Многослойные экраны со светоизлучающими полосками для систем отображения со сканирующим лучом

Многослойные экраны со светоизлучающими полосками для систем отображения со сканирующим лучом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявление приоритета

Настоящая заявка имеет приоритет над предварительной заявкой США №60/938690, озаглавленной "Multilayered Screens with Light-Emitting Stripes for Scanning Beam Display Systems" (Многослойные экраны со светоизлучающими полосками для систем отображения со сканирующим лучом) и зарегистрированной 17 мая 2007 г., полное описание которой содержится здесь посредством ссылки как часть описания настоящей заявки.

Уровень техники

Настоящая заявка относится к системам отображения, использующим экраны с флуоресцентными материалами для излучения окрашенного света при оптическом возбуждении, таким как дисплеи на лазерной основе и видеодисплеи и конструкции экранов для таких дисплеев.

Дисплеи изображения и видеодисплеи могут быть разработаны таким образом, чтобы непосредственно создавать свет различных цветов, который несет цветные изображения, и проецировать цветные изображения на экран, причем экран делает цветные изображения видимыми зрителю посредством отражения, диффузии или рассеивания принятого света, а не излучает свет. Примерами таких дисплеев являются дисплеи с цифровой обработкой света (DLP), жидкокристаллические дисплеи на кремниевой основе (LCoS) и дисплеи с микромеханической фазовой решеткой (GLV). Некоторые другие дисплеи изображения и видеодисплеи используют светоизлучающий экран, который создает свет различных цветов, чтобы формировать цветные изображения. Примерами таких систем отображения являются дисплеи на электронно-лучевой трубке (CRT), плазменные дисплеи, жидкокристаллические дисплеи (LCD), светодиодные дисплеи (LED) (например, органические светодиодные дисплеи) и полевые эмиссионные дисплеи (FED).

Сущность изобретения

Настоящая заявка, помимо прочего, описывает светоизлучающие экраны с оптическим возбуждением и системы отображения и устройства на основе таких экранов, использующие, по меньшей мере, один оптический луч возбуждения для возбуждения одного или более светоизлучающих материалов на экране, которые излучают свет для формирования изображения. Флуоресцентные материалы могут содержать материалы люминофора и материалы не люминофора, такие как квантовые точки.

В одном из примеров экран дисплея содержит светоизлучающий слой, имеющий параллельные и разделенные друг от друга светоизлучающие полоски, каждая их которых поглощает свет возбуждения на длине волны возбуждения, чтобы излучать видимый свет на видимой длине волны, отличной от длины волны возбуждения; и слой линзовой решетки, расположенный поверх светоизлучающего слоя, чтобы направлять свет возбуждения на светоизлучающий слой, и содержащий двухмерную линзовую решетку. Каждая линза имеет размер, меньший, чем ширина каждой светоизлучающей полоски, и в пределах ширины каждой светоизлучающей полоски имеется множество линз. Слой решетки точечных отверстий расположен между слоем линзовой решетки и светоизлучающим слоем и содержит отражающий и непрозрачный слой, который накладывается на слой линзовой решетки и имеет рисунок двухмерной решетки точечных отверстий, которые пространственно соответствуют линзам, чтобы, соответственно, пропускать свет возбуждения от линз к светоизлучающему слою.

В другом примере экран дисплея содержит светоизлучающий слой, содержащий параллельные и отделенные друг от друга светоизлучающие полоски, каждая из которых поглощает свет возбуждения на длине волны возбуждения, чтобы излучать видимый свет на видимой длине волны, отличной от длины волны возбуждения, и параллельные и оптически отражающие разделители полосок со светоизлучающими полосками, чередующимися с каждым разделителем полосок, расположенным между двумя соседними светоизлучающими полосками. Этот экран также содержит дихроичный слой, сформированный поверх светоизлучающего слоя, чтобы принимать и пропускать свет возбуждения, отражая, в то же время, видимый свет, испускаемый светоизлучающим слоем. Этот экран дополнительно содержит слой линз Френели, расположенный таким образом, чтобы направлять свет возбуждения на дихроичный слой. Дихроичный слой расположен между слоем линз Френели и светоизлучающим слоем.

