KR20080002910A - 3차원 칼라 합성 디스플레이 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

원색 영상을 얻기 위해, 칼라 디스플레이 장치가 2색 영상 성분을 단색 영상 성분과 중첩시킨다. 각각의 영상 성분은 하나의 어레이의 광원들을 제어함으로써 발생될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 단색 영상 성분이 백라이트에 의해 제공되고, 2색 성분이 2개 유형의 서브 픽셀들의 하나의 어레이에 의해 제공된다.

Description

3차원 칼라 합성 디스플레이 장치 및 그 방법 {3-D COLOR SYNTHESIS DISPLAYS AND METHODS}
본 출원은 2005년 4월 1일자 출원된 미국 특허출원 제 60/667,506호의 파리조약 우선권을 주장한다. 본 출원은 전체 내용이 본 출원의 참고문헌이 되는, 2005년 4월 1일자로 미합중국에 출원된 미국 특허출원 제 60/667,506호 강화된 디스플레이 영상 화질을 위한 3차원 칼라 합성의 35 U.S.C. §119 에 의한 권리를 청구한다.
본 발명은 전자 정보 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어, 직시형 평판형 칼라 매트릭스 디스플레이 장치들, 프로젝션 디스플레이 시스템들, 또는 이산적 번지 지정 가능(discretely addressable) 화상 요소들의 매트릭스로 구성된 하나 또는 그 이상의 장치들이 영상 형성 요소의 역할을 하는 NTE(near-to-eye) 칼라 영상장치들에 구현될 수 있다.
이산적 번지 지정 가능 2차원 픽셀 매트릭스가 원색(full-color) 영상을 생성하기 위하여 사용되는 칼라 매트릭스 디스플레이[Color Matrix Display (CMD)] 장치들이 급속히 정보 디스플레이용과 TV용 모두를 위한 유력한 기술이 되고 있다. 멀티 칼라 유기 발광 다이오드(OLED) 매트릭스 디스플레이들이나 매트릭스 번지 지정 전계 발광(EL) 패널들과 같은 몇몇의 칼라 매트릭스 디스플레이들은 자체 발광을 한다. 매트릭스 번지 지정의 액정 디스플레이(LCD)와 같은 다른 칼라 매트릭스 디스플레이들은 자체 발광을 하지 않는다. 자체 발광을 하지 않는 LCD 매트릭스와 같은 장치를 광 밸브(light valve)라고 칭한다.
한정된 세트의 원색들(primary colors)로부터 원색 영상들을 합성하는 것은 모든 CMD에 대하여 공통적인 문제점이다. 칼라 비젼(color vision)의 3원색 이론은 칼라 합성의 기초가 된다. 이 이론은 모든 칼라들을 인간의 망막에서 세 개의 서로 다른 집단의 감광 수용체들의 변환된 스펙트럼 감도들에 상응하는, 세 개의 서로 다른 유형의 반응을 통하여 인간 시각 시스템 (HVS)에 의해 분석되는 것으로 가정한다. 각 수용체 집단은 별도의 긴 파장(적색), 중간 파장(녹색), 및 짧은 파장(청색)의 응답함수들과 비슷한 유한 스펙트럼 대역 내에서 광원(빛)에 대하여 선택적으로 민감하다. 이 세가지 응답함수들은 우리가 칼라로서 궁극적으로 경험하는 무엇을 제공하기 위해 신경 처리되고 복잡합 방식으로 결합된다.
상기 삼원색 이론에 따르면, 전체 칼라 스펙트럼에 대한 우리의 지각(sensation)을 제공하기 위하여 오직 세 개의 별개의 집단의 파장 감지 수용체들의 출력들이 결합되기 때문에, 어떤 칼라의 발현은 적당하게 선택된 3원색 자극들을 혼합함으로서 배색된다(matched).
개념적으로, 가장 간단한 형태의 가산성(additivity)은 3개의 서로 다르게 채색된 광 빔 또는 칼라 영상들을 직접 중첩시키는 것을 포함한다. 몇몇의 원색 전자 디스플레이들은 원색 광원들로부터의 광을 조합시킨다. 예를 들어, 그룹 시청을 위해 설계된 몇몇의 프로젝션 디스플레이들은 투사된 3원색 영상들을 중첩시킨다. 이와 같은 프로젝션 디스플레이를 위한 광학 시스템들은 덩치가 크고 다루기 어려운 경향이 있다. 3개의 투사된 영상들의 정확한 배열은 종종 달성하기가 어렵다. 더욱이, 이와 같은 유형의 대부분의 디스플레이들은 휘도가 낮은 경향이 있다.
삼원색 영상들을 중첩시키기 위한 직시형 디스플레이들은, 독립적 번지 지정 가능 3원색 픽셀 어레이들의 제조 및 정렬이 요구되는 장치들에서, 제조 수율과 장치 신뢰성이 바람직하지 않게 낮아질 수 있다는 문제점을 추가로 갖는다. 이것은 제조비를 상승시킨다. 또한, 공간 중첩을 이용하는 직시형 디스플레이들은 비축(off-axis) 관찰각도에서 시각 시차(viewing parallax)를 일으키기 쉽다. 시각 시차는 3원색 픽셀 어레이들의 인식 가능한 부정합을 초래하며, 이와 같은 현상은 개별적인 칼라 픽셀 어레이들의 두께에 대한 픽셀 치수가 감소하거나 (예를 들어, 고 해상도 칼라 디스플레이 장치들), 그리고/또는 비축 관찰각이 증가함에 따라 점점 명확해지게 된다.
몇몇의 디스플레이들이 인간 시각 시스템(HVS)이 공간 및 시간 해상도 모두에 있어서 상당히 한정된다는 사실을 이용하고 있다. 집적화는 HVS의 공간 및 시간 해상도의 한계를 넘어서 발생한다. 이에 따라, 패턴들의 시간 및 공간 주파수가 각각의 해상도 한계를 초과할 때, 적절하게 선택된 3원색으로 구성된 상기 공간 및 시간 패턴들이 원색 범위의 칼라들을 발생시키기에 충분하게 된다. 이것은 시간 및 공간 가산성의 칼라 합성을 가능하게 한다(Wandell & Siverstein, Digital color reproduction in S. Shevell (ed.), The science of color , 2 nd edition, Optical Society of America, Washington D.C. (2003) pp. 281-316 for coverage of both the basics of color vision and color synthesis in imaging systems 참조).
HVS는 휘도 및 색도 채널(chromatic channel)들로 분리가능한 채널 구조를 갖도록 모델화될 수 있다. 도 1은 조기 신경 처리 단계들을 통해 망막의 광 수용체들(retinal photoreceptors)로부터의 대립과정(opponent-process) 시각 채널들을 도시한 것이다. "로우 레벨"의 시각 채널들은 R-G 채널과 황 Y-B 채널의 두 대립되는 색도 채널들과, R, G 광 수용체 출력들의 합에 의해 형성되는 휘도 채널로 구성된다. 이와 같은 표시에 있어서, 짧은 파장 또는 B 광 수용체들은 휘도 채널에 기여하지 않는다. 도 2는 HVS의 빛순응시감효율 함수(photopic luminous efficiency function)를 보여주고, 나아가 영상 휘도에 대한 단파장의 매우 작은 기여를 나타낸다.
도 3은 휘도(강도)의 해상도와 HVS의 색도 시각 채널들(R-G)(Y-B)의 정신 물리학적인 조사의 결과들을 나타낸다. 이들 데이터로부터, HVS의 대부분의 공간 분해 능력은 휘도 또는 강도 채널 때문임이 명백하다. 상기 색도 채널들, 특히 짧은 파장 또는 B 입력은 휘도 또는 강도 채널들에 대하여 극적으로 감소된 공간 해상도를 나타낸다.
