用于多视图显示的定向像素制造技术

本公开涉及用于高角度分辨率、宽视场、多视图显示的定向像素。该设计教导一种定向像素，包括基板、一个或多个像素驱动电路、一个或多个纳米级或微米级子像素、以及一个或多个定向光学引导表面，其中所述子像素中的每个包括：发射光束的发光器件和容纳所述发光器件的光学微腔。所述光学微腔包括多个反射表面以特定地操纵或调谐所述光束，其中所述反射表面中的一个或多个是光传播反射表面，其将所述光束传播出所述微腔，并且所述光传播反射表面连接到所述一个或多个定向光学引导表面，从而以特定角度引导所述光束。通过将多个定向像素部署到定向像素阵列系统来创建高角度分辨率、多视图光场显示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多视图显示的定向像素
本公开涉及用于创建高角度分辨率、宽视场、多视图显示的定向像素设计。
技术介绍
尽管有大量的光场显示器研究和开发，但是不存在商业多视图、自动立体、高角度分辨率、宽视场光场显示。目前的商业显示器使用尺寸在几十到几百微米范围内的像素。当产生用于复制自然“真实”图像的光场显示器时，当前显示器的分辨率太低。由于使用传统透镜在显示屏上(例如在美国专利No.9,274,345和9,250,446中描述的)或图像投影仪(例如在美国专利no.8,567,960中描述)的输出角度的限制，当前显示器也产生窄视场。除了分辨率和视野限制之外，传统的三维显示器通常产生调节-会聚冲突，导致观看者不舒服。美国专利no.8,928,969教导一种覆盖多个子像素的透镜，由此不能单独寻址子像素。使用机械倾斜或角度铰接的定向光调制器以将光束引导到不同的角度，例如在美国专利no.9,195,053中先前已知。还已知用于控制和散射光束的定向背光，例如在美国专利no.9,459,461中。美国专利no.7,829,902教导用位于像素的发光部分周边的电路构成的像素，从而限制了光发射表面的空间；垂直波导不能成功缩小以准直较小尺度，例如纳米级像素。美国专利no.9,389,415教导使用周期性光栅来引导以特定角度连接在介质中的光束；虽然这些周期性光栅为传统像素尺寸提供了广角，但它们不能成功地引导从较小尺度像素发射的光。美国专利no.9,389,415的周期性光栅还将显示限制为水平视差。美国专利no.9,372,349描述部署准直背光的光场显示器。仍然需要一种具有每个子像素的光谱带宽减小的光场显示器，以允许精确的光束控制，特别是对于小规模的像素尺寸。专利技术概述本公开的目的是改进定向像素设计，以创建高角度分辨率、宽视场、多视图显示。本领域先前已知的像素通常控制输出颜色和强度，同时在所有方向上广播光。本公开的一个目的是提供一种控制光束的颜色、强度和方向的定向像素。本领域先前已知的定向像素的实例提供有限数量的不同光发射方向，从而产生具有有限角分辨率和有限景深的显示器。本公开的目的是提供增加数量的不同光发射方向，从而产生具有改善的景深的高角度分辨率显示。本专利技术的一个目的是在光束传播通过系统之前对光学微腔内的小尺度像素尺寸进行准直、操纵或调谐光束；这降低输出光束的光谱带宽，最大限度地控制了输出角度。本专利技术的一个目的是提供小规模(纳米级或微米级)像素。当在显示器中使用时，缩小的像素尺寸允许系统在更多数量的不同方向上输出更多数量的光束；这通过允许产生具有改进的多维物体的有效分辨率的更高角度分辨率的显示器而改进了本领域中先前已知的像素。增加的光场显示视图数量允许位于任何观看位置的观看者同时接收多个视图；这被称为超级多视图(SMV)显示器。SMV显示器提供改进的角分辨率，消除了调节-会聚冲突，并产生具有更高质量景深的显示器。在一个方面，提供一种定向像素，包括基板、一个或多个像素驱动电路、一个或多个纳米级或微米级子像素、以及一个或多个定向光学引导表面，其中所述子像素中的每个包括：发射光束的发光器件和容纳所述发光器件的光学微腔，所述光学微腔包括多个反射表面以基本准直、操纵或调谐所述光束，其中所述反射表面中的一个或多个是光传播反射表面，其将所述光束传播出所述微腔，并且所述光传播反射表面连接到所述一个或多个定向光学引导表面，从而以特定角度引导所述光束。在另一个方面，提供一种用于创建高角度分辨率、多视图光场显示的方法，包括下列步骤：将多个定向像素部署到定向像素数阵列系统中，所述定向像素中的一个或多个包括：基板；一个或多个像素驱动电路；一个或多个纳米级或微米级子像素；和一个或多个定向光学引导表面；其中所述子像素中的每个包括：发射光束的发光器件和容纳所述发光器件的光学微腔，所述光学微腔包括多个反射表面以基本准直、操纵或调谐所述光束，并且所述反射表面中的一个或多个是光传播反射表面，其将所述光束传播出所述微腔，从而所述光传播反射表面连接到所述一个或多个定向光学引导表面，从而以特定角度引导所述光束。附图简述图1描述2T1C像素驱动电路。图2提供像素配置的示意性俯视图，如本领域公知的。图3A提供本公开的子像素配置的示意性俯视图。图3B提供本公开的子像素配置的示意性侧视图。图4描述本专利技术的基本子像素层。图5描述本公开的定向像素配置。图6描述本公开的替代定向像素配置。图7描述本公开的替代定向像素配置。图8A描述本公开的定向光学引导表面。图8B描述本公开的定向光学引导表面作为透镜或透镜状表面。图8C描述本公开的定向光学引导表面作为用光栅蚀刻的超表面。