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CN103959136A - 激光束扫描的显示设备及其方法 - Google Patents

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CN103959136A
CN103959136A CN201280058872.2A CN201280058872A CN103959136A CN 103959136 A CN103959136 A CN 103959136A CN 201280058872 A CN201280058872 A CN 201280058872A CN 103959136 A CN103959136 A CN 103959136A
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K·卡斯蒂斯
G·D·夏普
M·H·舒克
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Abstract

通常，几乎无缝的电子显示器可用于电影和展览应用。可使激光扫描显示器实现为使得所述显示器可显示三维(“3D”)内容。使激光扫描显示器能够显示3D内容的第一种方法可采用具有或不具有偏振转换的偏振，而另一种方法可采用多种颜色。另外，可通过在所述屏幕上扫描光束时改变激光功率或者通过改变所述激光光束在像素上的停留时间来实现可在整个所述显示器上采用包络函数。使所述屏幕中的所述接缝效果最小化的一种方法可以是通过屏幕设计减小所述接缝附近的所述屏幕分辨率和/或减少激光束停留时间或照明能量。

Description

激光束扫描的显示设备及其方法
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求提交于2011年11月30日的名称为“Laser beam scanned displayapparatus and method thereof”(激光束扫描的显示设备及其方法)的美国临时专利申请号61/565,364的优先权，该专利申请全文以引用方式并入本申请。
技术领域
本发明一般涉及显示系统，并且更具体地讲，涉及二维和三维显示技术、系统和组件。
发明内容
根据本发明的一个实施例，扫描激光显示设备可包括第一面板。第一面板可包括至少磷光粉层，其可以可操作来接收至少一些来自光源的光并且还可以可操作来发出光；偏振层，其可以可操作来接收至少一些来自磷光粉层的光；薄膜图案化延迟层，其可以可操作来接收至少一些来自偏振层的光；漫射层，其可以可操作来接收至少一些来自薄膜图案化延迟层的光；以及贴近磷光粉层的波长选择镜。在一个例子中，波长选择镜可以可操作来基本上反射RGB光并且基本上透射大约405纳米的光。扫描激光显示器还可包括可操作来用光束扫描并且还可操作来向第一面板提供光的光源，以及第二波片，其可以可操作来接收至少一些来自磷光粉层的光并将至少一些光传输至偏振层。另外，磷光粉层发出的光中的至少一些可形成扫描激光显示器的图像像素。在一个例子中，薄膜图案化延迟层和磷光粉层相对于彼此大致对齐。
另外，扫描激光显示设备可包括第二面板，并且第一面板和第二面板可接合在一起以形成接缝。可通过至少一组接合特征和一组凸起特征将第一和第二面板接合在一起，并且第一和第二面板可为柔性的。第一面板可基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎来照明。扫描激光显示器还可包括贴近磷光粉层的背衬基板，并且该背衬基板可具有远离磷光粉层的表面，并且该表面可通过棱柱形结构来进行图案化。可以产生立体图像，并且该立体图像可包括与第一套像素相对应的第一图像和与第二套像素相对应的第二图像，其中第一套像素和第二套像素中的每一组可基本上由薄膜图案化延迟片对齐来限定。此外，可利用偏光眼镜来观看第一图像和第二图像。
根据本发明的另一个实施例，扫描激光显示系统可包括贴近磷光粉层的基板，其中磷光粉层可包括第一组三种颜色和第二组三种颜色，并且磷光粉层可以可操作来发出光以产生立体图像。第一组三种颜色可以可操作来产生第一图像，而第二组三种颜色可以可操作来产生第二图像。扫描激光显示系统可包括贴近磷光粉层的钝化层或保护层中的至少一者，并且磷光粉层可为量子点。扫描激光显示系统还可包括第二面板，并且第一面板和第二面板可接合在一起以形成接缝，并且第一面板和第二面板可为柔性的。另外，扫描激光显示系统可包括光引擎阵列，并且第一面板可基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎来照明。
根据本发明的另一个实施例，立体显示系统可包括可操作来用光束扫描并且还可操作来产生光的光源；可接合在一起以形成接缝并且可操作来接收来自光源的光的至少第一基板和第二基板；贴近第一基板的第一磷光粉层和贴近第二基板的第二磷光粉层，它们均可操作来为立体图像传输光；以及光引擎阵列，其中第一基板可基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎照明。此外，第一和第二基板之间的接缝对准在第一或第二基板中的至少一者上的像素之间的间隙中。
看起来基本上无缝的电子显示器可用于至少电影和展览应用中的一般用途，包括家用显示器中用于商业、教育和消费的商业显示应用。看起来基本上无缝的拼接显示器可采用用于在单独的显示器上显示图像的特定数据格式，所述单独的显示器可被拼接在一起以形成较大拼接式的、接近无缝的显示器；并且可采用已知视频墙应用中未利用的其他技术。这些功能可包括强度包络，并且可通过使用具有或不具有偏振转换的偏振、多种颜色或它们的任何组合来使激光扫描显示器实现为3D显示器。
通常，本发明的一个实施例可采取激光扫描显示器的形式。可使激光扫描显示器实现为使得显示器可显示三维(“3D”)内容。使激光扫描显示器能够显示3D内容的第一种方法可采用具有或不具有偏振转换的偏振，而第二种方法可采用多种颜色。另外，可以通过在屏幕上扫描光束时改变激光功率或通过改变激光束在像素上的停留时间来实现可在整个显示器上采用的包络函数。使屏幕中的接缝效果最小化的一种方法是制造具有这样的部分的屏幕：该部分大于照明其的激光扫描照明装置。这些屏幕可以像电影屏幕一样被挂起，或者被支撑在激光扫描照明装置阵列的前面。屏幕可为平坦或弯曲的。
背景技术
通常，当前的投影和显示技术可包括部署、观看和/或显示三维(“3D”)内容的功能。最近，对此类功能有所增加的需求驱动了对于投影和/或显示技术的增强性能的需要，包括提高显示器的亮度。例如，较大的显示器可包括多个拼接在一起的较小的显示器。此类结构可称为视频墙。视频墙可包括多个显示器、监视器、基于投影仪的显示器、电视机、液晶显示器、发光二极管显示器、有机发光二极管显示器等，它们拼接在一起并且彼此相邻或重叠以形成较大的显示器。
附图说明
实施例通过举例的方式在附图中示出，其中类似的附图标号表示类似的部件，并且其中：
图1为示出液晶显示面板的一个实施例的示意图；
图2为示出视频墙的一个实施例的示意图；
图3为示出根据本发明的具有偏振片和薄膜图案化延迟片的显示器的一个实施例的示意图；
图4为示出根据本发明的偏振系统的一个实施例的示意图；
图5为示出根据本发明的显示器的一个实施例的示意图；
图6为示出根据本发明的将面板接合在一起的方法的示意图；
图7为示出根据本发明的将面板接合在一起的另一种方法的示意图；
图8为示出根据本发明的显示系统和封装件的一个实施例的示意图；
图9为示出根据本发明的包络函数的例子的示意图；
图10为示出根据本发明的光循环显示屏幕的一个实施例的示意图；以及
图11为示出根据本发明的视差屏障(parallax-barrier)自动立体显示器和透镜自动立体显示器的实施例的示意图。
具体实施方式
通常，实现立体显示器的一种方法可包括采用具有两个大致正交状态的偏振，另一种方法可采用至少六种颜色。在一个例子中，颜色组可由两组提供，每组具有三种原色。可使用一个像素颜色组为第一眼显示视图，而另一个颜色组可为第二眼显示视图。另外，观看者可以佩戴将两个图像分成左右图像的眼镜，从而实现立体或三维(3D)观看。术语立体和3D在本文中可交换使用。
另一种方法可采用薄膜图案化延迟片(“FPR”)以实现右/左眼偏振态。以下参考文献中提供了一般性讨论，所述文献包括：美国专利号5,260,729、美国专利申请号11/673,556、美国专利申请号13/507,574、美国专利号7,001,021和美国专利号7,959,295，所有专利全文以引用方式并入本申请。
根据本发明的一个实施例，扫描激光显示设备可包括第一面板。第一面板可包括至少磷光粉层，其可以可操作来接收至少一些来自光源的光并且还可以可操作来发出光；偏振层，其可以可操作来接收至少一些来自磷光粉层的光；薄膜图案化延迟层，其可以可操作来接收至少一些来自偏振层的光；漫射层，其可以可操作来接收至少一些来自薄膜图案化延迟层的光；以及贴近磷光粉层的波长选择镜。在一个例子中，波长选择镜可以可操作来基本上反射RGB光并且基本上透射大约405纳米的光。扫描激光显示器还可包括可操作来用光束扫描并且还可操作来向第一面板提供光的光源，以及第二波片，其可以可操作来接收至少一些来自磷光粉层的光并将至少一些光传输至偏振层。另外，磷光粉层发出的光中的至少一些可形成扫描激光显示器的图像像素。在一个例子中，薄膜图案化延迟层和磷光粉层相对于彼此大致对齐。
另外，扫描激光显示设备可包括第二面板，并且第一面板和第二面板可接合在一起以形成接缝。可通过至少一组接合特征和一组凸起特征将第一和第二面板接合在一起，并且第一和第二面板可为柔性的。第一面板可基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎来照明。扫描激光显示器还可包括贴近磷光粉层的背衬基板，并且该背衬基板可具有远离磷光粉层的表面，并且该表面可通过棱柱形结构来进行图案化。可以产生立体图像，并且该立体图像可包括与第一套像素相对应的第一图像和与第二套像素相对应的第二图像，其中第一套像素和第二套像素中的每一组可基本上由薄膜图案化延迟片对齐来限定。此外，可利用偏振光眼镜来观看第一图像和第二图像。