HVS의 시간적 해상도 한계는 휘도 및 색도 시각 채널들의 유사한 가분성(separability)을 나타낸다. 도 4는 Varner Temporal sensitivities related to color theory, Journal of the Optical Society of America A (1984) pp. 474-481의 결과를 나타내는데, 이것은 휘도와 색도에 있어서 시간적 변조를 위한 시간 콘트라스트 감도 함수들을 검사한 것이다. 시간 해상도는 색도보다 휘도의 시간 변화 변조(time varying modulation)보다 훨씬 높다. 따라서, 망막의 같은 영역에 영상화되는, 서로 다른 색도 또는 칼라의 시간 시퀀스들이 통합되어 혼합 칼라를 발생시키는 것이 명백하다. 그와 같은 시간적 통합은 낮은 시간 주파수로부터 중간(moderate)의 시간 주파수에서도 이루어지게 된다.
다른 칼라의 공간적으로 분리된 영상 포인트들의 패턴들은, 만약 충분히 작고 충분한 거리를 두고 볼 경우에, HVS에 의해 개별적으로 분해될 수 없으며, 공간적으로 통합되어 망막의 작은 돌출 영역 내의 상기 영상 포인트들의 혼합물과 동등한 칼라를 생성한다. 이 공간적 합성에 의해 생성된 칼라는 직접적인 중첩에 의해 생성된 것과 효과적으로 동일하다.
X-Y 공간적 가색 합성(spatial-additive color synthesis)은 지금까지 멀티 칼라 디스플레이 장치를 만들어내는 가장 성공적인 방법이었으며, 섀도우 마스크 칼라 CRT와 칼라 액정 디스플레이(LCD)에 의해 예시된다. 그와 같은 장치들의 공통적인 특징은 원색 요소들의 X-Y 공간 모자이크이다. 대부분의 칼라 픽셀 모자이크들은 R, G , B 서브 픽셀 요소들의 반복적인 기하학적 패턴으로 이루어진다. 백색 (W)이나 황색(Y)과 같이 추가적인 제4의 칼라를 갖는 몇몇의 모자이크들이 특정용도를 위해 존재한다.
이 유형의 자체 발광 장치들은 원색들의 파장 대역들 중의 하나로 광을 각각 발생시키는 별도의 방사체(emitter)들을 필요로 한다. 이와 같은 별도의 방사체들은 칼라 매트릭스 픽셀 패턴을 발생하도록 배열된다. 매트릭스 번지 지정의 LCD와 같은 비 자체 발광 장치들에 있어서, 칼라 필터 어레이가 개별적인 광 밸브들의 매트릭스 상에 부가되며, 칼라 픽셀의 모자이크를 발생시키도록 정렬된다.
많은 칼라 픽셀 모자이크들이 사용될 수 있으며, 이들은 다음의 것을 포함한다
· RGB 수직 스트라이프 모자이크 (도 5A 참조)
· RGB 대각선 스트라이프 모자이크 (도 5B 참조)
· RGBG 쿼드 모자이크 (또한 바이엘 필터 패턴이라고 부름) (도 5C 참조)
· RGB 델타-트리아드(delta-triad) 모자이크 (도 5D 참조)
· RGBW 쿼드 모자이크
· RGBY 쿼드 모자이크
도 6A~6C, 도 6D~6F는 RGB 수직 스트라이프와 RGB 델타-트리아드 모자이크들의 모자이크 패턴, 관련된 공간 니키스트 한계 그리고 관련된 고정 패턴 노이즈 변조 스펙트라럼들을 각각 나타낸다. 공간 니키스트 한계는, 영상 사이의 간섭(aliasing artifacts) 없이 칼라 픽셀 모자이크가 주어질 수 있는 최대 공간 주파수들을 나타내는 2차원 공간 주파수 베이스밴드를 정의한다. 이것은 모자이크 해상도의 효과적인 수용체이다. 고정 패턴 노이즈 변조 스펙트럼은, 백색 플랫 필드 (flat-field) 영상(즉, 모든 칼라 서브 픽셀들이 활성화됨)을 제공(rendering)할 때, 모자이크에 의해 발생되는 공간 주파수의 함수로서 잔여 휘도 변조를 나타낸다. 따라서, 이것은 칼라 픽셀 모자이크 자체에 의해 기여되는 시각 노이즈의 효과적인 디스크립터(descriptor)가 된다. 도 6B~6E에서의 비교는, 더 큰 베이스밴드에 의해 입증된 바와 같이 RGB 델타-트리아드 모자이크의 해상도가 RGB 스트라이프 모자이크의 해상도 보다 대체로 높으며; 그리고 RGB 델타-트리아드 모자이크에 의해 기여된 고정 패턴 노이즈가, RGB 델타-트리아드 모자이크에 대한 더욱 높은 공간 주파수들과 더욱 낮은 변조값들에 의해 입증된 바와 같이 RGB 스트라이프 모자이크에 의해 발생된 고정 패턴 노이즈 보다 훨씬 낮다는 것을 나타낸다.
칼라 픽셀 모자이크, 영상 내용을 원색 서브 픽셀 매트릭스에 매핑시키는 어드레싱 알고리즘, 그리고 HVS 특징들은 복잡하게 상호 작용하여 전체 CMD 화질을 결정한다. X-Y 공간-부가성 칼라 합성이 원색 영상들을 발생시키는 매우 성공적인 접근방식이었지만, X-Y 공간 부가성 칼라 합성은 디스플레이 해상도를 희생시키게 된다. RGB 픽셀 모자이크의 사용에 따라 각각의 원색 영상 픽셀에 대하여 3개의 서브 픽셀이 소모된다. 이것은 디스플레이의 공간 영상화 포텐셜을 감소시킨다. 최적의 픽셀 어드레싱 알고리즘과 영상 처리 방법들이 화질 상의 공간 해상도의 이러한 손실의 영향을 다소 줄일 수 있지만, 공간 해상도와 칼라 사이의 트레이드 오프는 중대한 제한 요인이다.
X-Y 공간-부가성 칼라 합성의 또다른 제한 요인은 원색의 서브 픽셀들의 모자이크에 의해 발생되는 고정 패턴 노이즈이다. 이 변조는 균형 백색(balanced white)과 같이 소정의 혼합 칼라를 발생시키는데 요구되는 원색 서브 픽셀들의 발광 성질을 달리하는데 기인하여 발생한다. 일반적으로, 짧은 파장은 휘도에 거의 기여하지 않으므로, B 서브 픽셀은 칼라 픽셀 모자이크들의 고정 패턴 노이즈에 대하여 가장 크게 기여하며, B 서브 픽셀 요소들에 요구되는 휘도는 대부분의 혼합 칼라들의 주변의 R, G 요소들과 비교하여 낮다. 고정 패턴 노이즈의 레벨은 여러가지 칼라 픽셀 모자이크들의 특정 기하학적 구조에 따르며, 공간 주파수 함수로서 가변된다.
시간 칼라 합성, 또는 필드-시퀀스 칼라가 공간 해상도의 손실없이 원색 영상을 발생시키는데 사용될 수 있다. 필드-시퀀스 칼라는 프로젝션 디스플레이 시스템에 채용되어 왔다. 또한, TV나 정보 디스플레이에서 원색 영상들을 합성하기 위한 필드-시퀀스 칼라 접근법의 사용이 오랫동안 의도되어 왔다. 이와 같은 상용화에 대한 지속적인 시도에도 불구하고, 필드-시퀀스 칼라 디스플레이 장치 기술은 전기 및 광학 디스플레이 부품들의 진보가 상업적으로 성공적인 충분한 시간 대역과 광학적 효율을 갖는 비용 절감적인 시스템들을 제공할 때까지, 오직 부분적인 성공만을 거두었다.
