KR101117912B1 - 빔 주사 디스플레이 시스템용 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린 - Google Patents

Abstract

빔 주사 디스플레이 시스템용 평행한 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린에 관한 것이다. 발광 소재는 형광체 소재와 비-형광체 소재를 포함할 수 있다.

Description

빔 주사 디스플레이 시스템용 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린{MULTILAYERED SCREENS WITH LIGHT-EMITTING STRIPES FOR SCANNING BEAM DISPLAY SYSTEMS}

본 출원은, "빔 주사 디스플레이 시스템용 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린"이라는 명칭으로 2007년 5월 17일에 출원된 미국 가출원 제 60/938,690호의 이익을 청구하며, 이 가출원의 전체 개시는 본 출원의 명세서의 일부분으로서 참조로서 병합되어 있다.

본 출원은, 레이저-기반 영상 및 비디오 디스플레이와, 그러한 디스플레이를 위한 스크린 디자인과 같이, 광학 여기 상태 하에서 컬러 광을 방출하기 위해 형광 소재를 가진 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

영상 및 비디오 디스플레이는, 컬러 영상을 반송하는 상이한 컬러의 광을 직접 생성하고 이 컬러 영상를 스크린 상에 투사하도록 디자인될 수 있고, 여기서 스크린은 이 컬러 영상를 수신된 광의 반사, 확산 또는 산란에 의해 시청자에게 볼 수 있게 하며, 광을 방출하지는 않는다. 그러한 디스플레이의 예는 디지털 광처리(DLP: Digital Light Processing) 디스플레이, 액정 온 실리콘(LCoS: Liquid Crystal on Silicon) 디스플레이 및 그레이팅 광 밸브(GLV: Grating Light Valve) 디스플레이를 포함한다. 일부 다른 영상 및 비디오 디스플레이는, 컬러 영상를 형성하기 위해 상이한 컬러의 광을 생성하는 발광 스크린을 사용한다. 그러한 디스플레이 시스템의 예는 음극선관(CRT) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이(LCDs), 발광 다이오드(LED) 디스플레이(예컨대, 유기 LED 디스플레이), 및 전계 방출 디스플레이(FEDs)를 포함한다.

본 출원의 명세서는, 특히 영상를 형성하기 위해 광을 방출하는 스크린 상의 하나 이상의 발광 소재를 여기하기 위해 적어도 하나의 여기 광학 빔을 사용하는 광학 여기 상태 하의 발광 스크린과, 그러한 스크린을 기반으로 한 디스플레이 시스템 및 장치를 기재한다. 형광 소재는, 양자점(quantum dots)과 같은 비-형광체 소재 및 형광체 소재를 포함할 수 있다.

일예로, 디스플레이 스크린은, 여기 광을 각각 흡수하여 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시광을 방출하는 평행하고 분리된 발광 스트라이프들 포함하는 발광 층과; 발광 층 위에 형성되어 여기 광을 발광 층으로 보내며 2차원 렌즈 어레이를 포함하는 렌즈 어레이 층을 포함한다. 각 렌즈의 치수는 각 발광 스트라이프의 폭보다 작으며, 각 발광 스트라이프의 폭 내에는 복수의 렌즈가 있다. 핀홀(pinhole) 어레이 층이 렌즈 어레이 층과 발광 층 사이에 위치하고, 반사성 및 불투명 층을 포함하며, 이러한 반사성 및 불투명 층은 렌즈 어레이 층과 중첩되고 렌즈에 각각 공간적으로 대응하는 2차원 핀홀 어레이로 패터닝되어, 여기 광을 렌즈로부터 발광 층으로 투과시킨다.

다른 예에서, 디스플레이 스크린은, 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출하는 평행하고 분리된 발광 스트라이프와, 각 스트라이프 분할기가 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이에 위치한 채로 발광 스트라이프가 삽입된 평행하고 광학적으로 반사성인 스트라이프 분할기를 포함한 발광 층을 포함한다. 이러한 스크린은 또한, 발광 층 위에 형성된 다이크로익 층(dichroic layer)을 포함하여, 발광 층에 의해 방출된 가시 광을 반사하면서 여기 광을 수신하여 투과시킨다. 이 스크린은 또한, 여기 광을 다이크로익 층에 보내기 위해 위치한 프레넬 렌즈 층을 포함한다. 다이크로익 층은 프레넬 렌즈 층과 발광 층 사이에 있다.

다른 예에서, 디스플레이 스크린은, 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시광을 방출하는 평행하고 분리된 발광 스트라이프와, 각 스트라이프 분할기가 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이에 위치한 채로 발광 스트라이프가 삽입된 평행한 스트라이프 분할기를 포함한 발광 층을 포함한다. 각 스트라이프 분할기는 광학적으로 반사성이다.

다른 예에서, 디스플레이 스크린을 제조하는 방법은, 두 개의 인접한 홈에 두 개의 상이한 파장에서 방출하는 두 개의 상이한 발광 소재가 도포되도록 여기 파장에서 여기 광을 흡수하여 여기 파장과는 상이한 파장에서 가시 광을 방출하는 발광 소재를 금형의 평행한 홈 내에 도포하는 단계; 발광 소재를 금형 내에 도포하는 단계 동안에 각 홈에서 각 발광 소재의 볼륨을 제어하여 각 홈을 부분적으로 충전하는 단계; 각 발광 소재 상단에서 각 홈에 액체 소재를 도포하여 홈을 충전하는 단계; 액체 소재를, 각 홈에서 각 발광 소재에 부착되는 투명한 고체 소재로 변환하는 단계; 투명한 고체 소재와 접촉하고 맞물리도록 금형 상에 스크린 층을 놓는 단계; 투명한 고체 소재와 각 발광 소재로 형성된 스트라이프를 금형으로부터 들어올려 평행한 발광 스트라이프들의 발광 층을 형성하도록 스크린 층을 들어올리는 단계; 및 하나 이상의 추가 스크린 층을 발광 층에 도포하여 디스플레이 스크린을 형성하는 단계를 포함한다.

다른 예에서, 디스플레이 스크린을 제조하는 방법은, 광학적으로 광에 불투명한 스트라이프 분할기 소재를, 디스플레이 스크린의 평행한 스트라이프 분할기 어레이를 한정하는, 금형의 평행한 홈 내에 도포하는 단계; 평행한 홈 사이의 금형의 노출된 면과, 평행한 홈에서 스트라이프 분할기 소재의 상단면 상에서 UV 경화성 투명 소재의 투명 층을 도포하는 단계; UV 광을 UV 경화성 투명 소재에 보내서, 상기 소재를 경화하여 스트라이프 분할기 소재와 본딩하는 단계; UV 다이싱 접착 층을 도포하여 경화된 투명 층에 접착시키는 단계; 반송 층을 UV 다이싱 접착 층에 부착하는 단계; 경화된 투명 층에 부착된 스트라이프 분할기의 어레이를 금형의 평행한 홈으로부터 제거하기 위해 반송 층, UV 다이싱 접착 층 및 경화된 투명 층을 들어올리는 단계; 스트라이프 분할기에 의해 분리된 두 개의 인접한 홈에 두 개의 상이한 파장에서 방출하는 두 개의 상이한 발광 소재가 도포되도록 여기 파장에서 여기 광을 흡수하여 여기 파장과는 상이한 파장에서 가시 광을 방출하는 발광 소재로, 경화된 투명 층 위의 스트라이프 분할기 사이의 홈을 충전하는 단계; 발광 소재를 도포하는 단계 동안 각 홈에서 각 발광 소재의 볼륨을 제어하여, 각 홈을 부분적으로 충전하고, 스트라이프 분할기가 공간적으로 삽입되고 스트라이프 분할기에 의해 분리되는 평행한 발광 스트라이프를 형성하는 단계; 하나 이상의 스크린 층을 스트라이프 분할기와 접촉하고 스트라이프 분할기의 상부와 맞물리도록 놓는 단계; UV 광을 UV 다이싱 접착 층에 보내서, 반송 층과 함께 UV 다이싱 접착 층을 경화된 투명 층으로부터 분리하는 단계; 스트라이프 분할기와 발광 스트라이프로부터 경화된 투명 층을 제거하는 단계; 및 제거되는 경화된 투명 층을 대체하는 수광 층을 형성하여 여기 광을 수신하고 발광 스트라이프 내로 보내는 단계를 포함한다.

다른 예에서, 디스플레이 스크린을 제조하는 방법은, 2차원 렌즈 어레이의 렌즈 어레이 층의 평평한 면 상에 금속 층을 형성하는 단계; 애블레이션 레이저 빔을 렌즈 어레이에 주사하여 각 렌즈를 거쳐 금속 층 상에 애블레이션 레이저 빔을 집속시켜 집속된 애블레이션 레이저 빔의 위치에서 금속을 제거하여 핀홀을 형성하고, 그에 따라 금속 층에서 2차원 핀홀 어레이를 형성하는 단계; 및 2차원 핀홀 어레이를 가진 금속 층에 발광 층을 맞물리게 하는 단계를 포함한다. 발광 층은, 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출하는 평행하고 분리된 발광 스트라이프를 포함하며, 각 렌즈의 치수는 각 발광 스트라이프의 폭보다 작아서, 각 발광 스트파이프의 폭 내에는 복수의 렌즈가 있다. 이 방법은, 발광 층과 렌즈 어레이 층을 맞물리게 하여 디스플레이 스크린을 형성하는 단계를 또한 포함한다.

이들 및 기타 예와 구현은 도면, 상세한 설명 및 청구범위에서 상세하게 기재되어 있다.

도 1은, 디스플레이될 영상 정보를 반송하는 주사 레이저 빔의 여기 상태 하에서 컬러 광을 방출하는 레이저-여기 가능한 형광 소재(예컨대, 형광체)로 제조된 형광 스크린을 가진 예시적인 레이저 주사 디스플레이 시스템을 도시한다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 스크린 상의 컬러 픽셀의 구조와 하나의 예시적인 스크린 구조를 도시한다.

도 3a는 스크린 상에 복수의 레이저 빔을 보내는 복수의 레이저를 가진, 도 1의 레이저 모듈의 예시적인 구현을 도시한다.

도 3b와 도 3c는 후-대물렌즈 빔 주사 디스플레이 시스템의 두 예를 도시한다.

도 4는, 주사 여기 광의 광학 여기 상태 하에서 적색, 녹색 및 청색을 방출하기 위한 형광 스트라이프를 가진 형광 스트라이프 층을 구비한 예시적인 스크린을 예시한다.

도 5는 렌즈 어레이 층에 결합된 평행한 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린의 예를 도시한다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 도 5의 디자인에 기반한 렌즈 어레이 조립체의 추가적인 상세한 사항을 도시한다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 5의 렌즈 어레이 조립체에서 핀홀이 각 핀홀을 각 렌즈와 자동으로 정렬하게 하기 위한 레이저 애블레이션 제조 공정의 예를 예시한다.

도 8은 렌즈 어레이 조립체에 결합된 평행한 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린의 다른 예를 도시한다.

도 9 및 도 10은 각각, 도 5 및 도 8의 스크린에서 렌즈 어레이 조립체를 대체하도록 프레넬 렌즈 층과 다이크로익 층의 결합을 사용하는 두 개의 스크린을 도시한다.

도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d는 평행한 발광 스트라이프를 가진 발광 층을 형성하는 사출성형 공정의 예를 예시한다.

도 12a 및 도 12b는 도 5에 도시한 렌즈 어레이 조립체를 사용하여 발광 층을 들어올리는 단계를 예시한다.

도 13a 내지 도 13d는 도 5의 스크린을 제조하기 위한 공정에서의 추가 단계를 예시한다.

도 14a, 도 14b 및 도 14c는 사출성형된 발광 층을 금형으로부터 제거하고 렌즈 어레이 조립체와 같은 다른 스크린 층에 맞물리게 하기 위해 들어 올려진 층의 사용을 도시한다.

도 15a 내지 도 15j는 도 11a 내지 도 11c의 공정과는 상이한 사출성형 공정을 예시한다.

도 16 및 도 17은 도 15a 내지 도 15j의 공정을 기반으로 한 두 개의 스크린 구조를 도시한다.

도 18은 프레넬 렌즈 층을 가진 다른 예시적인 스크린 구조를 도시한다.

본 출원은, 광학 여기 상태 하에서 광을 방출하여 영상를 생성하기 위해, 형광체 및 형광 소재와 같은 발광 소재를 가진 스크린을 사용하는 레이저 HDTV 세트 및 레이저 비디오 디스플레이 시스템을 포함하는 빔 주사 디스플레이 시스템의 구현을 기재한다. 발광 또는 형광 소재를 가진 스크린 디자인의 여러 예를 기재한다. 하나 이상의 주사 여기 레이저 빔의 여기 상태 하에서 형광체 소재를 가진 스크린을 상세하게 기재하고, 본 출원에서 여러 시스템 및 장치 예에서 광학적으로 여기된 형광 소재의 특정 구현 예로서 사용한다.

한 구현으로, 예컨대, 컬러 영상를 형성하는데 적절한 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 생성하기 위해 레이저 빔에 의해 광학적으로 여기 가능한 상이한 세 개의 컬러 형광체를 픽셀 점으로서 또는 평행한 반복적인 적색, 녹색 및 청색 형광체 스트라이프로서 스크린 상에 형성할 수 있다. 본 출원에 기재한 여러 예는 레이저 기반 디스플레이의 여러 특징을 예시하기 위해 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하기 위한 평행한 컬러 형광체 스트라이프를 가진 스크린을 사용한다.

형광체 소재는 발광 소재의 한 타입이다. 형광 소재로서 형광체를 사용하는 예에서의 여러 기재한 시스템, 장치 및 특징은, 다른 광학적으로 여기 가능한, 발광, 비-형광성 형광 소재로 제조된 스크린을 가진 디스플레이에도 적용할 수 있다. 예컨대, 양자점 소재는 적절한 광학 여기 상태 하에서 광을 방출하고, 그에 따라 본 출원에서의 시스템 및 장치를 위한 형광 소재로서 사용할 수 있다. 더욱 상세하게, 특히, CdSe와 PbS와 같은 반도체 화합물은, 광을 방출하기 위한 양자점 소재로서 이 화합물의 대략 엑시톤 보어 반경(exciton Bohr radius) 정도의 직경을 갖는 입자 형태로 제조될 수 있다. 상이한 컬러의 광을 생성하기 위해, 상이한 에너지 밴드 갭 구조를 가진 상이한 양자점 소재를 동일한 여기 광 하에서 상이한 컬러를 방출하는데 사용할 수 있다. 일부 양자점의 크기는 2와 10nm 사이이며, 10 내지 50 원자 사이와 같은 대략 수 십 개의 원자를 포함한다. 양자점은 액체 용액, 분말, 젤리형 매트릭스 소재 및 고체(예컨대 고용체)를 형성하기 위해 여러 소재에서 분산되고 혼합될 수 있다. 양자점 필름 또는 필름 스트라이프가 본 출원의 시스템 또는 장치를 위한 스크린으로서 기판 상에 형성될 수 있다. 한 구현으로, 예컨대, 세 개의 상이한 양자점 소재가, 컬러 영상을 형성하는데 적절한 적색, 녹색 및 청색의 광을 생성하기 위한 광학 펌프로서 주사되는 레이저 빔에 의해 광학적으로 여기되도록 디자인 및 엔지니어링될 수 있다. 그러한 양자점은 평행한 라인(예컨대, 반복되는 순차적 적색 픽셀 점 라인, 녹색 픽셀 점 라인 및 청색 픽셀 점 라인)으로 배치된 픽셀 점으로서 스크린 상에 형성할 수 있다.

