光定向调制显示器的制造方法
【专利说明】光定向调制显示器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年8月10日提交的美国临时专利申请N0.61/681，870的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用被结合于此。
技术领域
[0003]本发明一般地涉及显示系统，并且更具体而言，涉及显示系统中包括两级或更多级光调制的光源。
【背景技术】
[0004]双调制显示器提供了增大的局部峰值亮度和降低的整体亮度。显示器的每个像素可以具有高峰值亮度，例如400-1000尼特(nit)或甚至更多。但是，显示器工作期间大部分像素可能只需要以低得多的亮度，例如100尼特或甚至更低，呈现。能够跨全屏生成400-1000尼特的显示器不必要地对每个像素采用昂贵的部件来实现高局部峰值亮度，并且由于利用不足、过度供应的光能而生成过多的热量。
[0005]诸如移动设备的小显示系统可能没有足够的空间来安装大量的有源发光元件。但是，能够提供相对均匀的全屏照明的低填充因子单板对于制作或安装会是昂贵的，尤其是在其中空间可用性非常珍贵的小形式因子的设备当中。另外，组装到一起用于全屏照明的多个低填充因子的照明模块常常呈现不期望的视觉假象，诸如多个照明模块的边界区域中和/或诸如被板上电路系统占用的其它区域中在视觉上可察觉到的线条、阴影和不均匀。可以安装诸如光漫射器的附加部件，以改善或减少不期望的视觉假象，由此导致移动设备更大和更重的形式因子。
[0006]这部分中所描述的方法是可以被探宄的方法，但不一定是之前已经被其他人设想或探宄的方法。因此，除非另外指出，否则不应当仅凭其在这部分中的包括就假设在这部分中描述的任何方法有资格被当作现有技术。类似地，除非另外指出，否则关于一种或多种方法确定出的问题不应当基于这部分就假设已经在任何现有技术中被确定出。
【附图说明】
[0007]本发明是作为例子而不是作为限制在附图的图示中示出的，并且其中类似的标号指类似的元件，并且其中:
[0008]图1A至ID图示出根据一实施例的示例光源配置；
[0009]图2A和图2B图示出根据一实施例的示例多像素光调制器；
[0010]图3图示出根据一实施例的包括快门状态和透射级别的各种组合的示例透射状态；
[0011]图4图示出根据一实施例的配置为把光引导到多像素调制器中的示例凹面镜；
[0012]图5图示出根据一实施例的示例光定向调制区块(tile)；
[0013]图6图示出根据一实施例的包括光源控制器和光定向调制光源的示例显示系统；
[0014]图7图示出根据本发明一实施例的示例处理流程；及
[0015]图8图示出根据一实施例的如本文所述的计算机或计算设备可以在其上实现的示例硬件平台。
【具体实施方式】
[0016]本文描述关于光定向调制技术的示例实施例。在以下描述中，为了解释而阐述各种具体的细节，以便提供对本发明的透彻理解。但是，清楚的是，本发明没有这些具体细节也可以实践。在其它情况下，众所周知的结构和设备没有详尽地描述，以避免不必要地包括、模糊或混淆本发明。
[0017]示例实施例是根据以下提纲在本文描述的:
[0018]1.一般性概述
[0019]2.示例光源
[0020]3.多像素光调制器
[0021]4.透射状态
[0022]5.光定向调制
[0023]6.填充因子
[0024]7.模块化配置
[0025]8.示例显示系统
[0026]9.示例处理流程
[0027]10.实现机制-硬件概述
[0028]11.等同物、扩展、备选方案及其它
[0029]1.一般性概述
[0030]本概述给出了本发明实施例的一些方面的基本描述。应当指出，本概述不是实施例各方面的广泛或详尽总结。而且，应当指出，本概述不是要被理解为标识出实施例的任何特别显著的方面或元素，也不是要被理解为特定地描绘实施例的任何范围，也不是要一般性地描绘本发明。本概述仅仅是以浓缩和简化的格式给出与示例实施例相关的一些概念，并且应当被理解为仅仅是以下示例实施例的更具体描述的概念性序言。
[0031]借助于如本文所述的技术，光在光反射体(light reflector)中被反射、再循环和漫射。光反射体可以是由一个或更多个反射表面做壁或者，作为替代，基本上被包围的光学腔或者光导。因而，光不会对任何非明亮的图像特征浪费，而是被再循环，例如，一直到光射出去照射包括任何(一个或多个)亮图像特征的其它图像特征为止。
[0032]光源可以配置为在光接收表面的不同部分中以不同的光强度照射(显示面板、中间光调制层、光漫射器等的)光接收表面。光源包括多个多像素光调制器以及光反射体(例如，具有总内反射(TIR)表面的腔体、具有反射表面的光学光导等)，使得光可以在光反射体内再循环，一直到通过多像素光调制器射出去以不同的光强度照射光接收表面的不同部分为止。
[0033]光接收表面上来自多像素光调制器的照射的面积和大小可以由可以放在多像素光调制器顶上的透镜元件、透镜阵列、光聚焦部件、光漫射部件或者其它合适的光学光引导部件控制。由于光在光源的整个光反射体当中漫射，并且由于来自多像素光调制器的光可以由各种机械(例如，光圈、快门等)、电(例如，开关元件、液晶状态等)和光学部件(例如，透镜元件等)成型，因此，借助于本文所述的技术，大填充因子的有源光发射器配置对于光源是不必要的。
[0034]在一实施例中，光在由多像素光调制器控制的点射出，这允许多像素光调制器的透射状态基于图像数据被控制，以便根据需要对光接收表面中对应于亮图像特征的一个或更多个像素的一部分产生峰值亮度。来自光源的光还可以被各种空间分辨率的附加调制层进一步调制，以便呈现要由用户查看的(例如，高分辨率、高动态范围、广色域)图像。
[0035]来自两个或多个多像素光调制器的光可以重叠。光接收表面的一部分上照明的亮度可以由在这一部分上照射光的多像素光调制器的个数以及多像素光调制器的透射级别来确定。例如，能够产生1000尼特光的光源可以配置为在显示面板上呈现1000尼特的单个亮特征或者，如果显示面板包括100个像素块并且每个像素块接收等量的光照，则在显示面板上呈现10尼特的全屏。这种示例性光源可以配置为关于显示面板呈现亮度的任意组合，在任何一次都总共近似1000尼特(例如，一个像素处于500尼特、另一个像素处于206尼特，还有98个像素每个都处于3尼特，总共1000尼特)。
[0036]在一些实施例中，如本文所述的机制构成图像处理系统的一部分，包括但不限于:显示系统、服务器、演播室系统、艺术总监系统、图像编辑器、颜色分级或控制工具、专业的参考监视器、动画系统、电影工作室系统、影院系统、相机、TV、广播系统、媒体记录设备、媒体播放设备、视频投影仪、屏幕(例如，雾面屏、灰度屏、银幕、透镜状屏幕等)、膝上型计算机、上网本计算机、平板计算机、蜂窝无线电电话、电子书阅读器、销售点终端、台式计算机、计算机工作站、计算机信息站，或者各种其它类型的终端和显示单元。
[0037]对本文所述优选实施例以及一般原理和特征的各种修改对本领域技术人员将是易于清楚的。因而，本公开内容不是要局限于所示出的实施例，而是要符合与本文所述原理和特征一致的最广泛的范围。
[0038]2.示例光源
[0039]图1A图示出根据示例实施例的包括多个多像素光调制器(例如，110-1，110-2，110-3，...，110-1，...，等等)和光反射体(108)的示例光源(102) ?光反射体(108)包括具有一个或更多个光反射表面(例如，106-1至106-4)的一个或更多个光反射部件。仅仅为了图示，图1A把光源(102)绘制为具有矩形形状。在各种实施例中，光源(102)可以是任何几何形状，包括但不限于矩形形状、多边形形状、弯曲形状、球形形状、凹形状、凸形状、不规则形状、不相交的形状(disjoint shape)等当中任何一种。
[0040]光反射体(108)可以包括被光反射表面(106-1至106-4)(不一定完全地)包围的光再循环区域。尚未射出多个光调制单元的光可在光再循环区域内被再循环。光再循环区域可以包括被配置为在光反射体(102)中保留、保存或者甚至再生光的光学腔、空气隙、光导、光学透明材料等。在一些实施例中，诸如量子点的光转换材料部署在光学部件的内部、在光学部件的表面或者其附近，等等，以便再生要被发射出光源(102)的多像素光调制器的各种可能颜色和波长范围的光。
[0041]可以是高反射性(例如，80%，85%，90%，95%，99%，99.9%等)的光反射表面(106-1至106-4)可以利用反射金属表面、全内反射(TIR)表面、基板、光学膜、光学反射增强膜、反射LCD层(其反射率可以基于液晶状态)、电子纸、其它反光材料等实现。此外，可选地，或者作为替代，光反射表面(106-1至106-4)可以包括配置为在整个光再循环区域中和/或向多像素光调制器(110-1，110-2，110-3，...，110_i，...，等等)分布、漫射或引导光的空间特征、增强结构、增强材料、光引导特征、光漫射特征、光聚焦特征等。
[0042]在光反射体(108)内再循环并通过光源(102)的多像素光调制器发射的光可来源于一个或更多个有源光发射器或者由一个或更多个有源光发射器注入，其中有源光发射器可以或者可以不位于光源(102)中。如本文所使用的，有源光发射器可以指把(可见或不可见)光注入光源或者其中的光反射体的光发射器。有源光发射器(例如，其中之一是在图1A中的112-1)可以位于光源(102)外部；来自外部有源光发射器(112-1)的光可以利用光导向/引导机制(114)，诸如光纤、光导等当中的一个或更多个，被光学导引或引导到光源(102)的光反射体(108)中。
[0043]有源光发射器(例如，112-2和112-3)也可以在光源(102)内部(例如，位于其内部)；来自内部有源光发射器(112-2和112-3)的光可以从它们在一个或更多个光反射表面(106-1至106-4)上的位置注入光源(102)的光反射体(108)。
[0044]在一些实施例中，多个多像素光调制器(110-1，110-2，110-3，...，110_i，…，等等)嵌在光源(102)的具有光反射表面(106-1至106-4)的一个或更多个光反射部件中。例如，多个多像素光调制器(110-1，110-2，110-3，...，110-1，...，等等)可以嵌在如图1A中所图示出的具有反射表面106-1的光反射部件中。多个多像素光调制器(110-1，110-2，110-3，...，110-1，...，等等)可以在任何规则或不规则形式的光反射表面上构成模式，其中的形式包括但不限于以下任何一种:矩形形式、多边形形式、弯曲形式、球形形式，等等。
[0045]光源(102)可以被用作背光，侧光(或边缘光)光源，前光源等。从多个多像素光调制器(110-1，110-2，110-3，...，Ι?ο-1，...，等等)射出的光可以配置为照射显示系统中具有光接收表面(120)的显示部件(104)。具有被来自如本文所述的光源的光辐射的光接收表面的显示部件的例子可以包括