专利技术详述从以下结合附图中的图示的详细描述中，本专利技术的各种特征将变得显而易见。本文公开的定向像素的设计因素，构造和使用参考代表实施方案的各种实施例进行描述，所述实施例不意图限制本文所述和要求保护的本专利技术的范围。本专利技术所属领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的教导的范围和精神的情况下，可以存在可以根据本公开的教导实践的本文未公开的本专利技术的其他变型、示例和实施例。定义除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。当在本文中结合术语“包括”使用时，使用词语“一个”或“一种”可以表示“一个”，但它也与“一个或多个”、“至少一个”和“一种或多种”的含义一致。如本文所使用的，术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”及其语法变体是包含性的或开放式的，并且不排除另外的、未列举的元件和/或方法步骤。当在本文中与组合物、装置、制品、系统、用途或方法结合使用时，术语“基本上由......组成”表示可以存在另外的情况，但是这些添加不会实质上影响其中所述组合物、装置、物品、系统、方法或用途的功能的方式。当在本文中与组合物、装置、制品、系统、用途或方法结合使用时，术语“由...组成”排除了附加元件和/或方法步骤的存在。在某些实施方案中，本文描述为包括某些元件和/或步骤的组合物、装置、制品、系统、用途或方法还可以基本上由那些元件和/或步骤组成，并且在其他实施方案中由这些元件和/或步骤组成，无论是否具体提到这些实施方案。如本文所用，术语“约”是指与给定值的约+/-10％的变化。要理解的是，无论是否具体提及，这种变化总是包括在本文提供的任何给定值中。除非本文另有说明，否则本文范围的叙述旨在将范围内的范围和各个值传达到与用于表示范围的数字相同的位置值。使用任何示例或示例性语言，例如“例如”、“示例性实施例”、“说明性实施例”和“比如”旨在示出或表示与本专利技术相关的方面、实施例、变化、元件或特征，并且不旨在限制本专利技术的范围。如本文所用，术语“连接”和“连接的”是指本公开的定向像素或子像素的元件或特征之间的任何直接或间接物理关联。因此，这些术语可以被理解为表示部分或完全包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向像素，包括基板、一个或多个像素驱动电路、一个或多个纳米级或微米级子像素、以及一个或多个定向光学引导表面，其中所述子像素中的每个包括：发射光束的发光器件和容纳所述发光器件的光学微腔，所述光学微腔包括多个反射表面以特定地准直、操纵或调谐所述光束，其中所述反射表面中的一个或多个是光传播反射表面，其将所述光束传播出所述微腔，并且所述光传播反射表面连接到所述一个或多个定向光学引导表面，从而以特定角度引导所述光束。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170301 US 15/446,1941.一种定向像素，包括基板、一个或多个像素驱动电路、一个或多个纳米级或微米级子像素、以及一个或多个定向光学引导表面，其中所述子像素中的每个包括：发射光束的发光器件和容纳所述发光器件的光学微腔，所述光学微腔包括多个反射表面以特定地准直、操纵或调谐所述光束，其中所述反射表面中的一个或多个是光传播反射表面，其将所述光束传播出所述微腔，并且所述光传播反射表面连接到所述一个或多个定向光学引导表面，从而以特定角度引导所述光束。


2.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个子像素能够由所述一个或多个像素驱动电路单独寻址。


3.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个子像素堆放在所述一个或多个像素驱动电路上。


4.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个像素驱动电路中的每一个都专用于所述一个或多个子像素中的一个。


5.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个像素驱动电路中的每一个都专用于所述一个或多个子像素中的多个。


6.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个像素驱动电路中的一个或多个包括一个或多个晶体管和一个或多个电容器。


7.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个像素驱动电路中的一个或多个包括一个或多个薄膜晶体管。


8.权利要求1所述的定向像素，其中所述一个或多个子像素中的所述每个是红色、绿色或蓝色(RGB)子像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·坎贝尔·科雷亚，S·希尔，J·佩卡姆，C·朗博尔特，W·哈斯，M·汉密尔顿，
申请(专利权)人：阿瓦龙全息照相技术股份公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA