KR20150085103A - 공간 가변 백라이트들을 갖는 박형 디스플레이들 - Google Patents

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Abstract

디스플레이는 광을 방출하는 광원 층을 제어하기 위해 광원 층이 제어 입력들을 가지도록 함으로써, 광 출력이 제어 입력들에 의해 결정되는 방식으로 위치에 따라 매끄럽게 변하도록 한다. LCD 패널 또는 다른 공간 광 변조기는 광원 층으로부터의 광을 변조한다. 광원 층은 박형일 수 있다.

Description

공간 가변 백라이트들을 갖는 박형 디스플레이들{THIN DISPLAYS HAVING SPATIALLY VARIABLE BACKLIGHTS}
관련 출원들과의 상호-참조
본 출원은 2009년 4월 15일에 제출되고, 본원에 전체가 참조로서 통합되어 있는 미국 가특허 출원 제 61/169,714의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이들에 관한 것이다. 디스플레이들의 일부 비제한적인 예들은 텔레비젼들, 가정용 시네마 디스플레이들, 컴퓨터 디스플레이들, 상업용 디스플레이들, 경기장 디스플레이들, 전자 게시판 등이다. 본 발명은 공간 가변 백라이트(spatially variable backlight)들을 갖는 유형의 디스플레이들 및 그와 같은 디스플레이들에 적합한 백라이트들에 관한 것이다.
일부 디스플레이들은 LCD 패널과 같이, 백라이트에 의해 조명되는 공간 광 변조기(spatial light modulator)를 갖는다. 백라이트로부터의 광은 이미지들을 뷰어(viewer)에게 제공하기 위해 광을 공간적으로 변조하는 공간 광 변조기와 상호 작용한다. 이미지들은 예를 들면, 정지 이미지 또는 비디오 이미지들일 수 있다. 일부 그러한 디스플레이들에서, 백라이트는 여러 영역들을 가지고, 이 영역들은 백라이트에 의해 방출되는 광의 세기가 공간 광 변조기를 통해서 원하는 방식으로 변경되도록 행해질 수 있도록 개별적으로 제어가능하다. 이는 개선된 이미지를 제공할 수 있다. 공간 가변 백라이트들을 갖는 디스플레이들의 예들은 다음의 특허 공보들에 기술되어 있다:
PCT 특허 출원 공보 번호 WO02/069030, WO03/077013, WO2006/010244 및 WO2008/092276.
박형의 전면-대-후면인 디스플레이들에 대한 소비자의 요구가 있다. 그와 같은 디스플레이들은 더 두꺼운 디스플레이들에 비해 어떤 장소들에서는 더욱 용이하게 수용될 수 있고 또한 더 두꺼운 디스플레이들보다 외형에 있어서 부피가 더 작다.
본 출원은 다양한 양태들을 갖는다. 일부 상이한 양태들은:
· 예를 들면, 컴퓨터 디스플레이들, 텔레비전들, 비디오 모니터들, 가정용 시네마 디스플레이들, 상업용 디스플레이들, 산업용 디스플레이들, 전자 게시판들 등일 수 있는 디스플레이들;
· 디스플레이들 내에서 이용 가능한 백라이트들;
· 디스플레이들을 위한 백라이트들; 및
· 백라이트들 및 디스플레이들을 동작시키기 위한 방법들.
상술한 예시적인 양태들 및 실시예들 외에도, 추가 양태들 및 실시예들은 도면들을 참조하고 다음의 상세한 설명들의 연구에 의해 명확해질 것이다.
첨부 도면들은 본 발명의 비제한적이며 일 예시적인 실시예들을 도시한다.
도 1은 공간 가변 백라이트를 갖는 종래 기술의 디스플레이의 부분 단면도.
도 2a는 도 1의 디스플레이와 같이 디스플레이 내의 광원들의 중첩하는 지점 확산 함수(point spread function)들을 도시한 도면.
도 2b는 더 밝은 영역 및 더 어두운 영역 사이의 경계 부근에 있는 디스플레이의 개별 광원들로부터의 광의 분배를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 디스플레이에 대한 제어기의 블록도.
도 5a는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 백라이트를 도시한 도면.
도 5b는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 백라이트를 도시한 도면.
도 5c는 제어 값들 중 보간을 제공하는 회로들에 의해 개별 영역들이 구동되는 백라이트의 부분을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 백라이트를 도시한 도면.
도 6a는 도 6의 6A-6A에 대한 부분 단면도.
도 7은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 백라이트 내의 전기 네트워크를 개략적으로 도시한 도면.
도 8a 및 도 8b는 다양한 제어 입력들을 위하여 발광기에 따른 위치에 의해 전계가 변하는 것을 도시한 도면들.
도 9는 제어 지점들에 대응하는 장소들에서 가장 밀집된 흡수 층을 갖는 일 예시적인 실시예에 따른 백라이트의 개략도.
도 10은 일 예시적인 실시예에 따른 컬러 디스플레이의 개략도.
도 10a는 도 10의 디스플레이의 광원의 부분(10A)의 확대된 개략도.
도 11은 다른 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 도면.