여기서 기재한 빔 주사 디스플레이 시스템의 예는, 스크린 상에 증착된 컬러 발광 소재를 여기하여 컬러 영상을 생성하기 위해 적어도 하나의 주사 레이저 빔을 사용한다. 주사 레이저 빔은 적색, 녹색 및 청색이나 다른 가시 컬러로 영상을 반송하도록 변조되고, 레이저 빔이 적색, 녹색 및 청색의 영상으로 적색, 녹색 및 청색의 컬러 발광 소재를 각각 여기하는 방식으로 제어된다. 그러므로 주사되는 레이저 빔은 영상을 반송하지만, 시청자가 보게 되는 가시 광을 직접 생성하지는 않는다. 대신, 스크린 상의 컬러 발광 형광 소재는 주사되는 레이저 빔의 에너지를 흡수하여, 적색, 녹색 및 청색 또는 다른 컬러의 가시 광을 방출하여, 시청자가 보게 되는 실제 컬러 영상을 생성한다.

형광 소재가 광을 방출하거나 냉광을 발하게 하기에 충분한 에너지를 갖는 하나 이상의 레이저 빔을 사용한 형광 소재의 레이저 여기는 광학 여기의 여러 형태 중 하나이다. 다른 구현에서, 광학 여기는, 스크린에서 사용된 형광 소재를 여기하기에 충분한 에너지를 갖는 비-레이저 광원에 의해 생성될 수 도 있다. 비-레이저 여기 광원의 예는, 가시 영역에서 더 높은 에너지의 광을 더 낮은 에너지의 광으로 변환하는 형광 소재를 여기하기 위한 파장 또는 스펙트럼 대역에서 광을 생성하는 여러 발광 다이오드(LEDs), 광 램프 및 기타 광원을 포함한다. 스크린 상에서 형광 소재를 여기하는 여기 광학 빔은 형광 소재에 의해 방출된 가시 광의 주파수보다 더 높은 주파수를 갖는 스펙트럼 영역에서나 주파수에 있을 수 있다. 따라서 여기 광학 빔은, 예컨대 420nm 이하의 파장과 같은 바이올렛 스펙트럼 영역 및 UV 스펙트럼 영역에 있을 수 있다. 후술할 예에서, UV 광 또는 UV 레이저 빔을 형광체 소재나 다른 형광 소재를 위한 여기 광의 예로서 사용하고, 이것은 다른 파장의 광일 수 있다.

도 1은, 컬러 형광체 스트라이프를 가진 스크린을 사용한 레이저-기반 디스플레이 시스템의 예를 예시한다. 대안적으로, 컬러 형광체 점은 또한 스크린 상에서 영상 픽셀을 한정하는데 사용될 수 있다. 시스템은 적어도 하나의 주사 레이저 빔(120)을 생성하여 스크린(101) 상으로 투사하기 위한 레이저 모듈(110)을 포함한다. 스크린(101)은 수직 방향으로 평행한 컬러 형광체 스트라이프를 가지며, 두 개의 인접한 형광체 스트라이프는, 상이한 컬러의 광을 방출하는 상이한 형광체 소재 로 제조된다. 예시한 예에서, 적색 형광체는 레이저 광을 흡수하여 적색 광을 방출하고, 녹색 형광체는 레이저 광을 흡수하여 녹색 광을 방출하며, 청색 형광체는 레이저 광을 흡수하여 청색 광을 방출한다. 인접한 세 개의 컬러 형광체 스트라이프는 세 개의 상이한 컬러를 갖는다. 스트라이프의 하나의 특정한 공간 컬러 시퀀스를 도 1에서 적색, 녹색 및 청색으로 도시한다. 다른 컬러 시퀀스도 사용될 수 있다. 레이저 빔(120)은 컬러 형광체의 광학 흡수 대역폭 내의 파장에 있으며, 보통 컬러 영상에 대해 가시 청색 및 녹색 및 적색보다 짧은 파장에 있다. 예컨대, 컬러 형광체는, 대략 380nm에서 대략 420nm까지의 스펙트럼 범위에서 UV 광을 흡수하여 원하는 적색, 녹색 및 청색 광을 생성하는 형광체일 수 있다. 레이저 모듈(110)은, 빔(120)을 생성하기 위한, UV 다이오드 레이저와 같은 하나 이상의 레이저와, 스크린(101) 상에서 한 번에 하나의 영상 프레임을 렌더(render)하기 위해 수평 및 수직으로 빔(120)을 주사하는 빔 주사 메커니즘과, 적색, 녹색 및 청색을 위한 영상 채널에 대한 정보를 반송하기 위해 빔(120)을 변조하는 신호 변조 메커니즘을 포함할 수 있다. 그러한 디스플레이 시스템은, 시청자 및 레이저 모듈(110)이 스크린(101)의 정반대 측에 있는 후방 투사 시스템으로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 그러한 디스플레이 시스템은, 시청자와 레이저 모듈(110)이 스크린(101)의 동일 측에 있는 전방 투사 시스템일 수 있다.

도 2a는 도 1에서 스크린(101)의 예시적인 디자인을 도시한다. 스크린(101)은 후방 기판(201)을 포함하며, 이 기판(201)은 주사 레이저 빔(120)을 투과시키고, 레이저 모듈(110)에 면하여 주사 레이저 빔(120)을 수신한다. 제 2 전방 기 판(202)은 후방 기판(201)에 대해 고정되어 후방 투사 구성에서 시청자에 면한다. 컬러 형광체 스트라이프 층(203)은 기판(201 및 202) 사이에 위치하며, 형광체 스트라이프를 포함한다. 적색, 녹색 및 청색을 방출하기 위한 컬러 형광체 스트라이프를 각각 "R", "G" 및 "B"로 표시한다. 전방 기판(202)은, 형광체 스트라이프에 의해 방출된 적색, 녹색 및 청색을 투과시킨다. 기판(201 및 202)은, 유리나 플라스틱 패널을 포함한 여러 소재로 제조될 수 있다. 각 컬러 픽셀은 수평 방향에서 세 개의 인접한 컬러 형광체 스트라이프의 부분을 포함하며, 그 수직방향 치수는 수직 방향에서 레이저 빔(120)의 빔 확산에 의해 한정된다. 이처럼, 각 컬러 픽셀은 세 개의 상이한 컬러(예컨대, 적색, 녹색 및 청색)의 세 개의 서브픽셀을 포함한다. 레이저 모듈(110)은 한 번에 한 수평 라인씩, 예컨대 왼쪽에서 오른쪽으로 및 정상에서 바닥까지 레이저 빔(120)을 주사하여 스크린(101)을 채운다. 레이저 모듈(110)은 스크린(101)에 상대적으로 위치가 정해져, 빔(120)의 주사는, 스크린(101) 상에서 각 픽셀 위치와 레이저 빔(120) 사이의 적절한 정렬을 보장하는 미리 결정된 방식으로 제어될 수 있게 된다.

도 2a에서, 주사 레이저 빔(120)은 픽셀 내의 녹색 형광체 스트라이프에서 보내져 이 픽셀에 대해 녹색 광을 생성한다. 도 2b는, 스크린(101)의 표면에 수직한 방향(B-B)을 따라서 본 스크린(101)의 동작을 더 도시한다. 각 컬러 스트라이프는 종방향으로 긴 형상이므로, 빔(120)의 횡단면은, 픽셀에 대해 각 컬러 스트라이프 내에 빔의 필 팩터(fill factor)를 최대화하기 위해 스트라이프의 방향을 따라 연장된 형상을 가질 수 있다. 이것은, 레이저 모듈(110)에서 빔 성형(shaping) 광 학 소자를 사용하여 달성될 수 있다. 스크린 상에서 형광체 소재를 여기하는 주사 레이저 빔을 생성하는데 사용되는 레이저 원은 싱글 모드 레이저나 멀티모드 레이저일 수 있다. 레이저는 또한, 각 형광체 스트라이프의 폭에 의해 제한되는 작은 빔 확산을 갖도록 형광체 스트라이프의 연장된 방향에 수직한 방향을 따라 싱글 모드일 수 있다. 형광체 스트라이프의 연장 방향을 따라, 이 레이저는, 형광체 스트라이프를 가로지르는 방향에서의 빔 확산보다 더 넓은 면적에 걸쳐서 확산하는 복수의 모드를 가질 수 있다. 스크린 상에서 작은 빔 풋프린트를 갖도록 한 방향에서 싱글 모드를 가지며, 스크린 상에서 더 큰 풋프린트를 갖도록 수직 방향에서 복수의 모드를 갖는 레이저 빔의 이러한 사용으로 인해, 빔은 스크린 상에서 연장된 컬러 서브픽셀에 맞는 형상을 갖게 되고, 스크린의 충분한 선명도를 보장하도록 멀티모드를 통해 빔에서 충분한 레이저 출력을 제공하게 된다.

이제 도 3a를 참조하면, 도 1의 레이저 모듈(110)의 예시적 구현을 예시하고 있다. 복수의 레이저를 가진 레이저 어레이(310)는, 향상된 디스플레이 선명도를 위해 스크린(101)에 동시에 주사하기 위해 복수의 레이저 빔(312)을 생성하는데 사용된다. 신호 변조 제어기(320)는 레이저 어레이(310)에서 레이저를 제어 및 변조하도록 제공되어, 레이저 빔(312)은 스크린(101) 상에 디스플레이될 영상을 반송하도록 변조되게 된다. 신호 변조 제어기(320)는, 세 개의 상이한 컬러 채널에 대해 디지털 영상 신호를 생성하는 디지털 영상 프로세서와, 디지털 영상 신호를 반송하는 레이저 제어 신호를 생성하는 레이저 구동기 회로를 포함할 수 있다. 레이저 어레이(310)에서 예컨대, 레이저 다이오드를 위한 전류와 같은 레이저 제어 신호가 이때 레이저를 변조하도록 인가된다.

빔 주사는, 수직 주사를 위한 갈보 미러(galvo mirror)와 같은 주사 미러(340)와, 수평 주사를 위한 복수 면(multi-facet) 다각형 주사기(350)를 사용하여 달성될 수 있다. 주사 렌즈(360)는, 주사 빔을 다각형 주사기(350)로부터 스크린(101) 상으로 투사하는데 사용될 수 있다. 주사 렌즈(360)는 레이저 어레이(310)의 각 레이저를 스크린(101) 상에 비추도록 디자인된다. 다각형 주사기(350)의 상이한 반사면 각각은 동시에 N개의 수평 라인을 주사하며, 여기서 N은 레이저의 수이다. 예시한 예에서, 레이저 빔은 먼저 갈보 미러(340)로 보내지며, 그 다음에 갈보 미러(340)로부터 다각형 주사기(350)로 보내진다. 출력 주사 빔(120)은 그러면 스크린(101) 상으로 투사된다. 중계 광학 기기 모듈(330)이 레이저 빔(312)의 광학 경로에 위치하여, 레이저 빔(312)의 공간 속성을 변경하고, 스크린(101) 상으로 투사된 주사 빔(120)으로서 다각형 주사기(350)와 갈보 미러(340)에 의한 주사를 위해 조밀하게 묶인 빔(332) 번들(bundle)을 생성하여, 형광체를 여기하고 형광체에 의해 방출된 컬러 광에 의해 영상을 생성한다.

레이저 빔(120)은, 상이한 횟수로 상이한 컬러 픽셀과 충돌하도록 스크린(101)을 공간적으로 가로질러 주사된다. 따라서 변조된 빔(120) 각각은, 상이한 횟수로 각 픽셀에 대해 및 상이한 횟수로 상이한 픽셀에 대해 적색, 녹색 및 청색을 위한 영상 신호를 반송한다. 그러므로 빔(120)은, 신호 변조 제어기(320)에 의해 상이한 횟수로 상이한 픽셀에 대해 영상 정보로 코딩된다. 따라서 빔 주사는 빔(120)의 시간-영역 코딩된 영상 신호를 스크린(101) 상에서 공간 픽셀에 매핑한 다. 예컨대, 변조된 레이저 빔(120)은, 세 개의 상이한 컬러 채널에 대한 세 개의 컬러 서브픽셀에 대해 세 개의 순차 시간 슬롯으로 동일하게 나눠진 각 컬러 픽셀 시간을 가질 수 있다. 빔(120)의 변조는 각 컬러에서 원하는 그레이 스케일과, 각 픽셀에서 적절한 컬러 조합과, 원하는 영상 선명도를 생성하기 위한 펄스 변조 기술을 사용할 수 있다.

한 구현으로, 복수의 빔(120)이 상이한 및 인접한 수직 위치에서 스크린(101) 상으로 보내지며, 이때 두 인접한 빔은 스크린(101) 상에서 수직 방향을 따라 스크린(101)의 한 수평 라인만큼 이격되어 있다. 갈보 미러(340)의 주어진 위치와 다각형 주사기(350)의 주어진 위치에 대해, 빔(120)은 스크린(101) 상에서 수직 방향을 따라 서로 정렬되지 않을 수 도 있고, 수평 방향을 따라 스크린(101) 상에서 상이한 위치에 있을 수 도 있다. 빔(120)은 스크린(101)의 한 부분만을 커버할 수 있다. 갈보 미러(340)의 고정된 각도 위치에서, 다각형 주사기(350)의 회전은 레이저 어레이(310)의 N개의 레이저로부터의 빔(120)이 스크린(101) 상에서 N개의 인접한 수평 라인의 한 스크린 세그먼트를 주사하게 한다. 한 스크린 세그먼트에 걸친 각 수평 주사의 끝에서, 갈보 미러(340)는 상이한 고정 각도 위치로 조정되어, N개의 빔(120) 모두의 수직 위치가 N개의 수평 라인의 그 다음 인접한 스크린 세그먼트를 주사하도록 조정되게 된다. 이러한 공정은, 전체 스크린(101)에 주사하여 풀 스크린 디스플레이를 생성할 때까지 반복한다.

도 3a에 도시한 주사 빔 디스플레이 시스템의 상기 예에서, 주사 렌즈(360)는 빔 주사 장치(340 및 350)의 하류에 위치하여, 하나 이상의 주사 여기 빔(120) 을 스크린(101) 상으로 집속한다. 이러한 광학 구성을 "선-대물렌즈(pre-objective)" 주사 시스템이라 한다. 그러한 선-대물렌즈 디자인에서, 주사 렌즈(360)로 보내진 주사 빔은 두 직교 방향을 따라 주사된다. 그러므로 주사 렌즈(360)는 두 직교 방향을 따라 주사 빔을 스크린(101) 상에 집속하도록 디자인된다. 두 직교 방향에서 적절한 집속을 달성하기 위해, 주사 렌즈(360)는 복잡할 수 있고, 종종 복수의 렌즈 소자로 제조된다. 일 구현에서, 예컨대, 주사 렌즈(360)는 2차원 f-세타 렌즈일 수 있고, 이 렌즈는, 입력 빔이 주사 렌즈의 광학 축에 수직한 두 직교 축 각각을 중심으로 주사될 때, 스크린 상의 초점의 위치와 각 주사 각도(세타) 사이에 선형 관계를 갖도록 디자인된다. 그러한 f-세타 렌즈에서, 스크린 상의 초점의 위치는 입력 주사 각도(세타)에 비례한다.

