特開 2024-98137 透過効率が増大したディスプレイ下照明器およびその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098137

(43)【公開日】2024-07-22

(54)【発明の名称】透過効率が増大したディスプレイ下照明器およびその使用方法

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20240712BHJP

   G09F 9/302 20060101ALI20240712BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240712BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20240712BHJP

   H10K 65/00 20230101ALI20240712BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 324

G09F9/302 C

G09F9/30 349Z

G09F9/33

G09F9/00 336G

H10K65/00

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023126534

(22)【出願日】2023-08-02

(31)【優先権主張番号】18/094,840

(32)【優先日】2023-01-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519146787

【氏名又は名称】ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＩ－ＶＩ Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001070

【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジェイソン オダニエル

(72)【発明者】

【氏名】ペイ－ソン カイ

(72)【発明者】

【氏名】フランチェスコ シャトーン

【テーマコード（参考）】

3K107

5C094

5G435

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107EE03

3K107EE61

3K107EE68

3K107FF06

3K107FF15

5C094BA03

5C094BA27

5C094CA20

5C094CA30

5C094DA20

5C094ED01

5G435BB05

5G435BB15

5G435DD13

5G435EE26

5G435GG02

5G435LL07

(57)【要約】

【課題】ディスプレイを提供する。
【解決手段】ディスプレイはスタックを含み、このスタックは、上から下へ、間隔を置いて配置されたピクセルおよび／または間隔を置いて配置されたサブピクセルのアレイ、ならびに間隔を置いて配置された透過空間のアレイを含むディスプレイ層であり、各透過空間は、間隔を置いて配置されたピクセルおよび／または間隔を置いて配置されたサブピクセルのサブセット間の空隙によって画定された、ディスプレイ層と、マイクロレンズのアレイを含むマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）層であり、各マイクロレンズは、透過空間のうちの対応する１つの透過空間と位置合わせされた弯曲した表面を含む、ＭＬＡ層と、レーザダイオードのアレイを含むレーザ光発光（ＬＬＥ）層であり、各レーザダイオードは、ＭＬＡ層の１つのマイクロレンズおよびディスプレイ層の透過空間のうちの対応する１つの透過空間と位置合わせして配置されており、マイクロレンズの弯曲した表面はＬＬＥ層の方を向いている、ＬＬＥ層とを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

間隔を置いて配置されたピクセルのアレイ、グリッドまたはマトリックスおよび間隔を置いて配置された透過空間のアレイ、グリッドまたはマトリックスを含むディスプレイ層であり、各ピクセルは、間隔を置いて配置された複数のサブピクセルを含み、各透過空間は、前記間隔を置いて配置されたピクセルのサブセット間、前記間隔を置いて配置されたサブピクセルのサブセット間または前記間隔を置いて配置されたピクセルの前記サブセットと前記間隔を置いて配置されたサブピクセルの前記サブセットとのある組合せ間の空隙によって画定された、ディスプレイ層と、
マイクロレンズのアレイ、グリッドまたはマトリックスを含むマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）層であり、前記ディスプレイ層と前記ＭＬＡ層は位置決めされ、その結果、各マイクロレンズは、前記ディスプレイ層の前記透過空間のうちの対応する１つの透過空間と位置合わせして配置され、各マイクロレンズは、前記対応する透過空間から離れる方向を向いた弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面を含む、ＭＬＡ層と、
レーザダイオードのアレイ、グリッドまたはマトリックスを備えるレーザ光発光（ＬＬＥ）層であり、各レーザダイオードは、前記ＭＬＡ層の１つのマイクロレンズおよび前記ディスプレイ層の前記対応する透過空間と位置合わせして配置されており、前記ＬＬＥ層は、前記ＭＬＡ層の前記ディスプレイ層とは反対の側に配置されており、前記マイクロレンズの前記弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面は前記ＬＬＥ層の方を向いている、ＬＬＥ層と
を備えるディスプレイ。

【請求項2】

各透過空間は、少なくとも２つまたは３つまたは４つの前記ピクセル間の前記空隙によって画定された、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項3】

各透過空間の軸は、前記ディスプレイ層の前記透過空間のうちの前記対応する１つの透過空間の軸と位置合わせして配置された、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項4】

前記間隔を置いて配置されたピクセル、前記間隔を置いて配置されたサブピクセルまたはその両方は、行および列に配置された、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項5】

各ピクセルは、以下のうちの少なくとも１つを含む：青サブピクセル、赤サブピクセルおよび／または緑サブピクセル、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項6】

各レーザダイオードは垂直共振器面発光レーザである、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項7】

各レーザによって投影されたレーザ光は、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズを通過し、その結果、前記マイクロレンズの前記弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面により、前記レーザ光は収束し、前記対応する透過空間を通過する、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項8】

各レーザによって投影されたレーザ光は、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズ、および前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズに近接または隣接したマイクロレンズを通過し、その結果、前記マイクロレンズアレイのピッチおよび前記レーザとマイクロレンズアレイとの間の空隙と組み合わされた前記レーザ光の回折特性により、前記レーザ光は、前記対応する透過空間を通過した光の収束の再結像を引き起こす、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項9】