다음 명세서 전체에 걸쳐 특정한 세부사항들은 당업자에게 더욱 철저한 이해를 제공하도록 설명된다. 그러나, 널리 공지되어 있는 요소들은 본 명세서를 불필요하게 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않았다. 따라서, 설명 및 도면들은 제한적이기 보다는 예시적인 의미로 간주되어야만 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 디스플레이(10)를 도시한다. 디스플레이(10)는 공간 광 변조기(14)를 조명하는 백라이트(12)를 갖는다. 공간 광 변조기(14)는 픽셀들의 어레이(15)를 포함하고 픽셀들의 어레이는 자신에게 입사하는 변화하는 다량의 광들을 뷰잉 영역로 통과시키도록 제어될 수 있다. 도시된 디스플레이에서, 공간 광 변조기는 투과형에 속한다. 공간 광 변조기(14)는 예를 들면, LCD 패널을 포함한다.
백라이트(12)는 복수의 개별 제어가능한 백라이트 방출기들(16)을 포함한다. 각각의 발광기(16)는 온일 때, 광을 입체각(solid angle)(17)으로 방출하고, 그에 따라 공간 광 변조기(14)의 영역를 조명한다. 상이한 개별 제어 발광기들(16)로부터의 광은 공간 광 변조기(14) 상에서 중첩된다.
일반적으로, 공간 광 변조기(14)의 조명은 가시적인 아티팩트(artifact)들을 방지하기 위해 장소에서 장소로 매끄럽게(smoothly) 변하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 디스플레이에서, 이는 상이한 이웃하는 발광 소자들(16)로부터의 광이 공간 광 변조기(14)에서 중첩하는 것을 보장함으로써 달성된다. 이는 결과적으로, 발광 소자들(16) 및 공간 광 변조기(14) 사이에 공간(D)을 제공함으로써 달성된다.
제어기(18)는 발광 소자들(16)에 의해 방출되는 광의 세기 및 입력(19)에서 수신된 입력 데이터에 응답하여 공간 광 변조기(14)의 픽셀들(15)의 투과율을 제어한다.
도 2a는 도 1의 디스플레이의 개별 발광 소자(16)의 지점 확산 함수(20) 뿐만 아니라 이웃하는 발광 소자들(16)에 대한 지점 확산 함수들(20A 및 20B)을 도시한다. 지점 확산 함수들은 공간 광 변조기(14)에 걸쳐 매끄럽게 변한다. 곡선(21)은 지점 확산 함수들의 합을 위치의 함수로서 도시한다. 곡선(21)은 또한 발광기들(16) 모두가 동일한 세기들을 갖는 광을 방출하도록 구동되는 경우 공간 확산 광 변조기(14) 상의 위치로 광 세기의 변동을 나타낸다. 곡선(21)은 발광기들(16) 사이의 간격, 발광기들(16)의 지점 확산 함수들, 및 거리(D)의 적절한 선택에 의해 충분히 일정해질 수 있다.
도 2b는 위치들(x1 내지 x4)에서 네 발광기들(16)이 상이한 세기 레벨들로 구동되는 상황을 도시한다. 곡선들(20-1 내지 20-4)은 발광기들 각각에 의해 방출되는 광량을 공간 광 변조기(14) 상의 위치의 함수로 표시한다. 곡선(22)은 공간 광 변조기(14) 상에서의 발광기들(16)에 의해 방출되는 광의 합이다. 발광기들(16)에 의해 방출되는 광의 세기를 적절하게 제어함으로써 공간 광 변조기(14)가 조명되는 세기가 공간 광 변조기(14) 상에서의 지점에 따라 매우 상당히 매끄럽게 변하게 되도록 할 수 있음이 확인될 수 있다.
디스플레이(10)의 단점은 발광기(16)로부터의 광을 공간 광 변조기(14) 상에 최선으로 분배하는데 필요한 거리(D)가 충분히 커서 디스플레이가 필요한 것과는 달리 희망될 수 있는 것보다 더 두껍다는 것이다.
도 3은 광원 층(32) 및 제어가능한 픽셀들(15)을 갖는 투과성 공간 광 변조기(14) 사이의 거리(d)가 상당히 작을 수 있는, 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 디스플레이(30)를 도시한다. 일부 실시예들에서 광원 층(32)은 공간 광 변조기(14)에 직접적으로 맞대어 있거나 상기 변조기(14)에 통합될 수 있다. 디스플레이(30)는 공간 광 변조기(14)의 영역 상에서 공간적으로 변하는 세기를 갖는 광을 방출하기 위해 광원 층(32)을 제어하는 제어 신호들(35)을 생성하는 제어기(34)를 포함한다. 제어기(34)는 또한 공간 광 변조기(14)의 픽셀들(15)을 제어하는 제어 신호들(36)을 생성한다. 제어기(34)는 이미지 입력(37)에서 이미지 데이터를 수신하고, 이미지 데이터에 기초하여, 제어 신호들(35 및 36)을 생성하여 뷰어(V)가 이미지 데이터에 따라 이미지를 보도록 한다.
도 4는 도 3의 디스플레이에서 이용될 수 있는 제어기(34)의 기능 블록도이다.