根据本发明的另一个实施例，扫描激光显示系统可包括贴近磷光粉层的基板，其中磷光粉层可包括第一组三种颜色和第二组三种颜色，并且磷光粉层可以可操作来发出光以产生立体图像。第一组三种颜色可以可操作来产生第一图像，而第二组三种颜色可以可操作来产生第二图像。扫描激光显示系统可包括贴近磷光粉层的钝化层或保护层中的至少一者，并且磷光粉层可为量子点。扫描激光显示系统还可包括第二面板，并且第一面板和第二面板可接合在一起以形成接缝，并且第一面板和第二面板可为柔性的。另外，扫描激光显示系统可包括光引擎阵列，并且第一面板可基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎来照明。
根据本发明的另一个实施例，立体显示系统可包括可操作来用光束扫描并且还可操作来产生光的光源；可接合在一起以形成接缝并且可操作来接收来自光源的光的至少第一基板和第二基板；贴近第一基板的第一磷光粉层和贴近第二基板的第二磷光粉层，它们均可操作来为立体图像传输光；以及光引擎阵列，其中第一基板可基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎照明。此外，第一和第二基板之间的接缝对准在第一或第二基板中的至少一者上的像素之间的间隙中。
图1为示出液晶显示(“LCD”)面板100的一个实施例的示意图。图1中所示的LCD面板100具有边界110，其可为死空间或间隙，并且其主要造成较大复合显示器中的可见接缝。在一个例子中，多个LCD面板可以彼此相邻设置，其中边界彼此相邻或彼此重叠设置。在该例子中，由于重叠的边界，所以间隙或死空间在LCD面板的显示器之间可为可见的。如图1所示，LCD面板还具有部分120，其可为柔性的并且可包括驱动和接口电子器件。典型的视频墙使用LCD面板，该LCD面板由包括电力和驱动电子器件的结构包围。这通常增加了边框尺寸，从而增加了显示器之间的接缝尺寸。LCD面板可以指基本面板本身或带有驱动和电力电子器件的包装的面板。类似地，显示器可以指基本显示器或带有电子器件的包装的显示器。
图2为示出视频墙的一个实施例的示意图。图2示出了视频墙200，其具有四个显示器210、212、214、216，它们被组装以在更大的复合显示器上呈现图像220。四个显示器可在构成较大复合显示器的各个面板或显示器之间产生清晰可见的静态线或空白间隙232、234、236、238。虽然一些屏幕可具有使竖框最小化的窄边框，但线或间隙可仍为可见的。间隙可为反射性的或暗的。大多数视频墙使用暗边框，使得接缝可以看起来是暗的。
虽然这些拼接显示器在市场中肯定占有地位，但接缝(间隙或竖框)使这些显示器对于观看高质量视频或静止图像来说是完全不能接受的。在包括但不限于电影院和大型会场剧院的场所中，这些间隙或竖框可能是无法接受的。
一些制造商(如东芝公司(Toshiba)和溥美公司(Prysm))已经开发出了这样的显示器：其使用以紫外光、蓝色或绿色光扫描的激光束，以从显示面板的后面激发磷光粉，从而在观众方向上将蓝色、绿色和红色光发射到屏幕上。东芝公司(Toshiba)和溥美公司(Prysm)均喜欢使用中心在405nm的激光二极管以激发不同的磷光粉，因为这些激光功率高、成本低并且表现出适当的可靠性。可将这些显示器拼接在一起以制成较大的显示器，如美国专利申请号13/655,261和美国专利申请号13/655,277中一般所述，这两篇专利全文以引用方式并入本申请。这些激光束扫描显示器通常用于广告或者其他不需要高质量显示或高分辨率内容的应用，并且没有3D观看功能。
通常，几乎无缝的电子显示器(其中接缝可几乎全部通过像素间隙、使用漫射器等隐藏)可用于电影和展览应用。可使激光扫描显示器实现为使得显示器可显示三维(“3D”)内容。使激光扫描显示器能够显示3D内容的第一种方法可采用具有或不具有偏振转换的偏振，而另一种方法可采用多种颜色。另外，可以通过在屏幕上扫描光束时改变激光功率或通过改变激光束在像素上的停留时间来实现可在整个显示器上采用的包络函数。使屏幕中的接缝效果最小化的一种方法可以是通过屏幕设计减小接缝附近的屏幕分辨率和/或减少激光束停留时间或照明能量。另外，除了拼接单独模块之外，还可以更大的面积来制造屏幕/面板，并且可将它们接合在一起以制成大剧院尺寸的屏幕，并且可使用多个光引擎来驱动这个大屏幕的相应部分。这些大屏幕中的接缝也可几乎全部隐藏在像素间隙中，并且在合适的观看距离处可能基本上看不到。对于电影而言，合适的观看距离的一个例子可以是距离屏幕大约10英尺以上。但在某些情况下，大屏幕可能没有接缝。还可将结构添加至面板，以在二维或三维操作模式中提高显示器的亮度。本文中将对这些实施例进行更详细的讨论。
基于3D激光的显示器