各レーザによって投影された前記レーザ光は円錐形に投影し、
各レーザによって投影された前記円錐形レーザ光は、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズ、および前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズに近接または直に隣接した１つまたは複数のマイクロレンズを通過し、その結果、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズの前記弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面により、前記レーザ光は収束し、前記対応する透過空間を通過し、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズに近接または直に隣接した各マイクロレンズにより、前記レーザ光は収束し、その対応する透過空間を通過する、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項10】

各サブピクセルは発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、
前記ディスプレイ層は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含み、前記ＴＦＴは、コントローラによって前記ＴＦＴに出力された制御信号に応答して各ＬＥＤのオン／オフ状態を選択的に制御するために導電性トレースによって前記サブピクセルに接続されている、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項11】

カバー層をさらに含み、
前記サブピクセルは、前記ＭＬＡ層から離れる方向を向いた前記ディスプレイ層の表面に配され、
前記サブピクセルは、前記カバー層と前記ＭＬＡ層から離れる方向を向いた前記ディスプレイ層の前記表面との間に配置された、請求項１０に記載のディスプレイ。

【請求項12】

前記カバー層、前記ディスプレイ層および前記ＭＬＡ層の前記マイクロレンズはそれぞれ、各レーザダイオードによって出力されたレーザ光の波長に対して少なくとも部分的に透過性である、請求項１１に記載のディスプレイ。

【請求項13】

前記ディスプレイ層は、前記ＭＬＡ層と、間隔を置いて配置されたピクセルの前記アレイ、グリッドまたはマトリックスおよび間隔を置いて配置された透過空間の前記アレイ、グリッドまたはマトリックスとの間に配置された基板層を含む、請求項１２に記載のディスプレイ。

【請求項14】

請求項１に記載のディスプレイをコンピュータ制御デバイスとともに使用する方法であって、
（ａ）前記ＬＬＥ層の前記レーザダイオードのサブセットに、前記ＭＬＡ層の前記マイクロレンズのサブセットを通して物体にレーザ光を投影させるステップであり、その結果、前記マイクロレンズの前記サブセットの各々により、そのマイクロレンズを通して投影された前記レーザ光の光線は収束し、前記マイクロレンズと位置合わせされた対応する透過空間を通過する、ステップと、
（ｂ）コンピュータ制御デバイスのカメラによって、前記物体からの前記レーザ光の反射を感知するステップと、
（ｃ）前記コンピュータ制御デバイスのコントローラによって、ステップ（ｂ）において前記カメラによって感知された前記物体からの前記レーザ光の前記反射を処理して、前記物体の特徴を決定するステップと、
（ｄ）前記コンピュータ制御デバイスの前記コントローラに、ステップ（ｃ）において決定された前記物体の前記特徴に基づいて所定の機能を実行させるステップ
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ディスプレイ、例えば、限定ではないが、スマートホンまたはタブレットコンピュータのディスプレイなどのディスプレイを通した光、例えばレーザ光の改良されたフラッドまたはドット投影（ｆｌｏｏｄ ｏｒ ｄｏｔ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を有するディスプレイ下照明器（ｕｎｄｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ）について説明する。ディスプレイ下照明器は、投影された光の物体上での反射を検出することができるセンサ、例えば、限定ではないが、スマートホンまたはタブレットコンピュータのカメラ、および反射光を処理して物体の特徴を決定することができる、センサに結合されたプロセッサまたはコントローラと組み合わせて用いることができる。

【背景技術】

【0002】

全てではないが、現在生産されているコンピュータ制御のスマートホンおよびタブレットコンピュータの多くは、プロセッサまたはコントローラ制御の前向きディスプレイまたはスクリーンと、前向きカメラまたはセンサ、すなわち、例えば、限定ではないが、ＯＬＥＤ、ＬＣＤまたはＬＥＤフラットパネルディスプレイであってもよいディスプレイと同じ方向を向いたカメラまたはセンサとを有する。本明細書において、前向きディスプレイおよび前向きカメラまたはセンサを有するスマートホン、タブレットコンピュータおよび他のデバイスは「スマートデバイス」と称されてよく、「スマートデバイス」、「スマートホン」および「タブレットコンピュータ」という用語は交換可能に用いられてよい。このようなスマートデバイスのプロセッサまたはコントローラを、カメラまたはセンサによって取得された物体の像に対する特徴認識を実行するようにプログラムまたは構成することができる。