제어기(34)의 구성요소들은:
· 하나 이상의 데이터 프로세서들(예를 들면, 데이터 프로세서로 하여금 후술되는 바와 같이 동작하도록 하는 소프트웨어 또는 펌웨어 명령들을 실행하는, 범용 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들 또는 그래픽 프로세서들을 포함할 수 있다);
· 하드와이어드(hard-wired) 논리 회로들(예를 들면, 하나 이상의 주문형 반도체(application-specific integrated circuit: ASIC)들);
· 필드-프로그래밍가능한 게이트 어레이(field-programmable gate array: FPGA)들과 같이, 후술되는 바와 같이 출력을 제공하는 신호 프로세싱 경로들을 제공하도록 구성된 구성가능한 논리 하드웨어; 및
· 기타 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
이미지 프로세서(40)는 입력부(37)로부터 이미지 데이터를 수신하고 광원 구동 회로들(42)을 제어하는 신호들(41)을 생성하여 광원 층(32)으로 하여금 세기에 대한 희망하는 공간 변화를 갖는 광을 생성하도록 한다. 구동 신호들(41)은 또한 구동 신호들(41)에 응답하여 광원 층(32)에 의해 발생될 광 필드(light field)의 추정(47)을 생성하는 광 필드 추정기(44)에 공급된다. 광 필드 추정기(44)는 광원 응답 특성들(45)에 부분적으로 기초하여 광 필드 추정(47)을 생성한다. 광원 응답 특성들(45)은 예를 들면, 데이터 저장소에 있으며 광 필드 추정기(44)에 액세스 가능한 함수들 또는 파라미터들을 포함할 수 있다. 광 필드 추정(47)은 제공된 신호들(41)의 세트에 대한 광원 층(32) 상의 위치의 함수로 광 세기를 표시하는 2차원 맵(map)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 프로세서(40)는 이미지 데이터의 하위 해상도 버전을 생성하는 프로세서에 의해 신호들(41)을 도출한다. 이는 예를 들면, 저역 통과 필터링; 다운샘플링(downsampling); 및/또는 이미지 데이터 내에서 지정된 픽셀 값들의 로컬 가중 평균치들을 취하는 것 중 하나 이상을 수반하는 프로세스에 의해 행해질 수 있다. 이미지 데이터의 하위 해상도 버전은 신호들(41)을 생성하기 위해 스케일링 기능(scaling function)을 통할 수 있다. 유용하게도, 신호들(41)을 광원 층(32)에 인가함으로써 결과적으로, 공간 광 변조기(14)의 모든 픽셀에서는, 이미지 데이터에 의해 상기 픽셀에 요구되는 것보다 다소 더욱 강한 광이 방출된다. 그 후에 공간 광 변조기(14)의 픽셀들은 각각의 픽셀에서 이미지 데이터에 의해 지정된 바와 같은 세기를 갖도록 광을 감쇠하도록 동작될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광 필드 추정은 제어 신호들(41)에 대응하여 추정되는 제어 입력들에 기초하여 광원 층(32) 상의 위치들에 대응하는 전위들을 추정하는 단계 및, 광원 층(32)의 각각의 영역에 대한 광 출력을 인가된 전위(또는 전계)와 관련시키는 함수에 기초하여 광원 층(32) 상의 위치들에 대한 광 출력들을 추정하는 단계를 포함한다. 이 단계들은 변조기(14)의 해상도보다 하위의 해상도에서 실행될 수 있다. 광원 층(32) 및 광원 층(32)에 의해 방출된 광에 영향을 주는 변조기(14) 사이에 광 경로가 존재하면, 광 필드 추정은 위에서 결정된 광 출력들 상에 지점 확산 함수 또는 광 경로의 효과의 다른 모델을 적용하는 단계를 포함한다.
계산 유닛(48)은 이미지 데이터 및 추정된 광 필드(47)를 수신하고 변조기 구동 회로들(50)에 의해 픽셀들(15)에 의한 광의 투과를 제어하는 구동 값들(49)을 생성한다. 일부 실시예들에서, 계산 유닛(48)은 특정 장소에 대한 이미지 데이터에 의해 표현되는 세기 값을 상기 장소에 대응하는 추정된 광 필드의 값으로 나누는 단계를 포함하는 계산을 실행한다. 변조기 구동기 회로들 및/또는 공간 광 변조기(14)의 구동 신호들(49)로의 응답을 고려하여 정정들이 적용될 수 있다.
유용하게도 광원 층(32)은 공간 광 변조기(14)보다 현저하게 더 적은 제어 입력들을 가질 수 있다. 공간 광 변조기(14)에서, 각각의 픽셀(15)은 개별로 어드레싱(addressing)될 수 있다. 광원 층(32)은 덜 정밀한(coarser) 해상도로 제어가능하다. 그러나, 광원 층(32)이 구성되어 자체의 광 출력이 원하는 매끄러움으로 변한다.
일부 실시예들에서, 이 매끄러움은 식으로 표시된다:
Figure pat00001
여기서 l은 광 세기이고; La 및 Lb는 광원 층(32)에서의 두 인접한 제어 지점들이고; xa 및 xb는 제어 지점들의 장소들이다. 차 ｜xa - xb｜는 광원 층(32)이 제어되는 해상도와 같다. ξ는 1.0 내지 1.5의 범위 내의 값을 갖는 파라미터이다.