В другом примере экран дисплея содержит светоизлучающий слой, содержащий параллельные и отделенные друг от друга светоизлучающие полоски, каждая из которых поглощает свет возбуждения на длине волны возбуждения, чтобы излучать видимый свет на видимой длине волны, отличной от длины волны возбуждения, и параллельные разделители полосок, со светоизлучающими полосками, чередующимися с каждым разделителем, полосок, расположенным между двумя соседними светоизлучающими полосками. Каждый разделитель полосок является оптически отражающим.

В другом примере способ изготовления экрана дисплея содержит этапы, на которых наносят светоизлучающие материалы, которые поглощают свет возбуждения на длине волны возбуждения, чтобы излучать видимый свет на длинах волн, отличных от длины волны возбуждения, в параллельные канавки формы, так что в две соседние канавки наносят два различных светоизлучающих материала, излучающих на двух различных длинах волн; управляют объемом каждого светоизлучающего материала в каждой соответствующей канавке в течение процесса нанесения светоизлучающего материала в форму, чтобы частично заполнить каждую канавку; преобразуют жидкий материал в прозрачный твердый материал, который приклеивается к каждому светоизлучающему материалу в каждой канавке; помещают экранный слой на форму так, чтобы он контактировал и соединялся с прозрачным твердым материалом; накладывают один или более дополнительных экранных слоев на светоизлучающий слой, чтобы сформировать экран дисплея.

В другом примере способ изготовления экрана дисплея содержит этапы, на которых наносят материал разделителя полосок, который оптически непрозрачен для света, в параллельные канавки формы, которые определяют решетку из параллельных полосковых делителей экрана дисплея; наносят прозрачный слой отверждающегося ультрафиолетовым светом прозрачного материала на открытые поверхности формы между параллельными канавками и на верхние поверхности материала разделителей полосок в параллельные канавки; направляют ультрафиолетовый свет на отверждающийся ультрафиолетовым светом прозрачный материал, чтобы отвердить материал для его соединения с материалом разделителей полосок; наносят адгезивный слой, разделяемый с помощью ультрафиолетового света, для приклеивания к отвержденному прозрачному слою; приклеивают несущий слой к адгезивному слою, разделяемому с помощью ультрафиолетового света; снимают несущий слой, адгезивный слой, разделяемый с помощью ультрафиолетового света, и отвержденный прозрачный слой, чтобы вынуть решетку разделителей полосок, прикрепленную к отвержденному прозрачному слою, из параллельных канавок формы; заполняют канавки между разделителями полосок поверх отвержденного прозрачного слоя светоизлучающими материалами, которые поглощают свет на длине волны возбуждения, чтобы излучать свет на длинах волн, отличных от длины волны возбуждения, так что в две соседние канавки, разделенные разделителем полосок, наносятся два различных светоизлучающих материала, излучающих на двух различных длинах волн; управляют объемом каждого светоизлучающего материала в каждой соответствующей канавке в течение процесса нанесения светоизлучающих материалов, чтобы заполнить каждую канавку частично и формировать параллельные светоизлучающие полоски, которые пространственно чередуются друг с другом и отделяются друг от друга разделителями полосок; накладывают один или более слоев экрана для контакта и соединения на верхнюю часть разделителей полосок; направляют ультрафиолетовый свет на адгезивный слой, разделяемый с помощью ультрафиолетового света, вместе с несущим слоем со стороны отвержденного прозрачного слоя; удаляют отвержденный прозрачный слой с разделителей полосок и светоизлучающих полосок; и формируют светопринимающий слой, чтобы заменить удаленный отвержденный прозрачный слой для приема и направления света возбуждения на светоизлучающие полоски.

Еще в одном другом примере способ изготовления экрана дисплея содержит этап, на котором формируют металлический слой на плоской поверхности слоя линзовой решетки двумерной линзовой решетки; сканируют пучком абляционного лазера(лазера для абляции) линзовую решетку, чтобы фокусировать луч абляционного лазера на металлическом слое через каждую линзу, чтобы удалить металл в месте сфокусированного луча абляционного лазера для формирования точечного отверстия, образуя, таким образом, двумерную решетку точечных отверстий в металлическом слое; и соединяют светоизлучающий слой с металлическим слоем, имеющим двумерную решетку точечных отверстий. Светоизлучающий слой содержит параллельные и отделенные друг от друга светоизлучающие полоски, каждая из которых поглощает свет возбуждения на длине волны возбуждения, чтобы излучать видимый свет на видимой длине волны, отличной от длины волны возбуждения, и каждая линза имеет размер, меньший, чем ширина каждой светоизлучающей полоски, так что в пределах ширины каждой светоизлучающей полоски присутствует множество линз. Этот способ также содержит соединение светоизлучающего слоя и слоя линзовой решетки, чтобы поддерживать подложку для образования экрана дисплея.

