KR102917536B1 - 디스플레이 시스템 - Google Patents

디스플레이 시스템

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KR102917536B1
KR102917536B1 KR1020237023703A KR20237023703A KR102917536B1 KR 102917536 B1 KR102917536 B1 KR 102917536B1 KR 1020237023703 A KR1020237023703 A KR 1020237023703A KR 20237023703 A KR20237023703 A KR 20237023703A KR 102917536 B1 KR102917536 B1 KR 102917536B1
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Abstract

디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103)을 포함한다. 픽처 생성 유닛(101)은 실제 이미지를 생성하고 디퓨저 스크린(102)에서 이미징을 수행하도록 구성된다. 디퓨저 스크린(102)은 실제 이미지에 확산 반사를 수행하도록 구성된다. 만곡형 거울(103)은 확산 반사를 통해 얻은 실제 이미지에 기초하여 이미징을 수행하여 확대된 가상 이미지를 생성하도록 구성된다.

Description

디스플레이 시스템
본 출원은 2020년 12월 31일에 "디스플레이 시스템"이라는 명칭으로 중국 특허청에 제출된 중국 특허 출원 번호 202011641286.3의 우선권을 주장하고, 2021년 8월 5일에 "디스플레이 시스템"이라는 명칭으로 중국 특허청에 제출된 중국 특허 출원 번호 202110898215.X의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 픽처 디스플레이 분야에 관한 것으로, 특히 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
현재, 대형 스크린 디스플레이 시스템(예를 들어, 크기가 적어도 80인치인 디스플레이 백플레인)은 고가이다. 레이저 TV는 적어도 100인치의 투사 효과를 얻을 수 있지만 보기 경험을 향상시키기 위해 특정 기능을 가진 커튼(프레넬 스크린)을 필요로 하고 넓은 공간을 차지한다. 기존 프로젝터는 일반적으로 긴 투사 거리를 필요로 하고, 가까운 거리에서 확대된 픽처를 생성할 수 없으며, 주변 밝기에 대한 요구사항이 높다.
이를 고려하여, 본 출원의 실시예는 디스플레이 시스템을 제공한다.
제1 양상에 따르면, 본 출원의 실시예는 디스플레이 시스템을 제공하며, 디스플레이 시스템은 픽처 생성 유닛, 디퓨저 스크린 및 만곡형 거울을 포함한다.
픽처 생성 유닛은 실제 이미지를 생성하고 디퓨저 스크린에서 이미징을 수행하도록 구성된다.
디퓨저 스크린은 실제 이미지에 확산 반사를 수행하도록 구성된다.
만곡형 거울은 확산 반사를 통해 얻은 실제 이미지에 기초하여 이미징을 수행하여 확대된 가상 이미지를 생성하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 픽처 생성 유닛은 광원, 프리즘, 렌즈, 이미징 칩 및 투사 렌즈를 포함한다.
광원은 광빔을 방출하도록 구성된다.
프리즘은 광원에 의해 방출된 광빔을 결합하도록 구성된다.
렌즈는 결합된 광빔을 시준하고 결합된 광빔을 이미징 칩으로 지향시키도록 구성된다.
이미징 칩은 실제 이미지를 생성하도록 구성된다.
투사 렌즈는 디퓨저 스크린에 실제 이미지를 투사하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 픽처 생성 유닛은 제1 회절 광학 요소를 포함하고, 회절 광학 요소는 광원과 프리즘 사이에 위치하며, 회절 광학 요소(diffractive optical element)는 광원에 의해 방출된 광빔을 분할하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 제2 회절 광학 요소를 더 포함하고, 회절 광학 요소는 만곡형 거울 뒤에 위치하며, 회절 광학 요소는 만곡형 거울에 의해 반사된 광빔을 분할하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 편광 필름을 더 포함하고, 편광 필름은 디퓨저 스크린 뒤에 위치하며, 편광 필름은 간섭광을 필터링하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 프레넬 렌즈를 더 포함한다. 프레넬 렌즈는 디퓨저 스크린 뒤에 위치하며, 프레넬 렌즈는 디퓨저 스크린을 통과하는 실제 이미지를 확대하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 흑백 격자, 원통형 렌즈 어레이 또는 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하고, 흑백 격자, 원통형 렌즈 어레이 또는 마이크로렌즈 어레이는 디퓨저 스크린 뒤에 위치한다.
가능한 구현에서, 픽처 생성 유닛은 편광 처리 요소를 더 포함하고, 편광 처리 요소는 이미징 칩으로 지향되는 광빔의 편광 상태를 조정하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 반사기를 더 포함하고, 반사기는 만곡형 거울 상의 이미징을 위해 광빔을 수신하고 만곡형 거울로 광빔을 다시 반사하도록 구성되며, 만곡형 거울은 확대 이미징을 수행하기 위해 반사기에 의해 반사된 광빔을 수신하도록 더 구성된다.
가능한 구현에서, 광원은 복수의 원색 서브 광원을 포함한다.
가능한 구현에서, 제1 회절 광학 요소는 복수의 서브 광학 요소를 포함하고, 서브 광학 요소는 복수의 원색 서브 광원 앞에 개별적으로 배치된다.
가능한 구현에서, 디퓨저 스크린은 반사 디퓨저 스크린 또는 투사 디퓨저 스크린이다.
가능한 구현에서, 편광 처리 요소는 편광 빔 분할기(polarization beam splitter, PBS), 1/4 파장판, 1/2 파장판, 편광자 및 회전자 중 어느 하나이다.
가능한 구현에서, 만곡형 거울은 다초점 만곡형 거울이다.
본 출원은 디스플레이 시스템을 제공한다. 디스플레이 시스템은 픽처를 확대해야 하는 다양한 시나리오에 사용될 수 있으며, 근거리에서 확대 이미징을 구현할 수 있다. 또한, 특정 커튼이 필요 없으며, 작은 공간을 차지한다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 디퓨저 필름을 더 포함하고, 디퓨저 필름은 디퓨저 스크린의 발광 측에 위치하며, 확산 반사를 통해 얻은 실제 이미지의 횡방향 산란각을 확장하도록 구성된다. 이 실시예에서, 횡방향 산란각을 확장하는 것을 통해 아이 박스의 크기가 증가할 수 있고, 디스플레이 시스템의 가시각이 증가할 수 있다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 원통형 렌즈 어레이를 더 포함하고, 원통형 렌즈 어레이는 디퓨저 스크린의 발광 측에 배치되고 디퓨저 스크린의 픽셀을 덮는다. 픽셀에 의해 방출된 광은 원통형 렌즈 어레이의 서로 다른 위치를 통과하며, 서로 다른 굴절 효과를 발생시키고, 서로 다른 방향으로 발산하여 산란각을 더욱 증가시킬 수 있다. 만곡형 거울의 반사 후, 광선이 복수의 서로 다른 사용자의 눈에 들어갈 수 있어서 다중 사용자 보기의 기술적 효과를 구현할 수 있다.
가능한 구현에서, 원통형 렌즈 어레이의 적어도 하나의 원통형 렌즈는 디퓨저 스크린의 픽셀의 적어도 2개의 열(픽셀 열로 지칭될 수 있음) 또는 픽셀의 적어도 2개의 행(픽셀 행으로 지칭될 수 있음)을 덮는다. 원통형 렌즈가 덮는 픽셀 열의 수 또는 픽셀 행의 수는 픽처를 보는 사용자에 대응한다. 픽셀 열이 예로 사용된다. 하나의 픽셀 열에 의해 방출된 광선은 원통형 렌즈에 의해 굴절되고 만곡형 거울에 의해 반사된 후 첫 번째 사용자의 눈에 들어갈 수 있고, 다른 픽셀 열에 의해 방출된 광선은 원통형 렌즈에 의해 굴절되고 만곡형 거울에 의해 반사된 후 제2 사용자의 눈에 들어갈 수 있다. 본 실시예의 디스플레이 시스템은 2명의 사용자가 볼 수 있다.
가능한 구현에서, 원통형 렌즈 어레이의 적어도 하나의 원통형 렌즈는 디퓨저 스크린의 픽셀의 3개의 열 또는 픽셀의 3개의 행을 덮는다. 픽셀 열이 예로 사용된다. 픽셀의 각 열에 의해 방출된 광선은 원통형 렌즈에 의해 굴절되고 만곡형 거울에 의해 반사된 후 서로 다른 사용자의 눈에 개별적으로 들어가서 다중 사용자 보기를 구현한다. 픽셀 행을 이용하여 구현할 수 있는 기술적 효과는 픽셀 열의 기술적 효과와 동일하다.
가능한 구현예에서, 원통형 렌즈 어레이의 적어도 하나의 원통형 렌즈에 의해 덮이는 복수의 픽셀 열 또는 픽셀 행은 서로 다른 픽처를 개별적으로 표시하여, 서로 다른 픽처를 서로 다른 사용자가 볼 수 있도록 하고, 복수의 사용자가 개별적으로 서로 다른 픽처를 보는 효과가 구현될 수 있다.
가능한 구현에서, 원통형 렌즈 어레이의 적어도 하나의 원통형 렌즈에 의해 덮이는 복수의 픽셀 열 또는 픽셀 행은 동일한 픽처를 표시하여, 복수의 사용자가 동일한 픽처를 볼 수 있도록 함으로써, 복수의 사용자가 동일한 픽처를 보는 효과를 구현한다.
가능한 구현예에서, 디스플레이 시스템은 홀로그램 요소 또는 확산 요소를 더 포함하고, 홀로그램 요소 또는 확산 요소는 원통형 렌즈 어레이의 발광 측에 위치되고 원통형 렌즈 어레이에 의해 도입되는 스트라이프 간섭을 제거하도록 구성된다.
가능한 구현에서, 원통형 렌즈 어레이의 원통형 렌즈의 곡률 반경 및 굴절률이 조정될 수 있다. 원통형 렌즈의 곡률 반경과 굴절률을 조정함으로써, 특히 차량과 같이 공간이 제한된 시나리오에서 아이 박스의 위치를 사람의 눈 위치에 맞게 변경할 수 있다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 제1 반사 요소를 더 포함하고, 제1 반사 요소는 픽처 생성 유닛과 디퓨저 스크린 사이의 광학 경로 상에 위치되고, 제1 반사 요소는 픽처 생성 유닛에 의해 생성된 실제 이미지를 디퓨저 스크린으로 반사하도록 구성된다. 본 실시예에서 제1 반사 요소는 광학 경로를 접고 디스플레이 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
가능한 구현에서, 제1 반사 요소는 평면 거울, 구면 거울 또는 자유형 거울 중 하나이다. 제1 반사 요소는 왜곡 보정을 구현하기 위해 픽처 생성 유닛에 의해 생성된 픽처의 형태를 더 변경할 수 있다.
가능한 구현에서, 디스플레이 시스템은 제2 반사 요소를 더 포함하고, 제2 반사 요소는 만곡형 거울과 디퓨저 스크린 사이의 광학 경로 상에 위치되고, 제2 반사 요소는 디퓨저 스크린에 의한 확산 반사를 통해 얻은 실제 이미지를 만곡형 거울에 반사하도록 구성된다. 본 실시예에서 제2 반사 요소는 광학 경로를 접고 디스플레이 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
가능한 구현에서, 제2 반사 요소는 평면 거울, 구면 거울 또는 자유형 거울 중 하나이다. 제2 반사 요소는 왜곡 보정을 더 구현할 수 있다. 예를 들어, 제2반사 요소에 의해 발생한 픽처 왜곡은 만곡형 거울에 의해 발생한 픽처 왜곡을 보완하여 만곡형 거울에 의해 발생한 픽처 왜곡을 제거할 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 픽처 생성 유닛의 구조의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 다른 픽처 생성 유닛의 구조의 개략도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 또 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 또 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템에서의 다중 사용자 보기의 개략도이다.
도 14는 도 12 및 도 13의 확대된 디퓨저 스크린 및 확대된 원통형 렌즈 어레이의 개략도이다.
도 15 및 도 16은 본 출원의 실시예에 따라 디스플레이 시스템의 원통형 렌즈 어레이가 디퓨저 스크린의 픽셀 어레이를 덮는 개략도이다.
본 출원은 디스플레이 시스템을 제공한다. 디스플레이 시스템은 픽처를 확대해야 하는 다양한 시나리오에 사용될 수 있으며, 근거리에서 확대 이미징을 구현할 수 있다. 또한, 특정 커튼이 필요 없으며, 작은 공간을 차지한다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 시스템은 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103)을 포함한다. 픽처 생성 유닛(101)은 실제 이미지를 생성하고 디퓨저 스크린(102) 상에 이미징을 수행한다. 디퓨저 스크린은 수신된 실제 이미지에 대해 확산 반사를 수행한다. 만곡형 거울(103)은 확산 반사를 통해 얻은 실제 이미지에 기초하여 이미징을 수행하여 확대된 가상 이미지를 생성한다.
도 2는 본 출원에 따른 픽처 생성 유닛(101)의 구조의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 픽처 생성 유닛(101)은 광원(1011), 렌즈(1012), 이미징 유닛(1013) 및 투사 렌즈(1014)를 포함한다. 광원(1011)은 광빔을 방출하도록 구성된다. 프리즘은 광원(1011)에 의해 방출된 광빔을 결합하고 결합된 광빔을 렌즈(1012)로 방출하도록 구성된다. 렌즈(1012)는 결합된 광빔을 시준하고 결합된 광빔을 이미징 유닛(1013)으로 지향하도록 구성된다. 이미징 유닛(1013)은 렌즈로 향하는 광빔에 기초하여 실제 이미지를 생성한다. 투사 렌즈(1014)는 실제 이미지를 디퓨저 스크린(102) 상에 투사하도록 구성된다.
광원(1011)은 복수의 원색 광원, 예를 들어 RGB 삼색 광원(적색, 청색 및 녹색)을 포함할 수 있다. 각각의 원색 광원의 강도를 조정함으로써 서로 다른 색상의 픽처가 생성될 수 있다. 프리즘(1012)은 각각의 원색 광원의 광빔을 결합할 수 있으며, 원색 광원의 결합된 광빔은 동일한 경로를 따라 투과될 수 있다.
이미징 유닛(1013)은 편광 독립형 이미징 칩, 예를 들어, 디지털 광학 프로세서(Digital Light Processor, DLP)일 수 있다.
투사 렌즈는 초단초점 투사 렌즈일 수 있으며, 콤팩트한 제품 크기를 제공할 수 있다. 일반적으로, 렌즈의 렌즈 투사율은 1 이하여야 한다.
이 시스템에서, 만곡형 거울은 사용자의 관찰창 역할을 하며, 만곡형 거울의 크기는 종래의 데스크탑 디스플레이의 크기(예를 들어, 10인치 내지 35인치)와 동일하다. 사용하는 동안, 사용자는 자유형 거울을 사용하여 여러 배로 확대된 가상 이미지를 볼 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서는 소형 디스플레이와 레이저 프로젝터 PGU의 장점이 결합된다. PGU는 대형 스크린 투사 및 뛰어난 색상 성능과 같은 장점이 있다. 종래의 디스플레이의 물리적 형태를 만곡형 거울로 대체하고, 소형 만곡형 거울 스크린을 이용하여 가상 이미지가 확대되어 초대형 스크린 보기 경험을 구현하고 제품 크기를 대폭 감소시킨다.
본 출원의 이 실시예에서 만곡형 거울은 다초점 자유형 거울일 수 있다는 점에 유의해야 한다. 다초점 자유형 반사기는 다중 사용자 보기를 구현하도록 설계된다. 원은 단초점 곡선이고 일반적인 단초점 렌즈에 해당한다. 단초점 렌즈는 기존 솔루션에서 자유형 거울의 기초이며, 단일 관찰 지점에 해당한다. 타원은 이중 초점 곡선이고, 두 초점은 서로의 이미지 표면이다. 원칙적으로, 이중 초점 곡선에는 두 개의 관찰 지점이 있다. 원칙적으로, 다초점 곡선에는 복수의 관찰 지점이 있다. 따라서, 다초점 자유형 반사기는 다중 사용자 보기를 구현하도록 설계될 수 있다.
도 3은 본 출원에 따른 다른 픽처 생성 유닛(101)의 구조의 개략도이다. 도 3에 도시된 픽처 생성 유닛(101)과 도 2에 도시된 픽처 생성 유닛(101)의 차이점은 다음과 같다:
픽처 생성 유닛(101)은 편광 처리 요소(1015)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 이미징 유닛(1013)은 편광 관련 이미징 칩, 예를 들어, 액정 온 실리콘(Liquid Crystal on Silicon, LCOS)일 수 있다. 편광 처리 요소(1015)는 편광 빔 분할기(polarization beam splitter, PBS), 1/4 파장판, 1/2 파장판, 편광자 또는 회전자일 수 있다. 편광 처리 요소(1015)는 이미징 유닛(1013)으로 향하는 광빔의 편광 상태를 조정하도록 구성된다.
픽처 생성 유닛(101)은 회절 광학 요소(1016)를 더 포함할 수 있다. 회절 광학 요소(1016)는 격자일 수 있다. 회절 광학 요소(1016)는 주로 광원(1011)에 의해 방출된 광빔을 분할하도록 구성된다. 복수의 원색 광원이 있는 시나리오에서, 복수의 회절 광학 요소(1016)가 있을 수 있다. 각각의 원색 광원 앞에 하나의 회절 광학 요소(1016)가 있다. 각각의 회절 광학 요소(1016)는 각각의 원색 광원에 의해 방출된 광빔을 프리즘이 결합하도록 각각의 원색 광원의 광빔을 분할하는 각도를 조정할 수 있다.
디퓨저 스크린(102)은 반사 디퓨저 스크린 또는 투과 디퓨저 스크린일 수 있다. 도 1의 시나리오에서, 디퓨저 스크린(102)은 반사 디퓨저 스크린이다. 디퓨저 스크린(102)이 투과 디퓨저 스크린인 경우, 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103)의 위치만 조정하면 된다. 도 4는 본 출원에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다. 도 4의 시나리오에서, 디퓨저 스크린(102)은 투과 디퓨저 스크린이다.
편광 필름(104)은 디퓨저 스크린(102) 상에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 편광 필름(104)은 시스템에서 간섭광, 예를 들어 주변광 및 미광을 필터링하도록 구성된다.
프레넬 렌즈(107)는 디퓨저 스크린 뒤에 더 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 프레넬 렌즈(107)는 픽처의 배율을 더 증가시킬 수 있다. 육안 3D 스크린이 디퓨저 스크린(102) 뒤에 더 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 육안 3D 스크린은 양안 시차를 구현하여 사용자가 3D 효과를 경험할 수 있도록 구성된다. 육안 3D 스크린은 흑백 격자, 원통형 렌즈 어레이 또는 마이크로렌즈 어레이일 수 있다.
주기적인 흑백 격자는 디퓨저 스크린에서 떨어져 있는 사전설정된 위치에 배치되고, 픽처 소스의 홀수 및 짝수 열의 픽셀은 적절한 격자 주기를 선택함으로써 사전설정된 관찰 지점에서 사용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 별개로 투사되어 양안 시차를 구현하고 육안 3D 디스플레이 경험을 구현할 수 있다. 그러나, 흑백 격자는 디스플레이 픽처 소스의 밝기를 잃는다. 이와 달리, 원통형 렌즈 어레이를 이용하여 육안 3D 스크린의 효과를 구현할 수 있다. 원통형 렌즈 어레이의 적절한 주기, 초점 거리 및 두께를 선택함으로써, 픽처 소스의 홀수 및 짝수 열의 픽셀을 하나의 관찰 지점에서 사용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 별개로 투사하여 양안 시차를 구현하고 육안 3D 디스플레이 경험을 구현할 수 있다. 2차원 마이크로렌즈 어레이를 이용하여 2차원 육안 3D 디스플레이를 구현할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이의 적절한 주기, 초점 거리 및 두께를 선택함으로써, 픽처 소스의 서로 다른 위치에 있는 픽셀을 하나의 관찰 지점에서 사용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 별개로 투사하여 2차원 육안 3D 디스플레이 경험를 구현할 수 있다.
디퓨저 스크린에 더하여, 디스플레이 스크린 또는 태블릿 컴퓨터도 시스템에서 픽처 소스로서 사용될 수 있고, 육안 3D 스크린은 육안 3D 디스플레이 경험을 구현하기 위해 중첩될 수 있다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 또 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다. 디스플레이 시스템은 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102), 만곡형 거울(103) 및 회절 광학 요소(105)를 포함한다.
도 7에 도시된 디스플레이 시스템의 구조와 도 2에 도시된 디스플레이 시스템 간의 차이는, 만곡형 거울(103)이 이미징을 수행한 후, 회절 광학 요소(105)가 회절 광 분할을 수행하고, 회절 광학 요소(105)가 만곡형 거울에 의해 반사된 광을 서로 다른 각도로 복수의 광빔으로 분할할 수 있다는 점에 있다. 이러한 방식으로, 복수의 사용자가 동시에 픽처를 볼 수 있다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 또 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다. 디스플레이 시스템은 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102), 만곡형 거울(103) 및 반사기(106)를 포함한다.
도 8에 도시된 디스플레이 시스템과 도 2에 도시된 디스플레이 시스템의 구조 간의 차이는 만곡형 거울(103)이 처음으로 확대 이미징 후에 광빔을 반사기(106)로 향하게 할 필요가 있다는 점에 있다. 반사기(106)가 수신된 광빔을 만곡형 거울(103)로 다시 반사시킨 후, 만곡형 거울(103)이 다시 확대 이미징을 수행하여 픽처의 배율을 더욱 높일 수 있다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
전술한 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103)에 더하여, 본 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템은 제1 반사 요소(110)를 더 포함할 수 있다. 제1 반사 요소(110)는 픽처 생성 유닛(101)과 디퓨저 스크린(102) 사이의 광학 경로 상에 위치하고, 제1 반사 요소(110)는 픽처 생성 유닛(101)에 의해 생성된 실제 이미지를 디퓨저 스크린(102)으로 반사하도록 구성된다.
제1 반사 요소(110)는 평면 거울, 구면 거울 또는 자유형 거울 중 하나일 수 있으며, 광학 경로를 접어서 디스플레이 시스템의 크기를 줄일 수 있다. 제1 반사 요소(110)가 자유형 거울인 경우, 제1 반사 요소(110)는 픽처 생성 유닛(101)에 의해 생성된 픽처의 형태를 더 변경하여 왜곡 보정을 구현할 수 있다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103) 이외에, 이 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템은 제2 반사 요소(120)를 더 포함할 수 있다. 제2 반사 요소(120)는 만곡형 거울(103)과 디퓨저 스크린(102) 사이의 광학 경로 상에 위치하고, 제2 반사 요소(120)는 디퓨저 스크린(102)에 의한 확산 반사를 통해 획득된 실제 이미지를 만곡형 거울(103)에 반사하도록 구성된다.
제2 반사 요소(120)는 평면 거울, 구면 거울 또는 자유형 거울 중 하나일 수 있으며, 광학 경로를 접어서 디스플레이 시스템의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 제2 반사 요소(120)는 왜곡 보정을 더 구현할 수 있다. 예를 들어, 제2 반사 요소(120)에 의한 픽처 왜곡은 만곡형 거울(103)에 의해 발생한 픽처 왜곡을 보완하여 만곡형 거울(103)에 의해 발생한 픽처 왜곡을 제거할 수 있다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
전술한 실시예와 비교하여, 픽처 생성 유닛(101)(도 11에 도시되지 않음), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103) 이외에, 이 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템은 디퓨저 필름(130)을 더 포함할 수 있다. 디퓨저 필름(130)은 디퓨저 스크린(102)의 발광 측에 위치하며, 확산 반사를 통해 얻은 실제 이미지의 횡방향 산란각(도면에서 양방향 화살표로 나타낸 각도)을 넓히도록 구성된다. 도 10 및 도 11에 도시된 실시예에 비해, 이 실시예의 디퓨저 필름(130)이 횡방향 산란각을 넓힌 후, 만곡형 거울(103)에 의해 반사된 광선은 복수의 사용자의 눈에 도달할 수 있고, 도면에는 3명의 사용자가 존재하며, 즉, 3명의 사용자 모두 확대된 가상 이미지(200)를 볼 수 있다. 이 실시예는 다중 사용자 보기의 기술적 효과를 구현할 수 있다.
도 11은 디스플레이 시스템의 평면도로 이해될 수 있다. 도시되지 않은 픽처 생성 유닛(101)의 구조와 픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103) 사이의 위치 관계는 도 1 내지 도 10에 도시된 실시예를 참조한다. 자세한 내용은 여기서 다시 설명하지 않는다.
이 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템은 횡방향 아이 박스 범위를 확대하여 다중 사용자 보기를 구현할 수 있다. 또한, 디퓨저 필름(130)은 횡방향의 발사각은 넓히면서 가로 방향(종이 방향에 수직인 방향)의 발산각은 유지 또는 감소시켜서 사용자가 보는 픽처의 밝기에 큰 영향을 주지 않거나 기본적으로 변하지 않도록 할 수 있다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 다른 디스플레이 시스템의 구조의 개략도이다.
픽처 생성 유닛(101), 디퓨저 스크린(102) 및 만곡형 거울(103) 이외에, 이 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템은 원통형 렌즈 어레이(140)를 더 포함할 수 있다. 원통형 렌즈 어레이(140)는 디퓨저 스크린(102)의 발광 측에 배치되고, 디퓨저 스크린(102)의 픽셀을 덮는다.