도 5a 및 도 5b는 광원 층(32)에 대한 두 예시 구조들을 도시한다. 도 5a에 도시된 광원 층(60)은 광 투명 전단 전극(63) 및 후단 전극 구조(64) 사이에 위치되는 광 생성 층(62)을 갖는다. 광 생성 층(62)은 광 생성 층(62) 양단의 전계에 의해 결정되는 세기를 갖는 광을 방출한다. 전극 구조(64)는 적절한 컨덕터들(66)에 의해 구동 회로들에 접속되는 다수의 제어 지점들(65)을 포함한다. 구동 회로들(도시된 실시예에서 C1, C2, C3로 지정됨)은 상이한 제어 지점들(65)에 인가되는 전위들을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서 구동 회로들에 의해 인가되는 전위들은 상대적으로 낮은 예를 들면, 15볼트 이하이다. 다른 실시예들에서 더 높은 전압들이 인가될 수 있다.
제어 지점들(65)이 포인트-형인 것이 필수적인 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 제어 지점들(65)은 전기-도전성 패드들을 포함한다. 상기 패드들은 일부 실시예들에서 공간 광 변조기의 픽셀들에 비해 상대적으로 크다. 패드들은 반드시 원형일 필요는 없다. 패드들은 둥근 코너들을 가질 수 있다.
광원 층(60)은 예를 들면, 유기 발광 다이오드(OLED) 층들, 인광체들(phosphors)로 도포되거나 인광체를 포함하는 기판들, 전계 방출 디스플레이(Field Emissive Display: FED) 층들, 인광체-도포 플레이트들, 전계 형광 재료들 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 임의의 전계 발광 기술이 광원 층(60)에 적용될 수 있다. 이 기술들은 전기 에너지를 광자(광) 방출로 변환하는 보편 원리로 동작한다. 전형적으로 박막 또는 적절한 재료 양단의 전위로 인해 발광된다. 발광의 크기는 박막 재료 양단에 인가되는 전계(및 대응하는 전류 흐름)의 세기에 대략 비례할 수 있다.
전위 분배 재료(67)의 층은 제어 지점들(65)과 접촉하고 그 사이에서 연장된다. 전위 분배 재료는 전기를 통하지만 전기 저항을 가지는 재료를 포함함으로써 전위 분배 재료 내의 경로를 따라 제어 지점들 사이를 이동할 때 전위가 매끄럽게 변하도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전위 분배 재료(67)는 약 전도체, 예를 들면, 적절한 도전성 폴리머 또는 다른 저항성 막을 포함할 수 있다.
전위 분배 재료(67)의 층의 도전성의 정도는 정확한 광원 층(60)에 필요한 전류(만일 존재한다면)의 양에 따라 선택될 수 있다. 광원 층(60)이 단지 저 전류 또는 매우 낮은 전류만을 인출하면, 전위 분배 재료(67)는 예를 들면, 거의 절연된 유전체 재료를 포함할 수 있다(비록 더 큰 전기 전도성을 갖는 재료가 또한 이용될 수 있을지라도). 광원 층(60)이 더 큰 전류량을 인출하는 유형(예를 들면, OLED들의 층과 같이 강 발광층)이라면, 전위 분배 재료(67)는 유용하게도 다소 큰 도전성을 갖는다. 일부 실시예들에서 전위 분배 재료는 1012Ω/square 이하의 면 저항(sheet resistance)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서 전위 분배 재료는 107Ω/square 이하의 면 저항을 갖는다. 일부 실시예들에서, 전위 분배 재료는 102 또는 103 내지 107Ω/square의 범위 내의 면 저항을 갖는다.
제어 회로들에 의해 제어 지점들(65) 모두가 동일한 전위로 유지되면, 광 생성 층(62)의 모든 부분들에 걸친 전계는 상당히 일정하며 그 결과로서 광원 층(60)에 의해 방출되는 광은 공간적으로 상당히 일정하다.
한편, 제어 지점들(65)의 상이한 지점들이 상이한 전위들로 유지되면, 전위는 전극 구조(64)에서 장소에 따라 변할 것이다. 이 전위의 변화는 일반적으로 전위 분배 재료(67)가 있으므로 매끄러울 것이다. 그러므로 발광층(60)에 의해 방출되는 광의 세기는 위치에 따라 매끄러운 방식으로 변할 것이므로 광 세기의 전체 변화는 제어 지점들(65)에 인가되는 전위들의 결합에 의해 결정된다.
제어 지점들(65)은 예를 들면, 그리드(grid)와 같은 규칙적인 어레이(array), 6각 또는 3각 어레이, 직사각 어레이 등으로 배열될 수 있다. 제어 지점들이 일정한 공간 밀도를 갖거나 모든 이웃하는 제어 지점들이 서로 등거리일 필요는 없다.
바람직하게도 전위 분배 층(67)은 상이한 제어 지점들(65)이 상이한 전위들로 유지될 때 전위 분배 층(67)을 통하여 제어 지점들(65)의 상이한 지점들 사이를 흐르는 전류가 상당히 작고, 상당한 양의 에너지를 소산시키지 않아 전위 분배 층(67) 또는 광 생성 층(62)이 과열되도록 하기 위해, 온당한 높은 전기 저항을 갖는다.
일부 실시예들에 따른 디스플레이들에서, 제어 지점들은 50 내지 5000의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서, 제어 지점들 대 픽셀들의 비는 1:200 내지 1:40,000의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서 디스플레이는 1백만 이상의 픽셀들을 포함하는데 반해 제어 지점들의 수는 수 천 이하이다.