呈现3D内容的一种实用和经济的方法可包括采用偏振片和薄膜图案化延迟(“FPR”)膜，该薄膜图案化延迟膜可贴近或附接到屏幕上。在一个例子中，薄膜图案化延迟片可为具有大约四分之一波延迟的液晶聚合物。FPR可被称为薄膜图案延迟片、固定图案延迟片、薄膜图案化延迟片、固定图案化延迟片等。薄膜图案化延迟片可以条纹来进行图案化，该条纹具有相对于输入线性偏振光大约±45°的交替方向。然后用于形成3D图像的右眼和左眼图像可以显示在交替的像素线或组上，并可通过观看者佩戴的一副偏光眼镜将其分成左眼和右眼图像。这些延迟线可以薄膜图案化延迟片的标准或非标准格式得到。薄膜图案化延迟片的非标准格式可以是，但不限于，交替像素或交替像素组。此外，激光扫描显示器的屏幕可具有分层在大体刚性或柔性结构中的磷光粉图案。该结构可为玻璃、聚合物或任何其他合适的结构。当与磷光粉一起使用时，该结构可以包括在薄膜图案化延迟片前面的偏振片，因为磷光粉的发射光可为未偏振的。磷光粉可通过合适的波长激活，并可以发出红光、绿光或蓝光，从而可一起形成显示器的图像像素。可靠近(例如，在大约1-500微米的范围内)显示器表面来印刷磷光粉，这可以实现大的视角。
图3中示出了具有偏振片和FPR的显示器结构的一个实施例。图3为示出具有偏振片和薄膜图案化延迟片的显示器的一个实施例的示意图。在图3中，显示器300可包括基板310、磷光粉层320、钝化层330、粘合剂340、偏振片350、薄膜图案化延迟片360和漫射器370。磷光粉层320可包括可在屏幕上被图案化为像素的每种颜色的磷光粉。此外，像素之间可存在间隙以减少串扰。另外，针对相对于输入线性偏振光±45°的交替方向线而示出了薄膜图案化延迟片。此外，如图3所示，漫射层370或保护层可贴近薄膜图案化延迟片360。可包括或者可不包括钝化层330，并且在一个例子中，可包括隔离物。还可加入另外的层。例如，可以在磷光粉层后面加入这样的层：该层反射或吸收照明激光(例如，大约405nm)以基本防止照明激光到达观看者。
如图3所示，偏振片350可为吸收性的，并且在一个例子中，可为PVA(聚乙烯醇)基的。在另一个例子中，偏振片可为反射性的，并且可采用线栅偏振技术。基板和保护层可为玻璃或塑料或任何其他合适的材料，并且可为涂覆以具有防反射或防划特性的薄膜。在一个例子中，可使用SiO2层来实现这些功能。薄膜图案化延迟片360可以引起磷光粉层320中形成的每个像素线或像素组的偏振态的改变。对于FPR和磷光粉层而言，相对于彼此大致对齐可能是合适的。这些层可对准像素间距尺寸的大约25％或更佳。FPR和磷光粉层可对齐，使得磷光粉层的单个颜色可对准薄膜图案化延迟片的取向区域。在一个例子中，磷光粉层可以包括红色、绿色和蓝色磷光粉图案，并且它们可与大约+45°取向的薄膜图案化延迟片的区域大致对齐。继续该例子，接下来的红色、绿色和蓝色磷光粉可与大约-45°取向的薄膜图案化延迟片的区域大致对齐，以此类推。
每只眼的偏振态可为任何两种大致正交状态，如左圆偏振态和右圆偏振态。基板或其他材料层可具有伺服标记或基准标记，该标记可被光引擎读取以准确跟踪照明位置。该标记可被与照明激光相同或不同颜色的激光读取。这可允许使用先前讨论的无缝技术，以制造用于电影院或大型场馆的大的、视觉上高品质的3D显示器。
可以多种方式制造图3的层，所述方法包括但不限于卷对卷涂覆、薄膜沉积等。可通过粘附、层合、粘合、它们的任何组合等将FPR接合到偏振膜上。可将FPR/偏振膜卷对卷层合到磷光粉膜上，以降低制造成本。可对FPR/偏振膜进行冲切并且批量层合到透明基底面板上。然后可以将面板接合，以制成此前所讨论的具有小间隙的监视器。激光扫描显示器的面板、显示器或屏幕之间的接缝可以较小并在0.05mm-1mm的大致范围内，并且可通过多种方法进行掩盖，所述方法包括但不限于在屏幕前面使用漫射器，或者通过采用宏像素上使用的波导管，使接缝对准像素结构中的间隙等，如美国专利申请号13/655,261和美国专利申请号13/655,277中所大致讨论的，这两篇专利申请全文以引用方式并入本申请。也可使用FPR层顶部的漫射器来使交替线效果最小化，该交替线效果当在3D中(使用眼镜)观看时由FPR结构产生。可采用数据架构，以符合DCI发行物以及格式。这些显示器的优点可包括但不限于低功耗和非常长的使用寿命。
图3的偏振方法的一个问题可能是，在偏振片处可能损失大约一半的能量。然而，有可能使用膜和层在被拒的偏振上实现偏振转换。可使用波长选择镜解决该问题，并且波长选择镜可允许将大约405nm的光基本上透射到磷光粉上，同时基本上反射所需的可见光。该结构示于图4中。图4为示出偏振系统的一个实施例的示意图。图4的系统400可包括波长选择镜410、磷光粉层420、四分之一波片430、偏振片440、和第二四分之一波片450。系统400可以可操作来接收光，如图4所示。在一个例子中，进入系统400的光可为大约405nm。光可能遇到波长选择镜410，该波长选择镜410可基本上反射RGB光并且可基本上透射大约405nm的光。如图4所示，可以将四分之一波片430(“QW”)插到偏振片440(“WGP”)前面，以基本上将被拒的偏振转换成合适的偏振。第二波片450可为固定图案化延迟片。该系统可用于恢复可能丢失的大部分光，并且还可捕集来自磷光粉的更多的光，这些光可能已朝向光引擎射回，而不是射向观看者的方向。