원통형 렌즈 어레이(140)는 복수의 연속적인 원통형 렌즈(마이크로 원통형 렌즈로도 지칭될 수 있음)를 포함한다. 하나의 원통형 렌즈를 통해 서로 다른 픽셀에서 방출된 광은 원통형 렌즈의 서로 다른 위치에서 굴절되고, 서로 다른 방향으로 확산된다(서로 다른 굴절 효과 발생). 서로 다른 방향으로 방출되는 광은 자유형 거울의 서로 다른 위치에 도달하고, 만곡형 거울(103)의 반사를 통해 서로 다른 위치에서 사용자의 눈에 들어간다. 따라서, 이 실시예에서 원통형 렌즈 어레이(140)는 또한 광선의 발사각을 넓혀서 다중 사용자 보기의 기술적 효과를 구현할 수 있다. 도 13은 본 출원의 실시예에 따른 디스플레이 시스템에서의 다중 사용자 보기의 개략도이다. 픽처 생성 유닛(Picture Generation Unit, PGU)(101)에 의해 생성된 픽처는 디퓨저 스크린(102)에 투사된다. 디퓨저 스크린(102)에 의해 산란된 픽처는 원통형 렌즈 어레이(140)에 의해 만곡형 거울(103)로(위쪽 화살표로 표시된 방향으로) 굴절된다. 만곡형 거울(103)은 3명의 사용자에게(아래쪽 화살표로 표시된 방향으로) 픽처를 반사시킬 수 있고, 복수의 사용자는 확대된 가상 이미지를 관찰할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템에서 원통형 렌즈 어레이(140)와 디퓨저 스크린(102) 사이의 구체적인 위치 관계에 대해서는 도 14를 참조한다. 도 14는 도 12 및 도 13의 부분 확대도(디퓨저 스크린(102) 및 원통형 렌즈 어레이(140)의 확대도)이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 원통형 렌즈 어레이(140)의 적어도 하나의 원통형 렌즈는 디퓨저 스크린(102)의 픽셀의 적어도 2개의 열(도면에서는 3개의 열)을 덮는다. 픽셀의 3개의 열(1021, 1022 및 1023)에 의해 방출된 광이 원통형 렌즈(1401)에 의해 굴절된 후, 광은 세 방향(횡 방향)으로 발산한다. 예를 들어, 픽셀 열(1021)에 의해 방출된 광선은 오른쪽으로 굴절되고, 픽셀 열(1022)에 의해 방출된 광선은 직접 방출되며, 픽셀 열(1023)에서 방출된 광선은 왼쪽으로 굴절된다.
본 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템에서, 원통형 렌즈 어레이(140)의 원통형 렌즈의 곡률 및 굴절률을 조정하여 픽처의 아이 박스를 조정할 수 있으며, 즉, 사용자는 사용자의 위치에 기초하여 아이 박스의 위치를 조정할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 출원의 실시예에 따라 디스플레이 시스템의 원통형 렌즈 어레이(140)가 디퓨저 스크린(102)의 픽셀 어레이를 덮는 개략도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 원통형 렌즈 어레이(140)에서 원통형 렌즈(1401)에 의해 덮이는 복수의 픽셀 열은 서로 다른 픽처를 별도로 표시할 수 있으며, 구체적으로, 도면에서 3개의 픽셀 열은 서로 다른 픽처를 별도로 표시하고, 서로 다른 사용자가 보는 픽처도 상이하다. 예를 들어, 사용자 1은 원통형 렌즈(1401)에 의해 덮이는 (왼쪽에서) 3번째 열의 픽셀을 사용하여 표시된 콘텐츠를 보고, 사용자 2는 원통형 렌즈(1401)에 의해 덮이는 2번째 열(가운데)의 픽셀을 사용하여 표시된 콘텐츠를 보며, 사용자 3은 원통형 렌즈(1401)에 의해 덮이는 (왼쪽에서) 1번째 열의 픽셀을 사용하여 표시된 콘텐츠를 본다.
도 16에 도시된 바와 같이, 원통형 렌즈 어레이(140)에서 원통형 렌즈(1402)에 의해 덮이는 복수의 픽셀 열은 동일한 픽처를 표시할 수 있으며, 구체적으로, 도면에서 원통형 렌즈(1402)에 의해 덮이는 3개의 픽셀 열은 모두 동일한 픽처를 표시하고, 서로 다른 사용자가 보는 픽처는 동일하다. 예를 들어, 사용자 1은 원통형 렌즈(1402)에 의해 덮이는 (왼쪽에서) 3번째 열의 픽셀을 사용하여 표시된 콘텐츠를 보고, 사용자 2는 원통형 렌즈(1402)에 의해 덮이는 2번째 열(가운데)의 픽셀을 사용하여 표시된 콘텐츠를 보며, 사용자 3은 원통형 렌즈(1402)에 의해 덮이는 (왼쪽에서) 1번째 열의 픽셀을 사용하여 표시된 콘텐츠를 본다.