Эти и другие примеры и варианты осуществления описываются подробно на чертежах, в подробном описании и формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - пример системы отображения со сканирующим лазером, имеющей флуоресцентный экран, изготовленный из возбуждаемых лазером флуоресцентных материалов (например, люминофора), излучающих окрашенный свет при возбуждении сканирующим лучам лазера, который несет информацию изображения, которая должна отображаться.

Фиг.2A и 2B - пример структуры экрана и структуры цветных пикселов для экрана, показанного на фиг.1.

Фиг.3A - пример осуществления лазерного модуля, показанного на фиг.1, имеющего многочисленные лазеры, которые направляют многочисленные лазерные пучки на экран.

Фиг.3B и 3C - два примера постобъектной системы отображения со сканирующим лучом.

Фиг.4 - пример экрана, имеющего слой с флуоресцентными полосками, излучающими свет красного, зеленого и синего цветов при оптическом возбуждении сканирующим светом возбуждения.

Фиг.5 - пример многослойного экрана с параллельными светоизлучающими полосками, присоединенными к слою линзовой решетки.

Фиг.6A, 6B и 6C - дополнительные подробности сборочного узла линзовой решетки на основе конструкции, показанной на фиг.5.

Фиг.7A, 7B и 7C - пример процесса изготовления с применением лазерной абляции для изготовления точечных отверстий в сборочном узле линзовой решетки, показанном на фиг.5, чтобы автоматически выравнивать каждое точечное отверстие с соответствующей линзой.

Фиг.8 - другой пример многослойного экрана с параллельными светоизлучающими полосками, присоединенными к сборочному узлу линзовой решетки.

Фиг.9 и 10 - два экрана, использующих комбинацию слоя с линзами Френели и дихроичного слоя, чтобы заменить сборочный узел линзовой решетки в экранах, показанных на фиг.5 и 8, соответственно.

Фиг.11А, 11А, 11В, 11С и 11D - пример процесса формовки при формировании светоизлучающего слоя с параллельными светоизлучающими полосками.

Фиг.12A И 12B - подъем светоизлучающего слоя, используя сборочный узел линзовой решетки, показанной на фиг.5.

Фиг.13A-13D - дополнительные этапы процесса изготовления экрана, показанного на фиг.5.

Фиг.14A, 14B и 14C - использование снимаемого слоя для удаления сформованного светоизлучающего слоя из формы и соединения с другим слоем экрана, таким как сборочный узел линзовой решетки.

Фиг.15A-15J - процесс формовки, отличающийся от процесса, показанного на фиг.11А-11С.

Фиг.16 и 17 - две структуры экранов, основанные на процессе, показанном на фиг.15A-15J.

Фиг.18 - другой пример структуры экрана со слоем линз Френеля.

Подробное описание

Настоящая заявка описывает варианты осуществления систем отображения со сканирующим лучом, к которым относятся системы лазерных видеодисплеев и лазерные телевизионные приемники высокой четкости, использующие экраны со светоизлучающими материалами, такими как люминофор и флуоресцентные материалы, чтобы излучать свет при оптическом возбуждении для создания изображения. Описаны различные примеры конструкций экранов со светоизлучающими или флуоресцентными материалами. Экраны с материалами люминофора при возбуждении одним или более сканирующими лазерными лучами описаны подробно и используются как конкретные примеры осуществления оптически возбужденных флуоресцентных материалов в различных примерах систем и устройств в настоящей заявке.

В одном варианте осуществления, например, три различного цвета люминофора, которые могут оптически возбуждаться лазерным пучком, чтобы соответственно создавать свет красного, зеленого и синего цветов, пригодный для формирования цветных изображений, могут формироваться на экране как пиксельные точки или периодически повторяющиеся параллельные красные, зеленые и синие фосфорные полоски. Различные примеры, описанные в настоящей заявке, используют экраны с параллельными цветными полосками люминофора, чтобы излучать свет красного, зеленого и синего цветов для демонстрации различных признаков дисплеев на лазерной основе.