도 5b는 대안의 실시예에 따른 광원 층(70)을 도시한다. 광원 층(70)은 픽셀들(73)의 어레이로 분할되는 광 생성 층(72)을 갖는다. 각각의 픽셀(73)은 투명한 전단 전극(74) 및 제어 전극(75) 사이의 전계에 의해 결정되는 세기를 갖는 광을 생성한다. 도시된 실시예에서, 투명 전단 전극(74)은 모든 픽셀들에 공통이다. 이는 필수적인 것은 아니다. 제어 전극들(75)은 이 실시예에서 각각 개별적으로 제어되지 않는다. 대신, 제어 전극(75)의 각각에서의 전위는 저항 네트워크(76)의 대응하는 노드에서의 전위에 의해 결정된다. 구동 회로들(도시된 실시예에서 C1, C2로 지정됨)은 저항 네트워크(76) 상의 일부이지만 전부가 아닌 노드들에 접속된다. 그와 같은 제어 노드들에서의 전위는 구동 회로들에 의해 인가되는 구동 신호들에 의해 결정된다. 다른 노드들에서의 전위는 저항 네트워크(76) 내의 다양한 저항기들(77)에 걸친 전위 강하에 의해 결정된다. 저항들(77)은 이산 구성요소들일 필요는 없다. 저항들(77)은 예를 들면, 임의의 적절한 패터닝 기술에 의해 기판 내 또는 기판 상에 제조될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 조명 층들(60 내지 70)은 상대적으로 적은 제어 입력들을 갖는 발광층상의 위치에 따라 광 세기가 변하는 그러한 방식으로 광을 방출하는데 제어될 수 있음이 인정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 발광층은 능동 전자소자들을 통합한다. 예를 들면, 도 5c는 광원 층(78)이 작고, 근접-이격된 광원들(78A)의 어레이를 포함하는 실시예를 도시한다. 광원들(78A)은 예를 들면, 광원 다이오드들 또는 유기 발광 다이어드들(OLED들) 등과 같이 발광 반도체 접합체들을 포함할 수 있다. 광원들(78A) 중 전부가 아닌 일부는 독립적으로 제어가능하다. 나머지 광원들의 구동 값들은 보간 회로들(79)에 의해 제어가능한 광원들의 구동 값들로부터 보간된다. 예를 들면, 도시된 실시예는 자체의 네 코드들에 제어 지점들(C1,1, C10,1, C1,10, C10,10)을 갖는 광원들의 10 대 10 어레이를 도시한다. 제어 지점들(C1,1, C10,1, C1,10, C10,10)에서의 구동 값들은 독립적으로 제어가능하다. 어레이 내의 다른 광원들 각각의 구동 값들은 도 5c에서 단일 광원(78A)에 대해 도시되는 바와 같이, 보간 회로(79)에 의해 결정된다. 도시된 보간 회로(79)는 제어 지점들(C1,1, C10,1, C1,10, C10,10)의 구동 값들은 입력들로 취하고 대응하는 광원(78A)에 대한 구동 값을 출력한다. 특정 보간 회로(79)의 출력은 각각의 입력 제어 지점에서의 구동 값들을 대응하는 고정 파라미터로 승산함으로써 결정될 수 있다. 파라미터들은 입력 제어 지점들 및 제공된 광원 사이의 상대적인 거리들에 비례한다. 보간 회로들(79)의 파라미터들은 상이한 광원들에 대해 상이하게 설정될 수 있다. 적절한 제어 신호들이 제어 지점들에 인가될 때, 개별 발광 다이오드들은 발광기들의 어레이들에 걸쳐 매끄럽게 변하는 광을 방출한다.
도 6은 다른 실시예에 따른 발광층(80)을 도시한다. 발광층(80)은 자체의 후면(81A)에 도전성 패드들(81)의 어레이를 갖는다. 도 6a에 도시되는 바와 같이, 각각의 패드(81)는 임의의 적절한 방식으로 제어 라인(82)에 접속된다. 약 도전성 재료의 층(83)이 제어 지점들(81) 위에 인가된다. 광 생성 재료(84A)는 발광층(80)의 후면(81A) 및 광 투명 전단 전극(84B) 사이에 위치된다. 광 생성 재료(84A)는 광 생성 재료(84A)에 걸친 전계에 의해 결정되는 세기를 갖는 광을 방출한다. 발광층(80)에 의해 방출되는 광의 세기는 패드들(81)에 인가되는 전위들에 기초하여 위치에 따라 매끄러운 방식으로 변할 것이다.