선-대물렌즈 구성에서 f-세타 렌즈와 같은 2차원 주사 렌즈(360)는 두 직교 주사 방향을 따라 광학적 왜곡을 보일 수 있고, 이것으로 인해 스크린(101) 상의 빔 위치는 곡선을 그리게 된다. 그러므로 스크린(101) 상에서 예정된 직선 수평 주사 라인은 곡선이 된다. 2차원 주사 렌즈(360)에 의해 초래된 왜곡은 스크린(101) 상에서 볼 수 있고, 따라서 디스플레이된 영상 품질을 저하할 수 있다. 곡선(bow) 왜곡 문제를 완화하는 하나의 방식으로는, 곡선 왜곡을 줄이기 위해 복수의 렌즈 소자를 가진 복잡한 렌즈 구성으로 주사 렌즈(360)를 디자인하는 것이 있다. 복잡한 복수의 렌즈 소자로 인해 최종 렌즈 조립체는 원하는 f-세타 조건에서 벗어나게 되며, 그에 따라 광학 주사 성능이 손상될 수 있다. 조립체에서 렌즈 소자의 개수는, 왜곡에 대한 허용오차가 감소함에 따라 보통 증가한다. 그러나 복잡한 복수의 렌즈 소자를 가진 그러한 주사 렌즈는 제조하기에 비쌀 수 있다.

선-대물렌즈 주사 빔 시스템에서 2차원 주사 렌즈와 관련된 상기 왜곡 문제를 회피하기 위해, 다음의 단락은 후-대물렌즈 빔 주사 디스플레이 시스템의 예를 기재하며, 이러한 시스템은 2차원 주사 렌즈(360)를 더 간단하고 덜 비싼 1차원 주사 렌즈로 대체하도록 구현될 수 있다. "후-대물렌즈 주사 빔 시스템"이라는 명칭으로 2007년 4월 30일에 출원된 미국특허출원(미국특허공개번호 제________호)은 이 출원에 기재한 형광체 스크린과 사용하기에 적절한 후-대물렌즈 주사 빔 시스템의 예를 기재하고, 본 출원의 명세서의 일부로서 참조로서 병합되어 있다. 본 출원에 기재한 스크린 디자인은 후-대물렌즈 및 선-대물렌즈 빔 주사 디스플레이 시스템 모두에서 사용될 수 있다.

도 3b는, 도 1의 시스템 디자인을 기반으로 한 후-대물렌즈 빔 주사 디스플레이 시스템의 예시적인 구현을 도시한다. 복수의 레이저를 가진 레이저 어레이(310)는, 향상된 디스플레이 선명도를 위해 스크린(101)에 동시에 주사하도록 복수의 레이저 빔(312)을 생성하는데 사용된다. 신호 변조 제어기(320)는 레이저 어레이(310)에서 레이저를 제어 및 변조하도록 제공되어, 레이저 빔(312)은 스크린(101) 상에서 디스플레이될 영상을 반송하도록 변조되게 된다. 빔 주사는 다각형 주사기(350)와 같은 수평 주사기와, 갈바노미터 주사기(340)와 같은 수직 주사기를 가진 2-주사기 디자인을 기반으로 한다. 다각형 주사기(350)의 상이한 반사면 각각은 N개의 수평 라인을 동시에 주사하며, 여기서 N은 레이저의 수이다. 중계 광학 모듈(330)은, 수평 주사를 위해 다각형 주사기(350)의 면 치수 내에서 확산하는 콤 팩트한 레이저 빔(332) 세트를 형성하기 위해 레이저 빔(312)의 간격을 줄인다. 다각형 주사기(350)의 하류에는, 1-D 수평 주사 렌즈(380)가 있고, 그 다음에는 수직 주사기(340)(예컨대, 갈보 미러)가 있으며, 이 주사기(340)는 다각형 주사기(350)로부터 1-D 주사 렌즈(380)를 거쳐 각각의 수평방향으로 주사된 빔(332)을 수신하며, 다각형 주사기(350)의 그 다음 면에 의한 그 다음 수평 주사 이전에 각 수평 주사의 끝에서 각 수평방향으로 주사된 빔(332)에 수직 주사를 제공한다. 수직 주사기(340)는 2-D 주사 빔(390)을 스크린(101)으로 보낸다.

수평 및 수직 주사의 이러한 광학 디자인 하에서, 1-D 주사 렌즈(380)는 다각형 주사기(140)의 하류와, 수직 주사기(340)의 상류에 위치하여, 각 수평 주사된 빔을 스크린(101) 상에 집속하고, 스크린(101) 상에서 디스플레이된 영상에 대한 수평 방향 곡선 왜곡을 허용 가능 범위 내에서 최소화시켜, 스크린(101) 상에서 시각적으로 "직선" 수평 주사 라인을 생성한다. 직선 수평 주사 라인을 생성할 수 있는 그러한 1-D 주사 렌즈(380)는 유사한 성능의 2-D 주사 렌즈보다 상대적으로 더 간단하고 덜 비싸다. 주사 렌즈(380)의 하류에 있는 수직 주사기(340)는 평평한 반사기이고, 빔을 스크린(101)으로 단지 반사하고, 상이한 수평 라인을 주사하기 위해 스크린(101) 상에서 상이한 수직 위치에서 각 수평 방향으로 주사된 빔을 위치시키도록 수직 방향으로 주사한다. 수평 방향을 따라 수직 주사기(340) 상의 반사기의 치수는 다각형 주사기(350) 및 주사 렌즈(380)로부터 입사된 각 주사 빔의 공간 범위(spatial extent)를 커버할 만큼 충분히 크다. 1-D 주사 렌즈(380)는 수직 주사기(340)의 상류에 있기 때문에, 도 3b의 시스템은 후-대물렌즈 디자인이다. 이 특정한 예에서, 수직 주사기(340)의 하류에는 어떠한 렌즈나 기타 집속 소자도 없다.

특히, 도 3b에서 후-대물렌즈 시스템에서, 특정한 빔에 대해서 주사 렌즈로부터 스크린(101) 상의 위치까지의 거리는 수직 주사기(340)의 수직 주사 위치에 따라 변한다. 그러므로 1-D 주사 렌즈(380)가 연장된 1-D 주사 렌즈의 중심을 가로질러 직선 수평 라인을 따라 고정된 초점 거리를 갖도록 디자인될 때, 각 빔의 초점 속성은, 스크린(101) 상에서 일관된 빔 집속을 유지하기 위해 수직 주사기(380)의 수직 주사 위치에 따라 변해야 한다. 이러한 점에서, 다이나믹한 집속 메커니즘이, 수직 주사기(340)의 수직 주사 위치를 기반으로 해 1-D 주사 렌즈(380)로 입사되는 빔의 수렴을 조정하도록 구현될 수 있다.

예컨대, 레이저로부터 다각형 주사기(350)로의 하나 이상의 레이저 빔의 광학 경로에서, 고정 렌즈와 다이나믹 재집속 렌즈를 다이나믹 집속 메커니즘으로서 사용할 수 있다. 각 빔은, 정지된 렌즈의 상류에 있는 위치에서 다이나믹 집속 렌즈에 의해 집속된다. 렌즈의 초점이 렌즈의 초점과 일치할 때, 렌즈로부터의 출력 광은 평행하게 된다(collimated). 렌즈의 초점 사이의 편향(deviation)의 방향 및 양에 따라, 콜리메이터 렌즈(collimator lens)로부터 다각형 주사기(350) 쪽으로의 출력 광은 발산 또는 수렴할 수 있다. 그러므로 두 렌즈의 그 광학 축을 따라서의 상대적인 위치가 조정됨에 따라, 스크린(101) 상에 주사된 광의 집속은 조정될 수 있다. 재집속 렌즈 작동기(actuator)를, 제어 신호에 응답하여 렌즈 사이의 상대적인 위치를 조정하는데 사용할 수 있다. 이러한 특정한 예에서, 재집속 렌즈 작동기 는, 수직 주사기(340)의 수직 주사와 동기화하여, 다각형 주사기(350)로부터 광학 경로를 따라서 1-D 주사 렌즈(380)로 보내진 빔의 수렴을 조정하는데 사용된다. 도 3b의 수직 주사기(340)는 제 1 수평 주사기(350)의 주사율보다 훨씬 더 작은 주사율로 주사하며, 그에 따라, 스크린(101) 상에서의 수직 주사에 의해 초래된 집속 변동은, 더 느린 수직 주사율에서 시간에 따라 변한다. 이로 인해, 집속 조정 메커니즘은 도 1의 시스템에서 구현되게 되며, 이때 응답 속도의 하한은 높은 수평 주사율보다 더 느린 수직 주사율에 있다.

도 3b에서 후-대물렌즈 주사 빔 시스템의 상기 예는, 주사 렌즈(380)의 하류에 위치한 제 1 빔 주사기로서 수평 주사를 위한 다각형 주사기(350)와, 주사 렌즈(380)의 하류에서 수직 주사를 위한 제 2 빔 주사기로서 갈보 미러와 같은 수직 주사기(340)를 사용한다. 다른 구현에서, 주사 렌즈(380)의 상류에 위치한 제 1 빔 주사기는 갈보 미러와 같은 수직 주사를 위한 수직 주사기이고, 주사 렌즈(380)의 하류에 있는 제 2 주사기는 수평 주사를 위한 다각형 주사기이다. 이러한 구성은 작은 갈보 반사기를 사용하도록 디자인될 수 있고, 그에 따라 도 3b의 후-대물렌즈 시스템에 필요한 상류 다각형 주사기의 수평 주사 방향을 따라 치수를 가진 대형 하류 갈보 반사기를 회피할 수 있다. 대형 갈보 반사기는 소형 갈보 반사기보다 더 큰 동작 출력을 필요로 할 수 있고, 그 다이나믹 범위는 소형 갈보 반사기와 비교해 더 큰 중량으로 인해 제한될 수 있다. 이 시스템에서, 왜곡 패턴은 다른 패턴에 비해 회전시키며, 이것은, 수직 방향의 강한 왜곡이 점(spot)을 회전시키며, 이것은 효과적으로 더 넓은 점을 의미하기 때문에, RGB 수직 라인에 바람직하다.

도 3c는, 도 3b에서 두 주사 장치의 순서가 바뀐 후-대물렌즈 구성에서 레이저 어레이(310)의 복수의 레이저를 기반으로 한 레이저 주사 디스플레이 시스템의 예를 도시한다. 이 빔 주사 디스플레이 시스템은, 각각 복수의 레이저 빔을 생성하기 위해 레이저 어레이(310)를 형성하는 레이저, 두 직교 방향에서의 레이저 빔을 스크린(101) 상으로 주사하기 위해 레이저 빔의 광학 경로에서 주사 렌즈(380A)의 두 측에 위치한 두 주사기(340A 및 350A)를 가진 빔 주사 모듈; 및 두 인접한 레이저 빔 사이의 간격을 줄이고, 주사 모듈에서 레이저 빔을 중첩시키기 위해 렌즈(330A, 330B 및 330C)를 포함하는, 레이저(310)와 주사 모듈 사이에 위치한 무한 초점의 광학 중계 모듈(330)을 포함한다. 도 3c의 디자인의 일 구현에서, 주사 렌즈(380)는 수직 주사기(340A)의 반사면을 다각형 주사기(350A)의 반사 면 상으로 비추도록 디자인될 수 있어서, 콤팩트한 다각형 주사기의 상대적으로 소형 다각형 면은 다각형 주사기의 전력 소비와 다이나믹 범위를 줄이는데 사용될 수 있게 된다. 미러(337 및 338)는, 작은 광학 깊이로 광학 경로를 접기 위해 다각형 주사기(350A)와 스크린(101) 사이의 광학 경로에 위치한다.

일 구현에서, 무한 초점의 중계 모듈(330)은, 레이저로부터 레이저 빔을 수신하여 집속하기 위한 제 1 초점 길이를 갖는 제 1 렌즈; 제 1 초점 길이보다 더 짧은 제 2 초점 길이를 가지며 제 1 렌즈로부터의 레이저 빔을 집속하기 위해 제 1 초점 길이만큼 제 1 렌즈로부터 이격되어 있는 제 2 렌즈; 및 제 2 초점 길이보다 더 긴 제 3 초점 길이를 가지며, 제 2 렌즈로부터의 레이저 빔을 주사 모듈로 집속하고 보내기 위해 제 2 렌즈로부터 제 3 초점 길이만큼 이격되어 있는 제 3 렌즈를 포함할 수 있다. 무한 초점 광학 중계 모듈(330)의 예가 "형광 스크린을 사용한 빔 주사 디스플레이 시스템을 위한 광학 디자인"이라는 명칭으로 2006년 10월 25일에 출원된 PCT 출원 제 PCT/US2006/041584호(PCT 공개 번호 제 WO 2007/050662호)와, "형광 스크린을 사용한 빔 주사 디스플레이 시스템을 위한 광학 디자인"이라는 명칭으로 2006년 8월 24일에 출원된 미국특허출원 제 11/510,495호(미국공개번호 US2007-0206258A1호)에 기재되어 있고, 이들 출원은 본 출원의 명세서의 일부로서 참조로서 병합되어 있다.

도 3c에서, 레이저 빔은 싱글 판(즉, 동공판(pupil plane))에 중첩하도록 제어된다. 주사 렌즈(380A)의 상류에 있는 예컨대 갈보 미러와 같은 싱글-축 주사 주사기는 동공판에 위치하고, 이 예에서 수직 방향인 한 축을 따라 모든 빔을 주사하는데 사용된다. 주사 렌즈(380A)는 상류 수직 주사기(150)(예컨대, 갈보 미러)로부터의 주사된 빔의 전 각도 범위를 허용할 만큼 충분히 큰 시야(field-of-view)를 갖도록 디자인된다. 주사 렌즈(380A)는, 빔을 스크린(101)에 집속시키는 수렴 렌즈이다. 주사 렌즈(380A)는, 갈보 미러(340A)를 하류 다각형 주사기(350A) 상의 다각형 반사면 상에 비추는데 또한 사용된다. 이러한 비추는 기능은 다각형 주사기(350A)를 상대적으로 소형이 되게 한다. 비추는 기능이 없다면, 주사된 빔은 갈보 미러(340A)로부터의 거리가 증가함에 따라 당연히 확산하기 때문에, 다각형 주사기(350A)는 상대적으로 대형이 될 것이다. 도 3c의 주사 렌즈(380A)는 싱글-소자 렌즈이거나, 그 기능, 예컨대 갈보 미러(340A)의 주사 범위에 걸친 집속 및 재비춤을 실행하기 위해 복수의 렌즈 소자를 포함할 수 있다.

