적어도 하나의 층을 포함하고 ESR 층(306A)과 광학 접촉한다. 도시된 실시예에서, 광 제어 층은 프론트 층(306B) 및 리어 층(rear layer; 306C) 모두를 포함한다. 다른 실시예들은 층들 306B 및 306C 중 하나만을 포함한다. 하나 이상의 층들(306B 및 306C)은 확산 층들일 수 있다.
층들(306B 및/또는 306C)의 존재로 인해, 광 제어 층(306)은 ESR 층(306A)이 대기에 서 있을 때 가질 수 있는 굴절률보다 상당히 낮은 굴절률을 갖는다. 층들(306B 및/또는 306C)은 ESR 층(306A)의 반사율을 감소시키도록 동작한다. 층들(306B 및/또는 306C)는 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리(메틸메타크릴레이트)(예를 들어, Plexigals™), 아크릴들, 폴리우레탄, 복굴절 폴리에스테르(birefringent polyester), 등방성 폴리에스테르, 및 신디오택틱 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene)과 같은 적절한 플라스틱을 포함할 수 있다.
층들(306B 및 306C)은 적절한 유리들로 이루어지거나, 가시 범위의 광의 파장들에 완전히 투명하거나 반투명한 다른 물질들로 이루어질 수 있다.
층들(306B 및 306C)의 두께는 가변한다. 일부 실시예들에서, 층들(306B 및 306C)은 1/2㎜(500㎛)을 초과하는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 층들(306B 및 306C)은 1㎜ 내지 5㎜의 범위의 두께를 갖는다. 어떤 경우들에는, 층들(306B 및 306C)은 ESR 층(306A)보다 상당히 두껍다. 예를 들어, 층들(306B 및 306C) 중 하나 또는 둘 모두는 ESR 층(306A)의 두께의 적어도 5배의 두께를 갖을 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 시스템(300)은 백라이트 유닛(302)에 또는 그 뒤에 반사기(308)를 포함한다. 반사기(308)는 예를 들어, ESR 층 또는 적절한 백색 잉크 또는 백색 페인트와 같은 확산 산란기를 포함할 수 있다. 광학 캐비티(309)가 광 제어 층(306.5)의 반사기(308)와 층(306A) 사이에 규정된다. 예시된 실시예에서, 광은 광 제어 층(306)으로 향해 백라이트 유닛(302)에 의해 발광된다. 광 제어 층(306)에서, 일부 광은 반사되고 일부 광은 투과된다. 투과된 광은 광 밸브 층(304)으로 통과된다. 반사된 광은 반사기(308)를 통과하고 광 제어 층(306)을 향해 다시 반사됨으로써 재생된다.
일부 실시예들에서, 백라이트 유닛(302)은 복수의 개별적으로 제어가능한 발광기들을 포함한다. 발광기들은 백라이트 유닛(302)에 의해 발광된 광의 양이 상기 개별적으로 제어가능한 발광기들 중 상이한 것들에 의해 발광된 광의 양을 제어함으로써 백라이트 유닛(302)을 가로지르는 위치마다 변하도록 배열된다. 본원에 개시된 바와 같이 광 제어 층(306)을 제공함으로써 또한 국부적으로 제어가능한 백라이트 유닛(302)을 갖는 몇몇 실시예들에서 특별한 장점들을 제공할 수 있다.
광 제어 층(306)의 반사율은 층들(306B 및 306C)(또는 다른 하나가 존재하지 않는다면 이들 층들 중 하나)에 대해 적절한 물질을 선택함으로써 제어될 수 있다. 광 제어 층(306)의 반사율에 영향을 주는 주 파라미터는 ESR 층(306A)과 광학 접촉하는 층들(306B 및 306C)의 재료의 굴절률이다. 광 제어 층(306)의 반사율은 층(306)으로부터 드러나는 백라이트 유닛(302)으로부터의 광의 점상 강도 분포 함수를 조정하도록 제어될 수 있다. 일반적으로, 층(306)이 더 높은 반사율을 가질수록, 더 많은 층(306)이 백라이트 유닛(302)으로부터의 점상 강도 분포 함수를 확장할 것이다. 증가된 확장성은 예를 들어, 백라이트 유닛(302)이 비교적 드문 LED들의 어레이를 포함하고 백라이트 유닛(302)이 좁은 개구각을 통해 광을 출력하는 LED를 포함하는 것이 바람직하다.
광 제어 층(306)의 구성은 여러가지 방식들로 변경될 수 있다. 이들은 층들(306B 및 306C) 중 하나, 또는 다른 하나, 또는 둘 모두가 존재하는지 여부, 층들(306B 및 306C)의 상대적인 두께(일부 실시예들에서, 층(306B)이 층(306C)보다 두껍다), 층들(306B 및 306C)이 되는 재료들(둘 다 존재하는 경우, 층들(306B 및 306C)이 동일한 재료로 만들어져야할 의무는 없다), 층들(306B 및/또는 306C)의 굴절률들(둘 다 존재하는 경우, 동일한 굴절률을 가질 의무는 없다), ESR 층(306A)의 구성(일부 실시예들에서, ESR 층(306A)은 층들(306B 및 306C)이 없을 때 96% 이하의 반사율을 제공하도록 구성된다), 광 제어층(306)에 존재하는 ESR 층들의 수, 굴절층(306B)과 광 밸브 층(304) 사이의 간격은 광 밸브 층(304) 상의 입사광의 확산을 통한 제어를 제공하기 위해 제거되거나 증가될 수 있고, 층들(306B 및/또는 306C)의 표면들 상의 표면-릴리프 홀로그래픽 확산 요소들(surface-relief holographic diffuser elements)의 존재 또는 부재, 및 층들(306B 및/또는 306C)의 산란 중심들의 존재 또는 부재, 및 이러한 산란 중심이 존재하는 실시예들에서, 산란 중심들의 속성 및 층들(306B 및/또는 306C)에서의 3차원 분포를 포함한다.
층들(306B 및/또는 306C)의 산란 중심들은 예를 들어, 임의의 적절한 색소의 하나 이상의 입자들을 포함하고, 상기 색소는 TiO2, 예를 들어, 작은 유리 구슬ㄷ들과 같은 굴절 광 산란기들 또는 다른 굴절 광 산란기들(일부 실시예들에서, 굴절 광 산란기는 예를 들어, 고 굴절률 유리 및/또는 적어도 1.6 또는 적어도 1.7의 굴절률을 갖는 물질을 포함한다), 변위들(dislocations), 버블들 또는 층들(306B 및/또는 306C)의 재료의 불연속성들 등을 포함할 수 있다.
산란 중심들은 예를 들어, 나노미터 내지 100 마이크로미터의 크기 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 산란 중심들은 람베르(Lambertian)이거나 그에 가까울 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 산란 중심들은 이방성 산란기들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 이방성 산란기들은 다른 방향들로 이동하는 광보다 특정한 선호하는 방향들로 이동하도록 광을 산란하게 지향되고 및/또는 다른 방향들보다 어떤 방향으로 산란하도록 하는 경향이 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이방성 산란기들은 반사기(308)의 방향이 아닌 밸브(304)의 방향 또는 상기 층(306)의 평면에 일반적으로 평행한 방향들로 더 많은 광을 산란하는 경향으로 지향된다.
본원에 개시된 기술 하에서, 양자 점들은 상기 디스플레이 시스템(300)의 하나 이상의 다양한 부분들에 부가될 수 있다. 예를 들어, 상기 백라이트 유닛(302)은 양자-점 광원 성분, 또는 비-양자-점 광원일 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 광 밸브 층(304)은 염색제(dye color agents) 또는 물질들 대신 또는 부가적으로 양자 점들을 포함하는 컬러 필터들에 의해 커버될 수 있다.
일부 실시예들에서, 양자 점들은 반사층(예를 들면, 층(306A)) 주변의 하나 또는 두 개의 광학 층들(예를 들면, 층들(306B 및/또는 306C) 중 하나 또는 둘 모두)에 부가될 수 있다. 반사층들에 인접한 하나 이상의 반사층 및 둘 이상의 광학 층들이 상기 디스플레이 시스템(300)의 광학 구성에 구성될 수 있다. 임의의 수의 양자 점 광학 층들이 광학 구성에 사용될 수 있다.
도 3b 내지 도 3d는 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 누설(leaky) ESR 적용들에 사용된 양자 점들의 몇몇 예시적인 구성들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 양자 점들은 확산 층과 조합한 층에 또는 확산 층에 부가하여 존재할 수 있다. 도 3b는 양자 점들을 포함하는 단일 층이 백라이트와 ESR 사이에 있는 예시적인 구성을 도시한다. 도 3c는 양자 점들을 포함하는 두 층들이 ESR 위 및 아래에 위치된 예시적인 구성을 도시한다. 도 3d는 양자 점들을 포함하는 단일 층이 백라이트가 위치된 측면에 대향하는 ESR의 측면에 있는 예시적인 구성을 도시한다.
광 제어 층(306)의 적절한 설계는 개별 발광기들로부터의 광이 광 밸브 층(304)을 통해 분포되는 방법을 규정하는 점상 강도 분포 함수들의 형성을 보조한다. 도 4a는 전형적인 점상 강도 분포 함수(410)를 개선된 점상 강도 분포 함수(402)와 비교하는 광 밸브 층(304)의 위치의 함수인 광 강도의 플롯이다. 선 404는 발광기의 광학 축을 나타낸다. 전형적인 점상 강도 분포 함수(410)에서, 곡선의 피크 영역(406A) 및 연장된 테일 영역들(tail regions; 406B)을 갖는 종-형상 분포에 따라 광이 분포된다. 테일 영역들(406B)은 상기 광 밸브 층(304)에 이르는 상기 발광기에 의해 발광된 광의 상당한 부분을 포함한다. 반대로, 개선된 점상 강도 분포 함수(402)에서, 테일들(408A)은 억제되고 피크(408B)는 부드러워진다. 광 제어 층(16)에서 양자 점들 및 확산 중심들의 적절한 분포는 점상 강도 분포 함수들의 피크들을 부드럽게 하고 점상 강도 분포 함수의 테일들을 억제한다. 그 결과, 발광기로부터의 광의 에너지는 부드럽게 된 피크(408B)에서 더 분포되고, 테일들(408A)에서 광들의 에너지는 감소된다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상기 광 제어 층(16)의 양자 점들은 상대적으로 선(404) 주변에 집중된다. 예에서, 양자 점들은 각 발광기의 선(404) 주변의 닫힌 공간 영역들에 갇힌다. 다른 실시예에서, 양자 점들은 선(404)으로의 거리가 증가함에 따라 점점 줄어든다. 또 다른 실시예에서, 양자 점들은 선(404)으로의 거리가 증가함에 따라 예를 들어, 광 밸브 층(304)에 걸쳐 넓게 확산된 광 일루미네이션을 생성하기 위해 점점 집중될 수 있다.