【0003】

現在、光学源からの光によって物体の照明を強化し、それによって、カメラによって取得された物体の像の質を高め、それによって物体の特徴の特徴認識を実行するコントローラの能力を高めるための補助として、ディスプレイの裏側に照明源または光学源を含めることが望まれている。本明細書において、「照明源（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）」、「照明源（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ）」、「光学源（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅ）」および「光学源（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ）」という用語は交換可能に用いられてよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ディスプレイの裏側に１つまたは複数の光学源を含める際の課題は、そのような配置が、ディスプレイの裏側の光学源から照明対象の物体までの光学エネルギーの透過量を制限することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書には、間隔を置いて配置されたピクセルのアレイ、グリッドまたはマトリックスおよび間隔を置いて配置された透過空間のアレイ、グリッドまたはマトリックスを含むディスプレイ層を含むディスプレイが開示されている。各ピクセルは、間隔を置いて配置された複数のサブピクセルを含み、各透過空間は、間隔を置いて配置されたピクセルのサブセット間、間隔を置いて配置されたサブピクセルのサブセット間または間隔を置いて配置されたピクセルのサブセットと間隔を置いて配置されたサブピクセルのサブセットとのある組合せ間の空隙によって画定されている。マイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ－ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ）（ＭＬＡ）層は、マイクロレンズのアレイ、グリッドまたはマトリックスを含む。ディスプレイ層とＭＬＡ層は位置決めされ、その結果、各マイクロレンズは、ディスプレイ層の透過空間のうちの対応する１つの透過空間と位置合わせして配置され、各マイクロレンズは、対応する透過空間から離れる方向を向いた弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面を含む。レーザ光発光（ｌａｓｅｒ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ）（ＬＬＥ）層は、レーザダイオードのアレイ、グリッドまたはマトリックスを含む。各レーザダイオードは、ＭＬＡ層の１つのマイクロレンズおよびディスプレイ層の対応する透過空間と位置合わせして配置されており、ＬＬＥ層は、ＭＬＡ層のディスプレイ層とは反対の側に配置されており、マイクロレンズの弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面はＬＬＥ層の方を向いている。

【0006】

本明細書には、このディスプレイをコンピュータ制御デバイスとともに使用する方法も開示されている。この方法は、（ａ）ＬＬＥ層のレーザダイオードのサブセットに、ＭＬＡ層のマイクロレンズのサブセットを通して物体にレーザ光を投影させるステップであり、その結果、マイクロレンズの前記サブセットの各々により、そのマイクロレンズを通して投影されたレーザ光の光線は収束し、マイクロレンズと位置合わせされた対応する透過空間を通過する、ステップと、（ｂ）コンピュータ制御デバイスのカメラによって、物体からのレーザ光の反射を感知するステップと、（ｃ）コンピュータ制御デバイスのコントローラによって、ステップ（ｂ）においてカメラによって感知された物体からのレーザ光の反射を処理して、物体の特徴を決定するステップと、（ｄ）コンピュータ制御デバイスのコントローラに、ステップ（ｃ）において決定された物体の特徴に基づいて所定の機能を実行させるステップとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１Ａは、例えば、限定ではないが、コンピュータ制御デバイスのハウジングに収容されていてもよい従来技術のフラットパネルディスプレイを含むスマートホンまたはタブレットコンピュータの形態のコンピュータ制御デバイスの模式的な平面図である。図１Ｂは、従来技術に係るピクセルおよびサブピクセルの例示的な配置を含む、図１Ａのコンピュータ制御デバイスの従来技術のフラットパネルディスプレイの一部分の切り離された拡大模式平面図である。

【0008】

【図2】図２Ａ～Ｃは、本開示の原理に係るピクセル、サブピクセルおよび透過空間の例示的な配置を示す、それぞれ図１Ｂに示すピクセルおよびサブピクセルの例示的な配置を有するディスプレイの代わりに図１Ａのコンピュータ制御デバイスのハウジングに別々に収容し得るフラットパネルディスプレイの部分の切り離された模式的な平面図である。図２Ｄは、図２Ｃのフラットパネルディスプレイの一部分の拡大図である。

【0009】

【図3】図３は、ディスプレイ層、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）層、および一例において垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のアレイを含むレーザ光発光（ＬＬＥ）層を含む例示的な組合せスタックの模式的な切り離された断面図であり、図３に示す組合せは、図１Ｂに示すフラットパネルディスプレイの代わりに図１Ａのコンピュータ制御デバイスのハウジングに収容することができ、ディスプレイ層は、全てが本開示の原理に係る上記のピクセル、サブピクセルおよび透過空間の配置を含む。

【0010】

【図4】図４は、ディスプレイ層、パネル基板、ＭＬＡ基板、ＭＬＡ層、および一例において垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のアレイを含むＬＬＥ層を含む別の例示的な組合せスタックの模式的な切り離された断面図であり、図４に示す組合せは、図１Ｂに示すフラットパネルディスプレイの代わりに図１Ａのコンピュータ制御デバイスのハウジングに収容することができ、ディスプレイ層は、全てが本開示の原理に係る上記のピクセル、サブピクセルおよび透過空間の配置を含む。

【0011】

【図5】図５Ａは、本開示の原理に係るＭＬＡ層の平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＭＬＡ層の透視図である。

【0012】

【図6】図６は、本開示の原理に係る方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで、様々な非限定的な例について、添付の図面を参照して説明する。図面において、同様の参照番号は、同様のまたは機能的に同等の要素に対応する。