주사 렌즈(380A)의 하류에서, 다각형 주사기(350A)는 주사 렌즈(380A)로부터의 수렴되는 빔을 스크린(101) 상으로 주사한다. 수렴 빔의 초점은 일반적으로 곡면 상에 놓일 수 있다. 초점 서보(focus servo)가 빔을 스크린(101)의 평면 상으로 다이나믹하게 재집속하는데 사용된다. 이 예에서, 초점 서보는, 도시한 바와 같이 에어 갭에 의해 분리된 적어도 두 개의 렌즈 소자(334 및 335)를 포함한다. 두 렌즈 중 하나(예컨대, 렌즈(334))는 양의 초점 길이를 가지며, 다른 하나(예컨대, 렌즈(335))는 음의 초점 길이를 갖는다. 두 개의 렌즈(334 및 335) 사이의 상대적인 간격을 제어하기 위해 작동기를 제공한다. 초점 서보에 진입하고 빠져나가는 빔은, 초점 서보를 포함하는 렌즈가 규정된 거리(즉, 중립 또는 공칭 위치)만큼 분리되어 있을 때 공칭적으로 평행하게 된다. 도 3c에 도시한 예에서, 초점 서보의 한 렌즈는 정지되어 있고, 다른 렌즈는 빔의 다이나믹 재집속을 허용하도록 축방향으로 이동한다. 이동 가능한 렌즈(예컨대, 렌즈(335))는, 빔을 스크린(101) 상에 집속시키기에 충분한 거리만큼 그 공칭 위치에서 이동한다. 후-대물렌즈 시스템에서, 출력 2-D 주사 빔은 수평 방향에서 "곡선" 왜곡과 같은 광학 왜곡을 가질 수 있다. 복수의 렌즈 소자를 가진 왜곡 정정 광학 모듈(336)이, 광학 왜곡을 줄이기 위해 다각형 주사기(350A)와 스크린(101) 사이의 광학 경로에서 제공될 수 있다.

도 1, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서 형광 스크린(101)에 대한 도 2b의 스트라이프 디자인은 여러 구성으로 구현될 수 있다. 도 2A는, 두 기판(201 및 202) 사이에서 컬러 형광체 스트라이프 층과 같은 형광 층(203)을 위치시키는 일 예를 도시한다. 후방 투사 시스템에서, 시청자 측 쪽으로 보내진 형광 층으로부터 방출된 광 의 양을 최대화하면서, 스크린(101)이 입사된 주사 여기 빔(120)에서 가능한 많은 광을 형광 층으로 결합하는 것이 바람직하다. 많은 스크린 메커니즘은, 여기 광의 효율적인 수집, 시청자 측 쪽으로 보내진 형광 광의 최대화, 스크린 콘트래스트의 향상 및 스크린 글레어(glare)의 감소를 포함한 스크린 성능을 향상시키기 위해 스크린(101)에서 개별적으로 또는 결합되어 구현될 수 있다. 스크린(101)의 구조 및 소재는 특정한 응용의 비용 및 기타 요건에 대한 제약을 충족하도록 디자인 및 선택될 수 있다.

도 4는, 주사 여기 광의 광학 여기 상태 하에서 적색, 녹색 및 청색을 방출하기 위해 형광 스트라이프를 가진 형광 스트라이프 층을 구비한 예시적인 스크린(101)을 예시한다. 많은 스크린 특징을 예로서 예시하였고, 특정 스크린에서 선택적으로 구현할 수 있다. 그러므로 도 4에 예시한 특징 중 일부만을 가진 특정한 형광 스크린으로도 특정한 디스플레이 응용에 충분할 수 있다.

도 4의 형광 스크린(101)은, 형광 층(400)을 포함한 여러 스크린 구성요소에 경질의 구조적 지지부를 제공하기 위해 적어도 하나의 기판 층(424)을 포함한다. 이 기판 층(424)은 얇은 기판이나 경질의 시트일 수 있다. 도 4에 예시한 바와 같이 형광 층(400)의 시청자 측에 위치할 때, 기판 층(424)은 형광 스트라이프(401, 402 및 403)에 의해 방출된 가시 컬러 광을 투과하거나 부분적으로 투과하는 소재로 만들어질 수 있다. 부분 투과 소재는, 광학 중성 농도 필터(optical neutral density filter)처럼 동작하기 위해 형광 스트라이프에 의해 방출된 세 개의 컬러를 포함하는 가시 광을 균일하게 감쇄시킬 수 있다. 기판 층(424)은 플라스틱 소 재, 유리 소재, 또는 기타 적절한 유전체 소재로 만들어질 수 있다. 예컨대, 기판 층(424)은 아크릴 경질 시트로 제조될 수 있다. 기판 층(424)의 두께는 일부 디자인에서는 수 mm일 수 있다. 게다가, 기판 층(424)은, 여기 광이 시청자에게 도달하는 것을 차단하고 흡수되지 않은 여기 광을 다시 형광 층(400)으로 리사이클하기 위해 여기 빔(120)의 여기 광에 불투명성 및 반사성을 갖도록 제조될 수 있다.

기판 층(424)은 또한 형광 층(400)의 다른 측 상에 위치할 수 있다. 여기 빔(120)은 형광 층(400)에 진입하기 위해 기판 층(424)을 투과해야 하기 때문에, 기판 층(424)용 소재는 여기 빔(120)의 여기 광을 투과시켜야 한다. 게다가, 이 구성에서 기판 층(424)은, 형광 층(400)으로부터 입사한 임의의 방출된 가시 광을 시청자 측 쪽으로 보내서 디스플레이된 영상의 선명도를 개선하기 위해, 형광 층(400)에 의해 방출된 가시 광에 또한 반사성일 수 도 있다.

형광 층(400)은, 적색, 녹색 및 청색 형광체 스트라이프와 같은 반복적인 컬러 패턴을 가진 평행한 형광 스트라이프를 포함한다. 형광 스트라이프는 도 1에 도시한 주사 여기 빔(120)의 수평 주사 방향에 수직하다. 도 4와 도 2b에 예시한 바와 같이, 스크린 상의 각 디스플레이 픽셀은, 인접한 적색, 녹색 및 청색 스트라이프(401, 402 및 402)로 된 부분인 세 개의 서브픽셀을 포함한다. 수평 방향을 따라서 각 서브픽셀의 치수는 각 스트라이프의 폭에 의해 한정되고, 수직 방향을 따라서 치수는 수직 방향을 따라서 빔 폭에 의해 한정된다. 광학적으로 반사성이고 불투명성일 수 있거나, 광학적으로 흡수성인 스트라이프 분할기(404)가, 두 개의 인접한 서브픽셀 사이의 크로스토크를 최소화하거나 줄이기 위해 임의의 두 개의 인 접한 형광 스트라이프 사이에서 형성될 수 도 있다. 그 결과, 하나의 컬러 픽셀 내의 두 개의 인접한 서브픽셀 사이와 두 개의 인접한 컬러 픽셀 사이의 경계에서의 스미어링(smearing)은 줄어들 수 있고, 스크린의 해상도와 콘트래스트는 개선될 수 있다. 각 스트라이프 분할기(404)의 측벽은 각 서브픽셀의 선명도와 스크린의 효율을 개선하기 위해 광학적으로 반사성을 갖도록 제조될 수 있다. 게다가, 시청자 측에 면하는 스트라이프 분할기(404)의 면들은 예컨대 검은색 흡수성 층으로 코딩됨으로써, 검게 될 수 있어서, 시청자 측으로의 반사나 글레어를 줄일 수 있다.

기판 층(424)과 형광 층(400)의 상기 기본 구조는, 하나 이상의 스크린 소자를 더하여 스크린의 여러 속성 및 성능을 향상시키기 위한 빌딩 블록으로서 사용될 수 있다. 형광 층(400)은, 여기 파장에 있는 여기 광이 형광 소재에 의해 흡수되고 상이한 컬러의 가시 형광 광으로 변환되어 영상을 시청자에게 디스플레이하게 되는 환경에서 광학적으로 활성 층이다. 이러한 점에서, 형광 층(400)은 스크린의 "여기 측"과 "시청자 측" 사이의 경계 영역(division)이며, 여기서 두 측의 광학 속성은, 스크린 성능을 향상시키도록 두 측 각각에서 원하는 광학 효과를 달성하기 위해 매우 상이하게 디자인된다. 그러한 광학 효과의 예는, 여기 빔(120)의 형광 층으로의 결합을 향상시키는 효과, 형광 층(400)에 의해 흡수되지 않은 반사되고 산란된 여기 광을 다시 형광 층(400)으로 리사이클하는 효과, 형광 층(400)으로부터 스크린의 시청자 측 쪽으로 방출된 가시 광의 양을 최대화하는 효과, 주위 광의 반사에 의해 초래된 시청자로의 스크린 글레어를 감소시키는 효과, 여기 광이 스크린으로부터 시청자 쪽으로 빠져나가는 것을 차단하는 효과, 및 스크린의 콘트래스트를 향 상시키는 효과를 포함한다. 여러 스크린 소자는 이들 광학 효과 중 하나 이상을 달성하도록 구성될 수 있다. 그러한 스크린 소자의 여러 예를 도 4에 예시한다.

도 4를 참조하면, 여기 빔(120)에 면하는 스크린의 진입 측에서, 진입 층(411)은 여기 빔(120)을 스크린(101)에 결합하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 프레넬 렌즈 층이 이 진입 층(411)으로서 사용될 수 있어서, 주사 여기 빔(120)의 입사 방향을 제어할 수 있다. 다른 예로, 렌즈 소자 어레이와 각 서브픽셀이나 형광 스트라이프의 폭 내에서 복수의 렌즈를 가진 매칭 핀홀 어레이를 구비한 렌즈 어레이 층을 이 진입 층(411)에서 구현할 수 있다. 다른 예로, 프리즘 층이나 고-굴절률 유전체 층을 또한 진입 층(411)의 일부로서 사용할 수 있어서, 형광 층에 의해 방출된 가시 광 및 여기 광을 포함하는 광을 스크린으로 리사이클할 수 있다. 시청자에 대한 스크린의 선명도를 개선하기 위해, 제 1 다이크로익 층(412)(D1)은 형광 층(400)의 상류(예컨대, 형광 층(400)의 여기 측 상)에서 여기 빔(120)의 경로에서 위치할 수 있어서, 여기 빔(120)의 파장에서 광을 투과시키고, 형광 층(400)에 의해 방출된 가시 광을 반사할 수 있다. 제 1 다이크로익 층(412)은 형광 광의 광학 손실을 줄일 수 있고, 그에 따라 스크린 선명도를 향상시킬 수 있다. 형광 층(400)의 시청자 측 상에서, 제 2 다이크로익 층(421)(D2)은 형광 층(400)에 의해 방출된 가시 광을 투과시키고, 여기 빔(120)의 파장에서 광을 반사하도록 제공될 수 있다. 그러므로 제 2 다이크로익 층(421)은, 형광 층(400)을 통과한 여기 광을 형광 층(400)으로 다시 리사이클할 수 있고, 그에 따라 여기 광의 사용 효율 및 스크린 선명도를 증가시킨다.

형광 층(400)의 시청자 측 상에서, 콘트래스트 향상 층(422)이 스크린 콘트래스트를 개선하기 위해 포함될 수 있다. 콘트래스트 향상 층(422)은, 스크린 층에 수직한 방향을 따라 형광 층(400)에서 형광 스트라이프에 공간적으로 대응하고 이것과 정렬되는 컬러 선택적 흡수 스트라이프를 포함할 수 있다. 컬러 선택적 흡수 스트라이프 각각은, 그러므로 형광 스트라이프의 각 컬러의 광을 투과하고, 다른 형광 스트라이프의 컬러의 광은 흡수한다. 대안적으로, 콘트래스트 향상 층(422)은, 가시 광을 균일하게 감쇄시켜 주위 광의 반사로 인한 스크린의 글레어를 줄이는 광학 중성 농도 필터 층일 수 있다. 이러한 중성 농도 필터링 기능은 또한 기판 층(424)을 포함하는 형광 층(400)의 시청자 측 상의 하나 이상의 다른 층에서 구현될 수 있다.

게다가, 스크린은 스크린의 선명도 및 시야각을 광학적으로 향상시키기 위해 형광 층(400)의 시청 측 상에 스크린 이득 층(423)을 포함할 수 있다. 이득 층(423)은 렌즈 소자를 가진 렌티큘러 층(lenticular layer), 회절 소자의 회절 광학 층, 홀로그래픽 소자를 가진 홀로그래픽 층, 또는 이들 및 기타 구조의 결합을 포함할 수 있다. 형광 층(400)의 시청자 측 상의 층(423, 422 및 421)의 공간적인 순서는 도 4에 도시한 것과 상이할 수 있다.

더 나아가, 여기 차단 층(425)은, 임의의 여기 광이 시청자 측으로 스크린을 빠져나오는 것을 차단하기 위해 형광 층(400)의 시청자 측 상에 위치할 수 있다. 이 층은, 가시 광을 투과시키고 여기 광을 흡수하는 소재로 구현될 수 있다. 예컨대, 400-415nm의 방사선일 수 있는 여기 광을 차단하기 위해 폴리에스테르 원료의 컬러 필터를 이 층으로서 사용할 수 있다. 일부 구현에서, 이러한 차단 필터는, 430nm 초과 시 50%보다 큰 투과도를 갖는 반면, 410nm 미만 시 0.01%보다 작은 투과도를 가질 수 있다. 중성 농도 필터링 기능은 또한, 430nm와 670nm 사이의 가시광을 균일하게 감쇄시킬 수 있는 것과 같이, 이 층에 병합될 수 있다. 이러한 차단 기능은 기판 층(424)에 병합될 수 있다.

도 4에서, 여기 광(예컨대, UV)을 차단하고, 가시광을 투과하는 다이크로익 층(D2)(421)과 광학 중성 농도(ND) 필터(422)는 발광 층의 시청자 측 상에 형성할 수 있다. 지지 기판(424)이 시청자 측 상에 위치하기 때문에, 지지 기판(424)은 발광 층에 의해 방출된 가시 컬러 광을 투과하거나 부분적으로 투과하는 소재로 만들어질 수 있다. 발광 스트라이프에 의해 방출된 세 개의 컬러를 포함하는 가시 광을 균일하게 감쇄시키는 부분 투과 소재를 광학 중성 농도(ND) 필터처럼 동작하도록 지지 기판(424)에 사용할 수 있다. 게다가, 지지 기판(424)은, 여기 광이 시청자에게 도달하는 것을 차단하고, 흡수되지 않은 여기 광을 다시 발광 층으로 리사이클하기 위해 여기 빔(120)의 여기 광을 반사하고 불투명성이 되게 할 수 있다.

도 5는, 렌즈 어레이 층(510)에 결합된 평행한 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린의 예를 도시한다. 지지 기판(424)은 여러 스크린 층을 지지하도록 스크린의 시청자 측 상에 제공되며 플라스틱 및 기타 소재로 제조될 수 있다. 발광 층은 투명한 본딩 층(540)을 통해 기판(424)에 맞물리며, 도 4에서 스트라이프(401, 402 및 403)와 같은 평행하고 분리된 발광 스트라이프를 포함한다. 각 스트라이프는 여기 광(120)을 흡수하여, 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출한다. 이 예에서, 각 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 발광 소재 스트라이프(401, 402 또는 403)와, 발광 소재 스트라이프와 핀홀 어레이 층(520) 사이에 위치한 투명 필터와 같은 투명 소재의 스트라이프(501)를 포함한다. 평행한 스트라이프 분할기는, 각 스트라이프 분할기가 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이에 위치한 채로 발광 스트라이프에 삽입되어 있다. 각 스트라이프 분할기는 광학적으로 반사성 및 불투명성이어서, 향상된 컬러 순도 및 영상 콘트래스트를 위해 두 개의 인접한 발광 스트라이프를 광학적으로 격리시킨다. 이 예에서, 각 스트라이프 분할기는, 검은색의 광학적으로 흡수성 소재와 같은 광학적 불투명 코어(531)와, 두 개의 인접한 발광 스트라이프 각각과 인터페이스하는 광학적 불투명 코어(531)의 양 측 상에 형성된 광학적 반사 층(532)을 포함한다.

렌즈 어레이 층(510)은, 렌즈(511)의 2차원 어레이를 형성하도록 투명 렌즈 어레이 지지 층(512) 상에 형성되고, 여기 광(120)을 발광 층으로 보내도록 발광 층의 여기 측 상에 위치한다. 각 렌즈(511)의 치수는 각 발광 스트라이프의 폭보다 작으며, 예컨대 스트라이프 당 네 개의 렌즈(511)와 같이 각 발광 스트라이프의 폭 내에는 복수의 렌즈가 있다.

도 5의 스크린은 렌즈 어레이 층과 결합되어 있는 핀홀 어레이 층(520)을 포함한다. 핀홀 어레이 층(520)은 반사성 및 불투명 층(522)을 포함하도록 발광 층과 렌즈 어레이 층(510) 사이에 형성되고, 이러한 층(522)은 렌즈 어레이 층(510)과 중첩되고 렌즈(511)와 각각 정렬되는 핀홀(521)의 2차원 어레이로 패터닝되어, 각 렌즈(511)에 의해 이 렌즈(511)에 대한 각 핀홀(521)에 집속된 여기 광(120)은 발 광 층에 도달하도록 반사성 및 불투명 층(522)을 통과할 수 있게 되는 반면, 핀홀(521)을 빗나간, 다른 방향에서의 여기 광은 차단되고 반사성 및 불투명 층(522)에 의해 반사된다. 각 스트라이프는 예컨대 대략 수 십 ㎛(예컨대, 20㎛) 범위의 직경을 가진 마이크로 렌즈와 같은 복수의 렌즈(511)를 커버할 수 있고, 각 스트라이프나 서브픽셀이 수신한 여기 광(120)은 렌즈(511)에 의해 복수의 수렴 미니 여기 빔으로 변환된다. 각 렌즈(511)의 집속은 여기 광(120)의 처리량을 증가시키기 위해 광 출력의 대부분을 각 핀홀(521)을 거쳐 발광 층으로 보낸다. 렌즈 어레이 층(510)은, 반사성 및 불투명 층(522)을 거친 광의 높은 결합 효율을 얻기 위해 100% 또는 거의 100%의 필 팩터를 갖도록 디자인될 수 있다. 이러한 디자인은, 렌즈 어레이 층(510)에 의해 수신된 여기 광(120)이 발광 층에 도달하도록 핀홀 어레이 층(520)을 투과함을 보장한다. 이러한 점에서, 렌즈 어레이 층(510)과 핀홀 어레이 층(520)의 이러한 조합은 도 4에서 진입 층(411)의 기능을 제공한다.

게다가, 핀홀 어레이 층(520)은, 발광 층과 핀홀 어레이 층(520) 사이에 렌즈가 없을 때, 핀홀 어레이 층(520) 쪽으로의 광이 모든 방향에서 확산되기 때문에, 발광 층으로부터 핀홀 어레이 층(520)으로 보내진 광에 대한 차단기로서 반사성 및 불투명 층(522)을 사용한다. 특히, 발광 층에 의해 방출된 가시 광은 모든 방향으로 확산된다. 투명 필러 스트라이프(501)가 발광 소재(401, 402 또는 403)와 핀홀 어레이 층(520) 사이에 위치하여, 발광 소재에 의해 방출된 가시 광에 대한 전파 공간을 만들어, 임의의 핀홀(511)에 도달하기 전에 핀홀 어레이 층(520) 쪽으로 전달되는 방출된 가시 광의 충분한 발산을 허용한다. 예컨대, 투명 필러 스트라 이프(501)는 방출된 가시 광에 충분한 발산을 만들기 위해 수 십 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 투명 스트라이프(501)의 최소 두께는 각 렌즈(511)의 초점 길이의 1/2로 설정될 수 있다. 그 결과, 그러한 광의 적은 부분만이 핀홀 어레이 층(520)에서 핀홀(521)을 통과할 수 있고, 대부분의 가시 광 및 흡수되지 않은 여기 광은 반사성 및 불투명 층(522)에 의해 다시 발광 층 쪽으로 반사된다. 그러한 반사된 광은 스크린의 선명도 및 광학 효율을 개선하도록 "리사이클"된다. 이러한 점에서, 렌즈 어레이 층(51)과 핀홀 어레이 층(520)의 이러한 결합은 또한 도 4에서 다이크로익 층(D1)(411)처럼 동작한다.

렌즈 어레이 층(510)과 핀홀 어레이 층(520)의 결합은 도 5에 도시한 바와 같은 렌즈 어레이 조립체(500)이다. 점착성 층(530)이 발광 층과 핀홀 어레이 층(520) 사이에 위치할 수 있어서, 렌즈 어레이 조립체(500)를 발광 층에 맞물리게 한다. 점착성 층(530)은 예컨대 투명 접착 층일 수 있다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 렌즈 어레이 조립체(500)의 추가적인 상세한 내용을 도시한다. 도 6a는 여기 측으로부터 시청자 측으로의 방향을 따라서 본 평면도를 도시한다. 이 특정 예에서, 각 렌즈(511)는 6각형 형상을 가지며, 어떠한 갭도 없이 6개의 인접한 렌즈(511)와 나란히 인접해 있어 100%의 필 팩터를 갖는다. 다른 렌즈 형상도 사용할 수 있다. 도 6b는 렌즈 어레이 조립체(500)의 사시도를 도시한다. 도 6c는 도 5에 도시한 단면도의 동일한 방향을 따라서 본 렌즈(511)의 횡단면도를 도시한다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c는, 렌즈 어레이 조립체(500)의 핀홀(521)이 각 핀 홀(521)을 각 렌즈(511)와 자동으로 정렬하게 하기 위한 레이저 애블레이션 제조 공정의 예를 예시한다. 렌즈 어레이 층(510)은 평평한 면인 한 측을 갖는다. 검은색 흡수성 층(710)이 평평한 면 상에 형성될 수 있어, 여기 광을 흡수한다. 이러한 흡수는 레이저 애블레이션를 용이하게 할 수 있다. 층(710)의 두께는 예컨대 대략 100nm일 수 있다. 검은색 흡수성 층(710) 상에는, 반사성 및 불투명 금속 층(522)이 광학적으로 불투명하도록 원하는 두께로 형성된다. 400nm 내지 700nm 두께를 갖는 증발된 알루미늄 층을 층(522)으로서 사용할 수 있다. 도 7b는 레이저 애블레이션 방법을 도시한다. 주사 애블레이션 레이저 빔(720)이 레이저 원으로부터 보내져, 도 1, 도 3a, 도 3b 또는 도 3c에 도시한 디스플레이 시스템에서의 여기 빔(120)과 동일한 방식으로 주사되어, 애블레이션 레이저 빔(720)은, 스크린 상의 각각의 모든 위치에서 여기 빔(120)의 주사 경로 및 방향을 따라가게 된다. 이러한 주사 모드 하에서, 금속 층(522) 상에서 애블레이션 빔(720)의 초점(722)은, 수직 입사에 대한 주사 애블레이션 레이저 빔(720)의 입사 방향이 변함으로 인해 각 렌즈(511)의 광학 축 상의 초점에 대해 렌즈(511) 마다 그 위치를 바꾼다. 그러므로 렌즈(511)에 대한 핀홀(521)의 위치는, 렌즈(511) 각각에 진입할 때 주사 애블레이션 빔(720)의 방향에 의해 결정된다. 도 7b는, 수평 주사 방향을 따른 스크린의 중심에서 5개의 렌즈 각각의 광학 축에 대한 빔 초점 위치와 주사 애블레이션 빔(720) 사이의 이러한 관계를 예시한다. 빔(720)의 주사로 인한 빔 초점 위치의 시프트는 수평 및 수직 방향 둘 다를 따른다. 도 7c는 최종 핀홀(521)을 도시한다.

그러므로 핀홀 어레이 층(520)의 핀홀(521)의 어레이는 그 위치가 렌즈 어레 이 층(510)의 렌즈(511)의 어레이와 정확히 매칭하지 않는다. 렌즈 어레이 층(510)의 렌즈(511)는, 어레이에 걸쳐서 균일한 렌즈간 간격을 가진 주기적인 어레이이다. 핀홀 어레이 층(520)에서의 핀홀(521)은 주기적이지 않고, 양 방향을 따라 가변적인 홀간 간격을 갖는다. 각 피홀(521)은 단 하나의 렌즈(511)에 대응하며, 주사 빔이 수직 입사 방향에 있는 스크린의 위치에서를 제외하고 렌즈(511)의 광학 축을 따라서 대응하는 렌즈(521)의 중심에 정렬되지 않는다. 핀홀 어레이 층(520)의 이러한 디자인은, 스크린이 실제 디스플레이 시스템에 사용될 때, 각 핀홀과 주사 여기 빔(120) 사이에서 자동 정렬을 제공한다. 그 결과, 렌즈 어레이 조립체(500)에서 여기 광의 광 손실이 줄어든다.

각 렌즈(511)에서 초점 위치(722)에 있는 금속이 애블레이션되고, 제거되어 관통구멍을 핀홀(521)로서 형성한다. 이러한 애블레이션 공정은, 초점 위치(722)에서 검은색 흡수성 층(710)의 레이저 광 흡수에 의해 도움을 받고, 검은색 흡수성 층(710)에서 매칭 구멍을 또한 생성한다. 핀홀(521)은, 애블레이션 레이저 빔(720)(예컨대, 520nm)과 여기 레이저 빔(120)(예컨대, 420nm미만) 사이의 파장차로 인한 빔 집속의 변동 및 제조 허용오차에 대해 허용오차를 제공하기 위해, 면(522)에서 빔 스폿 크기보다 더 크게 제조될 수 있다.

특히, 본 출원의 상기 및 기타 스크린 디자인은 본래 상이한 스크린 층 사이에 어떠한 미세한 광학 정렬을 제거한다. 렌즈 어레이 층(510)과 핀홀 어레이 층(520)은 상기 자체-정렬 레이저 애블레이션 공정을 통해 싱글 조립체(500)로서 제조된다. 이 조립체(500)는 서로 중첩하도록 발광 층에 맞물린다. 각 렌즈(511) 및 그 대응하는 핀홀(521)은 발광 층에서 임의의 스트라이프나 임의의 다른 특징부와 정밀하게 정렬될 필요는 없다. 그러므로 이들 및 기타 상이한 스크린 층은 최종 스크린을 형성하도록 서로 조립하기에 상대적으로 쉬울 수 있다.

도 8은, 렌즈 어레이 조립체(500)에 결합된 평행한 발광 스트라이프를 가진 다층 스크린의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 발광 스트라이프가 삽입된 스트라이프 분할기(801)는, 금속, 반사성 비드(reflective bead) 및 바인더 소재의 혼합, 및 백색 페인트 소재(예컨대, TiO2-충전 수지나 바륨 설페이트-충전 수지)와 같은 광학적으로 반사성 및 불투명 소재로 제조된다. 비드는, 광 반사를 달성하기 위해 비드 바인더 소재의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가진 유전체 소재로 제조될 수 있고, 예컨대 수 ㎛에서 수 십 ㎛, 또는 수 백 ㎛까지와 같은 다양한 크기를 가질 수 있다. 각 비드는 부분적으로 또는 전체적으로 금속 코팅으로 코팅될 수 도 있다. 백색 페인트 소재의 반사도는 400nm 내지 650nm에서 90%보다 더 클 수 있다. 게다가, 검은색의 흡수성 스트라이프 층(810)이, 분할기에서의 반사나 글레어를 줄이기 위해 시청자 측에 면하는(즉, 렌즈 어레이 층(510)과는 반대 방향에서 면하는) 각 스트라이프 분할기의 면 상에 형성될 수 있다.

도 9 및 도 10은 각각, 도 5 및 도 8의 스크린에서의 렌즈 어레이 조립체를 대체하기 위해 프레넬 렌즈 층(910)과 다이크로익 층(920)의 결합을 사용한 두 개의 스크린을 도시한다. 프레넬 렌즈 층(910)은, 여기 빔(120)을 수신하는 스크린의 전체 면적을 커버하기 위해 진입 층으로서 스크린의 여기 측에 위치한다. 프레넬 렌즈 층(910)은, 예컨대 유리나 플라스틱 소재로 제조될 수 있는 유전체 기판에서 형성될 수 있다. 아크릴 플라스틱 소재는, 예컨대 프레넬 렌즈 층(910)을 형성하는데 사용될 수 있다. 프레넬 렌즈 층(910)과는 상이한 굴절률을 가진 유전체 층이, 프레넬 렌즈 층(910)으로부터 예컨대 다이크로익 층(920)과 같은 스크린의 그 다음 층까지의 귤절률 차를 만들기 위해 스크린의 남은 부분과 프레넬 렌즈 층(910) 사이에서 형성될 수 있다. 이러한 층은 여기 광을 투과시키는 유전체 소재이거나 에어 갭일 수 있다. 프레넬 렌즈 층(910)은 프레넬 링을 가지며, 입사 주사 여기 빔(120)을 광학 회절, 굴절 또는 둘 모두를 통해 스크린에 대략 수직한 입사 여기 빔으로써 다시 보내도록 구성될 수 있다. 프레넬 렌즈 층(910)은 입사 주사 여기 빔(120)에 대해 텔레센트릭 구성일 수 있다.

다이크로익 층(910)은 여러 구성으로 구현될 수 있다. 대형 포맷 디스플레이의 경우, 그러한 다이크로익 층은 상대적으로 비싸지 않은 소재로 제조될 수 있고, 제조하기가 상대적으로 쉬울 수 있다. 복수의 유전체 층은 층의 굴절률 및 물리적인 두께 값을 제어함으로써 여러 파장 선택적 광학 필터를 구성하도록 디자인될 수 있다. 예컨대, 높은 굴절률 및 낮은 굴절률의 유전체 층이 교대되는 다수의 층을 원하는 파장 선택적 반사 및 투과 스펙트럼을 얻기 위해 디자인할 수 있다. 상이한 굴절률을 가진 복수의 필름 시트를 함께 적층 또는 융합시켜 D1 또는 D2 다이크로익 층으로서 복합 시트를 구성할 수 있다. 일부 구현에서, 상이한 굴절률을 가진 두 개의 상이한 소재의 복수의 층을, 이러한 두 개의 소재를 교대되는 방식으로 놓음으로써 복합 필름 스택을 형성하는데 사용할 수 있다. 다른 구현에서, 상이한 굴절률을 가진 셋 이상의 상이한 소재를 서로 스택하여, 다이크로익 층(920)의 복합 필름 스택을 형성할 수 있다. 다이크로익 층(920)을 위한 그러한 복합 시트는 본래, 여기 광(예컨대, UV 광)을 투과하고 컬러 가시 광을 반사하는 광 간섭 반사기이다. 복합 시트를 위한 소재는 유기 소재, 무기 소재 또는 경질 또는 탄력적일 수 있는 유기 및 무기 소재의 결합일 수 있다.