시간적 칼라 합성의 두가지 한계는 다음과 같다: 시간 가변(time-varying)의 칼라 성분들 사이의 잔여 휘도 차이가 시간 주파수 또는 효과적인 색도 통합(chromatic integration)이 이루어지는 주파수 또는 그 위의 시간 주파수에 대하여 관측 가능한 휘도 깜박임(luminance flicker)을 발생시킬 수 있다: 그리고, 시간적 합성은 시간 가변 칼라 성분들이 망막의 동일한 영역에 영상화되는 것으로 가정하는데, 이러한 가정은 머리와 눈의 움직임에 의해 종종 깨뜨려진다. R, G, B 칼라 필드를 이용하는 필드-시퀀스 칼라 디스플레이 장치에서 깜박임을 제거하는 것은 일반적으로 높은 필드레이트를 필요로 한다. 이것은 실질적으로 디스플레이 시스템의 시간 대역 요구조건들을 증가시키게 된다.
디스플레이된 이미지와 디스플레이 관찰자의 망막의 상태적인 움직임을 보정하는 것은 어렵다. 이러한 상대적인 움직임은 영상의 동적 동작의 결과로서 또는, 관찰자의 머리와 눈의 움직임을 결과로서 일어난다. 어느 경우에나, 그 결과로 시간가변 칼라성분들은 더 이상 망막의 동일 구역에 영상화되지 않고, 그리고 관찰자는“칼라 흩어짐(break-up)”을 경험한다.
Silverstein 등의 미국 특허 제 5,642,125호와 Spraque 등의 미국 특허 제 5,315,418호는 칼라영상을 얻기위해 적-청색 영상 성분을 청색 영상 성분과 조합하는 칼라 디스플레이 장치에 대해 기술한다.
개량된 칼라 디스플레이 장치 기술이 필요한 것이다.
아래의 실시예들과 그 측면들(aspects)은, 예시적이고 설명적일 뿐 범위를 제한하려는 것이 아닌 의미의 시스템, 장치 (tools) 및 방법들에 대해 기술되고 설명된다.
본 발명의 하나의 측면은, 제 1, 제 2 평면 (planes)을 포함하여 구성되는 칼라 디스플레이 장치를 제공한다. 제 1 평면부는 개별적 주소지정가능한 제 1 광 방출기술을 포함하여 구성된다. 제 1 광 방출기들은 각각 하나의 제 1 스펙트럼 파워 분포 (a first spectral power distribution)를 가지는 빛을 방출한다. 제 2 평면부는 개별적 주소지정가능한 제 2 광 방출기들과 제 3 광 방출기들을 포함하여 구성된다. 제 2 광 방출기들은 각각 하나의 제 2 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 방출한다. 제 3 광 방출기들은 각각 하나의 제 3 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 방출한다. 제 2 평면부는 대체로 제 1 평면부에 인접하고 그와 평행을 이룬다. 제 1, 제 2, 제 3 스펙트럼 파워 분포들은 서로 다르며, 제 2 평면부는 제 1 평면부에 의해 방출된 빛에 대해 대체로 투과성이거나 제 1 평면부는 제 2 평면부에 의해 방출된 빛에 대해 대체로 투과성이다.
본 발명의 다른 측면 및 본 발명의 여러 가지 실시예들의 특징들을 아래에 설명하기로 한다.
본 발명을 다음의 비제한적 도면들을 참고로 하여 상세히 설명하기로 하는 바, 첨부도면중:
도 1은 HVS의 표시(representation)의 대립 과정 시각 채널의 개략도이고;
도 2는 파장의 함수로서의 HVS의 빛 순응 휘도 효율(photopic luminous efficiency)을 나타낸 그래프이며;
도 3은 HVS의 휘도(강도)와 칼라채널 (적-녹, 청-황)의 해상도를 나타내는 그래프이고;
도 4는 휘도와 색도의 시간 가변 변조를 위한 HVS의 시간 해상도를 나타내는 한 세트의 그래프이며;
도 5A 내지 도 5D는 종래 기술의 CMD 픽셀 모자이크를 나타내고;
도 6A 내지 도 6C는 각각 RGB 스트라이프 픽셀 모자이크 구조, 관련된 공간 니키스트 해상도 한계 및 관련된 고정 패턴 노이즈 변조 스펙트럼을 보여주며;
도 6D 내지 도 6F는 각각 RGB 델타 트리아드 픽셀 모자이크 구조, 관련된 공간 니키스트 해상도 한계 및 관련된 고정 패턴 노이즈 변조 스펙트럼을 보여주며;
도 7 내지 도 9는 필터 레이어를 가지는 자체 발광 디스플레이들을 나타내고;
도 10 내지 도 12는 광출기들이 직접 원색의 빛들을 방출하는 자체 발광 디스플레이들을 보여주며;
도 13 및 도 14는 청색 영상 성분을 영상화하는 변조기가 적색 및 녹색 영상 성분을 생성하는 변조기보다 낮은 해상도를 가지는 자체발광 디스플레이를 나타내고;
도 15 및 도 16은, 각각 별개의 주소지정가능 백라이트 어셈블리를 포함하여 구성되는, 디스플레이들을 나타내며;
도 17 및 도 18은 제 1 변조기의 서브 픽셀들이 수직 스트라이프 어레이들로서 배열된 디스플레이들을 보여주고;
도 19는 칼라 프로젝션 또는 눈근접 보기(near-to-eye viewing)를 위한 광학 시스템을 가지는 디스플레이를 나타내며;
도 20A 및 도 20B는 본 발명에 의한 디스플레이의 주소지정 픽셀들의 2개의 상이한 모드들을 보여주고;
도 21A, 도 21B 및 도 21C는 각각, 관련된 공간 니키스트 해상도 한계 그리고 관련된 고정 패턴 노이즈 변조 스펙트럼을 가지는, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 디스플레이를 위한 M/C X-Y 공간 픽셀 모자이크 구조를 나타낸다.
발명의 상세한 설명
아래의 설명에 있어서, 특정된 구체적 내용은 이 분야의 당업자가 더욱 완전히 이해하도록 하기 위해 제공된다. 그러나, 잘 알려진 요소들은, 발명의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 도시하지 않거나 구체적으로 설명하지 않을 수도 있다. 따라서, 발명의 상세한 설명과 도면들은 제한적인 의미보다는 설명적인 의미로 생각되어야 한다.
여러 가지의 색들은 여기서 해당 문자들로 표시된다. 이 명세서에서;
·R은 적색을 의미하고;
·G는 녹색을 의미하고;
·B는 청색을 의미하고;
·C는 청록색을 의미하고;
·M은 진홍색을 의미하고; 그리고
·Y는 황색을 나타낸다.
본 발명은 X-Y 공간-부가성 칼라 합성과 Z축 중첩적 칼라 합성을 조합하여 칼라 스펙트럼을 합성하는 디스플레이들을 제공한다. 본 발명은: 직시형(direct-view), 평판형 칼라 매트릭스 장치들; 프로젝션 디스플레이시스템들; 및 눈근접, 칼라 영상화 장치들을 포함하는 광범위한 디스플레이 유형들로 구체화될 수 있다.
설명적인 실시예들에서, 하나의 X-Y 평면에서 동작하는 공간 칼라 합성은 원색 디스플레이들을 제공하기 위해 Z축을 따른 중첩적 합성으로 조합된다. 그러한 실시예들에서, 2색의 서브 픽셀들로 만들어진 모자이크를 포함하여 구성되는 2색 변조기 (“제 1”변조기)는, 그 안에서 2색의 서브 픽셀들이 공간 칼라 합성에 의해 조합되는 2색 영상성분을 제공한다. 이러한 영상성분은, "제 1" 영상성분이라고 부를 수 있다. 2색 영상성분은 그 다음에, 원색영상을 제공하기 위해, “제 2”영상성분과 중첩된다. 제 2 영상성분은 제 2 변조기에 의해 화상변조된다 (imagewise modulated). 바람직한 실시예들에서, 제 1, 제 2 화상성분들의 중첩은 Z축을 따라 수행된다.
2색 제 1 화상성분을 변조하기 위해 사용된 제 1 변조기의 모자이크의 서브 픽셀들은 어느 것이든 적합한 2차원 패턴으로 배열될 수 있다. 간단하고, 정사각형인 기하학적 구조의 패턴들이 바람직하다. 몇몇 예들은:
·체커보드 패턴;
·수평스트라이프;
·수직스트라이프;
·교호 칼라로 된 서브 픽셀들의 엇갈린 열 (staggered rows); 그리고
·다른 2차원 패턴들이다.
예시실시예들에서, 제 1 변조기의 서브 픽셀들이 2차원 체커보드 구조들로 배열된 것을 아래에서 설명한다.
제 2 영상성분은 제 2 변조기의 제 3 칼라의 서브 픽셀들을 제어하여 영상변조된다. 제 3 칼라는 제 1 영상성분의 2가지 칼라와는 다르다. 바람직한 실시예들에서, 제 2 영상성분은 단색이다. 제 2 영상성분을 변조하는 제 2 변조기의 서브 픽셀들은, 제 1 영상성분을 변조하기 위해 사용된, 관련 서브 픽셀들보다 더 클 수 있다. 단일 제 3 칼라 서브 픽셀들로부터 방출된 빛은, 제 1 영상성분을 변조하는 제 1 변조기의 2개 또는 그보다 많은 서브 픽셀들로부터의 빛과 중첩될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제 2 변조기는, 제 3 칼라의 빛을 방출하는 주소지정가능 요소들의 하나의 어레이를 포함하여 구성되는, 백라이트를 포함하여 구성된다. 그 요소들은:
·광 방출다이오드들(LEDs) 또는 다른 램프들; 또는
·공통 광원으로부터의 빛을 변조하는 광밸브들;을 각각 포함할 수 있다.
백라이트의 각 요소는 개별적으로 주소지정가능하다.
몇몇 실시예에서, 제 1 변조기는 제 2 영상성분의 빛에 대해 광학적으로 투과성이다. 그러한 실시예들에서, 제 1 변조기의 서브 픽셀들은 독립적으로 선택가능한 방출성 구역을 포함하여 구성된다. 그러한 서브 픽셀들은 예를 들어 유기발광다이오드들 (OLEDs) 또는 다른 전계발광 재료들을 포함 할 수 있다.
제 1 그룹의 서브 픽셀들은 제 1 스펙트럼 파워 분포(SPD)를 가지는 빛을 방출할 수 있고, 제 2 그룹의 서브 픽셀들은 제 1 SPD와 다른 제 2 SPD를 가지는 빛 을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제 1 그룹의 서브 픽셀들의 SPD는 녹색광에 상응할 수 있고, 제 2 그룹의 서브 픽셀들의 SPD는 적색광에 상응할 수 있다. 제 1, 제 2 변조기들의 칼라 서브 픽셀들은 3원색을 직접 방출할 수 있다. 그와 달리, 서브 픽셀들의 일부 또는 전부가 원색이 아닌 빛을 방출할 수 있고, 디스플레이는 원하는 칼라 응답을 제공하기에 적합한 스펙트럼투과함수(STFs)를 가지는 칼라 필터들을 포함하여 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 의한 디스플레이를 보여준다. 이 디스플레이 (20)는 하나의 광 방출 레이어 (24)와 하나의 필터레이어 (25)를 포함하여 구성되는 제 1 변조기 (22)를 포함한다. 광 방출 레이어 (24)는 황색광 방출 서브 픽셀들의 하나의 어레이를 포함하여 구성된다. 필터레이어 (25)는 진홍색 필터들 (25A)과 청록색 필터들 (25B)을 포함하여 구성된다. 이 필터들은 체커보드 패턴으로 배열된다. 레이어 (25)의 각 진홍색 필터 (25A)는 상응하는 황색광 방출기 (24A)와 일직선을 이룬다. 청록색 필터 (25B)는 각각 상응하는 황색광 방출기 (24B)와 일직선을 이룬다.
진홍색 필터들 (25A)은 R 및 B 스펙트럼 통과대역들을 모두 가지는 것으로 개념화될 수 있다. 청록색 필터들 (25B)은 G 및 B 스펙트럼 배역들을 모두 가는 것으로 개념화될 수 있다. 황색 광원들 (24A, 24B)은 R 및 G SPD들의 복합물인 빛을 생성하는 것으로 고려될 수 있다.
디스플레이 (20)는 제 2 변조기 (27)를 포함하여 구성된다. 제 2 변조기 (27)는, 주소지정가능한 서브 픽셀들 (28)의 하나의 어레이를 포함하여 구성되고, 각 서브 픽셀은 (예를 들어, 더욱 짧은 가시 파장들에 일반적으로 국한된 SPD를 가지는) 청색 광원을 포함하여 구성된다. 제 1 변조기 (22)는 제 2 변조기 (27)로부터의 청색광에 대해 대체로 투과적이다 (레이어 “24”는 청색광에 대해 대체로 투과적이고, C 및 M 필터들은 모두 청색광을 통과시키는 통과 대역을 갖는다).
디스플레이 (20)는 아래와 같이 칼라 합성을 수행한다. 황색 광원 (24A)은 켜질 때, 적색광과 녹색광의 조합인 것으로 고려될 수 있는 황색광을 방출한다. 황색광은, 황색광의 녹색성분을 차단하여 적색광을 남기는, 상응하는 진홍색 필터 (25A)를 통과해 나간다. 황색 광원 (24B)은 켜질 때, 황색 광의 적색 성분을 차단하고 녹색 광을 남기는, 상응하는 청록색 필터(25B)를 통과해 나가는 황색광을 방출한다. 만일 레이어 (24)가 Y서브 픽셀들이 모두 활성화되면, Y SPD (즉, R+G)의 레이어 (25)의 M (R+B)와 C (G+B) 칼라 필터들과의, 상호작용에 의해 R 및 G 서브 픽셀들의 체커보드 패턴을 얻는다.
제 2 변조기 (27)의 광원 (28)으로부터의 청색광은, 청색 영상 성분을 제공하기 위하여 레이어들 (24, 25)을 통과해 나갈 수 있다. 만일, 청색 광원들 (28)이 모두 켜지면, B SPD의 M (R+B) 및 C (G+B) 칼라 필터들과의 상호작용에 의해 균등질의 청색을 얻는다.
청색 광 방출기 (28)에 의해 방출된 빛은 제 1 변조기 (22)에 의해 크게 영향받지 않으므로, 청색광 방출기들 (28)의 위치를 바꾸는 것도 가능할 것이다. 예를 들어, 청색 광 방출기들 (28)은:
·황색광 방출기들 (24A, 24B)과 대체로 동일한 평면에,
·(청색광 방출기 (28)를 포함하는 어느 레이어가 황색광에 대해 대체로 투과성인 한) 레이어들 (24, 25)의 사이에, 또는
·(청색광 방출기들 (28)을 포함하는 어느 레이어가 적색 및 녹색 광에 대해 대체로 투과성인 한) 레이어 (25)의 앞에; 위치할 수 있을 것이다.