【0014】

以下、説明の目的で、「端部」、「上側」、「下側」、「右」、「左」、「鉛直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「横方向」、「長手方向」、およびその派生語などの用語は、図面において方向付けられる例に関連するものとする。ただし、それらの例は、そうでないことが明示される場合を除き、様々な代替的変形および段階順序を想定し得ることを理解されたい。また、添付の図面に示され以下の明細書において説明される特定の例は、単に本開示の例示的な例または態様であることを理解されたい。したがって、本明細書に開示の特定の例または態様は、限定として解釈されるべきではない。

【0015】

図１Ａを参照すると、スマートホンまたはタブレットコンピュータ２などの多くのコンピュータ制御デバイスは、カメラ７を含んでもよいコンピュータ制御デバイスのコントローラ６の制御の下で動作する一体型フラットパネル、タッチスクリーンディスプレイ、例えばＯＬＥＤフラットパネル、タッチスクリーンディスプレイ（本明細書においては時に「ＯＬＥＤディスプレイ」または単純に「ディスプレイ」と称される）４を含む。本開示は特にＯＬＥＤディスプレイに関することがあるが、本開示は、現在知られているまたは以後開発される適当でかつ／または望ましい他の任意のフラットパネル、タッチスクリーンディスプレイ、例えばマイクロＬＥＤディスプレイとともに用いられ得ることが考えられるため、これは限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0016】

本明細書においては、スマートホン２を、本開示の原理に係るコンピュータ制御デバイスの１つの非限定的な実施形態または例としてもよく、ＯＬＥＤディスプレイ４を、本開示の原理に係る一体型フラットパネル、タッチスクリーンディスプレイの１つの非限定的な実施形態または例としてもよく、コントローラ６を、１つまたは複数のプロセッサ、スマートホン２の動作を制御するために使用される揮発性および不揮発性コンピュータ可読プログラムコードを記憶するために使用される永続性／スタティックおよび／またはダイナミックコンピュータメモリ（例えば、限定ではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）、ディスプレイ４のピクセルを駆動するため、およびディスプレイ４からタッチ入力を受け取るためのディスプレイ回路を含む、カメラ７の動作を制御するため、およびカメラ７からピクチャデータを受け取り、記憶するため入力／出力回路などを含んでいてもよい、本開示の原理に係るコントローラの１つの非限定的な実施形態または例としてもよい。ただし、本開示の原理は、スマートホン２以外のコンピュータ制御デバイスで用いられる場合があることが考えられるため、これは限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0017】

図１Ｂを参照し、かつ図１Ａを引き続き参照すると、従来技術のＯＬＥＤディスプレイ４は、ディスプレイ層１１上に、間隔を置いて配置された画素（ピクセル）８のアレイ、グリッドまたはマトリックスを含み、ピクセル８はそれぞれ、１つまたは複数のサブピクセル１０を含む。いくつかの非限定的な実施形態または例において、従来技術のＯＬＥＤディスプレイの各ピクセルは、間隔を置いて配置された３つのサブピクセル、すなわち青サブピクセル１０－１、赤サブピクセル１０－２および緑サブピクセル１０－３を含んでもよい。ＯＬＥＤディスプレイ４のタッチスクリーン特徴を形成する要素は、簡潔性のために省かれている。

【0018】

従来技術のＯＬＥＤディスプレイ４を説明したが、ここで、図１ＢのＯＬＥＤディスプレイ４の代わりに用いられてもよい本開示の原理に係るＯＬＥＤディスプレイ１４を、図２Ａ～２Ｄに示すＯＬＥＤディスプレイ１４の部分（ピクセルの４×４アレイ、グリッドまたはマトリックス）を参照して説明する。

【0019】

図２Ａ～２Ｄは、３つの非限定的な実施形態のまたは例示的なディスプレイ層１５を示し、ディスプレイ層１５はそれぞれ、ピクセル１６によって出力された光およびレーザ光（以下で論じる）の通過に対して完全にまたは実質的に透明または透過性である材料で形成されていてもよい基板１７上に、ピクセル１６の異なるアレイ、グリッドまたはマトリックスを含んでもよい。各ピクセル１６は、例えば、限定ではないが、青サブピクセル１８－１、赤サブピクセル１８－２および緑サブピクセル１８－３などの１つまたは複数のサブピクセル１８を含んでもよい。各ディスプレイ層１５はさらに、透過空間２０および（図３および４に示す）トランジスタ２２、例えば薄膜トランジスタのアレイ、グリッドまたはマトリックスを含んでもよく、トランジスタ２２は、基板１７上のコントローラ６とトランジスタ２２との間に形成された導電性トレース（簡潔性のため不図示）によりコントローラ６の制御の下でピクセル１６および／またはサブピクセル１８のオン／オフ状態および強度または輝度を駆動および制御するための要素である。図２Ａ～２Ｄに示すディスプレイ層１５のタッチスクリーン特徴を形成する要素は、簡潔性のために省かれている。