도 7은 자체의 코너들에 제어 지점들을 갖는 저항 어레이(85)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 제어 지점들은 저항 어레이를 5 대 5 어레이들의 노드들로 분할한다. 그러므로 제어 지점들은 노드들(cij, ci,j+5, ci+5,...) 등에 있다. 각 노드에서의 전위는 제어 지점들에 인가된 전위들의 함수이다. 상이한 노드들에서의 전위들은 발광층의 대응하는 영역에 대한 광 출력을 제어하도록 인가될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 일 예시적인 실시예에 따른 발광기로부터의 광 방출을 도시한다. 각각의 경우에서, 제어 지점들의 위치들은 x1, x2 및 x3로 표시된다. 도 8a는 동일한 전위가 제어 지점들 각각에 인가되는 상황을 도시한다. 발광층에 걸친 광 방출을 나타내는 곡선(90)은 상대적으로 일정한 것이 확인될 수 있다. 도 8b는 제어 지점들(x2 및 x3)에 공급되는 것보다 제어 지점(x1)에 공급되는 전위가 더 큰 상황을 도시한다. 곡선(90)에 의해 표시되는 광 방출은 제어 지점(x1)에서의 더 높은 레벨에서 제어 지점들(x2 및 x3)에서의 전위들에 대응하는 더 낮은 값들로 매끄럽께 변하는 것이 확인될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광 흡수 층은 발광층의 광 출력이 완전하게 일정하게 설정되도록 허용하기 위해서, 발광층(32)의 전단 면에 적용되어 더 밝은 영역들(예를 들면, 제어 지점들에 대응하는 영역들)에서 방출되는 광의 세기를 감소시킨다. 도 9는 제어 지점들(95)에 있는 영역들 또는 그 부근에서 흡수 층(94)이 더 큰 광 밀도를 갖는(즉, 더 많은 광을 흡수한다) 일 예시적인 실시예를 도시한다. 흡수 층(94)의 광 밀도는 제어 지점들로부터의 거리에 따라 감소된다. 광 밀도는 가장 알맞게 제어 지점들(95)로부터의 거리에 따라 매끄럽게 감소된다. 대안의 실시예들에서, 발광층으로부터 공지되어 있는 광 방출은 발광층에 의해 방출되는 광에 기초하여 공간 광 변조기의 픽셀들을 적절하게 설정하는 이미지 프로세싱에서 보상된다.
일부 실시예들에서, 광원 층(62)에 의해 방출되는 광은 단색이다. 다른 실시예들에서, 방출되는 광은 더 넓은 컬러 범위를 포괄한다. 예를 들면, 방출되는 광은 광대역 광 또는 상이한 스펙트럼을 갖는 광의 혼합을 포함할 수 있다. 일부 특정한 일 예시적인 실시예들에서 광원 층(62)은 백색인 광을 방출하거나 백색 광을 산출하도록 필터링될 수 있다. 백색 광은 예를 들면,:
· 광원 층(62)에서 광대역 발광기들의 혼합을 제공하는 단계,(광대역 발광기들은 예를 들면, 블루 및 옐로우 광대역 인광체들을 포함할 수 있다. 그와 같은 인광체들은 일부 백색 LED들에서 이용된다.)
· 광원 층(62)에서 협대역 광원들의 혼합을 제공하는 단계,(협대역 광원들은 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 광을 포함할 수 있다.)
· 이들의 일부 결합,
· 기타 등등에 의해 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서 둘 이상의 광원 층들(62)로부터의 광은 공간 광 변조기(14)의 조명을 제공하도록 결합된다. 일부 실시예들에서, 상이한 광원 층들(62)은 스펙트럼 특성들을 갖는 광을 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 컬러 디스플레이는 별개의 레드, 그린, 및 블루 발광원 층들(62)을 포함할 수 있다.
도 10은 일 예시적인 실시예에 따른 디스플레이(100)를 도시한다. 디스플레이(100)는 제 1, 제 2 및 제 3 발광기들(104A, 104B, 및 104C)(합쳐서 발광기(104))을 포함하는 백라이트에 의해 조명되는 컬러 공간 광 변조기(102)를 갖는다. 발광기들(104B 및 104C)은 본질적으로 발광기(104A)에 의해 방출되는 광에 투명하다. 발광기(104C)는 본질적으로 발광기들(104A 및 104B)에 의해 방출되는 광에 투명하다. 도 10a에 도시되는 바와 같이, 각각의 발광기(104)는 공통 전극(109) 및 제어 층(110) 사이에 끼어 있는 발광층(108)을 포함한다. 제어 층(110)은 상대적으로 작은 수의 제어 입력들에 응답하여 방출되는 광량이 위치에 따라 제어가능한하게 매끄럽게 변화되는 것을 가능하게 하는, 본원에 기술된 실시예들과 같은 실시예에 따라 구성된다. 전극들 및 제어 층들은 인듐 주석 산화물(induim tin oxide)과 같이, 도전성인 광 투명 재료들을 포함할 수 있다. 제어 층의 두께 및 도핑(doping)은 바람직한 저항 특성을 제공하도록 조정될 수 있다.
도 10a에 도시된 실시예에서, 상위의 두 발광층들(108)(도면에 도시된 바와 같이) 하나의 공통 전극(109)을 공유한다. 이는 필수적인 것은 아니다. 각각의 발광층(108)은 별개의 공통 전극(109)을 가질 수 있다.
디스플레이(100)에서, 각각의 발광기(104)는 별개로 제어될 수 있다. 도시된 실시예에서, 3-채널 제어기(112)는 컬러 이미지들을 규정하는 이미지 데이터(115)를 수신한다. 제어기(112)는 발광기들(104A, 104B, 및 104C) 각각에 대한 구동 회로들을 제어하는 제어 신호들(106A, 106B, 및 106C)의 세트들을 생성한다. 제어기(112)는 공간 광 변조기(102)의 픽셀들에서의 각각의 컬러의 광의 결과에 따른 양을 추정한다. 이 추정은 발광기들(104A, 104B 및 104C)의 속성들(107A, 107B, 및 107C)에 각각 기초한다. 제어기(112)는 공간 광 변조기(102)의 픽셀들에 대한 제어 신호들(114)을 생성한다. 제어 신호들은 광의 추정된 양들 및 이미지 데이터로부터 발생된다. 대안의 실시예에서, 상이한 컬러들의 디스플레이는 시간 멀티플렉싱(multiplexing)된다. 그와 같은 실시예들에서, 공간 광 변조기(102)는 단색 공간 광 변조기일 수 있다.