Материалы люминофора являются одним из типов светоизлучающих материалов. Различные описанные системы, устройства и признаки в примерах, которые используют люминофоры в качестве флуоресцентных материалов, применяются и в дисплеях с экранами, изготовленными из других оптически возбудимых, светоизлучающих, нелюминофорных флуоресцентных материалов. Например, материалы с квантовыми точками излучают свет при соответствующем оптическом возбуждении и, таким образом, могут использоваться в качестве флуоресцентных материалов для систем и устройств в настоящей заявке. Более конкретно, полупроводниковые соединения, такие как, среди прочих, CdSe и PbS, могут изготавливаться в форме частиц с диаметром порядка радиуса Бора для экситона для таких соединений, как материалы с квантовыми точками, чтобы излучать свет. Для создания света различных цветов различные материалы с квантовыми точками с различными структурами промежутка энергетической зоны могут использоваться для излучения света различных цветов при одном и том же свете возбуждения. Некоторые квантовые точки имеют размер между 2 и 10 нанометрами и содержат приблизительно десятки атомов, порядка 10-50 атомов. Квантовые точки могут быть рассредоточены и смешаны в различных материалах, чтобы формировать жидкие растворы, порошки, студенистые матричные материалы и твердые вещества (например, твердые растворы). Пленки с квантовыми точками или пленочные полоски могут формироваться на подложке в качестве экрана для системы или устройства согласно настоящей заявке. В одном варианте осуществления, например, три различных материала с квантовыми точками могут быть разработаны и спроектированы, чтобы оптически возбуждаться сканирующим лазерным лучом в качестве оптической накачки, чтобы создавать свет красного, зеленого и синего цветов, пригодный для формирования цветных изображений. Такие квантовые точки могут формироваться на экране как пиксельные точки, упорядоченные в параллельные линии (например, периодически последовательно повторяющиеся линии красных пиксельных точек, линии зеленых пиксельных точек и линии синих пиксельных точек).

Примеры систем отображения со сканирующим лучом, описанные здесь, используют, по меньшей мере, один сканирующий лазерный луч для возбуждения цветных светоизлучающих материалов, осажденных на экране для создания цветных изображений. Сканирующий лазерный луч модулируется, чтобы нести изображения красного, зеленого и синего цветов или других видимых цветов, и управляется таким образом, что лазерный луч возбуждает цветные светоизлучающие материалы красного, зеленого и синего цветов с изображениями красного, зеленого и синего цветов, соответственно. Следовательно, сканирующий лазерный луч несет изображения, но сам непосредственно не создает видимый свет, который видит наблюдатель. Вместо этого цветные светоизлучающие флуоресцентные материалы на экране поглощают энергию сканирующего лазерного луча и излучают видимый свет красного, зеленого и синего или других цветов, чтобы создавать реальные цветные изображения, видные наблюдателю.

Лазерное возбуждение флуоресцентных материалов с использованием одного или более лазерных лучей с энергией, достаточной, чтобы заставить флуоресцентные материалы излучать свет или люминесцировать, является одной из многих форм оптического возбуждения. В других реализациях оптическое возбуждение может создаваться нелазерным источником света, обладающим достаточной энергией, чтобы возбуждать флуоресцентные материалы, используемые в экране. Примеры нелазерных источников света возбуждения содержат различные светодиоды (LED), осветительные лампы и другие источники света, которые создают свет на длине волны или в спектральном диапазоне, чтобы возбуждать флуоресцентный материал, который преобразует свет высокой энергии в свет с более низкой энергией в видимом диапазоне. Оптический луч возбуждения, который возбуждает флуоресцентный материал на экране, может иметь частоту или спектр частот, которые выше по частоте, чем частота излучаемого флуоресцентным материалом видимого света. Соответственно, оптический луч возбуждения может находиться в фиолетовом спектральном диапазоне и в ультрафиолетовом (UV) спектральном диапазоне, например, с длинами волны менее 420 нм. В примерах, описанных ниже, ультрафиолетовый свет или лазерный луч ультрафиолетового диапазона используется как пример света возбуждения для материала люминофора или другого флуоресцентного материала и может быть светом на другой длине волны.