使激光扫描显示器能够显示3D内容的另一种方法可对左眼和右眼采用不同的颜色。可通过观看者佩戴的一副眼镜将不同的颜色适当地分成左眼和右眼图像。该眼镜可具有不同的凹口滤色片，其可基本上使一组颜色通过，同时基本上阻挡另一组颜色。此类显示器的结构示于图5中。图5为示出显示器的一个实施例的示意图。显示器500可包括基板510、磷光粉层520和钝化或保护层530。磷光粉层520可包括在整个屏幕上被图案化为像素的每种颜色的磷光粉。还可加入另外的滤色片层以使像素颜色的光谱变窄，从而改善串扰。
如图5所示，显示器500可包括可用于右眼图像的第一组红色、绿色和蓝色以及可用于左眼的第二组颜色。另外，第二组颜色可为原色。图5中还示出了六色3D显示的显示屏幕的一个例子，其具有与不同的颜色组相对应的交替线或交替像素。基板可包括AR和/或伺服轨道/标记。磷光粉可包括量子点和在量子阱中的磷光粉以及其他共振结构，以允许发射更窄的光谱。对于六色系统而言，窄光谱可允许更好的系统设计，如更小的串扰。
3D屏幕
可以通过允许面板“按扣”在一起的特征将面板接合在一起，如图6所示。图6为示出用于将面板接合在一起的方法的示意图。在图6中，屏幕610的背面可具有第一侧和第二侧，其中第一侧具有凸起特征615，第二侧具有接合特征617。相似地，屏幕620的背面可具有第一侧和第二侧，其中第一侧具有凸起特征625，第二侧具有接合特征627。如图6所示，屏幕610的第二侧可接合屏幕620的第一侧。仅为了讨论的目的而示出了每个屏幕的两组凸起特征和两组接合特征，而不是起限制作用。视情况而定，每个屏幕可使用更多的特征。
可将接合特征结合到面板的制备中，或者在面板制备之后，通过机械或粘附步骤来添加接合特征。可以使用聚合物基板(如丙烯酸类树脂)，并且其可为基板模具的一部分。在一个例子中，可以将接合特征与类似扣环或LEGO型块的特征“按扣”在一起。接合特征还可用于将显示器更有效地粘合在一起。
图7为示出用于将面板接合在一起的另一种方法的示意图。图7示出了另一种类型的接合紧固件，其可应用于将两个基板或面板机械地接合在一起。图7包括带有第一组层715的第一基板、带有第二组层725的第二基板720和接合紧固件730。第一组层715、和第二组层725分别可包括诸如磷光粉层、保护层、偏振片、FPR等的层。可采用接合紧固件730将面板机械地接合在一起，以形成一个大屏幕。可通过机械金属框架从侧面和顶部支撑面板。图7中还示出了一个可能的实施例，该实施例示出了这样的方法：其中可为在接合的第一和第二基板或面板之间形成的接缝提供光。为面板提供光的光引擎可为成角度的，以使得来自相邻光引擎的照明光束可为接合的面板的接缝提供光路。可以提高边缘处光引擎照明的功率，以克服与将面板或屏幕部分接合在一起相关的额外损失。
并不是制造可包括光引擎、面板/屏幕、和机械外壳的单独模块，而是存在另一种结构。图8示出了该系统的例子。图8为示出显示系统和外壳的一个实施例的示意图。图8示出了屏幕810的前视图和包括屏幕810的侧视图的外壳820。外壳820包括机械结构830、控制器840和光引擎阵列850。在图8的例子中，光引擎阵列可为可基本上照明整个屏幕的8×8阵列。另外，光引擎阵列可以与屏幕中的接缝对齐，也可以不对齐。此外，屏幕810可为任何类型的基板，包括但不限于PVC、PC、PET等。
在一个实施例中，可以通过将面板/屏幕接合在一起来制造具有所有合适的层和涂层的大剧院尺寸的屏幕。可将辊制成具有印刷的六色条纹(在一个例子中，可为三色)，并且具有可以随后接合和安装的透明基板上的偏振片/FPR，如美国专利申请号13/549,304中大致描述，该专利全文以引用方式并入本申请。基板可以是但不限于PET、PVC、PC等。然后，可将大屏幕安装在剧院中，并且可将光模块布置在屏幕的一部分后面并且可被适当地照明和驱动。如图8所示，光模块和/或引擎可保持在机械组件中以相对于对应屏幕部分大致保持一定的位置，该屏幕部分可被光模块和/或引擎照明和驱动。屏幕可以具有伺服标记和fiduals标记，使得屏幕可在可被照明的屏幕的对应部分上自对准和/或校准。还如图8所示，为了安全和防尘，可以包封光引擎的整个组件或光引擎的一部分。光引擎可以产生或发出光，所述光包括但不限于紫外光、RGB、可见光、IR、深蓝光、大约405nm的光、它们的任何组合等。
另外，该屏幕可被制造为使得辊可为大约整个视频墙的长度或高度，并具有在一个方向上的接缝。可通过使接缝与像素间隙基本上对齐来隐藏这些接缝。可以通过弹簧或类似于电影屏幕的其他张力机构附接到框架上来将屏幕悬挂起来。光引擎阵列可位于屏幕后面。屏幕可以是平坦或弯曲的，具有同样是平坦或弯曲的光引擎阵列，以便与屏幕匹配。