도 4b 및 도 4c는 발광기들로부터의 광이 개선된 점상 강도 분포 함수(402)에 따라 분포되고 상기 발광기들이 적절히 이격되어, 광이 부드럽게 변하는 광 필드(light field)가 제공될 수 있다. 상기 광 필드에서, 광 밸브 층(304) 상의 임의의 점에서의 광 강도는 백라이트 유닛(302)의 모든 발광기들로부터 상기 점에 이르는 광의 합계이다. 도 4b에서, 모든 발광기들은 동일한 출력 레벨에서 동작된다. 도 4c에서, 일부 발광기들의 출력 레벨은 감소된다. 도 4b로부터, 점상 강도 분포 함수의 피크들을 부드럽게 한 것은 비교적 넓게 이격된 발광기들로 상당히 균일한 광 필드를 달성하는 것을 용이하게 한다는 것을 알 수 있다. 이 예에서, 발광기들은 상기 점상 강도 분포 함수들의 반값 전폭(full width at half maximum)과 실질적으로 동일한 거리만큼 이격된다. 도 4c로부터, 점상 강도 분포 함수들의 테일들을 억제하는 것은 광 필드의 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분 사이의 더 큰 콘트라스트를 가능하게 하고 더 짧은 거리 상에서 밝음에서 어두움으로의 전이들을 달성할 수 있게 하는 것이 이해될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 상기 광 제어 층(306)의 양자 점들은 상기 백라이트 유닛(302)의 발광기들에 의해 형성된 패턴을 반영하는 패턴을 형성할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 하나 이상의 양자 점 층들(필름들, 시트들, 등)은 상기 디스플레이 시스템(300)의 광학 구성에 사용될 수 있다. 양자 점 층은 양자 점들을 반사층(306A) 또는 인접층(306B 또는 306C)을 포함하는 (예를 들면, 기존의 또는 새로운)광학층에 부가함으로써 형성될 수 있다. 양자 점들을 부가하기 위해, 상기 양자 점들은 상기 광학 층의 상부 표면, 하부 표면, 또는 두 표면들에 코팅, 부착, 또는 배치될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이 양자 점 층이 반사기 층 주변에 배치된 실시예들에서, 상기 양자 점 층과 상기 반사층 사이의 에어 갭은 0일 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 양자 점들 및 상기 반사기 층은 0이 아닌 에어 갭을 갖는 에어에 의해 분리된다.
5. 양자 점 반사기들
양자 점들은 양자-점 반사기를 형성하기 위해 반사층의 일부 또는 성분으로 사용될 수 있다. 양자-점 반사기는 백라이트 유닛 또는 사이드라이트 유닛과 같은 광 유닛에 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 예를 들어, 광 유닛들에서, 양자 점 반사기들이 어떤 유형의 광원 성분들로 사용되는 예시적인 구성을 도시한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 광 유닛(500)은 냉음극 형광(CCFL)원(502)과 같은 하나 이상의 광원 성분들 및 적어도 하나의 양자-점 반사기를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 양자-점 반사기는 양자 점들이 여기 광으로서 제 1 광(506)을 수신하는 한 다양한 방법들로 양자 점들이 배치된 반사기 층(금속성 또는 비-금속성일 수 있음)을 의미하고 양자 점들의 물리적 속성들에 고유한 일정한 광 파장들의 제 2 광(508)을 생성한다. 일부 실시예들에서, 상기 광 유닛(500)에 의해 발광된 광(예를 들면, 530)은 제 2 광(508)만을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광 유닛(500)에 의해 방출된 광(예를 들면, 530)은 제 2 광(508) 및 제 1 광(506)의 적어도 일부를 포함한다. 일부 실시예들에서, 양자-점 반사기들의 속성들이 사전-구성되어 광 유닛(500)에서 방출된 광(530)은 상이한 컬러들 및/또는 특정 백색 점(표준-기반 또는 비-표준-기반)의 특정 구성이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 광원(500)은 또한 다른 광학 층을 포함할 수 있다. 단지 예시를 목적으로, 상기 광원(500)은 상기 제 1 광(506)의 일부 및/또는 백라이트 유닛(예를 들면, 500)에 의해 방출된 제 2 광(508)의 일부로부터의 일루미네이션으로 여기될 수 있는 양자-점 층(510)을 포함하고, 상기 광원(500)에 의해 방출된 광(530)의 부가적인 제 2 광을 재생성할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예들에서, 상기 광(530)은 가시광으로서 제 2 광(508)만을 포함할 수 있거나, 대안으로 가시광으로서, 양자 점들에 의해 재생성되거나 재생성되지 않을 수 있는 제 1 광(506) 및 상기 광원(500)의 양자 점들로부터 생성된 제 2 광(508) 모두를 포함할 수 있다.
도 5c 및 도 5d는 각각 도 5a 및 도 5b와 유사하지만, CCFL 성분들 대신 LED 광원 성분들(522)이 사용된 광원(예를 들면, 500)의 예시적인 구성을 도시한다.
본원에 도시된 광원은 도 5b 및 도 5d에 도시된 바와 같은 QD 층(510)과 다른, 또는 QD 층(510)에 부가하여 다른 유형의 광학 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이, 누설 ESR 층(예를 들면, 524) 및/또는 QD(양자 점들) 층을 갖는 누설 ESR 층(예를 들면, 526)은 본원에 개시된 바와 같이 광원(예를 들면, 500)에 사용될 수 있다.
6. 컬러 필터들 및 OLED 픽셀들의 양자 점들
양자 점들이 컬러 필터들의 염색제들에 부가하여, 또는 대신 사용될 수 있다. 이들 양자 점 컬러 필터들은 픽셀들 또는 광 밸브들에 컬러들을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 양자 점 컬러 필터들의 층(604)은 (광 밸브들을 포함하는) 액정층(606)과 상부 편광기(602) 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 양자 점 필터들의 층(604)은 상부 편광기(602) 상에 배치될 수 있다. 도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 양자 점 컬러 필터들은 또한 디스플레이 시스템의 광학 구성의 다른 위치들에 배치될 수 있다. 예를 들어, QD 컬러 필터들은 액정 층(606)의 앞 또는 뒤, 또는 하부 편광기(608)의 앞 또는 뒤에 배치될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "상부"는 뷰어가 마주하는 디스플레이 패널의 측면 또는 표면을 의미하고, "하부"는 디스플레이 패널의 뷰어로부터 떨어져 있는 디스플레이 패널의 측면 또는 표면을 의미한다.
일부 실시예들에서, 픽셀은 각각 픽셀의 서브-픽셀에 의해 부여된 복수의 주 컬러들(예를 들어, R, G, 및 B)의 특정 주 컬러를 부여하도록 구성된 복수의 서브-픽셀들을 포함할 수 있다. 양자 점 컬러 필터는 특정 컬러의 서브-픽셀을 커버하도록 사용될 수 있다. 상기 픽셀의 모든 서브-픽셀들에 의해 부여된 컬러들은 함께 상기 디스플레이 시스템에 의해 컬러 영역을 형성한다.
다양한 가능한 실시예들에서, 양자 점 컬러 필터들은 상부 편광기, 하부 편광기 또는 두 편광기들이 존재하지 않는 광학 구성에 사용될 수 있다.
양자 점들은 디스플레이 시스템에서 OLEDs(organic light emitting diodes)을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 시스템(700)의 픽셀들(702-1, 702-2)은 컬러 영역들에 대해 주 컬러들의 조합을 방출하도록 구성된 OLEDs(예를 들면, 픽셀 702-1의 704)을 포함할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, OLED는 특정 컬러들, 예를 들어, 청색이 희미할 수 있다. 각 픽셀의 OLED는 양자 점들(예를 들면, 706)로 보상될 수 있다. 양자 점들은 청색과 같은 하나 이상의 특정 컬러들(OLEDs이 희미할 수 있는)을 방출하도록 사용될 수 있다. OLED 디스플레이 시스템의 양자 점들은 동일한 광학 층의 OLED들과 인터레이스될 수 있다. 대안적으로 및/또는 선택적으로, OLEDs을 포함하는 층은 양자 점 시트 또는 양자 점 층으로 상부 또는 하부가 커버될 수 있다.
7. N 변조 디스플레이 시스템들의 양자 점들
본원에 개시된 기술들 하에서, 이미징 시스템은 상이한 시간 간격들로 상이한 컬러들을 발광할 수 있는 광원 및 적어도 하나의 단색 디스플레이 패널을 포함하는 적층된 디스플레이 패널들을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 광원은 발광 다이오드들, 광을 재생성하는 양자 점들과 같은 광 변환 물질들, 백열등, 형광등, 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 디스플레이 패널은 액정 디스플레이, 양자 점 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 디지털 마이크로 셔터(digital micro shutter), 멀티플렉싱 광 셔터 등을 포함하는, 픽셀들로서 복수의 광 밸브들을 포함하는 임의의 디스플레이 시스템일 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 적층된 디스플레이 패널들의 일부 또는 전부는 단색 액정 디스플레이(LCDs)일 수 있다. 상기 디스플레이 패널들은 각 디스플레이 패널당 개별 픽셀들에 기초하여 투과 레벨을 제어할 수 있다. 상이한 컬러들의 광의 광원에 의한 순차적인 발광은 이미지 프레임들에 대한 적절한 컬러 인상을 생성하기 위해 통합될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 컬러 필터들을 사용하지 않거나 조금 사용하는 디스플레이 패널들은 컬러 필터들을 갖는 컬러 디스플레이 패널들에 대해 밝기에서 상당한 개선(4 내지 5배 더 밝은)을 제공한다. 또한, 단색 디스플레이 패널들을 적층하는 것은 이미징 시스템에 의해 지원가능한 최대 콘트라스트 비를 증가시킨다. 예를 들어, 각각 N:1의 최대 콘트라스트 비를 갖는 두 개의 디스플레이 패널들은 디스플레이 유닛이 N2:1 콘트라스트 비의 유효 최대 콘트라스트 비를 갖도록 사용될 수 있다.
상이한 컬러들 사이, 일루미네이션의 이웃하는 부분들 사이의 광 블리딩(light bleding)은 감소 및/또는 제거될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 상이한 컬러들의 광이 상이한 시간 간격들로 방출되기 때문에 본원에 개시된 이미징 시스템에서 컬러 블리딩은 방지되거나 상당히 감소된다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 단색 디스플레이 패널들은 특정 디스플레이 부분들을 어두운 검정으로 설정할 수 있고, 한편 상기 디스플레이 패널의 다른 디스플레이 부분들은 일루미네이팅되어, 일루미네이팅된 부분으로부터 이웃하는 디스플레이 부분들로의 광 블리딩이 방지된다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 일부 실시예들에서, 복수의 광원들의 개별적인 광원들은 디스플레이 패널들의 특정 디스플레이 부분들의 광을 턴오프하기 위해 이미지 데이터에 기초하여 제어될 수 있고, 한편 다른 개별적인 광원들은 상기 디스플레이 패널들의 다른 디스플레이 부분들의 광을 턴온하기 위해 제어될 수 있어서, 일루미네이팅된 부분으로부터 이웃하는 디스플레이 부분들로의 광 블리딩이 방지되고 디스플레이 유닛에 대해 비교적 넓은 컬러 영역을 제공한다.