На фиг.1 показан пример системы отображения на основе лазера, использующей экран с полосками цветного люминофора. Альтернативно, могут также использоваться точки цветного люминофора, чтобы определять пикселы изображения на экране. Система содержит лазерный модуль 110 для создания и проецирования, по меньшей мере, одного сканирующего лазерного луча 120 на экран 101. Экран 101 имеет параллельные полоски цветного люминофора в вертикальном направлении и две смежные полоски люминофора изготовлены из различных люминофорных материалов, которые излучают свет различных цветов. В показанном примере красный люминофор поглощает излучение лазера, чтобы излучать свет красного цвета, зеленый люминофор поглощает излучение лазера, чтобы излучать свет зеленого света, и синий люминофор поглощает излучение лазера, чтобы излучать свет синего цвета. Соседствующие три полоски цветного люминофора имеют три разных цвета. Одна конкретная пространственная цветовая последовательность полосок показана на фиг.1 как красная, зеленая и синяя. Могут также использоваться другие цветовые последовательности. Лазерный луч 120 имеет длину волны в пределах ширины полоски оптического поглощения цветных люминофоров и обычно его длина волны короче, чем видимые синий, зеленый и красный цвета для цветных изображений. Как пример, цветные люминофоры могут быть люминофорами, которые поглощают ультрафиолетовый свет в спектре частот от примерно 380 нм до примерно 420 нм, чтобы создавать желаемый красный, зеленый и синий свет. Лазерный модуль 110 может содержать один или более лазеров, таких как ультрафиолетовые диодные лазеры для создания луча 120, механизм сканирования луча, чтобы сканировать луч 120 горизонтально и вертикально для формирования одного кадра изображения за один раз на экране 101, и механизм модуляции сигнала, чтобы модулировать луч 120 для переноса информации каналов изображения для красного, зеленого и синего цветов. Такие системы отображения могут быть выполнены как системы обратной проекции, где наблюдатель и лазерный модуль 110 находятся на противоположных сторонах от экрана 101. Альтернативно, такие системы отображения могут быть выполнены как системы фронтальной проекции, где наблюдатель и лазерный модуль 110 находятся по одну сторону экрана 101.

На фиг.2A показан пример конструкции экрана 101, показанного на фиг.1. Экран 101 может содержать заднюю подложку 201, которая прозрачна для сканирующего лазерного луча 120 и обращена к лазерному модулю 110, чтобы принимать сканирующий лазерный луч 120. Вторая передняя подложка 202 закреплена относительно задней подложки 201 и в конфигурации обратной проекции обращена к наблюдателю. Цветной слой 203 полосок цветного люминофора размещен между подложками 201 и 202 и содержит полоски люминофора. Полоски цветного люминофора для излучения света красного, зеленого и синего цветов представляются, соответственно, как "R", "G" и "B". Передняя подложка 202 прозрачна для света красного, зеленого и синего цветов, излучаемого полосками люминофора. Подложки 201 и 202 могут быть выполнены из различных материалов, в том числе как стеклянные или пластмассовые панели. Каждый цветной пиксел содержит части трех соседних полосок цветного люминофора в горизонтальном направлении и его вертикальный размер определяется размытием лазерного луча 120 в вертикальном направлении. Также каждый цветной пиксел содержит три субпиксела трех различных цветов (например, красного, зеленого и синего цветов). Лазерный модуль 110 сканирует лазерный луч 120 по одной горизонтальной линии за один раз, например слева направо и сверху вниз, чтобы заполнить экран 101. Лазерный модуль 110 крепится в положении относительно экрана 101 таким образом, чтобы сканирование луча 120 могло управляться заданным способом, гарантируя надлежащее выравнивание между лазерным лучом 120 и каждой позицией пиксела на экране 101.