包络函数
典型的利用投影仪接收光的电影屏幕可具有从屏幕中心至边缘的强度下降。对于电影或投影技术而言，屏幕的边缘强度可能为屏幕中心强度的大约70-80％，这符合剧院的DCI规范。对于可用于审查电影以进行编辑或进行获奖筛选的观看室或小剧场而言，期望的下降可为大约90％。另外，剧场可包括备选的公共内容，如体育和/或音乐活动。备选内容可采用与可用于电影内容的强度分布不同的强度分布。这种从中心到边缘的强度下降或强度包络函数可能是由于投影仪而导致的自然强度下降的结果。将屏幕拼接在一起可形成整个拼接屏幕表面上强度基本上均匀的屏幕。
在某些情况下，可能不期望整个拼接屏幕表面上的强度均匀性。例如，导演可以使用强度下降来使观看者的注意力集中到屏幕中心。通过采用监视器构成屏幕，就有可能为具体的电影或甚至电影或活动中的单独场景指定不同的强度包络函数。另外，可通过数字拼接屏幕实现不可能用投影仪实现的强度函数。例如，可以指定平坦强度分布或具有比中心更亮的边缘的分布。通过在大显示器中限制作为物理位置的函数的单独屏幕的亮度来实现强度包络函数。监视器可比可采用的任何强度都亮，从而可能在不显著影响电影和/或内容的期望整体亮度的情况下限制亮度。强度值的这种限制或缩放可取决于位置，并且可在整个监视器本身以及多个监视器上几乎连续地使用。可通过数字处理器缩放表示待显示的内容的数字值，以生成所需的包络函数。
图9为示出包络函数的例子的示意图。包络函数可以是如函数910中所示的一维的，或者基本上沿着水平方向，并且在垂直方向上是均一的。如图9所示，强度曲线905在水平方向上的强度有所变化，而在垂直方向上基本上为均一的。包络函数在如920中的整个显示器上可为大部分均一的。另外如图9所示，强度函数925在水平和垂直方向上的强度均有所变化。可以对2D和3D内容均使用和指定这些函数。
对于基于激光的显示器而言，其中可在复合屏幕上实现这种效果的一种技术可包括改变激光束强度和/或在像素上的停留时间。另外，光束控制激光引擎还可以通过改变边缘附近的强度来控制贴片边界上的光束，从而使光束从一个贴片或屏幕部分到另一个贴片或屏幕部分基本上平滑过渡。激光引擎还可以通过降低边界附近图像的分辨率来减少贴片或屏幕部分之间接缝效果的显露，其中降低边界附近图像的分辨率是通过照明大像素区域或通过将由磷光粉形成屏幕的像素设计为更大来实现。例如，靠近边界的像素可以比贴片或屏幕部分的中心的像素大近10％。
光循环和亮度的工程结构
磷光粉和量子点在被不同波长的光激发时发出可见光。激发光的一个例子是深蓝色激光，其在大约405nm处可由直接发射激光二极管产生。可通过将不同颜色的磷光粉施加到背衬(如塑料或玻璃)上，然后通过在屏幕处引导深蓝色激光在给定位置处激发可见光发射来构造显示器。对于减少照射到屏幕上的深蓝色激光的量而言，效率可能很重要。可采用光循环方案提高系统的效率，并且更好地将光引导至观众，如本文所述。
图10为示出光循环显示屏幕的一个实施例的示意图。图10还示出了用磷光粉或量子点来构建的光循环显示屏幕的一个例子。如图10所示，入射的深蓝色照明激光B1和B2可以从背衬101的第一侧的方向上穿过背衬101。发射层(例如磷光粉或量子点)102可以沉积在背衬101的第二侧上。贴近或最接近发射层的背衬101的第二侧或表面可带涂层，以透射深蓝色光(例如大约405nm)并且反射可见光(例如在大约440-700nm范围内)。入射照明光线B1可以穿过背衬101并可照射到发射层颗粒上。然后颗粒可以重新发出可见波长的光。重新发出的光可以采用若干路径，其中一些在下文中讨论。
在一个例子中，重新发出的可见光可以随着光线路径V1行进。光线V1可穿过第二背衬103。远离发射层102的第二背衬103的表面可由类似于棱柱的外表面形成。这些棱柱可充当基本上将入射光引导至所需锥角内的光学结构。光线V1可在该给定锥角内，并可穿过第二背衬103至观众。
在另一个例子中，重新发出的可见光可以随着光线路径V2行进。光线V2在空气中可具有可在所需锥角外面的角度。光线V2可以穿过贴近发射层的第二背衬103的第一表面，但可以被棱柱全内反射。偏离的光线可以重新进入发射层。然后光线V2可从颗粒散射，并且能量的一部分可重新进入背衬103并且在所需锥角内作为光而显现。光的该部分可有效地循环回到所需锥角内，这可以提高在所需锥角内的显示器的亮度。
在又一个例子中，重新发出的可见光可随着光线路径V3行进。光线V3可在大致远离第二背衬并大致朝着第一背衬的方向发出。如此前所述，第一背衬可具有可反射可见光的涂层。光线V3可从第一背衬101上的涂层反射并且可重新进入发射层，并且最后可以在所需锥角内作为光从第二背衬103显现。
在再一个例子中，重新发出的光可以随着光线路径V4行进。光线V4在空气中可具有可在所需锥角外面的角度。光线V4可以穿过第二背衬103的第一表面，但可被一棱柱和相邻的棱柱折射，并可被折射回到发射层中。然后光线V4可从颗粒散射，并且能量的一部分可重新进入背衬103并且在所需锥角内作为光而显现。光的该部分可有效地循环回到所需锥角内，这可以提高在所需锥角内的显示器的亮度。
在光线V2、V3和V4的例子中的每一个中，在所需锥角外的光线中的能量可能有机会作为可基本上在所需锥角内的能量而从屏幕重新显现。虽然这样描述，但所述结构可能不是棱柱，而可能是其他类型的结构。例如，该结构可以是，但不限于，圆形棱柱、凸透镜、齿条、线性棱柱、若干层线性棱柱、锥体型棱柱等。所述各种结构可工作以将可能一般在所需锥角外发射的光循环回到发射层中。“棱柱”特征的形状可主要确定输出发射的形状，例如，美国专利号4,938,563中大致所讨论的，该专利全文以引用方式并入本申请，该专利还讨论了可用于循环利用标记和LCD背光源应用中的光的棱柱状结构。
在其中第二背衬103的棱柱结构侧带有涂层以使得它透射可见光(例如在大约440-700nm范围内)并且反射深蓝色光(例如，大约405nm)的例子中，可实现进一步的亮度增强。例如，入射的深蓝色光线B2可以穿过发射层，而不会照射到磷光粉或量子点颗粒上。然后光线可穿进第二背衬中，在此可遇到带涂层的棱柱结构。在这种情况下，棱柱结构可用作入射深蓝色光线的回射器，并且可导致光线几乎平行于其原始路径且偏离其原始路径而偏转回到发射层中。该光线可具有第二次机会照射到颗粒上并生成可见发射光。通过这种方式，可能损失的入射蓝色光线可以循环回到发射层中，并且可形成可见光发射，产生更亮的图像。另外，涂层可防止深蓝色激光到达观众，并且可防止意外暴露于观众和最终图像中的色彩偏移。
一个实施例可包括认知每个像素的相当大的空间，以便通过子像素阵列添加另外的空间功能。例如，数字电影中使用的像素在屏幕处的尺寸可为大约5-6mm，而卷对卷制造的衍射/折射结构和激光光斑尺寸可显著更小。卷对卷制造的结构可具有数十微米的特征尺寸，并可能存在激发源以处理该尺寸的单独特征。因此，可通过采用本文所述的实施例在子像素水平上实现诸如光束控制、局部供电、相位控制和幅度控制的功能。当实施诸如自动立体显示器的技术时，可使用处理具有特定功能子像素阵列的能力。相反，对于AMLCD制造商来说，提高高质量多视图自动立体显示器的像素密度是相当困难的。
在一个例子中，可采用更多的像素和/或子像素以实现3D自动立体，并且其可以与更密集的像素栅格顶部的视差屏障或多凸透镜一起使用。图11为示出视差屏障自动立体显示和透镜自动立体显示的实施例的示意图。这些方法均可以使用透镜或屏障，使得在视角改变时，观看者可看到的像素也改变。这可以允许显示器通过视角的变化来改变观看的图像。视差屏障和多透镜结构可被放置在磷光粉栅格的顶部，保护层下面或顶部，以使得不同的像素可被处理以显示每个视角的不同图像，从而允许在不佩戴眼镜的情况下获得3D效果。通常，水平方向上的合适的视图数量可为大约8-50个，垂直方向上为大约2-5个。因此，额外子像素的数量可类似于相同的整体图像分辨率的视图的总数量。此外，在由于双眼之间的视角变化而使右眼和左眼观看到两个不同图像的例子中说明了视差屏障和多透镜阵列。通过看到两个不同的图像，实现了3D视觉体验。
应该指出的是，本发明的实施例可用于多种光学系统和显示系统中。该实施例可包括多种光学系统、光学组件、计算机系统、处理器、娱乐系统、视觉和/或视听系统以及电子和/或光学装置，或与它们一起工作。实际上，本发明的方面可以跟与显示器、光学和电装置、光学系统、显示系统、娱乐系统、呈现系统有关的任何设备，或者可包括任何类型的光学系统的任何设备一起使用。因此，本发明的实施例可用于光学系统、视觉和/或光学呈现中使用的装置、视觉外围设备等，并且可用于包括互联网、内联网、局域网、广域网等在内的多种计算环境。
详细进行本文所公开的实施例之前，应当理解，实施例并不将其应用或形成限于所示的具体布置的细节，因为该实施例能够采用其他变型形式。此外，可以不同的组合和布置来阐述实施例的各个方面，以限定实施例在其本身权利内的独特性。另外，本文使用的术语是为了说明的目的，而非限制。
如本文可能所用，术语“基本上”和“大约”为其相应的术语和/或术语之间的相关性提供了行业可接受的容差。此类行业可接受的容差在小于1％至10％的范围内，并且对应于但不限于元件值、角度等等。各项之间的此类相关性在小于1％至10％的范围内。
虽然上文描述了根据本文所公开的原理的多个实施例，但应当理解，它们仅以举例的方式示出，而并非限制。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而应该仅根据产生于本发明的任何权利要求及其等同物来限定。另外，所描述的实施例中提供了上述优点和特征，但不应将此类公开的权利要求的应用限于实现任何或全部上述优点的方法和结构。