픽셀을 사용하여 표시되는 서로 다른 콘텐츠는 픽처 생성 유닛(101)에 의해 구현되어 디스플레이 픽처를 전처리할 수 있으며, 즉, 픽셀을 사용하여 표시되는 특정 콘텐츠는 픽처 생성 유닛(101)에 의해 결정된다. 예컨대, 서로 다른 픽처가 복수의 사용자에게 표시되는 경우, 픽처 생성 유닛(101)은 대응하는 사용자가 대응하는 픽처 픽셀을 볼 수 있도록 상이한 디스플레이 픽처에서 픽셀 행의 분할 및 재그룹화를 수행할 수 있다. 세부 사항은 도 15에 도시된다. 동일한 픽처가 복수의 사용자에게 표시되는 경우, 픽처 생성 유닛(101)은 원통형 렌즈의 주기에 기초하여 픽처 픽셀을 복제, 분할 및 결합할 수 있다. 세부 사항은 도 16에 도시된다.
도 15 및 도 16의 점선 화살표는 픽셀 열에 의해 방출되는 광선의 전파 경로 대신에 픽셀 열에 표시되는 콘텐츠와 사용자가 관찰하는 콘텐츠 사이의 대응 관계를 나타낸다. 픽셀 열에 의해 방출되는 광선의 구체적인 전파 경로에 대해서는 도 14를 참조한다.
전술한 실시예는 원통형 렌즈 어레이(140)의 원통형 렌즈가 복수의 픽셀 열을 덮는 경우를 제공한다. 원통형 렌즈 어레이(140)의 원통형 렌즈도 복수의 픽셀 행을 덮을 수 있다. 그 디스플레이 원리는 원통형 렌즈가 복수의 픽셀 열을 덮는 전술한 시나리오의 원리와 동일하다. 이때, 원통형 렌즈 어레이(140)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 90도 회전한다. 복수의 픽셀 행에 의해 방출된 광이 원통형 렌즈에 의해 굴절된 후, 광은 서로 다른 방향(세로 방향)으로 발산하며, 복수의 사용자는 또한 확대된 가상 이미지를 관찰할 수 있다.
본 실시예에서 제공되는 디스플레이 시스템에서, 원통형 렌즈 어레이(140)의 발광 측에 홀로그램 확산 요소 또는 다른 확산 요소가 더 추가되어 원통형 렌즈 어레이(140)에 의해 도입될 수 있는 스트라이프 디스플레이 간섭을 완화할 수 있으며, 디스플레이 효과를 더욱 향상시킨다.
본 출원에서 "제1", "제2" 등의 용어는 유사한 대상을 구별하기 위한 것이며 반드시 특정 순서 또는 시퀀스를 나타내는 것은 아니다. 이러한 방식으로 사용된 데이터는 적절한 상황에서 상호교환 가능하므로 여기에 설명된 실시예는 본 출원에 설명되지 않은 순서로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 서로 다른 실시예에서의 구성요소 간의 관계를 보다 명확하게 반영하기 위하여, 본 출원에서는 서로 다른 실시예에서 동일 기능 또는 유사한 기능을 갖는 구성요소를 나타내는 데에 동일한 참조 번호를 사용한다.
달리 명시되지 않는 한, 일 실시예의 일부 기술적 특징의 구체적인 설명은 다른 실시예에서 언급된 대응하는 기술적 특징을 설명하는 데에도 적용될 수 있음을 또한 유의해야 한다.
본 출원의 실시예에서 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 이들 실시예를 참조한다. 특히, 도 4 내지 도 8의 실시예에 대해, 실시예는 도 1 내지 도 3에 대응하는 실시예에 기초하므로, 설명은 간단하다. 관련된 부분에 대해서는 도 1 내지 도 3에 대응하는 실시예의 부분적인 설명을 참조한다.
마지막으로, 전술한 내용은 본 출원의 특정 구현일 뿐이며 본 출원의 보호 범위를 제한하려는 것이 아님에 유의해야 한다. 본 출원에 개시된 기술 범위 내에서 당업자가 쉽게 이해하는 임의의 변형 또는 교체는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.