탄력적인 다층 복합 시트는 폴리메릭, 비-폴리메릭 소재, 또는 폴리메릭 및 비-폴리메릭 소재로 형성될 수 있다. 폴리메릭 및 비-폴리메릭 소재를 포함하는 예시적인 필름은 "다색 간섭 코팅을 형성하는 방법"이라는 명칭의 미국 특허 제 6,010,751호와, "폴리머 다층 반사성 코팅을 갖는 역반사 물품"이라는 명칭의 미국 특허 제 6,172,810호에 개시되어 있으며, 이들 특허는 그 전체가 본 출원의 명세서의 일부로서 참조로서 병합되어 있다. 복합 시트를 위한 전-폴리머 구성은 제조 및 비용 장점을 제공할 수 있다. 높은 광학 투과도 및 큰 굴절률 차이를 갖는 고온 폴리머를, 환경적으로 안정적이고, 얇으며 탄력적인 간섭 필터를 구성하는데 사용할 수 있다. "컬러 시프팅 필름"이라는 명칭의 미국 특허 제 6,531,230호에 개시된 함께 압출 성형된 다층 간섭 필터는 정밀한 파장 선택을 제공하는데 사용할 수 있고, 상대적으로 저가로 큰 면적에서 필터 필름으로서 만들어질 수 있다. 미국 특허 제 6,531,230호의 전체 개시는 본 출원의 명세서의 일부로서 참조로서 병합되어 있다. 고 굴절률 차이를 갖는 폴리머 쌍의 사용은, 기판 없이 독립되어 존재하는 얇고 반사성이 큰 미러의 구성을 허용하며, 대형 스크린을 구성하기 위해 쉽게 처리될 수 있다. 그러한 복합 시트는 기능적으로 하나의 다층 광학 필름(MOF)이며, 이러한 필름은 예컨대 스크린 응용 장치에 적절한 수직 입사 반사 대역을 보이는 PET 및 co- PMMA의 교대되는 층 스택일 수 있다. 예컨대, 3M 사의 다층 폴리에스테르를 원료로 한 필름으로 만들어진 향상된 스페큘러 반사기(ESR: Enhanced Specular Reflector)는 본 출원을 위해 원하는 다이크로익 반사 및 투과 대역을 생성하도록 구성될 수 있다. 다층 필름의 여러 특성에 대한 예가 "얇은 광학 층을 가진 다층 광학 필름을 만드는 방법"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,976,424호와, "펄스 광학 다크닝 장치 및 방법에서의 광 안정성을 위한 바이페닐 유도체"라는 명칭의 미국 특허 제 5,080,467호 및 "다층 광학 필름 반사기를 가진 백라이트 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 제 6,905,220호에 기재되어 있고, 이들 특허 모두는 본 출원의 명세서의 일부로서 참조로서 병합되어 있다.

상기 예에서, 각 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 발광 소재의 스트라이프(예컨대, 401, 402 또는 403)와 투과성 소재의 스트라이프(501)를 포함한다. 이러한 구조는, 스크린 층 상에서 발광 형광체 스트라이프를 직접 인쇄하는 단계를 포함하는 여러 공정에 의해 제조될 수 있다. 다음은, 도 11a, 도 11b 및 도 11c에 도시한 사출성형 및 전송 공정의 예를 기재하며, 여기서 발광 형광체 스트라이프는 초기에 금형에 형성되고, 그런 다음 금형으로부터 제거되어 스크린 층으로 전송된다.

도 11a는 발광 층을 만드는데 적절한 금형을 도시한다. 금형은 금형 베이스(1101)와, 이 금형 베이스(1101) 상의 홈 분할기(1130) 사이에 형성된 평행한 홈(1120)을 포함한다. 금형의 치수 보전성(dimensional integrity)은 다이아몬드 세공(diamond turning)과 같이 알려진 정밀 기계가공 방법을 통해 달성할 수 있다. 금형의 홈(1120)의 내부면은 각 발광 스트라이프를 금형으로부터 용이하게 분리하기 위해 발광 소재를 도포하기 전에 처리할 수 있다. 예컨대, 각 홈(1120)의 내부면은 니켈 층으로 전기 도금할 수 있거나 표면 루브리케이션(lubrication) 소재(예컨대, 테플론) 층으로 코팅할 수 있다.

금형이 준비된 후, 형광체 소재와 같은 발광 소재를 금형의 평행 홈(1120) 내에 도포하여(도 11b 및 도 11c), 두 인접한 홈(1120)에는 두 개의 상이한 파장에서 광을 방출하는 두 개의 상이한 발광 소재가 도포된다. 스크린 인쇄 공정과 같은 인쇄 공정이 형광체 잉크를 금형 내에 인쇄하는데 사용할 수 있다. 각각의 홈에서의 각 발광 소재의 볼륨은 각 홈(1120)을 부분적으로 충전하도록 인쇄 공정 동안에 제어된다. 이것은, 예컨대 스퀴지 속도(squeegee speed), 어택 각도(angle of attack), 잉크 점도, 스텐실 마스크 개방 폭 등과 같은 스크린 인쇄 파라미터를 제어함으로써 달성할 수 있다. 대안적으로, 형광체 볼륨은 또한, 형광체를 증발시켜 각 금형 홈의 바닥에 침전시키게 하는 휘발성 작용제를 잉크에 혼합함으로써 제어될 수 있다. 잉크는 휘발성 작용제의 증발 후 오목한 상단면을 가질 수 있다(도 11c).

형광체 소재를 도포한 후, 액체 소재를 각 홈(1120)에서 각 발광 소재 위에 도포하여 홈(1120)을 가득 충전한다. 예컨대, 놀랜드(Norland) 61 UV 경화 화합물 또는 애디슨 클리어 웨이브(Addison Clear Wave) AC A109-TR UV 사출성형 화합물과 같은 광학적으로 투명한 액체 소재를 금형을 충전하도록 투여할 수 있다. 시퀴지가 금형 상단부로부터 넘친 소재를 긁어내는데 사용된다.

후속해서, 액체 소재는, 각 홈(1120)에서 각 발광 소재에 부착되는 투명한 고체 소재(501)로 변환된다. 예컨대, 투명 소재(501)는, 금형으로부터의 제거를 돕기 위해 UV 광이나 열에 노출함으로써 완전히 또는 부분적으로 경화할 수 있다. 투명 소재(501)의 상단면은, 다른 스크린 층에 쉽게 맞물리게 하기 위해 변환한 후 끈적거리는 상태로 남겨질 수 있다. 도 11d는 특정한 치수를 가진 금형의 예를 도시한다.

상기 사출성형된 발광 층은 순차적으로 금형으로부터 제거되고 다른 스크린 층에 부착된다. 이 공정에서, 스크린 층은 투과성 고체 소재와 접촉하고 맞물리도록 금형 상에 위치한다. 스크린 층은 투과성 고체 소재(501) 및 각 발광 소재에 의해 형성된 스트라이프를 금형으로부터 들어올려 평행한 발광 스트라이프의 발광 층을 형성하도록 들어올려져 다른 스크린 층에 부착된다.

도 12a 및 도 12b는 렌즈 어레이 조립체(500)를 사용하여 발광 층을 들어올리는 방법을 예시한다. 첫째, 투명한 점착성 층(530)이 도 11d에 도시한 금형의 홈(1120)에서 노출된 투명한 필러(501)에 면하도록 사전-조립된 렌즈 어레이 조립체(500)를 배향한다. 투명한 접착성 층(530)과 투명한 필러(501)가 서로 맞물리게 되도록 사전-조립된 렌즈 어레이 조립체(500)를 금형에 대해 누른다(도 12a). 다음으로, 도 12b에 도시한 바와 같이, 렌즈 어레이 조립체(500)를 들어올려 금형의 금형 베이스(1101)로부터 멀리 이동시켜 투명한 필러(501)에 부착된 형광체 스트라이프(401, 402, 403 등)와 투명한 필러(501)의 스트라이프를 홈(1120)으로부터 제거한다. 이러한 들어올리는 공정은 투명한 점착성 층(530)과 투명한 필러(501) 사이 의 접착과, 금형으로부터 각 발광 스트라이프의 분리를 용이하게 하기 위한, 금형에서 홈(1120)의 내부면의 사전-처리에 의해 용이하게 된다.

도 13a 내지 도 13d는 도 5에서 스크린을 만드는 나머지 공정을 예시한다. 금형으로부터 평행한 발광 스트라이프의 발광 층을 들어올린 후, 금속 반사 층을 발광 스트라이프 위에 코팅하여 발광 소재와 투과성 고체 소재의 노출된 면과 두 인접한 발광 스트라이프 사이의 스크린 층 위의 면을 커버한다(도 13a). 측면 상의 이러한 층의 부분은 도 5의 반사 층(532)이며, 발광 소재(예컨대, 형광체)의 상단면 상의 층의 부분은 후에 제거될 층(1310)으로 도시되어 있다. 필러 소재(531)를 두 인접한 발광 스트라이프 사이에 갭을 충전하도록 더하며, 소재(531)는 검은색 안료와 같이 광을 흡수하는 소재일 수 있다. 다음으로, 필러 소재(531)의 일부, 발광 소재(예컨대, 형광체) 상의 금속 층(1310), 및 발광 소재의 일부를 제거하여 각 발광 스트파이프에서 발광 소재를 노출하는 평평한 면을 형성한다. 도 13c는 평평한 표면을 형성하는 노출된 상부 형광체 면(1330)과 상부 필러 면을 도시한다. 이때, 다른 스크린 층을 평평한 면 위에 놓을 수 있다. 도 13d는, 지지 기판(424)이 투명한 본딩 층(540)을 사용하여 평평한 면에 부착될 수 있음을 도시한다.

도 14a, 도 14b 및 도 14c는 사출성형된 발광 층을 금형으로부터 제거하고 렌즈 어레이 조립체(500)와 같은 다른 스크린 층에 맞물리게 하기 위해 들어올림 층(1401)을 사용하는 공정을 도시한다. 이러한 들러 올림 층(1401)은 스크린의 일부가되며, 핀홀 어레이 층(520)과 형광체 사이에 원하는 전파 길이를 달성하도록 디자인될 수 있다. 이러한 들어올림 층(1401)은, 6㎛에서 25㎛까지의 두께를 가진 마일러(Mylar) 필름과 같은 얇은 플라스틱 또는 폴리에스테르 필름을 포함하는 여러 투과성 소재로 제조될 수 있다. 첫째, 들어올림 층(1401)과 투명한 필러(501)가 서로 맞물리게 하기 위해 들어올림 층(1401)을 금형에 대해 누른다(도 14a). 들어올림 층(1401)과 투명한 필러(501) 사이의 맞물림을 돕기 위해 얇은 접착 층을 다른 들어올림 층(1401) 상에나 투명한 필러(501)의 노출된 면에 도포할 수 있다. 다음으로, 도 14b에 도시한 바와 같이, 들어올림 층(1401)을 들어올려 금형의 금형 베이스(1101)로부터 멀리 이동시켜 투명한 필러(501)의 스트라이프와 투명한 필러(501)에 부착된 형광체 스트라이프(401, 402, 403 등)를 홈(1120)으로부터 제거한다. 도 14c는 도 5의 렌즈 어레이 조립체(500)를 스크린의 일부분인 들어올림 층(1401)에 맞물리게 하는 조립 방법을 더 도시한다. 투명한 접착성 층(530)이 들어올림 층(1401)에 면하도록 사전-조립된 렌즈 어레이 조립체(500)를 배향한다. 투명한 점착성 층(530)과 들어올림 층(1401)을 서로 맞물리게 하기 위해 사전-조립된 렌즈 어레이 조립체(500)와 들어올림 층(1401)을 서로에 대해 누른다. 추가적인 스크린 층을 그런 다음 형광체 스트라이프(401, 402, 403 등) 위에 놓아서 스크린을 완성한다.

도 13c를 참조하면, 각 스트라이프의 상부 형광체 면(1330)이 스크린의 시청자 측에 면한다. 에어 갭이나 낮은 굴절률의 유전체 층이, 지지 기판(424)을 거친 시청자로의 방출된 가시 광의 투과를 향상시키기 위해 형광체 면(1330)과 지지 기판 층(424) 사이에서 형성될 수 있다. 일 구현에서, 평평한 면(1330) 상에서 맞물리게 된 스크린 층과 발광 소재 사이에 에어 갭을 형성하기 위해 발광 소재의 노출 된 면(1330) 상의 면 텍스쳐(surface texture)를 제거 공정 동안이나 별도의 표면 처리 방법에서 형성할 수 있다. 들어올림 층(1401)은 형광체의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 낮은 귤절률의 소재일 수 있다.

상이한 사출성형 방법을 유사하고 약간 상이한 다층 구조를 가진 스크린에 사용할 수 있다. 도 15a 내지 도 15j는 이러한 상이한 사출성형 방법을 예시한다.

도 15a는 스크린을 위한 발광 층을 만드는데 적절한 금형을 도시한다. 금형은 금형 베이스(1501)와 이 금형 베이스(1501) 상에서 넓은 금형 분할기(1520) 사이에 형성된 좁고 평행한 금형 홈(1510)을 포함한다. 홈(1510)은, 스크린의 인접한 발광 스트라이프 사이에 스트라이프 분할기를 형성하는데 사용되고, 금형 분할기(1520)가 점유한 공간은 스크린에서 발광 스트라이프를 형성하는데 사용한다. 금형의 치수 보전성은 다이아몬드 세공과 같은 알려진 정밀한 기계가공 방법을 통해 달성할 수 있다. 금형의 금형 분할기(1520)의 상단면과 금형 홈(1510)의 내부면은 금형으로부터 사출성형된 구조의 분리를 용이하게 하도록 처리될 수 있다. 예컨대, 각 홈(1510)의 내부면과 금형 분할기(1520)의 상단면은 니켈 층으로 전기 도금할 수 있거나 루브리케이션 소재(예컨대, 테플론) 층으로 코팅할 수 있다. 광학적 불투과성 소재(예컨대 검은색 잉크)와 같은 스트라이프 분할기 소재를 금형의 평행한 홈(1510) 내에 도포하여 홈(1510)을 완전히 충전한다. 스크린 인쇄 공정과 같은 인쇄 공정을 스트라이프 분할기 소재를 금형 내로 인쇄하는데 사용할 수 있다. 스트라이프 분할기 소재는 광을 흡수하는 UV 경화 검은색 소재일 수 있다. 과도한 스트라이프 분할기 소재는, 금형 분할기(1520)의 상단면과 평평한 면을 형성하도록 제 거된다.

도 15b는, 충전된 스트라이프 분할기 소재(1530)의 노출된 면과 금형 분할기(1520)의 상단면 상에 UV 경화성 투명 층(1540)을 형성하는 단계를 도시한다. 첫째, 투명 층(1540)을 위한 UV 경화성 소재는, 충전된 스트라이프 분할기 소재(1530)의 노출된 상단면과 금형 분할기(1520)의 상단면 상에 도포되고 직접 접촉하게 놓인다. 다음으로, 투명 층(1540)을 위한 UV 경화성 소재는 이 소재를 경화시키기 위해 UV 광에 노출되어, UV 경화성 소재는 스트라이프 분할기 소재(1530)와 결합된다. 이러한 UV 경화성 투명 층(1540)은 일부 스크린에서 사용할 수 있고, 다른 스크린에서는 제거할 수 있다.

다음으로, 반송 층(1560)과 접착 층(1550)을, UV 경화성 투명 층(1540)이 없을 때, 금형 분할기(1520)의 상단면과 충전된 스트라이프 분할기 소재(1530)의 노출된 면 상부의 상단면에 부착한다. UV 경화성 투명 층(1540)이 존재할 때, 반송 층(1560)과 접착 층(1550)은 UV 경화성 투명 층(1540)의 상단면에 부착된다. 접착 층(1550)은, UV 경화성 투명 층(1540)에 접착하는 바닥 접착 층(1551)과 반송 층(1560)에 부착되는 상부 플라스틱 또는 폴리에스테르 지지(backing) 층(1552)을 가진 UV 다이싱 접착 층일 수 있다. 접착 층(1550)의 한 예는 웨이퍼 다이싱에서 사용하는 UV 다이싱 접착 테이프이고, UV 광에 노출될 때 접착면은 끈적거리지 않게 된다. 이러한 공정은 반송 층(1560)을 접착 층(1550)을 통해 UV 경화성 투명 층(1540)에 본딩한다(도 15c). 반송 층(1560)은 그러면 금형으로부터 들어 올려져 스트라이프 분할기(1530)를 금형 홈(1510)으로부터 제거하여 인접한 스트라이프 분 할기(1530) 사이에 형광체 스트라이프 홈(1533)의 평행한 어레이를 형성하게 된다(도 15d).