청색광 방출기 (28)들로부터의 빛의 퍼짐이나 확산은, (더욱 짧은 파장의 빛에 대한 HVS의 감소된 공간해상도로 인해) 다른 색들의 빛의 퍼짐이나 확산보다 덜 두드러지기 때문에, 레이어들 (24, 25)뒤에 청색광 방출기들 (28)을 설치하는 것에 상당한 이점이 있다. 필터 레이어 (25)가, 반사된 주위 조도의 영향을 감소시킴으로써 콘트라스트를 중강하는 역할을 할 수 있기 때문에, 필터레이어 (25)를 외측 또는 최상층 레이어에 가지는 것에 상당한 이점이 있다.
디스플레이 (20)는, 디스플레이 (20)의 각 픽셀의 서브 픽셀들 (24A, 24B 및 28)을 적절히 조합하여 선택적으로 활성화시킴으로써 관찰자 (P)에게 원색 영상들을 표시할 수 있다. 디스플레이 (20)의 칼라 필터 STF들과 발광성 SPD들의 구체적 조합은 HVS 특성으로부터 유래하는 구체적인 기능적 이점을 가진다. 본 발명에 의한 디스플레이들은, 아래에 기술되는 것을 포함하여, 다른 많은 구조를 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 (30)을 나타낸다. 이 디스플레이 (30)는 디스플레이 (20)와 유사하고, 하나의 광원 레이어 (34)와 하나의 필터레이어 (35)를 포함하여 구성되는 제 1 변조기 (32)를 가진다. 디스플레이 (30)와 디스플레이 (20)의 차이의 하나는 광원들의 STF들과 필터들의 STF들이다. 디스 플레이 (30)에 있어서, 필터레이어 (35)는, Y 및 C 칼라 필터들 (35A, 35B)의 체커보드 패턴을 포함하여 구성된다. Y 필터 (35A)는 R 및 G 스펙트럼 통과대역의 빛을 통과시키는 것으로 개념화될 수 있다. C 필터들 (35B)은 G 및 B 스펙트럼 통과대역의 빛을 통과시키는 것으로 개념화될 수 있다.
제 1 변조기 (32)의 각 서브 픽셀의 독립적으로 선택가능한 광원들 (34A, 34B)은 진홍색 칼라에 상응하는 SPD를 가지는 빛을 방출한다. M 광원의 SPD는 R 및 B SPD들을 조합하는 것으로 고려될 수 있다.
진홍색 광원 (34A)은, 켜질 때, 황색광의 청색 성분을 차단하고 적색광을 남기는, 상응하는 황색필터 (35A)를 통과해나가는 진홍색 광을 방출한다. 진홍색 광원 (34B)은, 켜질 때, 상응하는 청록색 필터 (35B)를 통과해나가는 진홍색 광을 방출하는데, 청록색 필터는 진홍색 광의 적색 성분을 차단하고, 청색 광을 남긴다.
제 2 변조기 (37)의 광원들 (38)은 청색광을 방출한다. (예를 들어, 이들 광원들은 가시광선범위의 중간의 파장들로 집중된 SPD를 가진다). 제 2 변조기 (37)의 광원들 (38)로부터의 녹색광은 녹색 영상 성분을 제공하기 위해, 레이어들 (34, 35)을 통과해 나갈 수 있다.
도 9는, 광원들의 STF들과 필터들의 STF들을 제외하고, 디스플레이들 (20, 30)과 유사한 디스플레이 (40)를 보여준다. 디스플레이 (40)는 하나의 광원 레이어 (44)와 하나의 필터 레이어 (45)를 포함하여 구성되는 제 1 변조기 (42)를 가진다. 필터 레이어 (45)는 Y 및 M 필터들 (45A, 45B)의 체커보드 패턴을 포함하여 구성된다. 광원 레이어 (44)의 광원들 (44A, 44B)은 청록색 광을 방출한다.
청록색 광원 (44A)은, 켜질 때, 상응하는 황색 필터 (45A)를 통과해나가는 청록색 광을 방출한다. 필터 (45A)는 청록색 광의 청색 성분을 차단하고 녹색 광을 남긴다. 청록색 광원 (34B)은, 켜질 때, 상응하는 진홍색 필터 (45B)를 통과해나가는 청록색 광을 방출하며, 진홍색 필터 (45B)는 청록색 광의 녹색 성분을 차단하고, 청색 광을 남긴다.
제 2 변조기 (47)의 광원들 (48)은 적색광을 방출한다 (예를 들어, 이들 광원들은 가시광선범위의 더욱 긴 파장들로 집중된 SPD를 가진다). 제 2 변조기 (47)의 광원들 (48)로부터의 적색광은, 적색 영상 성분을 제공하기 위해 레이어들 (44,45)을 통과해 나갈 수 있다.
도 10, 11 및 12는 도 7,8 및 9의 디스플레이들과 각각 유사한 디스플레이들을 보여준다. 이들 도면에 나타낸 디스플레이들에 있어서, 제 1, 제 2 변조기들의 광 방출기들은 모두 빛의 원색들을 방출한다. 그러므로, 이들 디스플레이들은 원색들을 생성하기 위한 필터 레이어를 필요로 하지 않는다. 이들 디스플레이들의 제 1 변조기가 두가지 다른 색의 서브 픽셀들을 가지는 것이 하나의 트레이드오프이다. 특정용도를 위한 디스플레이를 설계함에 있어서, 그 디스플레이에 필요한 밝기 (brightness)를 또한 고려해야 한다. 칼라 필터들이 서브 픽셀 방출기들에 의해 생성된 빛의 상당부분을 흡수하는 한편, 많은 유형의 방출성 디스플레이 재료들의 경우, 더 넓은 스펙트럼 대역 (예를 들어, Y 방출기)의 SPD는 협대역 성분들 합계 (예를 들어, R 및 G 방출기들의 조합)보다 대체로 더 높은 발광효율을 제공한다.
도 10은 제 1 변조기 (52)와 제 2 변조기 (57)를 가지는 디스플레이 (50)를 보여준다. 제 1 변조기 (52)는, 제 1 칼라 (이 경우 적색)의 빛을 방출하는 주소지정가능 광 방출기 (54A)와, 제 2 칼라 (이 경우 녹색)의 빛을 방출하는 주소지정 가능 방출기 (54B)로 만들어진 모자이크를 포함하여 구성된다. 제 2 변조기 (57)는 제 3 칼라 (이 경우 청색)의 빛을 방출하는 광 방출기들 (58)의 하나의 어레이를 포함하여 구성된다. 제 2 변조기 (57)로부터의 청색광은, 제 1 변조기 (52)의 광원들에 의해 방출된 빛으로 만들어진 하나의 적색 및 녹색 영상 성분과 중첩하기 위해, 제 1 변조기 (52)를 통과해 나갈 수 있다. 그와 달리, 디스플레이 (50)는, 제 1 변조기 (52)의 광원들에 의해 방출된 빛으로 만들어진 하나의 적색 및 녹색 영상 성분으로부터의 적색 및 녹색 광이 제 2 변조기 (57)를 통과해 나가서, 보는 사람 (P)의 입장에서 제 2 변조기 (57)의 광원들에 의해 방출된 빛으로 만들어진 하나의 청색 영상 성분과 중첩되도록 구성될 수 있다.
도 11, 도 12는, 상이한 광 방출기들에 의해 방출된 빛의 색들을 제외하고 디스플레이 (50)와 동일한 디스플레이들 (60, 70)을 보여준다. 이 디스플레이 (60)에 있어서, 제 1 변조기 (62)는 적색 및 청색 광 방출기들 (64A, 64B)의 모자이크를 포함하여 구성되고, 제 2 변조기 (67)는 녹색 광 방출기들의 하나의 어레이를 포함하여 구성된다. 이 디스플레이 (70)에 있어서, 제 1 변조기 (72)는 녹색 및 청색 광 방출기들 (74A, 74B)의 모자이크를 포함하여 구성되고, 제 2 변조기 (77)는 적색 광 방출기들 (78)의 하나의 어레이를 포함하여 구성된다.
다른 실시예들은 색도채널들 (chromatic channels)에 대한, 특히 스펙트럼이 청색 단부에서의 (at the blue end of the spectrum) HVS의 낮은 공간해상도를 사 용할 수 있다. 청색 색도채널에서의 HVS의 낮은 시력 (the poor visual acuity)은, 이 채널에 방출하는 서브 픽셀들이, 해상도 또는 칼라 합성성능의 지각된 손실 (perceived loss)없이, 더 클 수 있다는 것을 암시한다. 달리 말하면, 청색 영상 성분은, 영상품질을 두드러지게 저하시킴이 없이, 다른 영상 성분들보다 현저히 더 낮은 공간해상도를 가질 수 있다.
도 13은, 그 제 1 변조기 (82)가, 광 방출기들 (84A, 84B)을 포함하는 하나의 광 방출 레이어 (84)와 필터들 (85A, 85B)을 포함하는 하나의 필터레이어 (85)를 포함하여 구성되는 디스플레이 (80)를 보여준다. 이 디스플레이 (80)는, 청색광을 방출하는 주소지정가능 광 방출기들 (88)을 포함하는 하나의 제 2 변조기를 포함하여 구성된다. 이 디스플레이 (80)는, 각 주소지정가능 광 방출기들 (88)이 제 1 변조기 (82)의 다수 (이 예에서는 2)의 쌍의 서브 픽셀과 조화를 이루는 것을 제외하고 디스플레이 (20) (도 7)와 유사하다.
도 14는 적색, 녹색 및 청색 방출기들을 사용하는 디스플레이 (50) (도 10)와 유사한 하나의 디스플레이 (90)를 나타낸다. 이 디스플레이 (90)에 있어서, 제 2 변조기의 각 주소지정가능 광 방출기 (98)는, 제 1 변조기 (92)의 다수 (이 예에서는, 2)의 쌍의 서브 픽셀들 (94A, 94B)과 조화를 이룬다.
색도 채널 방출기들은, 색도 채널의 HVS의 낮은 시력으로 인한, 지각된 영상품질의 나쁜 영향을 끼침이 없이 별개의 어셈블리에 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 15, 도 16은 디스플레이들 (100, 110)을 각각 보여주는데, 이들은 각각 복수의 개별적 주소지정가능 청색 광원들 (114) (이 청색 광원은, 예를 들어 청색 LED들일 수 있다)을 포함하는 별개의 주소지정가능 백라이트 어셈블리 (111)를 포함하여 구성된다. 각 청색 광원 (14)으로부터의 빛은, 제 1 변조기의 복수 (둘 또는 그 이상)의 서브 픽셀들과, 중첩된다. 디스플레이 (100)에 있어서, 제 1 변조기 (102)는, 진홍색 필터 (105A) 또는 청록색 필터 (105B)의 어느 하나를 비추는 황색 광원 (104A 또는 104B)을 포함하여 각각 구성되는, 서브 픽셀들을 가진다. 디스플레이 (110)에 있어서, 제 1 변조기 (112)는, 하나의 적색 광원 (114A) 또는 하나의 녹색 광원 (114B)의 어느 하나를 포함하여 구성되는 서브 픽셀들을 가진다.
청색의 HVS의 낮은 시력 그리고 각 청색 방출기가 다수의 M-C 또는 R-G 서브 픽셀에 상응한다는 사실은 또한 백라이트 (111)와 제 1 변조기 (102 또는 112) 사이의 정렬허용범위 (alignment tolerances)를 완화시킨다.
위에서 알게 된 바와 같이, 제 1 변조기의 서브 픽셀들은 체커보드 패턴이 아닌 패턴들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 17, 도 18은, 제 1 변조기 (122, 132)의 서브 픽셀들이 수직 스트라이프 어레이로서 배열된 디스플레이들 (120, 130)을 각각 나타낸다.
도 19는 광학시스템 (149)을 포함하는 디스플레이 (140)를 나타낸다. 이 광학 시스템 (149)은 제 1 변조기 (142)와 제 2 변조기 (147)로부터의 중첩 영상 성분들을 스크린 (S)에 투사하며, 또는 그와 달리, 눈근접 디스플레이에서 사용자의 눈(E)으로 볼 수 있는 중첩 영상 성분들의 허상을 형성한다. 여기에 설명된 제 1, 제 2 변조기들의 조합은 여하한 것이든 디스플레이 (140)에 사용될 수 있다. 제 1 변조기 (142)는 2개의 상이한 SPD들을 가지는 빛이 방출기들을 조합하여 구성될 수 있거나, 여기에 설명된 상이한 STF들을 가지는 필터들과 조합된 동일한 SPD들을 가지는 빛을 방출하는 방출기들을 포함하여 구성될 수 있다. 제 2 변조기 (147)는, 별개의 광원들로 만들어진 하나의 백라이트 또는 그 위에 배치된 광원들의 하나의 어레이를 가지는 하나의 레이어, 또는 그와 유사한 것을 포함하여 구성될 수 있다.
도 20A 및 도 20 B는 본 발명에 의한 디스플레이의 주소지정 픽셀들의 2개의 상이한 모드를 나타낸다. 도 20A는, 논리적, 원색 픽셀 모드에 의한 R/G 및 B 평면들을 위한 주소지정가능 픽셀 위치들, 픽셀창 및 서브 픽셀 가중치들을 나타낸다. 도 20B는 하나의 2×2 공간 필터 커널 (spatial filter kernel)을 사용하는 서브 픽셀 주소지정 모드에 의한 R/G 및 B 평면들을 위한 주소지정가능 픽셀 위치들, 픽셀창 및 서브 픽셀 가중치들을 나타낸다.
도 21A, 도 21B 및 도 21C는, 관련 공간 니키스트 해상도 한계들과 관련 고정패턴 노이즈 변조 스펙트럼을 가지는, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 디스플레이의 제 1 변조기를 위한 하나의 M/C X-Y 공간 픽셀 모자이크 구조를 각각 나타낸다. 이 예시 실시예에서, 제 1 변조기는 하나의 체커보드패턴을 가진다.
영상들은, Z축 중첩적 성분의 스펙트럼 기여도들 (the spectral contributions)와 결합한 X-Y 평면내의 칼라 서브 픽셀들의 공간 패턴으로부터 얻는, 하나의 정사각형 (regular) 그리고 연속적이고, 2차원적인 체커보드 픽셀에 맞추어진 하나의 작은 공간 필터 커넬에 의한, 최적화된 서브 픽셀처리 및 반 에일리어싱 (anti-aliasing)의 방식으로 여기에 기술된 유형의 디스플레이들에 표시하기 위해, 최적화 될 수 있다.