На фиг.2A сканирующий лазерный луч 120 направляется на полоску зеленого люминофора в пределах пиксела, чтобы создать зеленый свет для этого пиксела. На фиг.2B дополнительно показана работа экрана 101, если смотреть вдоль направления В-В, перпендикулярного поверхности экрана 101. Поскольку каждая цветная полоска имеет продольную форму, поперечное сечение луча 120 может иметь форму, удлиненную вдоль направления полоски, чтобы максимизировать коэффициент заполнения луча в пределах каждой цветной полоски для пиксела. Это может быть достигнуто использованием в лазерном модуле 110 оптического элемента формирования диаграммы излучения. Лазерный источник, используемый для создания сканирующего лазерного луча, который возбуждает материал люминофора на экране, может быть одномодовым лазером или многомодовым лазером. Лазер может также быть одномодовым вдоль направления, перпендикулярного полоскам люминофора, идущим в продольном направлении, чтобы иметь малое расширение луча, которое ограничивается шириной каждой полоски люминофора. Вдоль продольного направления полосок люминофора этот лазерный луч может иметь многомодовый режим, чтобы растянуться по площади, большей, чем расширение луча в направлении, поперечном полоске люминофора. Это использование лазерного луча с одномодовым режимом в одном направлении, чтобы иметь малую занимаемую площадь луча на экране, и с многомодовым режимом в перпендикулярном направлении, чтобы иметь большую занимаемую площадь на экране, позволяет лучу иметь форму, подогнанную к удлиненному цветному субпикселу на экране, и обеспечить достаточную лазерную мощность в луче за счет многомодового режима, гарантируя достаточную яркость экрана.

На фиг.3A приведен пример осуществления лазерного модуля 110, показанного на фиг.1. Лазерная решетка 310 с многочисленными лазерами используется для создания многочисленных лазерных лучей 312, чтобы одновременно сканировать экран 101 для повышенной яркости дисплея. Контроллер 320 модуляции сигнала обеспечивается для управления и модуляции лазеров в лазерной решетке 310, так чтобы лазерные лучи 312 модулировались для переноса изображения, которое будет отображаться на экране 101. Контроллер 320 модуляции сигнала может содержать цифровой процессор изображения, создающий цифровые сигналы изображения для трех различных цветовых каналов, и схемы запуска лазеров, создающие сигналы управления лазерами, несущими цифровые сигналы изображения. Сигналы управления лазерами затем применяются для модуляции лазеров, например токов лазерных диодов в лазерной решетке 310.

Сканирование луча может достигаться с использованием сканирующего зеркала 340, такого как гальванометрическое зеркало для вертикального сканирования и многогранный полигонный сканер 350 для горизонтального сканирования. Линза 360 сканирования может использоваться, чтобы проецировать сканирующие лучи от полигонного сканера 350 на экран 101. Линза 360 сканирования разработана таким образом, чтобы отображать каждый лазер в лазерной решетке 310 на экране 101. Каждая из различных отражающих граней развертывающего полигонного сканера 350 одновременно сканирует N горизонтальных линий, где N - количество лазеров. В показанном примере лазерные лучи сначала направляются на гальванометрическое зеркало 340 и затем от гальванометрического зеркала 340 на полигонный сканер 350. Выходные сканирующие лучи 120 затем проецируются на экран 101. Релейный оптический модуль 330 помещен на оптическом пути прохождения лазерных лучей 312, чтобы изменять пространственное свойство лазерных лучей 312 и создавать плотно упакованный пучок лучей 332 для сканирования гальванометрическим зеркалом 340 и полигонным сканером 350 в качестве сканирующих лучей 120, проецируемых на экран 101 для возбуждения люминофоров и создания изображений с помощью цветного света, излучаемого люминофорами.

Лазерные лучи 120 сканируют пространственно по экрану 101, чтобы попадать на пикселы разных цветов в разное время. Соответственно, каждый из модулированных лучей 120 несет сигналы изображения для красного, зеленого и синего цветов для каждого пиксела в разное время и для разных пикселов в разное время. Следовательно, лучи 120 кодируются видеоинформацией для различных пикселов в разное время с помощью контроллера 320 модуляции сигнала. Луч, сканирующий таким образом, отображает кодированные в лучах 120 в координатах время-место сигналы изображения на пространственных пикселах на экране 101. Например, модулированные лазерные лучи 120 могут иметь время для каждого цветного пиксела, одинаково поделенное на три последовательных временных интервала для трех цветных подпикселов трех различных цветовых каналов. Модуляция лучей 120 может использовать технологии импульсной модуляции, чтобы создавать желаемые шкалы яркости в каждом цвете, соответствующие комбинации цветов в каждом пикселе, и желаемую яркость изображения.