본원에 개시된 기술들 하에서, 컬러 필터들로 인한 손실이 방지되거나 감소될 수 있다. 더 많은 광이 스크린의 프론트(front)를 통해 전달될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터들을 갖는 디스플레이 패널(예를 들어, LCD)은 4%의 광 투과를 허용할 수 있고, 한편 컬러 필터들을 갖지 않는 단색 LCD 패널은 40% 정도의 광 투과를 허용할 수 있다. 디스플레이 유닛에 두 개의 단색 LCD 패널들을 적층하는 것은 컬러 필터들을 갖는 단일 LCD 패널의 광 투과의 5배인 20%의 광 투과를 허용하여, 높은 밝기의 디스플레이 유닛을 생성한다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 단색 디스플레이 패널은 컬러 디스플레이 패널들을 생산하는 프로세스들을 간소화함으로써 제작될 수 있다. 또한, 컬러 디스플레이 패널의 컬러 픽셀은 상기 간소화된 제작 프로세스에서 단색 디스플레이 패널을 위한 3개의 픽셀들을 생성하도록 사용될 수 있고, 따라서 단색 디스플레이 패널의 공간 해상도를 상당히 증가시킨다.
부가적으로 및/또는 선택적으로, 광 파장들 및/또는 강도들의 정확한 프로파일을 갖는 광원이 본원에 개시된 디스플레이 시스템에 사용될 수 있고, 상기 디스플레이 시스템에 의해 지원된 컬러 영역의 특정한 백색 점(즉, D65 또는 D50)의 백색 광을 갖는 디스플레이 시스템의 화소들을 일루미네이팅하게 된다. 따라서, 디스플레이 시스템에 의해 생성된 이미지들은 컬러 값들의 측면에서 매우 정확하다. 원하는 백색 점을 얻기 위해 주 양자 점들의 혼합들은 특정한 백색 점을 만들지 못하지만 컬러 필터들의 프로파일과 같은 시스템의 상이한 특성들이 정확한 백색 점을 만들 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 양자 점들은 (예를 들어, LCD)픽셀들의 앞에 배치되고, 및/또는 픽셀들의 앞에 위치될 수 있는 하나 이상의 컬러 필터들을 대체할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 특정한 재생성 주파수의 양자 점들을 갖는 컬러 필터들을 대체함으로써 양호한 성능을 제공한다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 패터닝된 양자 점 층은 시트로서 다른 광원들(예를 들면, LELDs, 다른 양자 점 광원들, 등) 위에 바로 위치될 수 있지만 특정 컬러(예를 들어, 청색)의 LED들 위에 배치되는 방식으로 패터닝될 수 있다. 패터닝된 양자 점 층은 특정 파장들 또는 특정한 컬러의 광을 정확하게 재생성하도록 사용될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 다수의 유형들의 양자 점들을 갖는 양자 점 층 또는 다중 패터닝된 양자 점 층들은 예를 들어, 본원에 완전히 설명되는 바와 같은 모든 목적들을 위해 참조로서 본원에 통합되는, International Telecommunication Union 의 ITU-R Recommendation BT.709 및 International Commission on Illumination의 CIE L*a*b* (CIELAB)에 개시된 바와 같은 3, 4, 5, 6(주 컬러들) 이상의 넓은 컬러 영역들을 제공하기 위한 컬러 모델의 다수의 주 컬러들을 제어하도록 사용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예에 따라, 멀티 LCD 층들, 양자 점들을 포함하지 않는 0 이상의 광학 적층들("Optical Stack(광학 적층)"으로 표기됨), 및 양자 점들을 포함하는 0 이상의 광학 적층들("QD's"로 표기됨)을 포함하는 고-콘트라스트 디스플레이 시스템들의 예시적인 구성들을 도시한다.
도시된 바와 같이, 상기 멀티 LCD 층들은 LCD 컬러층("LCD Color"로 표기됨) 및 LCD 무색층("LCD Achromatic"으로 표기됨; 예를 들어, 단색)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 반드시 LCD-기반일 필요는 없는, 임의의 제어가능한 광 밸브층이 본원에 개시된 LCD 무색층에 부가하여, 또는 대체하여 사용될 수 있다는 것이 주의되어야 한다.
광학 적층은 무(0), DBEF, FEF, 고 콘트라스트 필름들, 확산기들(벌크 또는 씬) 등과 같은 하나 이상의 시트들을 의미할 수 있다. 도 8e에 도시된 바와 같이, 양자 점들은 염료-기반(또는 다른 비-양자-점-기반) 컬러 필터들을 대체 또는 대안적으로 부가되도록 LCD 컬러층에 사용될 수 있다. 상부 편광기는 양자-점 기반 컬러 필터들 또는 양자-점-기반 LCD 컬러층에 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. 또한, 상부 편광기가 사용되면, 상기 상부 편광기는 상기 LCD 층의 상기 양자 점들의 위 또는 대안적으로 아래에 위치될 수 있다. 도 8e 및 도 8f에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예에서, 양자 점들은 LCD 컬러 층 또는 LCD 무색층을 커버하는 컬러 필터 어레이(도 8f의 LCD QD CFA)에 배치될 수 있다. 본원의 기술들 하에서, 수동 컬러 필터링 물질(예를 들면, 염료-기반 컬러 필터링 물질) 외에 광 변환 물질(예를 들면, 양자 점들)에 의해 적어도 부분적으로 컬러들이 부여됨에 따라, 디스플레이 시스템은 이 기술들을 사용하지 않는 디스플레이 시스템들과 비교하여 상당히 높은 밝기 레벨을 달성할 수 있다. 뷰어로의 광 출력 레벨들을 변조/조절하기 위해 다중 LCD 패널들을 사용하는 것은 또한 디스플레이 시스템에 의해 지원될 수 있는 최대 콘트라스트 레벨을 증가시킨다. 본원에 사용된 바와 같이, 이들 구성의 LCD 패널은 픽셀 단위로 광 투과를 지원하는 패널로 대체될 수 있지만, LCD 외의 일렉트로웨팅(electrowetting)과 같은 다른 유형의 콜레스테릭-기반 디스플레이 기술들 등을 사용한다. 일부 실시예들에서, 본원의 디스플레이 시스템은 본원의 기술 하에서 훨씬 적은 광학 손실에 의해 인에이블되어 두 개(또는 이상)의 LCD 디스플레이 패널들로 광 출력 레벨을 변조/조절하는 것을 지원할 수 있다. 이들 실시예들에서, 상기 LCD 디스플레이 패널들은 각각의 광 출력 레벨들을 조절하기 위해 패널-특정 광 밸브 값들로 설정될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 LCD 패널들을 갖는 광 출력 레벨들의 이중 변조가 일정한 광으로 실현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 출력 레벨들의 삼중 이상의 변조가 또한 예를 들어, 둘 이상의 LCD 디스플레이 패널들 및/또는 로컬 디밍(local dimming)을 지원하는 백라이트 유닛으로부터 방출된, 이미지 데이터에 기초한 광의 상이한 강도/세기를 갖는 이미지의 상이한 부분들을 일루미네이팅하는 변조된 광으로 실현될 수 있다. 비-수동 컬러 필터링 물질들(예를 들면, 양자 점들)을 사용한 광의 최대 투과가 상당히 증가하기 때문에, 1 레벨 이상의 광 변조는 본원의 기술들을 사용하지 않는 디스플레이 시스템들보다 훨씬 큰 콘트라스트 레벨(예를 들면, HDR)을 지원하는 본원에 개시된 기술들 하의 디스플레이 시스템에서 구현될 수 있다.
8. 광원 제어기
도 9에 도시된 바와 같이, 본원에 개시된 디스플레이 시스템은 광원(900) 및 이미지 데이터원(906)으로부터 이미지 데이터를 수신하도록 구성된 광원 제어기(902)를 포함할 수 있다. 상기 광원(100)에서 제 1 광을 방출하는 각각의 광원 성분은 로컬 강도 상태로 설정될 수 있다. 상기 광원 제어기(902)는 이미지 데이터원(906)으로부터 수신된 이미지 데이터에 기초하여 상기 디스플레이 시스템의 디스플레이 패널의 영역에 대해 원하는 디밍 레벨을 제공하기 위해 LEDs과 같은 광원 성분들의 동작 상태들을 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 이미지 데이터는 공중 방송(over-the- air broadcast), 셋톱 박스, 디스플레이 시스템에 결합된 네트워크된 서버, 및/또는 저장 매체로부터를 포함하는 다양한 방식들로 상기 이미지 데이터원(906)에 의해 제공될 수 있다. 상기 광원 제어기(902)는 이미지 데이터를 샘플링하고 상기 이미지 데이터에 기초하여 개별 픽셀들, 픽셀들의 개별 그룹들, 또는 확산기 또는 디스플레이 패널의 표면과 같은 일루미네이팅된 표면의 개별 부분들의 휘도 값들 및/또는 컬러 값들을 계산하기 위한 샘플링 로직(904)을 포함할 수 있다. 샘플링 및 계산 결과들은 개별 광원 성분들 또는 하나 이상의 광 변환 층들(예를 들어, 양자 점들을 포함하는)로 하여금 제 2 광을 재생성하게 하는 제 1 광을 방출하는 광원 성분들의 개별 그룹들을 구동하기 위해 광원 제어기(902)에 의해 사용될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 제 1 광을 방출하는 광원 성분은 단일 동작 상태: 전체적으로 on를 가질 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 광원 성분은 또한 둘 이상의 동작 상태들: of, on(전체적으로 on 또는 최대 강도 레벨), 및 하나 이상의 중간 강도 레벨들(디밍된 상태)을 가질 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 이미지 데이터에 기초하여, 본원에 개시된 광원 제어기는 디스플레이 패널 상의 지정된 영역이 일정한 레벨로 일루미네이팅되어야 한다고 결정하고 그에 맞춰 특정 광원 성분들이 대응하는 동작 상태로 설정되어야 한다는 것을 결정할 수 있다. 이러한 결정은 상기 시스템의 모든 제어가능한 광원 성분들에 대한 광원 로직에 의해 반복될 수 있다.
9. 예시적인 프로세스 흐름
도 10은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 예시적인 프로세스 흐름을 도시한다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들 또는 디스플레이 시스템의 성분들이 이 프로세스 흐름을 수행할 수 있다.
블록 1010에서, 광원(예를 들어, 900)은 하나 이상의 제 1 광 성분들이 제 1 광을 방출하도록 한다. 상기 제 1 광원 성분들은 레이저들, 단일 컬러 발광 다이오드들을 포함하는 발광 다이오드들, 냉음극 형광들을 포함하는 형광들, 양자-점-기반 광원 성분들, 또는 비-양자-점-기반 광원 성분들을 포함할 수 있다.
블록 1020에서, 상기 광원(900)은 광 변환기로 하여금 상기 제 1 광으로 일루미네이팅되게 한다. 상기 광 변환기는 상기 제 1 광을 특정 컬러 영역을 지원하도록 구성된 하나 이상의 컬러 성분들을 포함하는 제 2 광으로 변환한다.
일부 실시예들에서, 상기 광 변환기는 하나 이상의 백라이트 유닛들(BLUs), 또는 측광 유닛들(SLUs)로부터의 제 1 광에 의해 일루미네이팅된 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함한다. 본원에 개시된 광 변환 물질들은 BEFs, DBEFs, 벌크 확산기들, 씬 확산기들, 콘트라스트 층들 등 중 하나 이상에 배치될 수 있다. 본원에 개시된 광 변환 물질들은 상기 제 1 광원 성분들과 복수의 광 밸브들 사이, 상기 복수의 광 밸브들과 뷰어를 마주하는 상기 디스플레이 시스템의 표면 사이, 광학 층 아래, 위, 또는 내부, 두 광학 층들 사이 등에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광 변환기는 하나 이상의 양자 점들의 그룹들을 포함하고, 양자 점들의 각각의 그룹은 하나 이상의 컬러 성분들의 컬러 성분들을 생산하도록 구성된다. 몇몇 다른 실시예들에서, 양자 우물들 또는 다른 광 변환 물질들이 양자 점들 대신, 또는 그에 부가적으로 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광원(900)은 상기 제 2 광을 하나 이상의 디스플레이 패널들을 일루미네이팅하도록 지시하도록 구성된 디스플레이 시스템의 일부이다.