여기에 기술된 디스플레이들은, 원색 알파뉴머릭 디스플레이들, 그래픽 디스플레이들 및/또는 텔레비전형 비데오 영상들을 위한 디스플레이들을 포함하여 광범위하게 구성될 수 있음을 이해할 수 있다.
다수의 예시적 측면들과 실시예들에 대하여 위에서 논의하였는 바, 이 분야의 당업자들은 일정한 변경, 치환 (permutations), 추가 및 그들의 일부의 조합 (sub-combinations)을 생각해낼 것이다. 예를 들면;
·인간지각시스템은 단파장 입력들에 대한 공간적 및 시간적 영역들 모두에 있어서 낮은 시감도 (luminous efficacy) 및 한정된 해상도를 가지기 때문에, 시스템 대역 폭은, 더 긴 파장의 빛을 제어하는 서브 픽셀들보다 더 낮은 레이트로 분리된 단파장 입력 (예를 들어, 청색 광을 방출하는 서브 픽셀들을 제어하는 하나의 입력)을 새로이 공급함으로써 (refreshing) 보존 될 수 있을 것이다. 이것은 제 2 변조기가 청색 서브 픽셀들의 하나의 평면 또는 하나의 청색 백라이트를 포함하여 구성되는 실시예에서 성취될 수 있을 것이다. 예를 들어, 보다 민감한 시각 성분들 (예를 들어, 적색/녹색)의 그것의 2분의 1의 시간 주파수가 사용될 수 있다.
·상술한 실시예에서, 2개의 어레이의 광 방출기들은, 그들로부터 일어나는 영상 성분들이 보는 사람에 의해 보여지듯이 중첩되도록, 중첩된다. 광 방출 어레이들은 그들 자체가 중첩될 필요가 없는 것이다. 그러한 중첩은, 프로젝션 디스플레이의 광학 시스템과 같은, 광학시스템에 의해 수행될 수 있을 것이다.
·(도 7의 실시예의 필터들 (25A, 25B)과 같은) 필터들은, 액정광밸브와 같은 개별적으로 주소지정가능하 광밸브를 선택적으로 포함하여 구성될 수 있다. 광 밸브들은, 디스플레이의 동적범위 (dynamic range)를 증가시키기 위해 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나의 픽셀이 블랙일 것을 원하면, 광밸브들을 끌(turn off) 수 있다.
·첨부도면의 몇몇은 별개의 광 방출 레이어들과 필터레이어들을 가지는 제 1변조기들을 나타낸다. 이들 레이어들은, 명료히 하기 위해, Z측 방향으로 떨어져 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이것은 필요하지 않다. 레이어들은 서로 직접 인접할 수 있다.
·광 방출기들과 필터들의 여러 레이어들은 여러 방식으로, 적합합 기재 (substrate)상에 배열될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 제 1, 제 2 변조기들의 광 방출기들은, 제 1, 제 2 변조기들의 어느 하나 또는 모두에 의해 생성된 영상 성분내의 빛에 대해 대체로 투과성인 기재의 양측에 패터닝될 수 있다.
·여기에 기술된 광 방출기들의 광출력은, 영상 데이터에 답하여 계속적으로 또는 여하한 적당한 수의 단계들로 가변적일 수 있다.
·일반적으로, 여기에 기술된 실시예의 어느 것에 의한 디스플레이들의 광 방출요소들 및 여하한 다른 제어가능요소들은, 적합한 구동회로에 의해 구동될 수 있고, 제어장치에 수신된 영상 데이터에 답하여 제어장치에 의해 제어될 수 있다. 적합한 구동회로의 구조 그리고 디스플레이 제어장치의 적합한 구조 (architectures)는 이 분야의 당업자들에게 공지되어 있고, 따라서 여기에 기술되어 있지 않다.
따라서, 아래에 첨부된 특허청구의 범위와 이후 소개되는 특허청구의 범위들 은, 모든 그러한 변경, 치환, 추가 또는 일부 구성요소의 조합을 그들 특허청구의 범위들의 진정한 정신과 범위 내에 있는 것으로 포함하는 것으로 해석된다.

Claims (45)

  1. 제 1 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 각각 방출할 수 있는, 개별적으로 주소지정가능한 제 1 광 방출기들을 포함하여 구성되는 제 1 평면부와;
    제 2 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 각각 방출 할 수 있는, 개별적으로 주소지정가능한 제 2 광 방출기들과 제 3 스펙트럼파워 분포를 가지는 빛을 각각 방출 할 수 있는, 개별적으로 주소지정가능한 제 3 광 방출기들을 포함하여 구성되고, 상기 제 1 평면부와 대체로 인접하고 평행을 이루는 제 2 평면부;를 포함하여 구성되고;
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 스펙트럼 파워 분포들이 서로 상이하고, 그리고 상기 제 2 평면부가 상기 제 1 평면부에 의해 방출된 빛에 대해 대체로 투과성이거나 상기 제 1 평면부가 상기 제 2 평면부에 의해 방출된 빛에 대해 대체로 투과성이거나 그 어느 하나인, 칼라 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광출기들이 각각, 상기 제 2 평면부의 복수의 광 방출기들을 비추기 위해 정렬되어 있는, 칼라 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들이 각각, 상기 제 2 광 방출기들의 하나 그리고 제 3 광 방출기들의 하나를 비추기 위해 정렬되어 있는, 칼라 디스플레이 장치.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 2 광 방출기들이 각각, 복수의 스펙트럼 성분들을 포함하여 구성되는 빛을 방출할 수 있는 하나의 제 2 광원과 하나의 제 2 필터를 포함하여 구성되고, 상기 제 2 필터가 상기 제 1 광 방출기로부터의 빛을 통과시키고, 상기 제 2 광원의 스펙트럼 성분들 중 적어도 첫 번째 것 (a first one)을 통과시키며 그리고 상기 제 2 광원의 스펙트럼 성분들 중 적어도 두 번째 것을 차단하는, 칼라 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 3 광 방출기들이 각각, 복수의 스펙트럼 성분을 포함하여 구성되는 빛을 방출할 수 있는 하나의 제 3 광원과 하나의 제 3 필터를 포함하여 구성되고, 상기 제 3 필터가 상기 제 1 광 방출기로부터의 빛을 통과시키고, 상기 제 3 광원의 스펙트럼 성분들 중 적어도 첫 번째 것을 통과시키며 그리고 상기 제 3 광원의 스펙트럼 성분들 중 적어도 두 번째 것을 차단하는, 칼라 디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 필터가 제 3 광원의 스펙트럼 성분들 중 첫 번째 것을 차단하는 투과성 (transmission characteristic)을 가지는, 칼라 디스플레이 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 3 필터가 제 2 광원의 스펙트럼 성분들 중 첫 번 째 것을 차단하는 투과성을 가지는, 칼라 디스플레이 장치.
  8. 제 5항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 광원들이, 상기 제 3
    광원들의 스펙트럼 파워 분포와 대체로 동일한 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 광원들이 각각 황색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 필터가 청록색 필터인, 칼라 디스플레이 장치.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 제 3 필터가 진홍색 필터인, 칼라 디스플레이 장치.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 제 2 및 제 3 광원이 각각 진홍색 광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 2 필터가 청록색 필터인, 칼라 디스플레이 장치.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 제 3 필터가, 황색 필터인, 칼라 디스 플레이 장치.
  15. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 광원이 각각 청록색 광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 2 필터가 황색 필터인, 칼라 디스플레이 장치.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 상기 제 3필터가 진홍색 필터인, 칼라 디스플레이 장치.