【0020】

図２Ａ～２Ｄに示されているように、各透過空間２０は、間隔を置いて配置されたピクセル１６のサブセット間、間隔を置いて配置されたサブピクセル１８のサブセット間、または間隔を置いて配置されたピクセル１６のサブセットと間隔を置いて配置されたサブピクセル１８のサブセットのある組合せ間の空隙によって画定されてもよい。図２Ａ～２Ｄに示すピクセル１６、サブピクセル１８および透過空間２０の３つの異なる配置は、厳密に例示が目的であり、本開示の原理に係るピクセル１６、サブピクセル１８および透過空間２０の任意の適当なかつ／または望ましい配置を用いてもよいことが考えられるため、これらの配置は限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0021】

一例において、各透過空間２０は、少なくともレーザ光の通過に対して完全にまたは部分的に（＞８０％）透明であり、または透過性を有していてもよい。一例において、各透過空間２０は、少なくともレーザ光の通過に対して完全にまたは部分的に透明であり、または透過性を有するディスプレイ層１５の開口またはディスプレイ層１５の一部分またはディスプレイ層１５に挿入するものであってもよい。

【0022】

図３を参照すると、いくつかの非限定的な実施形態または例において、本開示の原理に係るディスプレイは、ディスプレイ層１５の下方に配置されたマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）層２４を含んでもよく、ディスプレイ層１５上には、ＭＬＡ層２４とディスプレイ層１５の基板１７との間に配置されたピクセル１６（サブピクセル１８を含む）およびトランジスタ２２が形成されている。一例において、ディスプレイ層１５のピクセル１６（サブピクセル１８を含む）およびトランジスタ２２は、ＭＬＡ層２４と接触していてもよく、またはＭＬＡ層２４からわずかに離隔していてもよい。

【0023】

一例において、ディスプレイ層１５の基板１７は、スマートホン２のディスプレイとして使用される場合にＯＬＥＤディスプレイ４のカバー層として用いられてもよい。ただし、スマートホン２のディスプレイとしてのＯＬＥＤディスプレイ４の使用において、ピクセル／サブピクセル１６／１８とは反対側の基板１７の表面が、例えば１つまたは複数の他の完全にまたは部分的に透明なまたは透過性の層によってカバーされ得ることが考えられるため、これは限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0024】

ＭＬＡ層２４は、ディスプレイ層１５の透過空間２０のアレイ、グリッドまたはマトリックスと位置合わせして配置されたマイクロレンズ２６のアレイ、グリッドまたはマトリックスを含んでもよい。別の言い方をすれば、ディスプレイ層１５とＭＬＡ層２４は位置決めされてもよく、その結果、各マイクロレンズ２６は、ディスプレイ層１５の透過空間２０のうちの対応する１つの透過空間と位置合わせして配置される。一例において、各マイクロレンズ２６は、対応する透過空間２０から離れる方向を向いた弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面２８を含む。

【0025】

本明細書において、「位置合わせされた」、「位置合わせ」「位置合わせして」などの用語は、２つ以上の要素の互いに対する適正な位置決めまたは調整状態として広く解釈されるべきであり、例えば、ＭＬＡ層２４のマイクロレンズ２６は、本明細書において説明される目的でディスプレイ層１５の対応する透過空間２０と位置合わせされているが、それらの２つ以上の要素は互いに一軸上にあるまたは同軸であるとは限らない。言い換えると、本明細書において用いられるとき、「位置合わせされた」、「位置合わせ」「位置合わせして」などの用語は、互いに一軸上にあるまたは同軸である２つ以上の要素、例えば対応する透過空間２０と一軸上にあるまたは同軸であるマイクロレンズ２６を含んでもよく、または含まなくてもよい。

【0026】

ＭＬＡ層２４の下方にレーザ光発光（ＬＬＥ）層３０が配置され、ＬＬＥ層３０は、ＭＬＡ層２４に面した基板３４の表面３３に配置されたレーザまたはレーザダイオード３２のアレイ、グリッドまたはマトリックスを備える。一例において、レーザダイオード３２は垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であってもよく、ＶＣＳＥＬはそれぞれ、レーザ光またはビーム３６が表面３３からＭＬＡ層２４に向かって発光または投影するタイプの半導体レーザダイオードである。一例において、各レーザダイオード３２は、ＬＬＥ層３０上に、ＭＬＡ層２４の１つのマイクロレンズ２６およびディスプレイ層１５の対応する透過空間２０と位置合わせして配置される。

【0027】

各レーザ３２によって投影されたレーザ光３６は中実円錐形に投影する。すなわち、レーザ光は、円錐の「表面」に沿うだけでなく、（図３の円錐形レーザ光３６の断面線によって示す）円錐の体積を満たす。各レーザ３２によって投影されたレーザ光３６は円錐形に発散し、レーザと位置合わせされたマイクロレンズ２６、ならびにレーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６に近接する、レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６に直に隣接する、およびレーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６を取り囲む１つまたは複数のマイクロレンズ２６を通過する。レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６の弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面２８により、レーザ光３６は収束し、対応する透過空間２０を通過する。加えて、レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６に近接する、レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６に直に隣接する、およびレーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６を取り囲む各マイクロレンズ２６の弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面２８により、レーザ光３６は収束し、その対応する透過空間２０を通過する。

【0028】

図３に示す２次元例において、１つのレーザ３２によって投影された円錐形レーザ光３６は、前記レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６、およびレーザ３２と位置合わせされた前記マイクロレンズ２６の両側のマイクロレンズ２６を通過する。加えて、円錐形レーザ光３６は、レーザ３２と位置合わせされた前記マイクロレンズ２６に対して、図３の平面に垂直な方向、すなわち図３に示す２次元平面に入る方向および２次元平面から出る方向に近接または直に隣接していてもよいマイクロレンズ２６（不図示）も通過する。言い換えると、各レーザ３２によって投影されたレーザ光３６は、前記レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６および前記マイクロレンズ２６を取り囲むマイクロレンズ２６を通過し得る。

【0029】

図３においては、簡潔性のために、１つのレーザ３２によって投影された１つの円錐形レーザ光３６だけが示されている。ただし、各レーザ３２は、同時刻にまたは同時に、前記レーザ３２と位置合わせされたマイクロレンズ２６および前記マイクロレンズ２６を取り囲むマイクロレンズ２６を通過してもよい（図３に示すような）円錐形レーザ光３６を投影してもよいことが理解されるべきである。加えて、図３から理解することができるように、互いに近接および直に隣接するＭＬＡ層２４のマイクロレンズ２６のサブセットはそれぞれ、互いに近接および直に隣接する２つ以上のレーザ３２によって投影された円錐形レーザ光３６を受け取り得る。

【0030】

図３に示す例において、ＭＬＡ層２４の周縁３８に近接および直に隣接するマイクロレンズ２６は、前記マイクロレンズ２６と位置合わせされたレーザ３２を有していなくてもよい。したがって、この例においては、ＭＬＡ層２４の周縁３８に近接および直に隣接するマイクロレンズ２６は、前記マイクロレンズ２６と位置合わせされていないレーザ３２からだけ円錐形レーザ光３６を受け取り得る。一例において、ＭＬＡ層２４は、マイクロレンズ２６のＸ－Ｙアレイ、グリッドまたはマトリックスを含んでもよく（ここでＸとＹは同じ数または異なる数であってもよい）、ＬＬＥ層３０は、レーザ３２の（Ｘ－１）－（Ｙ－１）アレイ、グリッドまたはマトリックスを含んでもよい。ただし、特定のアプリケーションについて当業者によって適当であるかつ／または望ましいと見なされ得るときには、ＭＬＡ層２４は、（１次元アレイを含む）アレイ、グリッドもしくマトリックスとして配置された任意の数のマイクロレンズ２６を含んでもよいこと、および／またはＬＬＥ層３０は、（１次元アレイを含む）アレイ、グリッドもしくマトリックスとして配置された任意の数のレーザ光３６を含んでもよいことが考えられるため、これは限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0031】

図３に示す例および（次に論じる）図４に示す例において、ディスプレイ層１５、ＭＬＡ層２４およびＬＬＥ層３０は、スマートホン２の本体３（図１を参照）の内側の互いに対する相対位置に保持されてもよい。スマートホン２の本体３は、基板１７を通過する方向以外の方向のレーザ光３６の通過を防ぎまたは回避する材料で形成されていてもよい。

【0032】

図４を参照し、かつ図３を引き続き参照すると、いくつかの非限定的な実施形態または例において、本開示の原理に係るディスプレイは、以下の例外を除き、図３に示すディスプレイと同様であってよい。ＭＬＡ層２４と接触したまたはＭＬＡ層２４からわずかに離隔したディスプレイ層１５の（サブピクセル１８を含む）ピクセル１６およびトランジスタ２２（図３）の代わりに、ディスプレイ層１５の（サブピクセル１８を含む）ピクセル１６およびトランジスタ２２は、互いに接触していてもよくまたは任意選択的な隙間４４によって互いから分離されていてもよいパネル基板４０およびＭＬＡ基板４２によってＭＬＡ層２４から分離されていてもよい。

【0033】

一例において、ディスプレイ層１５の（サブピクセル１８を含む）ピクセル１６およびトランジスタ２２は、パネル基板４０の頂面に接触していてもよくまたはパネル基板４０の頂面からわずかに離隔していてもよく、ＭＬＡ基板４２の底面は、ＭＬＡ層２４の頂面に接触していてもよくまたはＭＬＡ層２４の頂面からわずかに離隔していてもよい。