일부 실시예들에서, 상기 광 변환기는 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛들의 패턴을 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛들은 제 2 광의 제 2 컬러 성분의 단일 컬러 성분의 일부를 생산하도록 구성되고, 한편 몇몇 다른 실시예들에서, 각각의 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛은 상기 제 2 광의 상기 제 2 광 성분들의 모든 컬러 성분들의 일부를 생산하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 광 변환기는 하나 이상의 광 변환 물질들이 배치된 하나 이상의 광학 층들을 포함한다. 상기 하나 이상의 광 변환 물질들은 ⒜ 광학 층의 표면 상에 코팅된 양자 점들, ⒝ 광학 층에 임베딩된 양자 점들, 또는 ⒞ 광학 층의 표면에 배치된 양자 점 시트의 양자 점들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광학 층들 중 적어도 하나는 광학 도파관, 미러 표면, 울퉁불퉁한 표면, 적어도 하나의 총 반사 표면 등이다.
일부 실시예들에서, 상기 광 변환기의 하나 이상의 층들 중 적어도 하나는 ESR(enhanced specular reflector)에 인접하여 배치된다. 일부 실시예들에서, 상기 광 변환기는 ⒜ 상기 ESR의 상부 표면에만 또는 상부 표면 근처에 배치된 광 변환 물질들, ⒝ 상기 ESR의 하부 표면에만 또는 하부 표면 근처에 배치된 광 변환 물질들, 또는 ⒞ 상기 ESR의 상부 및 하부 표면 둘다에 또는 근처에 배치된 광 변환 물질들 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예들에서, 재생성된 광을 복수의 광 밸브들로 지향하는 확산 중심들을 포함하는, 상기 하나 이상의 광학 층들 중 적어도 하나는 상기 ESR과 광학 접촉하고, 에어 갭의 굴절률보다 상기 ESR의 굴절률에 더 가까운 굴절률을 갖고, 및/또는 어떠한 에어 갭도 없이 상기 ESR에 인접하여 배치된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광학 층들 중 둘(예를 들어, 상기 ESR 위 및 아래)은 어떠한 에어 갭도 없이 상기 ESR에 인접하여 배치된다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 광 변환 물질들은 광원의 점상 강도 분포 함수의 테일부에서 재생성된 광의 에너지를 감소시키면서 광원의 점상 강도 분포 함수의 중심부에서 재생성된 광의 에너지를 증가시키고 균일하게 분포하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 광 변환기는 양자 점들, 양자 우물들 등과 같은 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함하는 컬러-부여 물질들을 갖는 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 각각의 컬러 필터들은 복수의 픽셀들에서 상이한 픽셀을 커버한다. 대안적으로 및/또는 선택적으로, 각각의 컬러 필터들은 복수의 픽셀들 중 한 픽셀의 상이한 서브-픽셀을 커버할 수 있고, 각각의 픽셀은 둘 이상의 서브-픽셀들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 컬러 필터들은 상부 편광기 앞에 배치되고, 상부 편광기 뒤에 배치되고, 상부 편광기 없이, 광 밸브들 앞에, 광 밸브들 뒤에, 하부 편광기 앞에, 하부 편광기 뒤에, 하부 편광기 없이 등등 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 광 변환 물질들은 OLED 기반 픽셀들에 대해 하나 이상의 특정 컬러들(예를 들어, 청색)을 보상하기 위해 OLED 디스플레이 시스템에서 사용될 수 있다. 일부 구성에서, 상기 양자 점들 및 상기 OLED 기반 픽셀들은 인터리빙되고, 한편 몇몇 다른 구성에서, 상기 양자 점들은 상기 OLED 기반 픽셀들을 포함하는 다른 층과 개별적인 층에 위치된다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 디스플레이 시스템은 하나 이상의 DCI(Digital Cinema Initiative) 컬러 공간, ACES(Academy Color Encoding Space) P3, P4, P5, 또는 P6 컬러 공간, ITU(International Telecommunications Union)의 추천 표준 ITU-R(International Telecommunication Union Radio Communication Sector) BT.709에 특정된 컬러 공간, RIMM/ROMM(Reference Input Medium Metric/Reference Output Medium Metric) 표준을 따르는 컬러 공간, 비-표준-기반 컬러 공간 등을 지원하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 디스플레이 시스템은 상기 광 변환기의 하나 이상의 광 변환 물질들로부터 재생성된 제 2 광으로 복수의 디스플레이 패널들을 일루미네이팅하도록 구성된다. 상기 복수의 디스플레이 패널들은 적어도 하나의 무색 액정 디스플레이 패널, 수신된 이미지 데이터에 기초하여 컬러 이미지들을 렌더링하기 위해 컬러들을 부여하는 하나 이상의 액정 디스플레이 패널들을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 액정 디스플레이 패널들은 상기 수신된 이미지 데이터에 기초하여 상기 컬러 이미지들을 렌더링하기 위한 컬러들을 부여하는 양자 점 컬러 필터들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 본원에 개시된 광 변환기는 ⒜ 백라이트 유닛과 상기 백라이트 유닛에 인접한 하나 이상의 광학 적층들 사이의 광 변환 물질들, ⒝ 백라이트 유닛에 인접한 하나 이상의 광학 적층들과 복수의 디스플레이 패널들 사이의 광 변환 물질들, ⒞ 상기 복수의 디스플레이 패널들의 적어도 하나의 디스플레이 패널과 상기 복수의 디스플레이 패널들의 적어도 다른 디스플레이 패널 사이의 광 변환 물질들, ⒟ 백라이트 유닛에 인접하지 않은 하나 이상의 광학 적층들과 상기 복수의 디스플레이 패널들의 적어도 하나의 디스플레이 패널 사이의 광 변환 물질들, ⒠ 상기 복수의 디스플레이 패널들의 하나 이상의 디스플레이 패널들의 하나 이상의 표면들 가까이에 배치된 광 변환 물질들 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 디스플레이 시스템은 하나 이상의 제 1 광원 성분들로부터의 제 1 광의 적어도 일부로 제 2 광을 재생성하도록 구성된 하나 이상의 광 변환 물질들이 배치된 반사기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본원에 개시된 상기 광 변환기는 크기, 기하학적 구조, 또는 온도 특성들에 기초하여 선택된 양자 점들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 제 2 광의 컬러 성분들의 절대 강도 또는 상대 강도 중 적어도 하나는 모니터링되고 조절된다.
일부 실시예들에서, 상기 디스플레이 시스템은 최소 강도와 최대 강도 사이의 상기 제 2 광의 적어도 하나의 컬러 성분의 상대 강도 및/또는 절대 강도를 제어하도록 하나 이상의 PWM 제어 신호들을 채용하도록 구성된다.
10. 구현 매커니즘-하드웨어 개요
일 실시예에 따라, 본원에 개시된 기술들은 하나 이상의 특수 목적 컴퓨팅 디바이스들에 의해 구현된다. 상기 특수 목적 컴퓨팅 디바이스들은 상기 기술들을 수행하기 위해 하드웨어에 내장(hard-wired)되거나, 상기 기술을 수행하도록 완강하게 프로그램된 하나 이상의 ASICs(application-specific integrated circuits) 또는 FPGAs(field programmable gate arrays)와 같은 디지털 전자 디바이스들을 포함할 수 있고, 또는 펌웨어, 메모리, 다른 저장장치 또는 조합의 프로그램 명령들, 에 따라 상기 기술들을 수행하도록 프로그램된 하나 이상의 범용 하드웨어 프로세서들을 포함할 수 있다. 이러한 특수 목적 컴퓨팅 디바이스들은 또한 상기 기술들을 달성하기 위해 맞춤 프로그램된 맞춤 하드웨어에 내장된 로직, ASICs, 또는 FPGAs을 조합할 수 있다. 상기 특수 목적 컴퓨팅 디바이스들은 데스크탑 컴퓨터 시스템들, 포터블 컴퓨터 시스템들, 휴대용 디바이스들, 네트워크 디바이스들 또는 상기 기술들을 구현하기 위해 하드웨어에 내장된 및/또는 프로그램 로직을 통합하는 임의의 다른 디바이스일 수 있다.
예를 들어, 도 11은 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 컴퓨터 시스템(1100)을 도시하는 블록도이다. 컴퓨터 시스템(1100)은 정보를 전달하기 위한 버스(1102) 또는 다른 통신 매커니즘, 및 정보를 프로세싱하기 위해 버스(1102)에 결합된 하드웨어 프로세서(1104)를 포함한다. 하드웨어 프로세서(1104)는 예를 들어, 범용 마이크로프로세서일 수 있다.
컴퓨터 시스템(1100)은 또한 RAM(random acess memory) 또는 프로세서(1104)에 의해 실행될 정보 및 명령들을 저장하기 위해 버스(1102)에 결합된 다른 동적 저장 디바이스와 같은 메인 메모리(1106)를 포함한다. 메인 메모리(1106)는 또한 프로세서(1104)에 의해 실행될 명령들의 실행 동안 임시 변수들 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 명령들은 프로세서(1104)에 액세스 가능한 비-임시 저장 매체에 저장될 때, 컴퓨터 시스템(1100)을 상기 명령들에 명시된 동작들을 수행하기 위해 맞춰진 특수 목적 머신으로 렌더링한다.
컴퓨터 시스템(1100)은 또한 ROM(1108) 또는 프로세서(1104)에 대한 정적 정보 및 명령들을 저장하기 위해 버스(1102)에 결합된 다른 정적 저장 디바이스를 더 포함한다. 자기 디스크 또는 광 디스크와 같은 저장 디바이스(1110)가 제공되고 정보 및 명령들을 저장하기 위해 버스(1102)에 결합된다.
컴퓨터 시스템(1100)은 정보를 컴퓨터 사용자에게 디스플레이하기 위해 액정 디스플레이와 같은 디스플레이(1112)에 버스(1102)를 통해 결합될 수 있다. 알파벳 및 다른 키들을 포함하는 입력 디바이스(1114)는 정보 및 명령 선택들을 프로세서(1104)로 통신하기 위해 버스(1102)에 결합된다. 다른 유형의 사용자 입력 디바이스는 지시 정보 및 명령 선택들을 프로세서(1104)로 통신하고 디스플레이(1112) 상의 커서 이동을 제어하기 위해 마우스, 트랙볼, 또는 커서 지시 키들과 같은 커서 제어(1116)이다. 이러한 입력 디바이스는 전형적으로 디바이스로 하여금 평면의 위치를 명시하도록 하는, 제 1 축(예를 들면, x) 및 제 2 축(예를 들면, y), 두 축들에서 2도의 자유를 갖는다.