В одном варианте осуществления многочисленные лучи 120 направляются на экран 101 в различных и смежных вертикальных положениях с помощью двух смежных лучей, пространственно разнесенных друг от друга на экране 101 на одну горизонтальную линию экрана 101 вдоль вертикального направления. Для заданного положения гальванометрического зеркала 340 и для заданного положения полигонного сканера 350 лучи 120 могут не выравниваться относительно друг друга по вертикальному направлению на экране 101 и могут находиться в различных положениях на экране 101 по горизонтальному направлению. Лучи 120 могут покрывать только одну часть экрана 101. В зафиксированном угловом положении гальванометрического зеркала 340 вращение полигонного сканера 350 заставляет лучи 120 от N лазеров лазерной решетки 310 сканировать один сегмент экрана из N смежных горизонтальных линий на экране 101. В конце каждого горизонтального сканирования по одному сегменту экрана гальванометрическое зеркало 340 регулируется, устанавливаясь в другое фиксированное угловое положение, так чтобы вертикальные позиции всех N лучей 120 регулировались для сканирования следующего смежного сегмента экрана из N горизонтальных линий. Этот процесс периодически повторяется, пока весь экран 101 не будет сканирован, чтобы создать полноэкранный дисплей.

В приведенном выше примере системы дисплея со сканирующим лучом, показанной на фиг.3A, линза 360 сканирования располагается дальше по ходу луча от сканирующих устройств 340 и 350 и фокусирует один или более сканирующих лучей 120 возбуждения на экран 101. Такая оптическая конфигурация упоминается как "предобъективная" система сканирования. В такой предобъективной конструкции сканирующий луч, направленный на линзу 360 сканирования, сканирует вдоль двух ортогональных направлений. Поэтому линза 360 сканирования разработана таким образом, чтобы фокусировать сканирующий луч на экране 101 по двум ортогональным направлениям. Чтобы достигнуть соответствующей фокусировки в обоих ортогональных направлениях, линза 360 сканирования может быть сложной и часто изготавливается из множества линзовых элементов. В одном варианте осуществления, например, линза сканирования 360 может быть плоской f-тета линзой, разработанной так, чтобы иметь линейную зависимость между местоположением фокальной точки на экране и входным углом сканирования (тета), когда входной луч сканирует по каждой из двух осей, перпендикулярных к оптической оси линзы сканирования. В такой f-тета линзе местоположение фокальной точки на экране пропорционально входному углу сканирования (тета).

Плоская линза 360 сканирования, такая как f-тета линза, в предобъективной конфигурации может давать оптические искажения по двум ортогональным направлениям сканирования, которые заставляют положения луча на экране 101 следовать по кривой линии. Следовательно, намеченная прямая горизонтальная линия сканирования на экране 101 становится кривой линией. Искажения, вызванные 2-мерной линзой 360 сканирования, могут быть видны на экране 101 и, таким образом, ухудшать качество отображаемого изображения. Один из способов смягчения проблемы бочкообразного искажения состоит в том, чтобы проектировать линзу 360 сканирования со сложной конфигурацией линзы, имеющей множество элементов линзы, чтобы снизить бочкообразные искажения. Сложные многочисленные линзовые элементы могут заставить окончательно собранную линзу отойти от желательных условий f-тета и, таким образом, могут поставить под угрозу оптические характеристики сканирования. Количество линзовых элементов в сборочном узле обычно увеличивается по мере того, как уменьшается допуск на искажения. Однако такая линза сканирования со сложными многочисленными линзовыми элементами может быть дорогостоящей при изготовлении.

Чтобы избежать вышеупомянутых проблем искажений, связанных с плоскими линзами сканирования в предобъективной системе сканирующего луча, в последующих разделах описываются примеры системы дисплея с постобъективным сканирующим лучом, которая может быть осуществлена для замены плоской линзы 360 сканирования более простой, менее дорогостоящей 1-мерной линзой сканирования. Патентная заявка США №11/742,014, озаглавленная "POST-OBJECTIVE SCANNING BEAM SYSTEMS" (Система с постобъективным сканированием луча) и зарегистрированная 30 апреля 2007 г. (публикация патента США №_________), описывает примеры систем с постобъективным сканирующим лучом, пригодных для использования с экранами люминофора, описанными в этой заявке, и содержится здесь как часть описания этой заявки посредством ссылки. Конструкции экранов, описанные в этой заявке, могут использоваться в системах дисплеев как с постобъективным, так и предобъективным сканирующим лучом.