【0034】

図３および４に示す例において、各レーザ３２によって投影されたレーザ光３６は、レーザと位置合わせされたマイクロレンズ２６を通過し、その結果、ＭＬＡ層２４のマイクロレンズ２６のアレイ、グリッドまたはマトリックスのピッチ、およびレーザ３２とＭＬＡ層２４のマイクロレンズ２６のアレイ、グリッドまたはマトリックスとの間の距離と組み合わされたレーザ光３６の回折特性により、レーザ３２によって発せられたレーザ光３６は、対応する透過空間２０を通過した光の収束の再結像を引き起こす。図４において、ＭＬＡ層２４のマイクロレンズ２６と透過空間２０との間の距離ｄ２は、部分または完全タルボット長距離（ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｒ ｆｕｌｌ Ｔａｌｂｏｔ ｌｅｎｇｔｈ ｄｉｓｔａｎｃｅ）であってもよく、これは、距離ｄ１に等しくても（または実質的に等しくても）よい。ただし、距離ｄ１とｄ２が異なってもよいことが考えられるため、これは限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0035】

一例では、図４において、互いに近接もしくは隣接するおよび／または互いに隣接しないもしくは隣接しないマイクロレンズ２６のサブセットを通過するレーザ光３６は、透過空間２０上で収束し得る。例えば、図４の平面に示された近接または隣接するマイクロレンズ２６のうちの３つ、４つ、５つまたは６つ以上のマイクロレンズ２６を通過するレーザ光３６は、１つまたは複数の透過空間２０上で収束し得る。別の言い方をすれば、各透過空間２０は、互いに近接もしくは隣接していてもよくまたは互いに近接もしくは隣接していなくてもよい３つ、４つ、５つまたは６つ以上のマイクロレンズ２６を通過するレーザ光３６を受け取り得る。

【0036】

図５Ａは、本開示の原理に係る１つの非限定的な実施形態のまたは例示的なＭＬＡ層２４の平面図を示す。図５Ｂは、図５Ａに示すＭＬＡ層２４の透視図を示す。

【0037】

このように本開示の原理に係るディスプレイを説明してきたが、ここで、図６の流れ図を参照し、かつ図１Ａ、３および４を引き続き参照して、そのディスプレイをスマートホン２で使用する方法を説明する。

【0038】

図６の方法は、開始ステップからステップＳ１に進むことによって始まり、ステップＳ１において、スマートホン２の不揮発性メモリに記憶されたコンピュータ可読プログラムコードの制御の下で動作するコントローラ６により、レーザダイオード３２のサブセットは、マイクロレンズ２６のサブセットを通して物体４６（図３および４）にレーザ光３６を投影し、その結果、各マイクロレンズ２６は、そのマイクロレンズ２６を通過するレーザ光３６を、マイクロレンズ２６と位置合わせされたディスプレイ層１５の少なくとも１つの透過空間２０を通過するように収束させる。本明細書において、サブセットは、所与のセットの要素を含むセットであり、その所与のセットと同じセットであることまたはそれよりも小さなセットであることがあり得る。

【0039】

ステップＳ２において、スマートホン２のカメラ７は、コントローラ６の制御の下で、物体４６からのレーザ光３６の反射の像を感知および取得する。

【0040】

ステップＳ３において、コントローラ６は、取得した物体４６からのレーザ光３６の反射を処理して、物体４６の特徴を決定する。

【0041】

ステップＳ４において、コントローラ６は次いで、ステップＳ３において決定された物体の特徴に基づいて所定の機能を実行する。

【0042】

この方法は次いで停止ステップに進む。

【0043】

一例において、物体４６は、本開示の原理に係るディスプレイを含むスマートホン２のユーザの顔であってもよく、所定の機能は、取得した物体４６からのレーザ光３６の反射の像から決定された物体の特徴とこの目的のためにスマートホン２の不揮発性メモリに以前に記憶されたサンプル像との間の適当な一致をコントローラ６が判定した後に、ユーザが使用するためにスマートホン２をアンロックすることであってもよい。

【0044】

現状で最も実用的かつ好適な例と考えられるものに基づいて、本開示を例示の目的で詳細に説明したが、そのような詳細は例示を目的としたものに過ぎず、本開示は、開示されている実施形態に限定されず、反対に、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲に収まる変形および均等な構成を包含することを意図したものであることを理解されたい。例えば、本開示は、可能な限りにおいて、任意の実施形態の１つまたは複数の特徴が任意の他の実施形態の１つまたは複数の特徴と組み合わされ得ることを想定していることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