컴퓨터 시스템(1100)은 상기 컴퓨터 시스템과 결합하여 컴퓨터 시스템(1100)이 특수 목적 머신이 되도록 하거나 프로그래밍하는 맞춤 하드웨어 내장된 로직, 하나 이상의 ASICs 또는 FPGAs, 펌웨어 및/또는 프로그램 로직을 사용하여 본원에 개시된 기술들을 구현할 수 있다. 일 실시예에 따라, 본원의 기술들은 메인 메모리(1106)에 포함된 하나 이상의 명령들의 하나 이상의 시퀀스들을 실행하는 프로세서(1104)에 응답하여 컴퓨터 시스템(1100)에 의해 수행된다. 이러한 명령들은 저장 디바이스(1110)와 같은 다른 저장 매체로부터 메인 메모리(1106)로 판독될 수 있다. 메인 메모리(1106)에 포함된 명령들의 시퀀스의 실행은 프로세서(1104)로 하여금 본원에 개시된 프로세스 단계들을 수행하도록 한다. 대안적인 실시예들에서, 하드웨어 내장된 회로가 소프트웨어 명령들과 결합하여 또는 대신 사용될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "저장 매체"는 머신으로 하여금 특정한 방식으로 동작하도록하는 데이터 및/또는 명령들을 저장하는 임의의 비-임시 매체를 의미한다. 이러한 저장 매체는 비-휘발성 매체 및/또는 휘발성 매체를 포함할 수 있다. 비-휘발성 매체는 예를 들어, 저장 디바이스(1110)와 같은 광 또는 자기 디스크들을 포함한다. 휘발성 매체는 메인 메모리(1106)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 저장 매체의 공통된 형태들은 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 고상 드라이브(solid state drive), 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM, NVRAM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지를 포함한다.
저장 매체는 구별되지만 전송 매체와 결합하여 사용될 수 있다. 전송 매체는 저장 매체들 사이의 정보 전달에 참여한다. 예를 들어, 전송 매체는 버스(1102)를 포함하는 배선들을 포함하는 동축 케이블들, 구리선 및 광섬유들을 포함한다. 전송 매체는 또한 무선-파(radio-wave) 및 적외선 데이터 통신들 동안 생성된 것과 같은, 음향 또는 광 파들의 형태를 취할 수 있다.
다양한 형태들의 매체는 실행을 위해 하나 이상의 명령들의 하나 이상의 시퀀스들을 프로세서(1104)로 운반하는데 수반될 수 있다. 예를 들어, 명령들은 처음에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 또는 고상 드라이브 상에서 운반될 수 있다. 원격 컴퓨터는 명령들을 동적 메모리로 명령들을 로딩하고 모뎀을 사용하여 전화선을 통해 명령들을 송신한다. 컴퓨터 시스템(1100)에 로컬인 모뎀은 전화선을 통해 데이터를 수신할 수 있고 상기 데이터를 적외선 신호로 변환하기 위해 적외선 전송기를 사용한다. 적외선 검출기는 적외선 신호로 운반된 데이터를 수신할 수 있고 적절한 회로가 상기 데이터를 버스(1102) 상에 배치할 수 있다. 버스(1102)는 상기 데이터를 프로세서(1104)가 명령들을 검출하고 실행하는 메인 메모리(1106)로 운반한다. 메인 메모리(1106)에 의해 수신된 명령들은 선택적으로 프로세서(1104)에 의한 실행 전 또는 후에 저장 디바이스(1110)에 저장될 수 있다.
컴퓨터 시스템(1100)은 또한 버스(1102)에 결합된 통신 인터페이스(1118)를 포함한다. 통신 인터페이스(1118)는 로컬 네트워크(1122)에 접속된 네트워크 링크(1120)에 2-방향 데이터 통신 결합을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(1118)는 대응하는 유형의 전화선에 데이터 통신 접속을 제공하기 위한 ISDN(integrated services digital network) 카드, 케이블 모뎀, 위성 모뎀, 또는 모뎀일 수 있다. 다른 실시예로서, 통신 인터페이스(1118)는 호환이 되는 LAN(local area network)에 데이터 통신 접속을 제공하기 위한 LAN 카드일 수 있다. 무선 링크들이 또한 구현될 수 있다. 임의의 이러한 구현에서, 통신 인터페이스(1118)는 다양한 유형들의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림들을 운반하는 전기, 전자기 또는 광 신호들을 송신 및 수신한다.
네트워크 링크(1120)는 전형적으로 하나 이상의 네트워크들을 통해 다른 데이터 디바이스들로 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(1120)는 로컬 네트워크(1122)를 통해 호스트 컴퓨터(1124) 또는 ISP(Internet Service Provider)(1126)에 의해 동작된 데이터 장비로 접속을 제공할 수 있다. ISP(1126)는 차례로 "Internet"(1128)으로 현재 통용되는 월드 와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 데이터 통신 서비스들을 제공한다. 로컬 네트워크(1122) 및 인터넷(1128) 둘다는 디지털 데이터 스트림들을 운반하는 전기, 전자기, 또는 광 신호들을 사용한다. 다양한 네트워크들을 통한 상기 신호들 및 네트워크 링크(1120) 상 및 디지털 데이터를 컴퓨터 시스템(1100)으로 및 컴퓨터 시스템(1100)으로부터 운반하는 통신 인터페이스(1118)를 통한 신호들은 전송 매체의 예시적인 형태이다.
컴퓨터 시스템(1100)은 상기 네트워크(들), 네트워크 링크(1120) 및 통신 인터페이스(1118)를 통해, 프로그램 코드를 포함하는, 메시지들을 송신하고 데이터를 수신할 수 있다. 인터넷 예에서, 서버(1130)은 애플리케이션 프로그램에 대해 요청된 코드를 인터넷(1128), ISP(1126), 로컬 네트워크(1122) 및 통신 인터페이스(1118)를 통해 전송한다.
상기 수신된 코드는 수신되자마자 프로세서(1104)에 의해 실행되거나, 및/또는 나중의 실행을 위해 저장 디바이스(1110) 또는 다른 비-휘발성 저장장치에 저장된다.
11. 등가들, 확장들, 대안들 등
상술한 명세서에서, 본 발명의 가능한 실시예들이 구현에 따라 변하는 다양한 특정한 세부 사항들을 참조하여 개시되었다. 따라서, 유일하고 배타적인 표시자가 본 발명이고, 출원인들에 의해 본 발명으로 의도되고, 본 출원으로부터 발행된 임의의 차후의 정정을 포함하는 청구항 문제와 같은 특정한 형태의 청구항들의 세트이다. 이러한 청구항들에 포함된 용어들에 대해 본원에 명시된 임의의 규정들은 상기 청구항들에 사용된 바와 같은 용어들의 의미를 좌우한다. 따라서, 청구항에 특별히 언급되지 않은 어떠한 제한, 요소, 특성, 특징, 장점 또는 속성은 어떠한 방식으로도 이러한 청구항의 범위를 제한하지 않는다. 따라서 상기 명세서 및 도면들은 제한적이라기보다 예시적인 것으로 간주된다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 특정 컬러들의 광을 재생성하는 양자 점들은 컬러 필터들을 대체할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 픽셀들 또는 서브-픽셀들을 포함하는 하나 이상의 LCD 패널들과 같은 광 밸브들은 상기 양자 점들보다 뷰어로부터 더 멀어지고, 양자 점들 뒤에 있다. 예를 들어, 녹색 광을 전송하는 서브-픽셀은 재생성된 녹색 광을 방출하는 양자 점들로 코팅될 수 있고; 청색 광을 전송하는 서브-픽셀은 재생성된 청색 광을 방출하는 양자 점들로 코팅될 수 있고; 적색 광을 전송하기 위한 서브-픽셀은 재생성된 적색 광을 방출하는 양자 점들로 코팅될 수 있다. RGB외의 다른 컬러 시스템들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 3, 4, 또는 5 개의 상이한 컬러 광들이 본원에 개시된 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컬러를 생산하기 위해 컬러 필터들을 사용하는 대신, 이들 상이한 컬러들을 재생성하는 양자 점들이 픽셀들 또는 광 밸브들이 LCD-기반이든 아니든, 이들 픽셀들 또는 광 밸브들 상에 코팅될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광원(예를 들면, 규정된 범위들의 매우 정확한 파장들에서 광들을 재생성하기 위해 양자 점들을 사용하는)은 0, 1, 2, 또는 그 이상의 디스플레이 패널들을 포함하는 다양한 유형들의 구성들에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 디스플레이 패널은 LCD-기반이거나 아닐 수 있다. 일부 실시예들에서, 본원에 개시된 광원은 두 개의 디스플레이 패널들을 갖는 시스템에 사용될 수 있다. 예에서, 이러한 시스템의 하나의 디스플레이 패널은 흑백 디스플레이 패널이고 동일한 시스템의 다른 디스플레이 패널은 컬러 디스플레이 패널일 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 시스템의 하나의 디스플레이 패널은 고 전송 디스플레이 패널이고 동일한 시스템의 다른 디스플레이 패널은 더 낮은 전송 디스플레이 패널일 수 있다. 또한, 본원에 개시된 광원은 임의의 순서로 둘 이상의 디스플레이 패널들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 흑백 디스플레이 패널은 컬러 디스플레이 패널 앞 또는 뒤에 위치된다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 고 전송 디스플레이 패널은 저 전송 디스플레이 패널 앞 또는 뒤에 위치될 수 있다. 본원에 개시된 광은 다양한 유형의 디스플레이 패널들을 사용하는 시스템에 사용될 수 있다. 예에서, 디스플레이 패널은 일렉트로웨팅, 플라즈마, 프론트 프로젝션(front projection), 액정 등에 기초할 수 있다. 액정 디스플레이 패널들은 다양한 유형들의 액정 물질들, 유기(예를 들면, 콜레스테롤), 무기, 리오트로픽 액정(lyotropic liquid crystal), ECB(electrically controlled birefringence) 액정 등을 사용하는 광 밸브들을 포함할 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, (규정된 범위들의 매우 정확한 파장들에서 광을 재생성하기 위해 양자 점들을 사용하는) 본원에 개시된 광원은 0, 1, 2, 또는 그 이상의 종류의 광학 성분들을 포함하는 다양한 유형들의 광학 구성들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본원에 개시된 광원은 0, 1, 2, 또는 그 이상의 편광기들을 갖는 시스템에 사용될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광원은 상이한 유형들의 광원 성분들 및 상이한 유형들의 양자 점들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 가능한 실시예들에서, 두 가지 유형의 LED들이 사용될 수 있다. 청색 LED들 또는 제 1 주파수 LED들이 청색 양자 점 주파수 광 및 적색 양자 점 주파수 광을 재생성하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로 및/또는 대안적으로, 청색 LED 광의 일부는 확산기 또는 디스플레이 패널과 같은 타겟을 일루미네이팅하기 위해 바로 통과될 수 있고, 한편 상기 청색 LED 광의 나머지 부분은 상기 적색 양자 점 주파수 광을 재생성하기 위해 사용될 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 녹색 LED들 또는 제 2 주파수 LED들이 녹색 양자 점 주파수 광을 재생성하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로 및/또는 대안적으로, 상기 녹색 LED 광은 확산기 또는 디스플레이 패널과 같은 타겟을 일루미네이팅하기 위해 바로 통과될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 기술들은 광의 제 1 세트로서 청색 및 적색 광을 변조 및/또는 제어할 수 있고 광의 제 2 세트로서 녹색 광을 개별적으로 변조 및/또는 제어할 수 있어서, 이들 광의 두 세트들 사이의 가능한 중첩의 제거할 수 있고 청색, 녹색, 및 적색의 광은 함께 변조 및 제어된다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 본원에 개시된 광 변환기 또는 재생성기는 P5 또는 P6 컬러 영역을 생산하기 위해 입력 감도를 제어하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 및/또는 선택적으로, 양자 점들이 하나 이상의 LEDS(예를 들면, 각각의 청색 LED)의 상부에 부가되어 각각의 LED 세트는 렌더링될 하나 이상의 이미지들의 이미지 데이터로부터 결정된 컬러의 로컬 영역에 따라 컬러 성분들의 상이한 조성들을 가질 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 기술들은 양자 점들을 포함하는 본원에 개시된 광 변환기 및 재생성기를 갖는 로컬 영역들의 백색 점 및 주 컬러 성분들을 제어를 허용한다.