다음으로, 금속 층(예컨대, 알루미늄)과 같은 반사성 코팅(1570)을 스트라이 1프 분할기(1530)의 면과 형광체 스트라이프 홈(1533)의 바닥면 위에 증착한다(도 15e). 이 반사 층은 스크린의 광학 효율을 증가시키도록 광을 부분적으로 리사이클한다. 후속하여, 형광체 소재와 같은 발광 소재를 평행한 홈(1533) 내로 도포하여, 두 개의 인접한 홈(1533)에 두 개의 상이한 파장에서 광을 방출하는 두 개의 상이한 발광 소재를 도포한다. 스크린 인쇄 공정과 같은 인쇄 공정은 형광체 잉크를 홈(1533) 내에 인쇄하는데 사용할 수 있다. 각각의 홈(1533)에서 각 발광 소재의 볼륨은, 각 홈(1533)을 스트라이프 분할기(1530)의 상단면 아래로 선택된 거리(h)만큼 부분적으로 충전하도록 인쇄 공정 동안에 제어된다(도 15f). 이것은 상단면(1580)을 가진 형광체 스트라이프(401, 402, 403 등)를 형성한다. UV 광은 충전된 형광체 소재를 조사하여 이 소재를 경화시키는데 사용할 수 있다. UV 광은 반사성 금속 층(1570)을 관통하지 않아서, UV-릴리스드 접착 층(1550)의 접착력은 손상되지 않고 유지되게 된다. 형광체 소재 위의 공간은 빈워진 채로 남겨질 수 있거나, 놀랜드 61 UV 경화 화합물이나 애디슨 클리어 웨이브 AC A109-TR UV 사출성형 화합물과 같은 광학적으로 투명한 액체 소재로 충전될 수 있고, 이러한 소재는 각 홈(1533)에서 각 발광 소재에 부착되는 투명한 고체 소재로 변환된다.

이러한 디자인에서, 스트라이프 분할기(1530)의 상단면은 최종 스크린의 시청자 측에 면하도록 배향된다. 그러므로 상단면 스트라이프 분할기(1530) 상에서 반사성 코팅(1570) 부분은 스크린의 시청자 측에 반사나 글레어를 줄이도록 제거해야 한다. 이것은, 스트라이프 분할기(1530)의 불투과성 필러 소재를 불투과성 상단면(1531)으로서 노출할 때까지 반사성 코팅(1570)의 상부 층을 제거함으로써 달성된다(도 15g). 이러한 제거 공정은 폴리싱(polishing) 및 샌드블래스팅(sandblasting)을 포함하는(이러한 기술로 제한되지는 않음) 여러 기술을 사용하여 달성할 수 있다.

다음으로, 지지 기판(424)은, 접착 층에 의해 투명 필러(501)의 상단면과 상단면(1531)에 부착된다(도 15h). 이때, UV 광은 반송 층(1560)과 접착 층(1550)을 거쳐 보내져 UV 다이싱 접착 층(1550)이 그 접착력을 잃게 하며, 그에 따라 도 15i에 도시한 바와 같이 스크린 구조를 릴리스하게 한다. UV 투명 층(1540)을 제거할 수 있다(도 15j)

도 16 및 도 17은 도 15j의 스크린 구조에 기반한 스크린의 두 예를 더 도시한다. 도 16에서, 도 5의 렌즈 어레이 조립체(500)는 여기 측 상에서 도 15j의 스크린 구조에 부착된다. 도 17에서, 도 9의 다이크로익 층(920)은 여기 측 상에서 도 15j의 스크린 구조에 부착된다.

도 18은 프레넬 렌즈 층을 가진 다른 예의 스크린 구조를 도시한다. 이 예에서, 도 4의 콘트래스트 향상 층(422)은, 스크린 층에 수직한 방향을 따라서 형광 층의 형광 스트라이프에 공간적으로 대응하고 이에 정렬되는 적색, 녹색 및 청색 필터(1811, 1812 및 1813)를 가진 컬러 필터 층(1810)으로 구현된다. 컬러 선택적 흡수 스트라이프(1811, 1812 및 1813) 각각은 그러므로 형광 스트라이프의 각 컬러 로 광을 투과시키고, 다른 형광 스트라이프의 컬러의 광은 흡수한다. 접착 층. 불투명 영역은 필터를 광학적으로 격리시켜 컬러 혼합을 줄이기 위해 두 개의 인접한 필터(1811, 1812 및 1813) 사이에 형성할 수 있다. 이러한 필터 층(1810)은 디스플레이 영상의 콘트래스트를 향상시키기 위해 다른 스크린 디자인에서 사용할 수 있다.

도 18에서, 접착 층(1820)을 컬러 필터 층(1810)과 형광체 층 사이에 형성한다. 이 접착 층(1820)은 형광체 스트라이프와 컬러 필터 사이에 에어 갭을 만들기 위해 스탠드오프(standoff)를 생성한다. 이 에어 갭은 원치 않는 영상 할로(image halo)를 줄이고, UV가 형광체 층으로 다시 리사이클되게 할 수 있어, 광학 효율을 증가시킨다. 이러한 에어 갭은 예컨대 10㎛ 내지 20㎛와 같은 여러 두께 값으로 설정할 수 있다. 제조 시, 얇은 접착 층을 금형 위에 확산시키고, 다층 광학 필름(D1)을 접착 층(1820)에 적층한다. 그런 다음, 형광체를 금형으로부터 벗긴다. 이러한 예는 상이한 형광체 스트라이프 사이에 에어 갭을 보여주며, Ti02, 또는 은 박편(silver flake)과 같은 불투명 반사성 소재로 충전될 수 있거나, 조립 전에 도금 또는 평탄화될 수 있다.

본 명세서가 많은 특성(specifics)을 포함할 지라도, 이들 특성은 발명의 범위나 청구될 범위에 대한 제한으로서 해석되지 않아야 하며, 오히려 본 발명의 특정한 실시예에 특정되는 특징(features)의 상세한 설명으로 해석되어야 한다. 분리된 실시예 환경에서 본 명세서에 기재된 특정 특징은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 도 있다. 역으로, 단일 실시예 환경에서 기재된 여러 특징은 분리되거나 임의의 적절한 하위 결합에서 다수의 실시예로 구현될 수 도 있다. 게다가, 비록 특징이 특정한 결합으로 작동하고 심지어 최초에 그렇게 청구된 것으로 상술될지라도, 청구한 결합으로부터의 하나 이상의 특징, 및 청구된 결합은 하위 결합 또는 하위 결합의 변형에 관한 것일 수 있다.

소수의 구현만을 개시하였다. 그러나 본 특허출원에 개시되고 예시된 내용을 기반으로 해서 변경, 향상 및 기타 구현이 이뤄질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (80)

1. 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여, 상기 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출하는 평행하고 분리된 다수의 발광 스트라이프를 포함하는 발광 층;

   상기 발광 층 위에 형성되어, 상기 여기 광을 상기 발광 층으로 보내며 2차원 렌즈 어레이를 포함하는 렌즈 어레이 층으로서, 각 렌즈의 치수는 각 발광 스트라이프의 폭보다 작으며, 각 발광 스트라이프의 상기 폭 내에는 다수의 렌즈가 있는, 상기 렌즈 어레이 층; 및

   상기 렌즈 어레이 층과 상기 발광 층 사이의 핀홀 어레이 층으로서, 상기 핀홀 어레이 층은, 상기 렌즈 어레이 층과 중첩하고 상기 렌즈들에 각각 공간적으로 대응하는 2차원 핀홀 어레이로 패터닝되어, 여기 광을 상기 렌즈들로부터 상기 발광 층으로 투과시키는 반사성 및 불투명 층을 포함하는 상기 핀홀 어레이 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 핀홀 어레이 층은 여기 광에 대한 각 렌즈의 초점면에 있는, 디스플레이 스크린.
3. 청구항 2에 있어서,

   각 핀홀의 치수는, 각각의 렌즈에 의해 상기 핀홀 어레이 층 상으로 집속된 여기 광의 빔 스폿보다 더 큰, 디스플레이 스크린.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사성 및 불투명 층은 금속 층인, 디스플레이 스크린.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 렌즈 어레이 층의 각 렌즈는 육각형이고 여섯 개의 인접한 렌즈와 접촉하는, 디스플레이 스크린.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 렌즈 어레이 층과 상기 핀홀 어레이 층 사이의 검은색 층을 포함하고, 상기 검은색 층은, 상기 핀홀 어레이 층의 핀홀들과 각각 정렬되는 관통 구멍을 포함하도록 패터닝되어, 광이 각 렌즈로부터 각각의 핀홀로 투과되게 하는, 디스플레이 스크린.
7. 청구항 1에 있어서,

   각 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 발광 소재 스트라이프와 투명 소재 스트라이프를 포함하며, 상기 투명 소재 스트라이프는 상기 발광 소재 스트라이프와 상기 핀홀 어레이 층 사이에 위치하는, 디스플레이 스 크린.
8. 청구항 1에 있어서,

   각 스트라이프 분할기가 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이에 위치한 채로 상기 발광 스트라이프가 삽입되는 다수의 평행한 스트라이프 분할기를 포함하며, 각 스트라이프 분할기는 광학적으로 반사성인, 디스플레이 스크린.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 렌즈 어레이 층에 이격하여 면하는(face away from), 각 스트라이프 분할기의 면 상에 형성된 검은색 흡수성 스트라이프를 포함하는, 디스플레이 스크린.
10. 청구항 8에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는, 상기 두 개의 인접한 발광 스트라이프 각각과 인터페이스하는 광학적 반사 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 광학적 반사 층은 금속 층인, 디스플레이 스크린.
12. 청구항 8에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는, 광학적 불투명 코어와, 상기 두 개의 인접한 발광 스트라이프와 각각 인터페이스하는 상기 광학적 불투명 코어의 두 측 상에 형성된 광학적 반사 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 광학적 반사 층은 금속 층인, 디스플레이 스크린.
14. 청구항 12에 있어서,

    상기 광학적 불투명 코어는 광을 흡수하는, 디스플레이 스크린.
15. 청구항 12에 있어서,

    상기 광학적 불투명 코어는 검은색 안료를 포함하는, 디스플레이 스크린.
16. 청구항 8에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는, 광을 반사하는 비드들(beads)과, 상기 비드들이 분포된 바인더 소재를 포함하는, 디스플레이 스크린.
17. 청구항 8에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 금속을 포함하는, 디스플레이 스크린.
18. 청구항 8에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 반사성 백색 페인트 소재를 포함하는, 디스플레이 스크린.
19. 청구항 1에 있어서,

    상기 발광 층이 맞물리는(engage) 기판을 포함하고, 상기 기판은, 상기 발광 층에 의해 방출된 가시 광을 투과하도록 동작 가능한, 디스플레이 스크린.
20. 청구항 19에 있어서,

    상기 기판은 여기 광을 차단하는, 디스플레이 스크린.
21. 청구항 19에 있어서,

    상기 기판은 여기 광을 반사하는, 디스플레이 스크린.
22. 청구항 19에 있어서,

    상기 기판은, 가시 광의 스펙트럼 범위에 걸쳐서 균일한 감쇄율(attenuation)로 가시 광을 감쇄시키는, 디스플레이 스크린.
23. 청구항 19에 있어서,

    상기 기판은 플라스틱 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
24. 청구항 19에 있어서,

    상기 기판은 상기 발광 층에 맞물리는 면을 가지며, 상기 면은, 상기 기판과 상기 발광 층 사이에 에어 갭을 만드는 면 텍스쳐(surface textures)를 갖는, 디스플레이 스크린.
25. 청구항 19에 있어서,

    상기 기판과 상기 발광 층 사이에서 상기 기판과 상기 발광 층을 서로 바인딩하는 본딩 층을 포함하며, 상기 본딩 층은 상기 발광 층에 의해 방출된 가시 광을 투과하는, 디스플레이 스크린.
26. 청구항 1에 있어서,

    가시 광을 투과하고 여기 광을 차단하는 선택적 차단 층을 포함하며, 상기 발광 층은 상기 선택적 차단 층과 상기 렌즈 어레이 층 사이에 위치하는, 디스플레이 스크린.
27. 청구항 1에 있어서,

    가시 광을 감쇄시키는 중성 농도 필터 층(neutral density filter layer)을 포함하며, 상기 발광 층은 상기 중성 농도 필터 층과 상기 렌즈 어레이 층 사이에 위치하는, 디스플레이 스크린.
28. 청구항 1에 있어서,

    두 개의 인접한 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수할 경우 상이한 컬러의 가시 광을 방출하는, 디스플레이 스크린.
29. 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여, 상기 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출하는 평행하고 분리된 다수의 발광 스트라이프와, 각 스트라이프 분할기가 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이에 위치한 채로 상기 발광 스트라이프가 삽입되는 다수의 평행한 스트라이프 분할기로서, 각 스트라이프 분할기는 광학적으로 반사성인, 상기 다수의 평행한 스트라이프 분할기를 포함하는 발광 층;

    상기 발광 층 위에 형성되고, 여기 광을 수신하여 투과하는 다이크로익 층(dichroic layer)으로서, 상기 다이크로익 층은 상기 발광 층에 의해 방출된 가시 광을 반사하는 상기 다이크로익 층; 및

    여기 광을 상기 다이크로익 층으로 보내도록 위치한 프레넬 렌즈 층으로서, 상기 다이크로익 층은 상기 프레넬 렌즈 층과 상기 발광 층 사이에 있는, 상기 프레넬 렌즈 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
30. 청구항 29에 있어서,

    각 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 발광 소재 스트라이프와 투명 소재 스트라이프를 포함하며, 상기 투명 소재 스트라이프는 상 기 다이크로익 층과 상기 발광 소재 스트라이프 사이에 위치하는, 디스플레이 스크린.
31. 청구항 29에 있어서,

    상기 다이크로익 층에 이격하여 면하는, 각 스트라이프 분할기의 면 상에 형성된 검은색 흡수성 스트라이프를 포함하는, 디스플레이 스크린.
32. 청구항 29에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는, 상기 두 개의 인접한 발광 스트라이프 각각과 인터페이스하는 광학적 반사 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
33. 청구항 29에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는, 광학적 불투명 코어와, 상기 두 개의 인접한 발광 스트라이프와 각각 인터페이스하는 상기 광학적 불투명 코어의 두 측 상에 형성된 광학적 반사 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
34. 청구항 33에 있어서,

    상기 광학적 불투명 코어는 광을 흡수하는, 디스플레이 스크린.
35. 청구항 29에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 광을 반사하는 비드들과, 상기 비드들이 분포된 바인더 소재를 포함하는, 디스플레이 스크린.
36. 청구항 29에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 금속을 포함하는, 디스플레이 스크린.
37. 청구항 29에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 반사성 백색 페인트 소재를 포함하는, 디스플레이 스크린.
38. 청구항 29에 있어서,