間隔を置いて配置されたピクセルのアレイ、グリッドまたはマトリックスおよび間隔を置いて配置された透過空間のアレイ、グリッドまたはマトリックスを含むディスプレイ層であり、各ピクセルは、間隔を置いて配置された複数のサブピクセルを含み、各透過空間は、前記間隔を置いて配置されたピクセルのサブセット間、前記間隔を置いて配置されたサブピクセルのサブセット間または前記間隔を置いて配置されたピクセルの前記サブセットと前記間隔を置いて配置されたサブピクセルの前記サブセットとのある組合せ間の空隙によって画定された、ディスプレイ層と、
マイクロレンズのアレイ、グリッドまたはマトリックスを含むマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）層であり、前記ディスプレイ層と前記ＭＬＡ層は位置決めされ、その結果、各マイクロレンズは、前記ディスプレイ層の前記透過空間のうちの対応する１つの透過空間と位置合わせして配置され、各マイクロレンズは、前記対応する透過空間から離れる方向を向いた弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面を含む、ＭＬＡ層と、
レーザダイオードのアレイ、グリッドまたはマトリックスを備えるレーザ光発光（ＬＬＥ）層であり、各レーザダイオードは、前記ＭＬＡ層の１つのマイクロレンズおよび前記ディスプレイ層の前記対応する透過空間と同軸に配置されており、前記ＬＬＥ層は、前記ＭＬＡ層の前記ディスプレイ層とは反対の側に配置されており、前記マイクロレンズの前記弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面は前記ＬＬＥ層の方を向いている、ＬＬＥ層と
を備えるディスプレイ。

【請求項2】

各透過空間は、少なくとも２つまたは３つまたは４つの前記ピクセル間の前記空隙によって画定された、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項3】

各透過空間の軸は、前記ディスプレイ層の前記透過空間のうちの前記対応する１つの透過空間の軸と位置合わせして配置された、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項4】

前記間隔を置いて配置されたピクセル、前記間隔を置いて配置されたサブピクセルまたはその両方は、行および列に配置された、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項5】

各ピクセルは、以下のうちの少なくとも１つを含む：青サブピクセル、赤サブピクセルおよび／または緑サブピクセル、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項6】

各レーザダイオードは垂直共振器面発光レーザである、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項7】

各レーザによって投影されたレーザ光は、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズを通過し、その結果、前記マイクロレンズの前記弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面により、前記レーザ光は収束し、前記対応する透過空間を通過する、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項8】

各レーザによって投影されたレーザ光は、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズ、および前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズに近接または隣接したマイクロレンズを通過し、その結果、前記マイクロレンズアレイのピッチおよび前記レーザとマイクロレンズアレイとの間の空隙と組み合わされた前記レーザ光の回折特性により、前記レーザ光は、前記対応する透過空間を通過した光の収束の再結像を引き起こす、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項9】

各レーザによって投影されたレーザ光は円錐形に投影し、
各レーザによって投影された円錐形の前記レーザ光は、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズ、および前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズに近接または直に隣接した１つまたは複数のマイクロレンズを通過し、その結果、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズの前記弯曲した、丸みのあるまたは凸形の表面により、前記レーザ光は収束し、前記対応する透過空間を通過し、前記レーザと位置合わせされた前記マイクロレンズに近接または直に隣接した各マイクロレンズにより、前記レーザ光は収束し、その対応する透過空間を通過する、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項10】

各サブピクセルは発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、
前記ディスプレイ層は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含み、前記ＴＦＴは、コントローラによって前記ＴＦＴに出力された制御信号に応答して各ＬＥＤのオン／オフ状態を選択的に制御するために導電性トレースによって前記サブピクセルに接続されている、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項11】

カバー層をさらに含み、
前記サブピクセルは、前記ＭＬＡ層から離れる方向を向いた前記ディスプレイ層の表面に配され、
前記サブピクセルは、前記カバー層と前記ＭＬＡ層から離れる方向を向いた前記ディスプレイ層の前記表面との間に配置された、請求項１０に記載のディスプレイ。

【請求項12】

前記カバー層、前記ディスプレイ層および前記ＭＬＡ層の前記マイクロレンズはそれぞれ、各レーザダイオードによって出力されたレーザ光の波長に対して少なくとも部分的に透過性である、請求項１１に記載のディスプレイ。

【請求項13】

前記ディスプレイ層は、前記ＭＬＡ層と、間隔を置いて配置されたピクセルの前記アレイ、グリッドまたはマトリックスおよび間隔を置いて配置された透過空間の前記アレイ、グリッドまたはマトリックスとの間に配置された基板層を含む、請求項１２に記載のディスプレイ。

【請求項14】

請求項１に記載のディスプレイをコンピュータ制御デバイスとともに使用する方法であって、
（ａ）前記ＬＬＥ層の前記レーザダイオードのサブセットに、前記ＭＬＡ層の前記マイクロレンズのサブセットを通して物体にレーザ光を投影させるステップであり、その結果、前記マイクロレンズの前記サブセットの各々により、そのマイクロレンズを通して投影された前記レーザ光の光線は収束し、前記マイクロレンズと位置合わせされた対応する透過空間を通過する、ステップと、
（ｂ）コンピュータ制御デバイスのカメラによって、前記物体からの前記レーザ光の反射を感知するステップと、
（ｃ）前記コンピュータ制御デバイスのコントローラによって、ステップ（ｂ）において前記カメラによって感知された前記物体からの前記レーザ光の前記反射を処理して、前記物体の特徴を決定するステップと、
（ｄ）前記コンピュータ制御デバイスの前記コントローラに、ステップ（ｃ）において決定された前記物体の前記特徴に基づいて所定の機能を実行させるステップ
を含む方法。

【外国語明細書】