본원에 개시된 광원은 상이한 이미지 또는 이미지 프레임을 위한 상이한 컬러 성분들을 생성하도록 구성될 수 있는 것을 주의한다. 예를 들어, 몇몇 가능한 실시예들에서, 이미지들은 연속하는 방식으로 표시되고, 광원은 상이한 이미지들의 시퀀스에 대해 상이한 컬러 성분들을 생성할 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상이한 컬러 성분들 각각이 상기 디스플레이 패널의 픽셀들에 동일한 이미지 프레임의 이미지 데이터가 로딩될 때 디스플레이 패널을 일루미네이팅하기 위해 사용되는 둘 이상의 시간 간격들에서 본원에 개시된 광원에 의해 단일 이미지 프레임이 연속적으로 일루미네이팅될 수 있다. 예를 들어, 제 1 시간 간격에서, 이미지 프레임은 적색 및 청색 컬러 성분들로 표시될 수 있고, 제 2 시간 간격에서, 상기 이미지 프레임은 녹색 컬러 성분으로 표시될 수 있다. 특정한 실시예에서, 프레임 레이트는 비례해서 감소될 수 있다. 예를 들어, 1/2 프레임 레이트가 사용될 수 있다. 1/2 프레임 레이트의 각각의 프레임들은 각각 본원에 개시된 광원으로부터의 컬러 성분들의 상이한 세트가 사용되는 두 일루미네이션 간격들을 포함할 수 있다.
12. 부가적인 예시적인 실시예들
본원에 개시된 바와 같이, 양자 점들은 컬러 필터들의 염료 컬러링 물질에 부가하여, 또는 대안적으로 대체하여 사용될 수 있다. 이들 양자 점 컬러 필터들은 픽셀들 또는 광 밸브들에 대해 컬러들을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 디스플레이 시스템의 컬러 필터 층의 컬러 필터들은 한 세트 이상의 주 컬러들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 세트의 주 컬러들이 도 12a 내지 도 12d에 도시된 바와 같이, 제 1 세트의 주 컬러들(R1, G1, 및 B1) 및 제 2 세트의 주 컬러들(R2, G2, 및 B2)을 포함하도록 컬러 필터층에서 구성될 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 양자 점 컬러 필터들의 층(1204)은 액정 층(606)(광 밸브들을 포함하는)과 상부 편광기(602) 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 도 12b에 도시된 바와 같이, 양자 점 컬러 필터들의 층(1204)은 상부 편광기(602)의 상부에 배치될 수 있다. 도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 양자 점 컬러 필터들은 또한 디스플레이 시스템의 광학 구성의 다른 위치들에 배치될 수 있다. 예를 들어, QD 컬러 필터들은 액정 층(606) 앞 또는 뒤, 또는 하부 편광기(608)의 앞 또는 뒤에 배치될 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 양자 점 컬러 필터들은 상부 편광기, 하부 편광기, 또는 두 편광기들이 존재하지 않는 광학 구성에서 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 주 컬러들의 제 1 세트에 의해 방출된 제 1 광 파장들은 주 컬러들의 제 2 세트에 의해 방출된 제 2 광 파장과 다를 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 컬러 필터들의 양자 점들의 각각의 별개의 세트의 상이한 컬러들의 양자 점들이 광 추출기들과 광 도파관 사이의 개별 광학 접촉 영역들에 또는 인접하여 각각의 컬러를 갖는 혼합되지 않은 패턴으로 분포 또는 배치될 수 있다. 몇몇 다른 가능한 실시예들에서, 각각의 개별 양자 점들의 세트의 상이한 컬러들의 양자 점들은 믹싱될 수 있다.
일부 실시예들에서, 픽셀은 상기 픽셀에 의해 부여된 두 세트의 주 컬러들(예를 들면, 제 1 세트(R1, G1, 및 B1) 및 제 2 세트(R2, G2, 및 B2))을 포함할 수 있다. 주 컬러들의 각 세트는 컬러 공간을 독립적으로 지원할 수 있다. 상기 양자 점들의 조성은 백색 점을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 백색 점은 Rec. 709 하의 D65, P3 하의 D50, 또는 백색 점의 다른 유형(표준-기반 또는 비-표준-기반 백색 점을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아님)일 수 있다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 상기 컬러 공간을 독립적으로 지원하는 제 1 세트의 주 컬러들은 제 1 이미지 프레임을 생성하기 위해 사용될 수 있고, 한편 또한 상기 컬러 공간을 독립적으로 지원하는 제 2 세트의 주 컬러들은 제 2 이미지 프레임을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 상기 제 1 세트의 주 컬러들은 제 1 비교적 좁은 파장 범위들에서 방출하고, 한편 제 2 세트의 주 컬러들은 제 2 비교적 좁은 파장 범위들에서 방출한다. 상기 제 1 비교적 낮은 파장 범위들은 상기 제 2 비교적 좁은 파장 범위들과 공통 파장을 갖지 않거나 약간 갖을 수 있다. 상기 제 1 이미지 프레임은 3차원(3D) 디스플레이 애플리케이션들에서 왼쪽 뷰 이미지이고, 상기 제 2 이미지 프레임은 상기 3D 디스플레이 애플리케이션들에서 오른쪽 뷰 이미지이다. 제 1 이미지 프레임 및 제 2 이미지 프레임은 시간-기반 프레임 순차 방식으로 생성될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 뷰어는 상기 제 1 파장 범위들에 대해 투명하지만 상기 제 2 파장 범위들에 대해 불투명하도록 구성된 왼쪽 시야, 및 상기 제 2 파장 범위들에 대해 투명하지만 상기 제 1 파장 범위들에 대해 불투명하도록 구성된 오른쪽 시야를 갖는 안경을 착용할 수 있다. 본원에 개시된 기술들 하에서, 뷰어들의 안경과 디스플레이 시스템과 같은 이미지 렌더링 시스템 사이의 동기화는 3D 디스플레이 애플리케이션에서 필요하지 않다.
몇몇 가능한 실시예들에서, 도 12a 내지 도 12d에 도시된 바와 같이, 한 세트 이상의 주 컬러들이 메타메리즘 에러들(metamerism errors)을 정정하기 위해 사용될 수 있다. 컬러 필터들은 다중 세트들의 주 컬러들을 지원하도록 구성될 수 있다. 컬러 필터들은 3개의 주 컬러들뿐만 아니라 부가적인 컬러들을 지원하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, RGBW 시스템이 RGB QD들의 혼합(mix) 및/또는 선택적으로 부가적인 유형들의 RGB QD들을 갖는 서브 픽셀들로 이루어진다.
본원에 개시된 기술들 하에서, 다중 세트들의 주 컬러들은 컬러 필터들의 QD로 제공될 수 있다. 상이한 유형들의 협대역 및/또는 광대역 QD가 컬러 필터들에 배치될 수 있다. 상이한 주 컬러들을 갖는 QD는 RGB 주 컬러들에 부가하여 사용될 수 있다. 예에서, 픽셀은 6개의 서브-픽셀들을 포함할 수 있다. 각각의 서브-픽셀은 상이한 컬러의 협대역 QD가 배치될 수 있다. 컬러 필터의 각각의 서브픽셀은 개별적으로 제어된다. QD 컬러 필터들은 상기 LC 층 아래 또는 위에 위치될 수 있다. QD 컬러 필터들은 또한 상부 편광기 아래 또는 위에 위치될 수 있다. 상기 픽셀들은 2D 애플리케이션들에서 메타메리즘 에러들을 정정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 픽셀들은 또한 수동 3D 안경들을 사용하는 3D 필드 시퀀셜(또는 프레임-시퀀셜) 애플리케이션들을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 수동 3D 안경들은 디스플레이 패널에 관련된 이미지 렌더링 동작들을 동기화할 필요가 없는 3D 디스플레이 애플리케이션을 위한 안경들을 의미한다. 주 R1G1B1은 왼쪽 뷰 이미지 프레임을 디스플레이하기 위해 사용되고, 한편 주 R2G2B2는 오른쪽 뷰 이미지 프레임을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 상기 협대역 QD들이 중첩하지 않는 파장 범위들로 여기될 수 있다면(excitable), 이들 R1, G1, B1, R2, G2 및 B2 QD들 중 둘 이상은 동일한 픽셀 또는 서브-픽셀에서 혼합될 수 있다.
도 13a는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 측광 양자 점 구성을 위한 예시적인 구성을 도시한다. 측광 구성에서 상이한 컬러들의 양자 점들(QDs로 표기됨)은 공간에서 분리되고 청색 LED들과 같은 발광기들에 의해 개별적으로 일루미네이팅될 수 있다. 상이한 컬러들의 QD들의 방출들은 메타메릭 에러들(metameric errors)로 인한 컬러 블리딩을 감소시키거나 제거하기 위해 개별적으로 변조될 수 있다. 상기 메타메리즘 에러들로 인해, 녹색 QD들 및 적색-청색 QD들이 동시에 일루미네이팅될 때, 컬러 블리딩이 녹색과 적색 사이, 녹색과 청색 사이에 발생하고, 컬러 영역에서 획득하기 어려운 비교적 포화된 적색 또는 청색 컬러를 만든다. 결과로서, 컬러 영역은 상기 녹색 주 컬러와 다른 주 컬러들 사이의 컬러 블리딩으로 인해 포화된 컬러들을 획득하는데 실패함으로써 줄어든다(또는 움츠러든다). 이와 비교하여, 적색 및 청색 QD들은 일부 실시예들에서 상기 적색과 청색 QD들 사이의 매우 적은 컬러 블리딩으로 인해 혼합될 수 있다. 컬러 블리딩을 감소시키기 위해, 녹색 QD들은 제 1 공간적 위치에 배치되고 제 1 세트의 발광기들(예를 들면, LED들)에 의해 일루미네이팅될 수 있다. 녹색 QD들은 구동이 더 어려워지고 얼마나 많은 녹색들이 디스플레이 또는 이미지 프레임에 필요한지에 따른다. 매우 적은 녹색이 필요하다면, 녹색 QD들에 대한 일루미네이션은 그에 따라 감소될 수 있다. 적색 및 청색 QD들은 제 2 상이한 공간적 위치에 배치되고 제 2 상이한 세트의 발광기들에 의해 일루미네이팅된다. 녹색 QD 필름은 왼쪽에 배치되고 적색 및 청색 QD 필름은 오른쪽에 배치될 수 있다. 광 도파관은 비스듬한 각도들로 광을 가두지만 비스듬하지 않은 각도들로 뷰어를 향해 일루미네이팅하도록 광을 지향한다.