도 11은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 디스플레이(200)를 도시한다. 디스플레이(200)는 이미지 데이터(212)를 수신하거나 이에 액세스하는 제어기(210)를 갖는다. 제어기(210)는 이미지 데이터(212)로부터 대응하는 복수의 출력 라인들(215)에 인가되는 복수의 제 1 출력 신호들(214)을 생성하도록 구성된다. 출력 라인들(215)은 구동 신호들(222)을 반송할 수 있는 복수의 출력 라인들(220)을 갖는 회로(217)에 입력들로 공급된다. 출력 라인들(220)은 광원(225)의 영역들에 의해 제공되는 조명의 세기를 제어하도록 접속된다. 회로(217)는 광원(225)으로 하여금 출되는 광의 세기가 광원(225)의 방출 면에 걸쳐 매끄럽게 변하게 광을 방출하도록 동작한다. 제어기(210) 및 회로(217)의 결합으로 인해 결과적으로 광을 방출하는 이미지 데이터(212)에 의해 지정된 이미지의 더 밝은 영역에 대응하는 광원(225)의 영역는 더 강하고 반면에 광을 방출하는 이미지의 더 어두운 영역에 대응하는 광원(225)의 영역는 덜 강하다.
제어기(220)는 또한 공간 광 변조기(229)에 대한 제어 신호들(227)을 생성한다. 제어 신호들(227)은 적절한 구동 회로(230)에 의해 공간 광 변조기(229)의 픽셀들을 제어한다. 제어기(230)는 예를 들면, 상술한 제어기(34)의 구조와 유사한 구조를 가질 수 있다.
전위 분배 층을 갖는 실시예들에서, 저항에 있어서 전위 분배 층이 반드시 일정할 필요는 없다. 일부 실시예들에서 전위 분배 층은 가변적으로 도핑되거나, 가변하는두께를 가지거나, 그렇지 않으면 원하는 전계 특성을 산출하기 위해 공간적으로 변화된다.
상대적으로 적은 수의 제어 입력들에 기초하여 광 출력을 매끄럽게 제어하는 대안 방법은 LCD와 같이, 상술한 바와 같이 제어되는 광 흡수기를 제공하는 것이다. 그와 같은 실시예들에서, LCD의 상이한 공간 장소들에서의 광 투과는 상기 장소들에서의 전위의 함수이다.
다수의 예시적인 양태들 및 실시예들이 상술되었을지라도, 당업자는 특정한 수정들, 변경들, 추가들 및 이들의 하위 결합들을 인정할 것이다. 그러므로 다음의 첨부된 청구항들 및 이후에 도입되는 청구항들은 자체의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 모든 그와 같은 수정들, 변경들, 추가들 및 하위 결합들을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.
10, 30, 199, 200: 디스플레이 12: 백라이트
16, 104A, 104B, 104: 발광기
14, 102, 229: 공간 광 변조기

Claims (33)

  1. 디스플레이에 있어서:
    복수의 제어 입력들을 포함하는 광원; 및
    상기 광원에 의해 조명되는 공간 광 변조기를 포함하고;
    상기 제어 입력들은 상기 광원 상의 스팟들에 대응하고,
    상기 공간 광 변조기는 복수의 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 상기 광원의 상이한 영역에 의해 조명되며,
    상기 광원의 상이한 영역들의 각각에 의해 제공되는 조명은 상기 스팟들의 위치들에 대한 상기 영역의 위치 및 상기 제어 입력들에 인가되는 신호들의 함수인, 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팟들은 직사각 어레이로 배열되는, 디스플레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직사각 어레이는 정사각 어레이인, 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 공간 광 변조기와 동연(coextensive)하는, 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 공간 광 변조기와 평행하게 연장되는, 디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원 및 공간 광 변조기는 양쪽 모두가 실질적으로 평면인, 디스플레이.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원 및 공간 광 변조기는 양쪽 모두가 곡면인(curved), 디스플레이.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 공간 광 변조기의 후면에 맞대어 있는, 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 투과형 공간 광 변조기를 포함하는, 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 액정 패널을 포함하는, 디스플레이.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 제어 입력들에 신호들의 제 1 세트를 인가하고 상기 공간 광 변조기의 제어 픽셀들에 신호들의 제 2 세트를 인가하도록 동작하는 제어기를 포함하는, 디스플레이.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 이미지 데이터에 기초하여 상기 신호들의 제 1 세트 및 제 2 세트의 각각을 생성하도록 구성된, 디스플레이.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 각각 상기 공간 광 변조기와 동연하는 복수의 발광층들을 포함하고, 상기 발광층들 중 제 2 발광층은 상기 발광층들 중 제 1 발광층과 상기 공간 광 변조기 사이에 있는, 디스플레이.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 별개의 스펙트럼 특성들을 갖는 광을 방출하도록 동작가능하고 상기 제 2 발광층은 상기 제 1 발광층의 스펙트럼 특성에 포함되는 적어도 일부의 파장들의 광에 투명한, 디스플레이.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 컬러 공간 광 변조기를 포함하는, 디스플레이.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 RGB LCD 패널을 포함하는, 디스플레이.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기의 전면과 상기 광원의 후면 사이에서 측정되는 두께가 2cm 이하인, 디스플레이.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 50 내지 5000 개의 제어 입력들을 가지는, 디스플레이.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 제어 스팟들 대 상기 공간 광 변조기의 픽셀들의 비는 1:200 내지 1:40,000의 범위 내에 있는, 디스플레이.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 1백만 이상의 픽셀들을 포함하고 제어 스팟들의 수는 1만 이하인, 디스플레이.