    상기 발광 층이 맞물리는 기판을 포함하고, 상기 기판은, 상기 발광 층에 의해 방출된 가시 광을 투과하도록 동작 가능한, 디스플레이 스크린.
39. 청구항 38에 있어서,

    상기 기판은 여기 광을 차단하는, 디스플레이 스크린.
40. 청구항 38에 있어서,

    상기 기판은 여기 광을 반사하는, 디스플레이 스크린.
41. 청구항 38에 있어서,

    상기 기판은, 가시 광의 스펙트럼 범위에 걸쳐서 균일한 감쇄율로 가시 광을 감쇄시키는, 디스플레이 스크린.
42. 청구항 38에 있어서,

    상기 기판은 플라스틱 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
43. 청구항 38에 있어서,

    상기 기판은 상기 발광 층에 맞물리는 면을 가지며, 상기 면은, 상기 기판과 상기 발광 층 사이에 에어 갭을 만드는 면 구조(surface textures)를 갖는, 디스플레이 스크린.
44. 청구항 38에 있어서,

    상기 기판과 상기 발광 층 사이에서 상기 기판과 상기 발광 층을 서로 바인딩하는 본딩 층을 포함하며, 상기 본딩 층은 상기 발광 층에 의해 방출된 가시 광을 투과하는, 디스플레이 스크린.
45. 청구항 29에 있어서,

    가시 광을 투과하고 여기 광을 차단하는 선택적 차단 층을 포함하며, 상기 발광 층은 상기 선택적 차단 층과 상기 다이크로익 층 사이에 위치하는, 디스플레 이 스크린.
46. 청구항 29에 있어서,

    가시 광을 감쇄시키는 중성 농도 필터 층(neutral density filter layer))을 포함하며, 상기 발광 층은 상기 중성 농도 필터 층과 상기 다이크로익 층 사이에 위치하는, 디스플레이 스크린.
47. 청구항 29에 있어서,

    두 개의 인접한 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수할 경우 상이한 컬러의 가시 광을 방출하는, 디스플레이 스크린.
48. 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여, 상기 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출하는 평행하고 분리된 다수의 발광 스트라이프와, 각 스트라이프 분할기가 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이에 위치한 채로 상기 발광 스트라이프가 삽입되는 다수의 평행한 스트라이프 분할기로서, 각 스트라이프 분할기는 광학적으로 반사성인, 상기 다수의 평행한 스트라이프 분할기를 포함하는 발광 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
49. 청구항 48에 있어서,

    각 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 발광 소재 스트라이프와 투명 소재 스트라이프를 포함하며, 상기 투명 소재 스트라이프는 상기 발광 소재 스트라이프 상에 형성되는, 디스플레이 스크린.
50. 청구항 48에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는, 상기 두 개의 인접한 발광 스트라이프 각각과 인터페이스하는 광학적 반사 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
51. 청구항 50에 있어서,

    상기 광학적 반사 층은 금속 층인, 디스플레이 스크린.
52. 청구항 48에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 광학적 불투명 코어와, 상기 두 개의 인접한 발광 스트라이프와 각각 인터페이스하는 상기 광학적 불투명 코어의 두 측 상에 형성된 광학적 반사 층을 포함하는, 디스플레이 스크린.
53. 청구항 52에 있어서,

    상기 광학적 반사 층은 금속 층인, 디스플레이 스크린.
54. 청구항 52에 있어서,

    상기 광학적 불투명 코어는 광을 흡수하는, 디스플레이 스크린.
55. 청구항 52에 있어서,

    상기 광학적 불투명 코어는 검은색 안료를 포함하는, 디스플레이 스크린.
56. 청구항 48에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 광을 반사하는 비드들과, 상기 비드들이 분포된 바인더 소재를 포함하는, 디스플레이 스크린.
57. 청구항 48에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 금속을 포함하는, 디스플레이 스크린.
58. 청구항 48에 있어서,

    각 스트라이프 분할기는 반사성 백색 페인트 소재를 포함하는, 디스플레이 스크린.
59. 청구항 48에 있어서,

    두 개의 인접한 발광 스트라이프는, 여기 광을 흡수할 경우 상이한 컬러의 가시 광을 방출하는, 디스플레이 스크린.
60. 두 개의 인접한 홈이, 두 개의 상이한 파장에서 방출하는 두 개의 상이한 발 광 소재로 도포되도록, 여기 파장에서 여기 광을 흡수하여 상기 여기 파장과는 상이한 파장에서 가시 광을 방출하는 발광 소재들을 금형의 평행한 홈들 내에 도포하는 단계;

    상기 발광 소재를 금형 내에 도포하는 단계 동안 각각의 홈에서의 각 발광 소재의 볼륨을 제어하여 각 홈을 부분적으로 충전하는 단계;

    각각의 발광 소재 상부에서 각 홈에 액체 소재를 도포하여 상기 홈을 충전하는 단계;

    상기 액체 소재를, 각 홈에서 각 발광 소재에 부착된 투명한 고체 소재로 변환하는 단계;

    상기 투명한 고체 소재와 접촉하고 이에 맞물리도록 상기 금형 상에 스크린 층을 놓는 단계;

    상기 투명한 고체 소재와 각 발광 소재에 의해 형성된 스트라이프를 상기 금형으로부터 들어올려 평행한 발광 스트라이프들의 발광 층을 형성하도록 상기 스크린 층을 들어올리는 단계; 및

    하나 이상의 추가 스크린 층을 상기 발광 층에 도포하여 디스플레이 스크린을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
61. 청구항 60에 있어서,

    상기 액체 소재는 UV-경화성 소재이고,

    UV 광은 상기 액체 소재에 보내져 상기 투명한 고체 소재 형성 시 상기 액체 소재를 경화시키는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
62. 청구항 60에 있어서,

    상기 액체 소재는 열-경화성 소재이고,

    열을 상기 액체 소재에 인가하여 상기 투명한 고체 소재 형성 시 상기 액체 소재를 경화시키는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
63. 청구항 60에 있어서,

    평행한 발광 스트라이프들의 상기 발광 층을 상기 금형으로부터 들어올린 후, 상기 발광 스트라이프 위에 금속 층을 코팅하여, 상기 발광 소재와 상기 투명한 고체 소재의 노출된 면들과 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이의 상기 스크린 층 위의 면을 커버하는 단계;

    필러 소재를 도포하여 두 개의 인접한 발광 스트라이프 사이의 갭을 충전하는 단계;

    상기 필러 소재의 부분, 상기 발광 소재 상부의 금속 층 및 상기 발광 소재의 일부분을 제거하여, 각 발광 스트라이프에서 상기 발광 소재를 노출시키는 평평한 면을 형성하는 단계; 및

    다른 스크린 층을 상기 평평한 면 위에 도포하는 단계를 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
64. 청구항 63에 있어서,

    상기 필러 소재의 부분, 상기 발광 소재 상부의 금속 층 및 상기 발광 소재의 일부분이 제거되어, 상기 발광 소재의 노출된 면 상의 면 텍스쳐를 남겨 놓음으로써, 상기 평평한 면 상에서 맞물리는 상기 스크린 층과 상기 발광 소재 사이에 에어 갭이 형성되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
65. 청구항 63에 있어서,

    상기 필러 소재는 광을 흡수하는 검은색 소재인, 디스플레이 스크린 제조 방법.
66. 청구항 60에 있어서,

    평행한 발광 스트라이프들의 발광 층을 상기 금형으로부터 들어올린 후, 인접한 발광 스트라이프들 사이의 갭을 반사성 소재로 충전하여 상기 발광 소재와 상기 투명한 고체 소재의 노출된 면들을 커버하는 단계; 및

    상기 발광 소재 상부의 반사성 소재의 부분과 상기 발광 소재의 일부분을 제거하여 각 발광 스트라이프에서 상기 발광 소재를 노출시키는 평평한 면을 형성하는 단계; 및

    다른 스크린 층을 상기 평평한 면 위에 도포하는 단계를 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
67. 청구항 66에 있어서,

    상기 발광 소재 상부의 반사성 소재의 부분과 상기 발광 소재의 일부분이 제거되어, 상기 발광 소재의 노출된 면 상의 면 텍스쳐를 남겨 놓음으로써, 상기 평평한 면 상에서 맞물리는 상기 스크린 층과 상기 발광 소재 사이에 에어 갭이 형성되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
68. 청구항 60에 있어서,

    상기 금형으로부터 각 발광 스트라이프를 용이하게 분리하기 위해 상기 발광 소재를 도포하기 전에 상기 금형에서 상기 홈들의 내부면들을 처리하는 단계를 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
69. 청구항 68에 있어서,

    각 홈의 내부면들은 니켈 층으로 코팅되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
70. 청구항 68에 있어서,

    각 홈의 내부면들은 면 루브리케이션(lubrication) 소재의 층으로 코팅되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
71. 청구항 68에 있어서,

    상기 내부면들은 니켈 층으로 코팅되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
72. 광학적으로 광 불투명성인 스트라이프 분할기 소재를, 디스플레이 스크린의 평행한 스트라이프 분할기들의 어레이를 한정하는, 금형의 평행한 홈들 내에 도포하는 단계;

    상기 평행한 홈들 사이의 상기 금형의 노출된 면들과, 상기 평행한 홈들에서의 상기 스트라이프 분할기 소재의 상단면들 상에 UV 경화성 투명 소재의 투명 층을 도포하는 단계;

    UV 광을 상기 UV 경화성 투명 소재로 보내 상기 소재를 경화시켜 상기 스트라이프 분할기 소재와 본딩하는 단계;

    UV 다이싱 접착 층을 도포하여 상기 경화된 투명 층에 접착하는 단계;

    반송 층을 상기 UV 다이싱 접착 층에 부착하는 단계;

    상기 반송 층, 상기 UV 다이싱 접착 층 및 상기 경화된 투명 층을 들어올려 상기 경화된 투명 층에 부착된 스트라이프 분할기들의 어레이를 상기 금형의 평행한 홈들로부터 제거하는 단계;

    상기 경화된 투명 층 위의 상기 스트라이프 분할기들 사이의 홈들을, 여기 파장에서 여기 광을 흡수하여 상기 여기 파장과는 상이한 파장에서 가시 광을 방출하는 발광 소재들로 충전하여, 스트라이프 분할기에 의해 분리된 두 개의 인접한 홈에 두 개의 상이한 파장에서 방출하는 두 개의 상이한 발광 소재가 도포되게 하는 단계;

    상기 발광 소재들을 인가하는 단계 동안에 각각의 홈에서 각 발광 소재의 볼 륨을 제어하여, 각 홈을 부분적으로 충전하고, 상기 스트라이프 분할기들이 공간적으로 삽입되고 상기 스트라이프 분할기들에 의해 분리되는 평행한 발광 스트라이프들을 형성하는 단계;

    상기 스트라이프 분할기들 상부와 접촉하고 그에 맞물리도록 하나 이상의 스크린 층을 놓는 단계;

    UV 광을 상기 UV 다이싱 접착 층으로 보내, 상기 UV 다이싱 접착 층을 상기 반송 층과 함께 상기 경화된 투명 층으로부터 분리하는 단계;

    상기 스트라이프 분할기들과 상기 발광 스트라이프들로부터 상기 경화된 투명 층을 제거하는 단계; 및

    상기 제거된 경화된 투명 층을 대체하도록 수광 층을 형성하여, 여기 광을 수신하여 상기 발광 스트라이프들로 보내는 단계를 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
73. 청구항 72에 있어서,

    상기 경화된 투명 층 위의 상기 스트라이프 분할기들 사이의 홈들을 상기 발광 소재들로 충전하기 전에, 두 개의 인접한 스트라이프 분할기 사이의 상기 경화된 투명 층의 노출된 면들과 상기 스트라이프 분할기들의 면들 위에 반사 층을 형성하는 단계를 포함하며,

    상기 발광 소재들은 상기 스트라이프 분할기들 사이의 상기 반사 층 위에 충전되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
74. 청구항 72에 있어서,

    상기 수광 층은,

    여기 광을 상기 발광 스트라이프들로 보내고 2차원 렌즈 어레이를 포함하는 렌즈 어레이 층으로서, 각 렌즈의 치수가 각 발광 스트라이프의 폭보다 작으며, 각 발광 스트라이프의 상기 폭 내에는 다수의 렌즈가 있는, 상기 렌즈 어레이 층; 및

    상기 렌즈 어레이 층과 상기 발광 스트라이프들 사이의 핀홀 어레이 층으로서, 상기 핀홀 층은, 상기 렌즈 어레이 층과 중첩하고 상기 렌즈들에 각각 공간적으로 대응하는 2차원 핀홀 어레이로 패터닝되어 상기 렌즈들로부터 상기 발광 스트라이프들로 여기 광을 투과하는 반사성 및 불투명 층을 포함하는, 상기 핀홀 어레이 층을 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
75. 청구항 72에 있어서,

    상기 수광 층은,

    상기 발광 스트라이프들 위에 형성되어 여기 광을 수신하여 투과하는 다이크로익 층으로서, 상기 다이크로익 층은 상기 발광 스트라이프들에 의해 방출된 가시 광을 반사하는, 상기 다이크로익 층; 및

    여기 광을 상기 다이크로익 층으로 보내도록 위치한 프레넬 렌즈 층으로서, 상기 다이크로익 층은 상기 프레넬 렌즈 층과 상기 발광 스트라이프들 사이에 있는, 상기 프레넬 렌즈 층을 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
76. 2차원 렌즈 어레이의 렌즈 어레이 층의 평평한 면 상에 금속 층을 형성하는 단계;

    애블레이션(ablation) 레이저 빔을 상기 렌즈 어레이에 주사하여 상기 애블레이션 레이저 빔을 각 렌즈를 통해 상기 금속 층 상에 집속하여 상기 집속된 애블레이션 레이저 빔 위치에서 금속을 제거해서 핀홀을 형성하고, 그에 따라 상기 금속 층에서 2차원 핀홀 어레이를 형성하는 단계;

    발광 층을, 상기 2차원 핀홀 어레이를 갖는 금속 층에 맞물리게 하는 단계로서, 상기 발광 층은, 여기 파장에서 여기 광을 각각 흡수하여 상기 여기 파장과는 상이한 가시 파장에서 가시 광을 방출하는 평행하고 분리된 다수의 발광 스트라이프를 포함하며, 각 렌즈의 치수는 각 발광 스트라이프의 폭보다 작아서, 각 발광 스트라이프의 상기 폭 내에는 다수의 렌즈가 있는, 상기 발광 층을 금속 층에 맞물리게 하는 단계; 및

    상기 발광 층과 상기 렌즈 어레이 층을 지지 기판에 맞물리게 하여 디스플레이 스크린을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
77. 청구항 76에 있어서,

    상기 금속 층을 형성하는 단계 이전에, 상기 렌즈 어레이 층의 평평한 면과 상기 금속 층 사이에 애블레이션 레이저 빔을 흡수하는 검은색 소재 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 검은색 소재 층은 상기 애블레이션 레이저 빔을 흡수하여 상기 애블레이션 레이저 빔이 집속되는 위치에서 제거되는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
78. 청구항 29 또는 청구항 48에 있어서, 상기 발광 스트라이프들은, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 양자점들(quantum dots)을 포함하는, 디스플레이 스크린.
79. 청구항 60 또는 청구항 72에 있어서, 상기 발광 소재들은, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 양자점들을 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.
80. 청구항 76에 있어서, 상기 발광 스트라이프들은, 여기 광을 흡수하여 가시 광을 방출하는 양자점들을 포함하는, 디스플레이 스크린 제조 방법.

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