도 13b는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 측광 양자 점 구성을 위한 다른 예시적인 구성을 도시한다. 이러한 측광 구성에서, 녹색 QD들은 제 1 공간적 위치에 배치되고 제 1 세트의 발광기들(예를 들면, LED들)에 의해 일루미네이팅된다. 적색 QD들은 제 2 상이한 공간적 위치에 배치되고 제 2 상이한 세트의 발광기들로 일루미네이팅된다. 청색 QD들은 제 3 상이한 공간적 위치에 배치되고 제 3 상이한 세트의 발광기들에 의해 일루미네이팅된다.
도 13c는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 측광 양자 점 구성을 위한 다른 예시적인 구성을 도시한다. 둘 이상의 유형의 QD들은 제 1 유형의 QD들을 위한 개별적인 영역들, 제 2 유형의 QD들을 위한 개별적인 영역들 등으로 패터닝될 수 있다. 구동 알고리즘은 영역-간 광 블리딩을 감소시키기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 순차적인 발광, 강도 조절이 이미지 데이터의 일부에 기초하여 계산될 수 있다). 다른 유형의 패터닝이 사용될 수 있다. 예로서, 도시된 것 대신, 청색 QD 필름이 적색 및 녹색 컬러들의 패터닝된 QD 필름과 상이한 위치에 배치될 수 있다. 다른 예에서, RGB QD들이 패터닝될 수 있고, 시스템의 다른 주 컬러 QD들(예를 들어, 황색, 시안, 마젠타, 혼합)은 3개 이상의 주 컬러들을 사용한다.
도 14a는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 도 13a 내지 도 13c에 도시된 측광 양자 점 구성들을 포함하는 상이한 양자 점 구성들의 QD(LED들에 의해 조절됨)로부터 발광을 제어하는 예를 도시한다. 양자 점들로부터의 발광은 QD들을 일루미네이팅하는 LED들의 강도를 각각 조절함으로써 제어될 수 있다. 상기 LED들의 강도는 1. 이미지 데이터에 기초하여, 2. 백색 점의 1회 계산에 기초하여(예를 들어, Rec. 709 D65; P3 D50; 맞춤 백색 점), 3. 각각의 이미지 프레임으로부터의 백색 점 계산에 기초하여, 4. QD들의 파장 폭들 및 피크 파장들에 따라 변할 수 있다. 상이한 실시예들에서, 상이한 유형들의 QD들로부터 발광은 중첩되지 않거나 중첩될 수 있다. 몇몇 가능한 실시예들에서, 도 14b에 도시된 바와 같이, 상이한 유형들의 QD들의 각각은 상이한 유형의 QD들 사이에서 약간 중첩하는 비교적 좁은 스펙트럼을 갖는 발광을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 유형들의 QD들로부터의 더 좁은 스펙트럼들은 상이한 유형들의 QD들로부터의 발광들 사이에서 덜 중첩하고, 더 정밀하고 깨끗한 백색 컬러들이 생산될 수 있고; 그러나, 메타메릭 에러들이 깨끗한 백색 컬러들이 아닌 및/또는 황백색(off white) 컬러들인 컬러들에 대해 발생할 수 있다.
도 13d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예에 따라, 메타메릭 미스매치 또는 에러를 감소시키기 위해 측광 양자 점 구성을 위한 예시적인 구성을 도시한다. 도 14c는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 협대역 QD들 및 광대역 QD들 또는 LED들의 예시적인 발광 스펙트럼을 도시한다. 일부 실시예들에서, 메타메릭 에러들을 완화시키기 위해, 상기 광대역 QD들 또는 LED들은 (깨끗한)백색 점에 가까운 컬러들에 대해 더 발광하도록 구성될 수 있고(예를 들어, 넓은 스펙트럼 QD들에 LED들로 더 강하게 일루미네이팅함으로써 또는 광대역 LED들로부터 발광함으로써); 한편 상기 협대역 LED들은 (깨끗한) 백색 점으로부터 더 먼 비교적 포화된 컬러들에 대해 더 발광하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, (예를 들어, 협대역 QD들로부터 방출된) 협대역 컬러 광이 광대역 컬러 광(넓은 스펙트럼 전력 분포를 갖는 임의의 광원, 태양, LED들, QD들로부터) 대신 컬러들을 표현하기 위해 사용될 때, 특히 표현되는 컬러들이 컬러 영역에서 비교적 포화된 컬러들이 아니고 믹싱된 컬러들일 때, 서로 다른 사람들이 상이한 컬러들을 볼 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 협대역 QD들 및 광대역 QD들은 개별적으로 일루미네이팅될 수 있다(또는 광대역 LED들이 광대역 QD들 대신, 또는 부가하여 사용될 수 있다). 구동 알고리즘은 컬러 영역의 (백색 점으로부터 먼)비교적 포화된 주 컬러들의 영역들에서 협대역 QD들의 발광을 증가시키고 광대역 QD들 또는 LED들의 발광을 감소시키기 위해; 컬러 영역의 (백색 점에 가까운) 비교적 혼합된 컬러들의 영역에서 협대역 QD들의 발광을 감소시키고 광대역 QD들 또는 LED들의 발광을 증가시키기 위해 프레임단위(frame-by-frame) 이미지 데이터에 기초하여 구현될 수 있다.
도 14d는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 두 세트의 협대역 QD들의 예시적인 발광 스펙트럼들을 도시한다. 일부 실시예들에서, 메타메릭 에러들을 완화하기 위해, 두 세트의 협대역 QD들은 (깨끗한) 백색 점에 가까운 컬러들에 대해 비교적 고른 비율(40-60, 50-50 등)로 발광하도록 구성될 수 있고; 한편 상기 두 세트들의 협대역 QD들 중 한 세트만이 (깨끗한) 백색 점으로부터 더 먼 비교적 포화된 컬러들에 대해 발광하도록 구성될 수 있다. 컬러 공간들의 포화된 컬러 영역들에 대해, 상기 두 세트들의 협대역 QD들 중 하나가 전체 발광에서 우세할 수 있다(60%, 70%, 80% 이상).
도 13e는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 메타메리즘 미스매치 또는 에러를 감소시키기 위해 측광 양자 점 구성을 위한 다른 예시적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 협대역 QD의 세트 및 광대역 QD의 세트와 같은 QD의 개별적인 세트들이 다른 구성들에서 배열될 수 있다. 예를 들어, 협대역 QD 또는 협대역 QD도 컬러 영역의 모든 주 컬러들을 방출하지 않아야 한다. 좁은 R, G, B, RB 등의 QD의 하나 이상의 서브세트들이 사용될 수 있다. 또한, 불완전한 주 컬러 광대역 QD의 하나 이상의 서브세트들이 사용될 수 있다. 협대역 QD의 세트는 QD들의 두 서브세트들을 포함할 수 있고, 각각의 서브세트는 상이한 공간적 위치에 배치된다. 유사하게, 광대역 QD의 상이한 서브세트가 상이한 공간적 위치에 배치될 수 있다.
도 13f는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 메타메리즘 미스매치 또는 에러를 감소시키기 위해 측광 양자 점 구성을 위한 다른 예시적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 협대역 QD들 및 광대역 QD들에 부가하여, 중간대역 QD들이 또한 상기한 구성들에 사용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 몇몇 가능한 실시예들에 따라, 3D 애플리케이션을 지원하는 측광 양자 점 구성을 위한 다른 예시적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 두 세트들의 협대역 QD는 3D를 위해 사용될 수 있다. 제 1 세트는 왼쪽 뷰 이미지 프레임을 일루미네이팅하기 위해 사용되고, 제 2 세트는 오른쪽 뷰 이미지 프레임을 일루미네이팅하기 위해 사용된다. 프레임 시퀀셜 또는 필드 시퀀셜 기술들이 3D 이미지 프레임들을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
디스플레이 디바이스는 2D 디스플레이 애플리케이션에서 메타메릭 에러들을 감소시키는 광대역 파장 스펙트럼을 동시에 시뮬레이팅하기 위해 2 세트들의 협대역 QD들을 사용할 수 있다. 3D 디스플레이 애플리케이션들에서, 상기 디스플레이 디바이스는 왼쪽 뷰 및 오른쪽 뷰 이미지들을 순차적으로 생성하기 위해 프레임 시퀀셜 방식으로 2 세트의 협대역 QD들을 사용할 수 있다. 상기 왼쪽 뷰 및 오른쪽 뷰 이미지들은 왼쪽 뷰 이미지들로부터의 광 파장들(예를 들면, R1G1B1)만을 투과하는 왼쪽 시야 및 오른쪽 뷰 이미지들로부터의 광 파장들(예를 들면, R2G2B2)만을 투과하는 오른쪽 시야를 갖는 수동 안경들을 통해 시청될 수 있다.
2D 애플리케이션들에서, 넓은 스펙트럼을 요구하는 컬러들에 대해, 두 세트의 협대역 QD는 낮은 메타메릭 에러들/실패들뿐만 아니라 밝기를 달성하기 위해 일루미네이팅될 수 있다. 컬러 영역의 컬러(예를 들어, 넓은-스펙트럼 컬러들 외부의 깨끗한 포화된 주 컬러)에 기초하여, 일루미네이팅될 협대역 QD들의 세트가 선택될 수 있다.
3D 디스플레이 애플리케이션들을 지원하기 위해, 일부 실시예들에서, 주 컬러들의 상이한 세트들의 프레임 시퀀셜 디스플레이는 수동 안경들의 이용을 허용한다. 본원에 개시된 기술들 하에서, 이색성의(dichroic) LCD들 및 수동 안경들은 3D 디스플레이 방식에 기초하여 고가의 활성 억제제(active retarder) 이용을 회피하는 프레임 시퀀셜 3D 방식을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 본원에 개시된 기술들 하에서, 상이한 세트들의 협대역 QD를 통한 상이한 세트들의 주 컬러들을 갖는 프레임 시퀀셜 디스플레이는 수동 안경을 갖는 저렴한 3D 시스템을 만들 수 있게 한다. 추가적인 장점은 메타메릭 실패들을 회피하기 위해 비-3D 모드에서 동일한 QD들이 사용된다는 것이다.
도 16은 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 백색 점들을 제어하기 위한 예시적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 사이드-광 패터닝된 QD 스트립들이 백색점들을 제어하기 위해 사용될 수 있다. QD는 공간 패턴으로 배열될 수 있다. 디스플레이 디바이스에서 둘 이상의 모든 주 컬러들이 공간 영역들에서 나뉘어진다(즉, QD는 이들을 일루미네이팅하도록 지정된 상이한 발광기들과 함께 상이한 작은 스트립들에 프린팅 또는 배치될 수 있다). 일부 주 컬러 QD들이 패터닝될 수 있지만, 0, 하나 이상의 다른 주 컬러 QD들이 여전히 믹싱될 수 있다는 것을 주의해야 한다. LED 광은 하나의 지정된 영역으로부터 다른 이웃 영역들로 샐 수 있어서, 상이한 컬러 영역들 사이에 교차 결합을 생성한다. 패터닝된 QD 스트립 상의 상이한 영역들 사이의 교차 결합을 보상하기 위해 개별적인 발광기들의 강도들을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 개별적인 LED들은 임의의 백색 점(1회 계산, 이미지 프레임 특정 계산, 또는 맞춤 백색 점으로부터 획득된) 각각의 컬러 QD가 일루미네이팅하도록 지정된 것에 기초하여 제어될 수 있다.
도 17은 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 예시적인 직접-광 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 직접-광(백라이트-광을 포함하는) QD 구성의 발광기들은 발광기들이 사이드-광 구성으로 구동될 수 있는 것과 유사한 방식으로 구동될 수 있다. 이러한 구성의 양자 점들은 비-확산(예를 들어, 투명한) 시트에 배치될 수 있다. 도 18은 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 예시적인 타일 QD 구성을 도시한다. 광 도파와 관련한 본원에 개시된 모든 실시예들은 직접-광 구성 및 타일 QD 구성에 적용한다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 전체 광 도파보다 작은 스케일로, 예를 들어, 양자 점들이 배치된 각각의 타일, 또는 양자 점들이 배치된 광 도파의 각 부분은 하나 이상의 유형들의 QD들을 갖는 하나 이상의 청색 LED들이 있을 수 있다. 발광은 광 도파의 각 타일 또는 각 부분에 대해 개별적으로 또는 조합하여 제어될 수 있다. 이전에 개시된 바와 같이, 3D 디스플레이 애플리케이션, 주 컬러들의 다수의 세트들, 주 컬러의 하나 이상의 세트, 메타메리즘 에러 완화, 백색 점 제어, 컬러 제어 등이 타일 당 및/또는 광 도파의 부분 당 제공될 수 있다. 이들 구성의 양자 점들이 타일 및/또는 광 도파의 부분의 앞, 뒤, 내부 등에 있을 수 있다.
도 19는 본 발명의 가능한 실시예들에 따라, 광 도파가 다수의 별개의 부분들을 포함하는 예시적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 광 도파는 단일 인접한 조각으로서 그룹화되기 보다 다수의 스트림들로 분할될 수 있다. 하나 이상의 광 도파들을 더 작은 도파들로 분할하는 것은 3D 프레임 싱크 문제 및 모션 아티팩트들을 회피하기 위한 프레임 라이트 업 싱크(frame light up sync)를 위한 양호한 솔루션이다. 상기 프레임이 한꺼번에 업데이트되지 않는다는 사실로 인해, 정확한 3D 주 컬러들이 예를 들어, 흑색 삽입 없이 오른쪽 프레임 섹션을 라이트 업하기 위해 필요하다. 광 도파들을 분할함으로써, 광은 각 섹션마다 분리될 수 있다(즉, 광 도파의 각각의 별개의 부부에 의해 일루미네이팅되는).
도 20a에 도시된 바와 같이, 3D 디스플레이 애플리케이션들에서, 프레임 1은 3D 이미지의 오른쪽 이미지이고, 프레임 2는 3D 이미지 또는 상이한 3D 이미지의 왼쪽 이미지일 수 있다. 프레임 1에 대한 일루미네이팅에서, 전체에서 오른쪽 이미지를 생성하기 위해 광 도파가 라이트 업하면, 예를 들어 주사선 1로부터 주사선 1920를 거쳐, 오른쪽 이미지에 대한 광 도파로부터의 일루미네이션은 왼쪽 이미지에 대한 광 도파로부터의 일루미네이션을 중첩 또는 간섭할 수 있다. 다른 기술들 하에서, 프레임 1에 의해 주어진 오른쪽 이미지와 프레임 2에 의해 주어진 왼쪽 이미지 사이에 흑색 삽입될 수 있다.
본원의 기술하에서, 도 20b에 도시된 바와 같이, 3D 디스플레이 애플리케이션에서, 주사선들의 상이한 부분들에 대한 상이한(예를 들어, 연속하는) 시간들에서 광 도파의 상이한 스트립들 또는 상이한 부분들이 라이트 업하면, 프레임 1에 대해 일루미네이팅한다. 예를 들어, 광 도파의 광 도파 스트립 LG s1은 제 1 시간에 주사선 1 및 주사선 2에 대한 일루미네이션을 생성하기 위해 라이트 업할 수 있고, 광 도파의 광 도파 스트립 LG s2는 제 2 시간에 주사선 1 및 주사선 2 다음의 주사선들의 다음 그룹들에 대한 일루미네이션을 생성하도록 라이트 업할 수 있고, ... 광 도파의 광 도파 스트립 LG s4는 제 2 시간 후의 나중의 시간에 주사선 1919 및 주사선 1920에 대한 일루미네이션을 생성하기 위해 라이트 업할 수 있다. LG s1 내지 LG s4는 개별적으로 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 따라서, 예를 들어, LG s1 및 LG s4는 시간에서 아주 조금 중첩하고, LG s1이 턴온되고, LG s4가 턴오프될 때 더 많은 시간이 중첩되고; 반대로, LG s4가 턴온되고, LG s1이 턴오프될 때 더 많은 시간이 중첩된다. 그 결과, 주사선들의 상이한 그룹들 사이의 광 오염이 감소 또는 방지된다.

Claims (29)

  1. 디스플레이 시스템에 있어서:
    제 1 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 제 1 광원 성분들; 및
    상기 제 1 광에 의해 일루미네이팅되고 상기 제 1 광을 제 2 광으로 변환하도록 구성된 광 변환기로서, 상기 제 2 광은 특정 컬러 영역을 지원하기 위한 하나 이상의 컬러 성분들을 포함하고, 상기 제 2 광은 렌더링될 이미지들에 대한 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 공간 및 시간에 따라 변하는 발광 패턴을 형성하는, 상기 광 변환기를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원 성분들은 하나 이상의 레이저들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원 성분들은 발광 다이오드들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드들은 단색 발광 다이오드들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원 성분들은 냉음극 형광들(cold cathode fluorescent lights)을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원 성분들은 하나 이상의 양자-점(quantum-dot)-기반 광원 성분들, 또는 비-양자-점-기반 광원 성분들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 하나 이상의 양자 점들의 그룹들을 포함하고, 양자 점들의 각각의 그룹은 상기 하나 이상의 컬러 성분들 중 한 컬러 성분을 생성하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 하나 이상의 양자 우물들(quantum wells)의 그룹들을 포함하고, 양자 우물들의 각각의 그룹은 상기 하나 이상의 컬러 성분들 중 한 컬러 성분을 생성하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 상기 제 2 광이 하나 이상의 디스플레이 패널들을 일루미네이팅하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛들의 패턴을 포함하고, 상기 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛들의 각각은 상기 제 2 광의 제 2 컬러 성분들의 단색 성분의 일부를 생성하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛들의 패턴을 포함하고, 상기 공간적으로 중첩하지 않는 광 변환 유닛들의 각각은 상기 제 2 광의 제 2 컬러 성분들의 모든 색 성분들의 일부를 생성하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 하나 이상의 광 변환 물질들이 배치된 하나 이상의 광학 층들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 변환 물질들은 (a) 광학 층의 표면 상에 코팅된 양자 점들, (b) 광학 층 내에 임베딩된 양자 점들, 또는 (c) 광학 층의 표면 상에 배치된 양자 점 시트의 양자 점들 중 하나 이상을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 하나 이상의 백라이트 유닛들(BLUs), 또는 사이드 라이트 유닛들(SLUs)로부터의 상기 제 1 광에 의해 일루미네이팅되는 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 밝기 강화 필름(BEFs), 더블 밝기 강화 필름(DBEFs), 벌크 확산기, 박막 확산기, 콘트라스트 층들 중 하나 이상에 배치된 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 상기 제 1 광원 성분들과 복수의 광 밸브들 사이의 광 변환 물질들, 상기 복수의 광 밸브들과 시청자를 마주하는 상기 디스플레이 시스템의 표면 사이의 광 변환 물질들, 광학 층 아래, 위, 또는 광학 층 내의 광 변환 물질들, 또는 두 광학 층들 사이의 광 변환 물질들 중 하나 이상을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 양자 점들과 같은 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함하는 컬러-전달 재료(color-imparting materials)를 갖는 컬러 필터들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 컬러 필터들 각각은 복수의 화소들 중 상이한 화소를 덮는, 디스플레이 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 컬러 필터들 각각은 복수의 화소들 중 한 화소의 상이한 서브-화소를 덮고, 각각의 화소는 둘 이상의 서브-화소들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 컬러 필터들은 상부 편광기 앞에 배치된 컬러 필터들, 상부 편광기 뒤에 배치된 컬러 필터들, 상부 편광기를 갖지 않는 컬러 필터들, 광 밸브들 앞의 컬러 필터들, 광 밸브들 뒤의 컬러 필터들, 하부 편광기 앞의 컬러 필터들, 하부 편광기 뒤의 컬러 필터들, 또는 하부 편광기들을 갖지 않는 컬러 필터들 중 하나 이상을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 OLED(oganic-light-emitting-diodes) 기반 화소들에 대해 하나 이상의 특정 컬러들을 보상하도록 하나 이상의 광 변환 물질들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 상기 광 변환기의 하나 이상의 광 변환 물질들로부터 재생성된 상기 제 2 광으로 복수의 디스플레이 패널들을 일루미네이팅하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 ⒜ 백라이트 유닛과 상기 백라이트 유닛에 인접한 하나 이상의 광학 적층들 사이의 광 변환 물질들, ⒝ 상기 백라이트 유닛에 인접한 하나 이상의 광학 적층들과 상기 복수의 디스플레이 패널들 사이의 광 변환 물질들, ⒞ 상기 복수의 디스플레이 패널들 중 적어도 하나의 디스플레이 패널과 상기 복수의 디스플레이 패널들 중 적어도 하나의 다른 디스플레이 패널 사이의 광 변환 물질들, ⒟ 상기 백라이트 유닛에 인접하지 않은 하나 이상의 광학 적층들과 상기 복수의 디스플레이 패널들 중 적어도 하나의 디스플레이 패널 사이의 광 변환 물질들, 또는 ⒠ 상기 복수의 디스플레이 패널들 중 하나 이상의 디스플레이 패널들의 하나 이상의 표면들에 근접하게 배치된 광 변환 물질들 중 하나 이상을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  24. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 제 1 광원 성분들로부터 상기 제 1 광의 적어도 일부와 함께 제 2 광을 재생성하도록 구성된 하나 이상의 광 변환 물질들이 배치된 반사기를 추가로 포함하는, 디스플레이 시스템.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 수동 컬러 필터들을 광 변환 물질들을 포함하는 능동 컬러 필터들로 대체하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변환기는 크기, 기하학적 위치, 또는 온도 특성들 중 하나 이상에 기초하여 선택된 양자 점들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광의 컬러 성분들의 절대 강도 또는 상대 강도 중 적어도 하나는 모니터링되고 조절되는, 디스플레이 시스템.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 상기 제 2 광의 적어도 하나의 컬러 성분의 상대 또는 절대 강도들을 최소 강도와 최대 강도 사이에서 제어하도록 하나 이상의 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호들을 채용하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  29. 하나 이상의 제 1 광원 성분들로부터 제 1 광을 방출하는 단계; 및
    광 변환기에 의해 상기 제 1 광을 제 2 광으로 변환하도록 상기 제 1 광에 의해 상기 광 변환기를 일루미네이팅하는 단계로서, 상기 제 2 광은 특정 컬러 영역(a specific color gamut)을 지원하도록 구성된 하나 이상의 컬러 성분들을 포함하고, 렌더링될 이미지들에 대한 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 공간 및 시간에 따라 변하는 발광 패턴을 형성하는, 상기 일루미네이팅 단계를 포함하는, 방법.
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