另外，本文的章节标题是为了符合37CFR1.77下的建议或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可产生于本公开的任何权利要求中所列出的实施例。具体地和以举例的方式，虽然标题是指“技术领域”，但权利要求不应受到在该标题下选择用于描述所谓的领域的语言的限制。此外，“背景技术”中对技术的描述不应被理解为承认某些技术对本发明中的任何实施例而言是现有技术。“发明内容”也并非要被视为公开的权利要求中所述的实施例的表征。另外，该公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应被用于辩称在该公开中仅有一个新颖点。可以根据产生于本发明的多项权利要求来提出多个实施例，并且此类权利要求因此限定由其保护的实施例和它们的等同物。在所有情况下，应根据本发明基于权利要求书本身来考虑其范围，而不应受本文给出的标题的约束。

Claims (24)

1.一种扫描激光显示设备，所述扫描激光显示设备包括：
第一面板，所述第一面板包括：
磷光粉层，所述磷光粉层可操作来接收至少一些来自光源的光并且还可操作来发出光；
偏振层，所述偏振层可操作来接收至少一些来自所述磷光粉层的光；以及
薄膜图案化延迟层，所述薄膜图案化延迟层可操作来接收至少一些来自所述偏振层的光。
2.根据权利要求1所述的扫描激光显示设备，还包括可操作来用光束扫描并且还可操作来为所述第一面板提供光的光源。
3.根据权利要求1所述的扫描激光显示设备，还包括可操作来接收至少一些来自所述薄膜图案化延迟层的光的漫射层。
4.根据权利要求1所述的扫描激光显示设备，还包括贴近所述磷光粉层的波长选择镜。
5.根据权利要求4所述的扫描激光显示设备，其中所述波长选择镜可操作来基本上反射RGB光并且基本上透射大约405纳米的光。
6.根据权利要求4所述的扫描激光显示设备，还包括可操作来接收至少一些来自所述磷光粉层的光并将至少一些光传输至所述偏振层的第二波片。
7.根据权利要求1所述的扫描激光显示设备，其中所述磷光粉层所发出的所述光中的至少一些形成用于所述扫描激光显示器的图像像素。
8.根据权利要求1所述的扫描激光显示设备，其中所述薄膜图案化延迟层和所述磷光粉层相对于彼此大致对齐。
9.根据权利要求1所述的扫描激光显示设备，还包括第二面板，其中所述第一面板和所述第二面板可接合在一起形成接缝。
10.根据权利要求9所述的扫描激光显示设备，其中可通过至少一组接合特征和一组凸起特征将所述第一面板和所述第二面板接合在一起。
11.根据权利要求10所述的扫描激光显示设备，其中所述第一面板和所述第二面板可为柔性的。
12.根据权利要求9所述的扫描激光显示设备，其中所述第一面板基本上由光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎照明。
13.根据权利要求4所述的扫描激光显示系统，还包括贴近所述磷光粉层的背衬基板，其中所述背衬基板具有远离所述磷光粉层的表面，并且所述表面利用棱柱形结构进行图案化。
14.根据权利要求9所述的扫描激光显示设备，其中立体图像包括与第一套像素相对应的第一图像和与第二套像素相对应的第二图像，其中所述第一套像素和所述第二套像素中的每一个由薄膜图案化延迟片对齐来限定。
15.根据权利要求14所述的扫描激光显示设备，其中可用偏光眼镜来观看所述第一图像和所述第二图像。
16.一种扫描激光显示系统，所述扫描激光显示系统包括：
贴近磷光粉层的基板，其中所述磷光粉层包括第一组三种颜色和第二组三种颜色，所述磷光粉层可操作来发出光以产生立体图像。
17.根据权利要求16所述的扫描激光显示系统，其中所述第一组三种颜色可操作来产生第一图像，并且所述第二组三种颜色可操作来产生第二图像。
18.根据权利要求16所述的扫描激光显示系统，还包括贴近所述磷光粉层的钝化层或保护层中的至少一者。
19.根据权利要求16所述的扫描激光显示系统，其中所述磷光粉层包括量子点。
20.根据权利要求16所述的扫描激光显示系统，还包括第二面板，其中所述第一面板和所述第二面板可接合在一起形成接缝。
21.根据权利要求20所述的扫描激光显示系统，其中所述第一面板和所述第二面板可为柔性的。
22.根据权利要求20所述的扫描激光显示系统，还包括光引擎阵列，其中所述第一面板基本上由所述光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎照明。
23.一种立体显示系统，所述立体显示系统包括：
光源，所述光源可操作来用光束扫描并且还可操作来产生光能量；
至少第一基板和第二基板，所述至少第一基板和第二基板接合在一起以形成接缝外观并且可操作来接收来自所述光源的光；
第一磷光粉层和第二磷光粉层，所述第一磷光粉层贴近所述第一基板，所述第二磷光粉层贴近所述第二基板，并且所述第一磷光粉层和所述第二磷光粉层可操作来为立体图像传输光；以及
光引擎阵列，其中所述第一基板基本上由所述光引擎阵列中的不止一个单独的光引擎照明。
24.根据权利要求23所述的立体显示系统，其中所述第一基板和所述第二基板之间的所述接缝对准在所述第一基板或所述第二基板中的至少一者上的像素之间的间隙中。
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