  18. 제 5항 내지 제 17항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 필터가 각각 하나의 개별적으로 주소지정가능한 광밸브요소인, 칼라 디스플레이 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 광밸브요소들이 액정광밸브요소들을 포함하여 구성되는, 칼라 디스플레이 장치.
  20. 제 1항 내지 제 5항의 어느 한 항에 있어서, 각각 상기 제 2 평면부의 제 2 및 제 3 광 방출기들의 하나 또는 그 이상과 정렬되고, 개별적으로 주소지정가능한, 광밸브들의 하나의 어레이를 포함하여 구성되는, 하나의 평면부를 포함하여 구성되는, 칼라 디스플레이 장치.
  21. 제 1항 내지 제 11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들의 스펙트럼 파워 분포가, 상기 제 2 또는 제 3 광 방출기들의 스펙트럼 파워 분포들에 비해, 더 짧은 파장들 쪽으로 바이어스된, 칼라 디스플레이 장치.
  22. 제 1항 내지 제 8항 또는 제 12항 내지 제 14항의 어느 한 항에 있어서, 제 1 광 방출기들의 스펙트럼 파워 분포가, 상기 제 2 또는 제 3 광 방출기들의 스펙트럼 파워 분포들의 파장들 사이의 파장들로 주로 (primarily) 만들어지는, 칼라 디스플레이 장치.
  23. 제 1항 내지 제 8항 또는 제 15항 내지 제 17항의 어느 한 항에 있어서, 제 1 광 방출기들의 스펙트럼 파워 분포가, 상기 제 2 또는 제 3 광 방출기들의 스펙트럼 파워 분포들에 비해, 긴 파장들 쪽으로 바이어스된, 칼라 디스플레이 장치.
  24. 제 1항 내지 제 11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광출기들이 청색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  25. 제 1항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들이 청색 광을 방출하고, 상기 제 2 광 방출기들이 녹색광을 방출하며, 상기 제 3 광 방출기들이 적색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  26. 제 1항 내지 제 8항 또는 제 15항 내지 제 17항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광출기들이 적색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  27. 제 1항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들이 적색 광을 방출하고, 상기 제 2 광 방출기들이 녹색광을 방출하며, 상기 제 3 광 방출기들이 청색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  28. 제 1항 내지 제 8항 또는 제 12항 내지 제 14항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광출기들이 녹색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  29. 제 1항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들이 녹색 광을 방출하고, 상기 제 2 광 방출기들이 적색 광을 방출하며, 상기 제 3 광 방출기들이 청색 광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  30. 제 1항 내지 제 29항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 평면부가 하나의 백라이트를 포함하여 구성되는, 칼라 디스플레이 장치.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 백라이트가 복수의 이산 (discrete) 광 방출기들을 포함하여 구성되는, 칼라 디스플레이 장치.
  32. 제 1항 내지 제 31항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들이 각각, 상기 제 2 광 방출기들의 하나의 한 영역과 상기 제 3 광 방출기들의 하나의 한 영역의 합계와 대체로 동일한 한 영역을 가지는, 칼라 디스플레이 장치.
  33. 제 1항 내지 제 31항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 방출기들이 각각, 상기 제 2 광 방출기들의 둘 또는 그 이상의 한 영역과 상기 제 3 광 방출기들의 적어도 하나의 한 영역의 합계와 대체로 동일한 한 영역을 가지는, 칼라 디스플레이 장치.
  34. 제 1항 내지 제 33항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 광 방출기들이, 칼라 디스플레이 장치의 1차원 너머로(across one dimension) 뻗은, 상기 제 2 및 제 3 광 방출기들의 교호 스트라이프들(alternating stripes)로 만들어진 하나의 모자이크로 배열된, 칼라 디스플레이 장치.
  35. 제 1항 내지 제 33항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 광 방출기들의 체커보드 패턴으로 만들어진 하나의 모자이크로 배열된, 칼라 디스플레이 장치.
  36. 제 1항 내지 제 35항의 어느 한 항에 있어서, 본 디스플레이가, 하나의 프로 젝션 광학 시스템 내의 하나의 광원 (an illumination source) 그리고 하나의 영상형성원의 역할을 모두 하는, 칼라 디스플레이 장치.
  37. 제 1 항 내지 제 36항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 광 방출기들을 리프레시(refresh)하기 위해 연결된 하나의 제어회로를 포함하여 구성되고, 상기 제어회로는, 상기 제 2 및 제 3 광 방출기들의 리프레시 레이트보다 더 느린 레이트로 상기 제 1 광 방출기들을 리프레시하도록 구성된, 칼라 디스플레이 장치.
  38. 제 1 영상 성분 (a first image component)을 얻기 위해, 제 1 및 제 2 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 각각 방출할 수 있는, 개별적으로 주소지정가능한 제 1 및 제 2 광 방출기들의 하나의 매트릭스를 포함하여 구성되는 제 1 광변조기와;
    제 2 영상 성분을 얻기 위해 상기 제 1 및 제 2 스펙트럼 파워 분포들과 다른 제 3 스펙트럼 파워 분포를 가지는 빛을 각각 방출할 수 있는, 개별적으로 주소지정가능한 서브 픽셀들의 하나의 어레이를 포함하여 구성되는 제 2 광변조기;를 포함하여 구성되고;
    상기 제 1 광변조기가 상기 제 2 영상 성분에 대해 대체로 투과성이고, 상기 제 1 및 제 2 광변조기들이, 상기 제 2 영상 성분들로 하여금, 칼라 영상을 얻기 위해 상기 제 1 영상 성분과 중첩되도록 상기 제 1 광변조기의 일부 또는 전부를 통과할 수 있게 배열된, 칼라 디스플레이 장치.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 제 2 광변조기의 서브 픽셀들은, 활성화되었을 때, 청색광을 방출하는, 칼라 디스플레이 장치.
  40. 제 1 광변조기로부터 나오는 빛의 하나의 패턴을 포함하여 구성되는 제 1 영상 성분을 발생시키기 위해 제 1 광변조기의 픽셀들을 제어하는 단계와;
    제 2 광변조기로부터 나오는 빛의 하나의 패턴을 포함하여 구성되는 제 2 영상 성분을 발생시키기 위해 제 2 광변조기의 서브 픽셀들을 제어하는 단계와; 그리고
    상기 제 2 영상 성분의 빛으로 하여금 상기 제 1 광 변조기를 통과하여 상기 제 1 영상 성분의 빛과 중첩되도록 허용하는 단계를 포함하여 구성되고;
    상기 제 1 및 제 2 영상 성분들의 하나가 단색영상 성분을 포함하여 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 영상 성분들의 다른 하나가 적어도 두가지 색을 포함하여 구성되는, 원색 영상들을 디스플레이 하기 위한 방법.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 제 2 영상 성분이 단색 영상 성분인, 원색 영상들을 디스플레이 하기 위한 방법.
  42. 제 40항 또는 제 41항에 있어서, 상기 제 2 영상 성분의 빛이 주로 청색광 인, 원색 영상들을 디스플레이 하기 위한 방법.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 제 1 영상 성분이, 상기 제 2 영상 성분의 공간해상도보다 큰 공간해상도를 가지는, 원색 영상들을 디스플레이 하기 위한 방법.
  44. 제 42항 또는 제 43항에 있어서 상기 제 1 영상 성분을 제 1 레이트로 리프레시하고, 상기 제 2 영상 성분을 상기 제 1 레이트보다 더 낮은 제 2 레이트로 리프레시하는, 원색 영상들을 디스플레이 하기 위한 방법.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 제 2 레이트가 상기 제 1 레이트의 2분이 1을 초과하지 않는, 원색 영상들을 디스플레이 하기 위한 방법.
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