  21. 위치에 따라 매끄럽게 변하는 세기를 갖는 광을 생성하기 위한 방법에 있어서:
    지점에서의 제어 신호의 인가에 응답하여 상기 지점에서 광을 방출하는 유형의 발광 재료를 제공하는 단계;
    상기 발광 재료 상의 지점들의 제 1 세트 중의 대응하는 지점과 각각 연관되는 제 1 복수의 제어 신호들을 생성하는 단계;
    상기 제 1 복수의 제어 신호들의 각각을 상기 발광 재료 상의 대응하는 제 1 지점에 인가하는 단계; 및
    상기 제 1 복수의 제어 신호들을 입력들로서 아날로그 회로에 접속시키는 것에 의해 상기 발광 재료 상의 대응하는 제 2 지점과 연관되는 제 2 복수의 제어 신호들을 생성하고, 상기 제 2 복수의 제어 신호들의 각각을 상기 발광 재료 상의 대응하는 상기 제 2 지점에 인가하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 지점들은 상기 제 1 세트의 지점들을 포함하지 않는, 광을 생성하기 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는 전압 분압기를 포함하는, 광을 생성하기 위한 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는 저항 네트워크를 포함하는, 광을 생성하기 위한 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는 2차원 전기 저항 연속체(continuum)를 포함하는, 광을 생성하기 위한 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는 보간 회로들의 어레이를 포함하는, 광을 생성하기 위한 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는 전기 저항 재료의 연속 층을 포함하는, 광을 생성하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 전기 저항 재료는 1012 Ω/square 이하의 표면 저항(sheet resistance)을 갖는, 광을 생성하기 위한 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 전기 저항 재료는 102 내지 107 Ω/square 범위 내의 표면 저항을 갖는, 광을 생성하기 위한 방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 지점들의 제 1 세트는 상기 발광 재료 상에 규칙적인 어레이로 배열되는, 광을 생성하기 위한 방법.
  30. 제 21 항에 있어서,
    제 2 복수의 지점들은 제 1 복수의 지점들의 지점들을 둘러싸는 연속 영역을 형성하는, 광을 생성하기 위한 방법.
  31. 위치에 따라 매끄럽게 변하는 세기를 갖는 광을 생성하기 위한 광원에 있어서:
    2차원으로 연장되고 지점에서의 제어 신호의 인가에 응답하여 상기 지점에서 광을 방출하도록 동작가능한, 발광 재료의 층;
    상기 발광 재료 상의 지점들의 제 1 세트의 대응하는 지점에 제어 신호를 인가하도록 각각 전기 접속되는 복수의 제 1 제어 입력들; 및
    상기 제 1 제어 입력들에 접속되는 입력들 및 상기 발광 재료 상의 대응하는 제 2 지점들에 제어 신호들을 전달하도록 전기적으로 접속되는 출력들을 갖는 아날로그 회로를 포함하고, 상기 제 2 지점들은 상기 제 1 세트의 지점들을 포함하지 않는, 광원.
  32. 디스플레이에 있어서:
    디스플레이될 하나 이상의 이미지들을 규정하는 이미지 데이터의 소스;
    2차원 광원 상에 이격된 제 1 장소들에 대응하는 제 1 구동 신호들을 획득하도록 상기 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성된 논리 유닛;
    상기 제 1 구동 신호들을 입력들로 수신하도록 접속되고 상기 제 1 장소들의 외부에 있는 상기 광원 상의 제 2 장소들에 대응하는 제 2 구동 신호들을 생성하도록 동작하는 아날로그 회로;
    상기 제 1 구동 신호 및 상기 제 2 구동 신호에 의해 제어되도록 접속된 광원; 및
    픽셀들의 어레이를 포함하고 상기 광원에 의해 방출되는 광에 의해 조명되도록 배열되는 공간 광 변조기를 포함하는, 디스플레이.
  33. 디스플레이에 있어서:
    디스플레이될 하나 이상의 이미지들을 규정하는 이미지 데이터의 소스;
    2차원 광원 상에서 이격된 제 1 장소들에서 원하는 광 세기에 대응하는 제 1 신호들을 획득하도록 상기 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성된 논리 유닛;
    상기 제 1 신호들을 입력들로 수신하도록 접속되고 복수의 구동 신호들을 생성하도록 동작하는 아날로그 회로로서, 상기 구동 신호들의 개수는 상기 제 1 신호들의 개수보다 더 많은, 상기 아날로그 회로;
    적어도 부분적으로 상기 구동 신호들에 의해 제어되도록 접속된 광원; 및
    픽셀들의 어레이를 포함하고 상기 광원에 의해 방출되는 광에 의해 조명되도록 배열되는 공간 광 변조기를 포함하는, 디스플레이.
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