На фиг.3B показан пример варианта осуществления системы дисплея с постобъективным сканирующим лучом, основанной на конструкции системы, показанной на фиг.1. Лазерная решетка 310 с множеством лазеров используется для создания многочисленных лазерных лучей 312, чтобы одновременно сканировать экран 101 для повышенной яркости дисплея. Контроллер 320 модуляции сигнала обеспечивается для управления и модуляции лазеров в лазерной решетке 310, так чтобы лазерные лучи 312 модулировались для переноса изображения, которое должно отображаться на экране 101. Сканирование луча основано на двусканерной конструкции с горизонтальным сканером, таким как полигонный сканер 350, и вертикальным сканером, таким как гальванометрический сканер 340. Каждая из различных отражающих граней полигонного сканера 350 одновременно сканирует N горизонтальных линий, где N - количество лазеров. Релейный оптический модуль 330 уменьшает пространственное разнесение лазерных лучей 312, чтобы сформировать компактный набор лазерных лучей 332, который расширяется в пределах размера грани полигонного сканера 350 для горизонтального сканирования. По ходу прохождения луча после полигонного сканера находится 1-мерная линза 380 горизонтального сканирования с последующим вертикальным сканером 340 (например, гальванометрическое зеркало), который принимает каждый горизонтальный сканирующий луч 332, прошедший от полигонного сканера 350 через 1-мерную линзу 380 сканирования, и обеспечивает вертикальное сканирование для каждого горизонтально сканированного луча 332 в конце каждого горизонтального сканирования перед следующим горизонтальным сканированием следующей гранью полигонного сканера 350. Вертикальный сканер 340 направляет 2-мерные сканирующие лучи 390 к экрану 101.

При такой оптической конструкции горизонтального и вертикального сканирования 1-мерная линза 380 сканирования помещается по ходу прохождения луча после полигонного сканера 140 и до после вертикального сканера 340, чтобы фокусировать каждый горизонтальный сканированный луч на экране 101 и минимизировать горизонтальное бочкообразное искажение в отображаемых на экране 101 изображениях в пределах допустимого диапазона, создавая, таким образом, визуально "прямую" линию горизонтального сканирования на экране 101. Такая 1-мерная линза 380 сканирования, способная создавать прямую горизонтальную линию, будет относительно проще и дешевле, чем 2-мерная линза сканирования с подобными характеристиками. Установленный на пути прохождения луча после линзы сканирования 380 вертикальный сканер 340 является плоским рефлектором и просто отражает луч к экрану 101 и сканирует вертикально, чтобы помещать каждый горизонтально сканированный луч в различные положения по вертикали на экране 101 для сканирования различных горизонтальных линий. Размер рефлектора на вертикальном сканере 340 в горизонтальном направлении достаточно большой, чтобы охватить пространственную протяженность каждого сканирующего луча, приходящего от полигонного сканера 350 и линзы 380 сканирования. Система, показанная на фиг.3B, является постобъектной конструкцией, потому что 1-мерная линза 380 сканирования находится до вертикального сканера 340 по ходу луча. В этом конкретном примере после вертикального сканера 340 по ходу луча нет никакой линзы или другого фокусирующего элемента.

То есть в постобъектной системе, показанной на фиг.3B, расстояние от линзы сканирования до места на экране 101 для конкретного луча изменяется в зависимости от положения вертикального сканирования вертикального сканера 340. Поэтому, когда 1-мерная линза 380 сканирования разработана так, чтобы иметь фиксированное фокусное расстояние вдоль прямой горизонтальной линии, проходящей через центр вытянутой 1-мерной линзы сканирования, фокальные свойства каждого луча должны изменяться в зависимости от положения вертикального сканера 380, чтобы поддерживать соответствующий луч, фокусирующийся на экране 101. В этом отношении может быть осуществлен динамический фокусирующий механизм для регулирования сходимости луча, поступающего на 1-мерную линзу 380 сканирования, основанный на положении сканирования по вертикали вертикального сканера 340.

Например, в качестве динамического фокусирующего механизма в оптическом пути прохождения одного или более количества лазерных лучей от лазеров к полигонному сканеру 350 могут использоваться стационарная линза и линзы с динамической регулировкой фокусировки. Каждый луч фокусируется динамической фокусной линзой в месте, находящемся до стационарной линзы по пути прохождения луча. Когда фокус линзы совпадает с фокусом другой линзы, выходящий из линзы, свет коллимирован. В зависимости от направления и величины о