Claims (25)

  1. 디스플레이 시스템으로서,
    상기 디스플레이 시스템은 픽처 생성 유닛, 디퓨저 스크린 및 만곡형 거울을 포함하고,
    상기 픽처 생성 유닛은 실제 이미지를 생성하고 상기 디퓨저 스크린 상에 이미징을 수행하도록 구성되며,
    상기 디퓨저 스크린은 상기 실제 이미지에 확산 반사(diffuse reflection)를 수행하도록 구성되고,
    상기 만곡형 거울은 확산 반사를 통해 얻은 상기 실제 이미지에 기초하여 이미징을 수행하여 확대된 가상 이미지를 생성하도록 구성되며,
    상기 디스플레이 시스템은 편광 필름을 더 포함하고, 상기 편광 필름은 상기 디퓨저 스크린 뒤에 배치되며, 상기 편광 필름은 간섭광을 필터링하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽처 생성 유닛은 광원, 프리즘, 렌즈, 이미징 칩 및 투사 렌즈를 포함하고,
    상기 광원은 광빔(light beam)을 방출하도록 구성되며,
    상기 프리즘은 상기 광원에 의해 방출된 광빔을 결합하도록 구성되고,
    상기 렌즈는 결합된 광빔을 시준하고 상기 결합된 광빔을 상기 이미징 칩으로 지향시키도록 구성되며,
    상기 이미징 칩은 상기 실제 이미지를 생성하도록 구성되고,
    상기 투사 렌즈는 상기 디퓨저 스크린에 상기 실제 이미지를 투사하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 픽처 생성 유닛은 제1 회절 광학 요소를 포함하고, 상기 회절 광학 요소는 상기 광원과 상기 프리즘 사이에 위치하며, 상기 회절 광학 요소는 상기 광원에 의해 방출된 상기 광빔을 분할하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 제2 회절 광학 요소를 더 포함하고, 상기 회절 광학 요소는 상기 만곡형 거울 뒤에 위치하며, 상기 회절 광학 요소는 상기 만곡형 거울에 의해 반사된 광빔을 분할하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 더 포함하고, 상기 프레넬 렌즈는 상기 디퓨저 스크린 뒤에 배치되며, 상기 프레넬 렌즈는 상기 디퓨저 스크린을 통과하는 상기 실제 이미지를 확대하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 흑백 격자, 원통형 렌즈 어레이 또는 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하고, 상기 흑백 격자, 상기 원통형 렌즈 어레이 또는 상기 마이크로렌즈 어레이는 상기 디퓨저 스크린 뒤에 위치하는,
    디스플레이 시스템.
  8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 픽처 생성 유닛은 편광 처리 요소를 더 포함하고, 상기 편광 처리 요소는 상기 이미징 칩으로 지향되는 상기 광빔의 편광 상태를 조정하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  9. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 반사기를 더 포함하고, 상기 반사기는 상기 만곡형 거울 상의 이미징을 위해 상기 광빔을 수신하고 상기 만곡형 거울로 상기 광빔을 다시 반사하도록 구성되며, 상기 만곡형 거울은 확대 이미징을 수행하기 위해 상기 반사기에 의해 반사된 상기 광빔을 수신하도록 더 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  10. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 복수의 원색 서브 광원을 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 제1 회절 광학 요소는 복수의 서브 광학 요소를 포함하고, 상기 서브 광학 요소는 복수의 원색 서브 광원 앞에 개별적으로 배치되는,
    디스플레이 시스템.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디퓨저 스크린은 반사 디퓨저 스크린 또는 투사 디퓨저 스크린인,
    디스플레이 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 편광 처리 요소는 편광 빔 분할기(polarization beam splitter, PBS), 1/4 파장판, 1/2 파장판, 편광자 및 회전자 중 어느 하나인,
    디스플레이 시스템.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 만곡형 거울은 다초점 만곡형 거울인,
    디스플레이 시스템.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 디퓨저 필름을 더 포함하고,
    상기 디퓨저 필름은 상기 디퓨저 스크린의 발광 측에 위치하며, 확산 반사를 통해 얻은 상기 실제 이미지의 횡방향 산란각을 확장하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 원통형 렌즈 어레이를 더 포함하고, 상기 원통형 렌즈 어레이는 상기 디퓨저 스크린의 발광 측에 배치되고 상기 디퓨저 스크린의 픽셀을 덮는,
    디스플레이 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈 어레이의 적어도 하나의 원통형 렌즈는 상기 디퓨저 스크린의 픽셀의 적어도 2개의 열(column)을 덮는,
    디스플레이 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈 어레이의 상기 적어도 하나의 원통형 렌즈는 상기 디퓨저 스크린의 픽셀의 3개의 열을 덮는,
    디스플레이 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈 어레이의 상기 적어도 하나의 원통형 렌즈에 의해 덮이는 복수의 픽셀 열은 서로 다른 픽처를 개별적으로 표시하는,
    디스플레이 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 원통형 렌즈 어레이의 상기 적어도 하나의 원통형 렌즈에 의해 덮이는 복수의 픽셀 열은 동일한 픽처를 표시하는,
    디스플레이 시스템.
  21. 제16항에 있어서,
    홀로그램 요소 또는 확산 요소를 더 포함하되, 상기 홀로그램 요소 또는 상기 확산 요소는 상기 원통형 렌즈 어레이의 발광 측에 위치하는,
    디스플레이 시스템.
  22. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 제1 반사 요소를 더 포함하고, 상기 제1 반사 요소는 상기 픽처 생성 유닛과 상기 디퓨저 스크린 사이의 광학 경로 상에 위치하고, 상기 제1 반사 요소는 상기 픽처 생성 유닛에 의해 생성된 상기 실제 이미지를 상기 디퓨저 스크린에 반사하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  23. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 제2 반사 요소를 더 포함하고, 상기 제2 반사 요소는 상기 만곡형 거울과 상기 디퓨저 스크린 사이의 광학 경로 상에 위치되고, 상기 제2 반사 요소는 상기 디퓨저 스크린에 의한 확산 반사를 통해 얻은 상기 실제 이미지를 상기 만곡형 거울에 반사하도록 구성되는,
    디스플레이 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제1 반사 요소는 평면 거울, 구면 거울 또는 자유형 거울 중 하나인,
    디스플레이 시스템.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2 반사 요소는 평면 거울, 구면 거울 또는 자유형 거울 중 하나인,
    디스플레이 시스템.
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