具有均勻間隔的元件的體積三維顯示器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年3月15日以相同標(biāo)題提交的美國臨時專利申請 S.N. 61/801，437的優(yōu)先權(quán)，并且通過引用并入所述申請的內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及三維顯示器，具體地，涉及體積三維顯示器。
【背景技術(shù)】
[0004] 據(jù)信迄今為止，布置包括發(fā)光二極管的三維顯示器的明顯的實(shí)際有用的方式一 直是利用在Z軸上徑直向上重復(fù)、一個在下一個的頂上的相同層（例如，二維0LED顯 示器）。至少自從Whitesell的美國專利No. 5, 929, 572和Eickhoff的GB專利申請 2376555以后、一直到Uchida等人的美國專利申請公開No. 2004/0145538、Tracy的美國 專利No. 6, 720, 961、Li等人的美國專利申請公開No. 2009/0002266(現(xiàn)在作為美國專利 No. 8, 525, 954發(fā)表）以及Koo等人的美國專利No. 7, 587, 120, 一直是這樣做。
[0005]LED電視和監(jiān)視器領(lǐng)域中的工作雖然廣泛，但是是"以像素為中心的"（0LED的崛 起可能更是如此），并且常規(guī)的二維像素陣列不易于按照除了相同的直接疊層之外的任何 布置堆疊來創(chuàng)建三維體積顯示器。此外，據(jù)信在本領(lǐng)域技術(shù)人員謹(jǐn)慎地控制堆疊式體積顯 示器中的層之間的相對距離（例如，DE2008007287)的情況下，其目的一直都不是為了建 立三維規(guī)則體素或三維均勻元件間隔（或者一直都不與此一致）。
[0006] 即使本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)想過嘗試背離現(xiàn)有模型，即使他們在制程中碰巧考慮過空 間填充的概念，利用從球體的密堆積的幾何體推導(dǎo)的元件布置的可能性也將不會看似一個 好的候選方案。首先，球形體素的構(gòu)造將會是不切實(shí)際的。（體素可能由球形漫射材料形 成，但是漫射材料的所得程度的不透明度對于體積三維顯示器是不可取的，如果根據(jù)元件 的密度和深度可行的話）。在任何情況下，當(dāng)被密集堆積時，球體留下兩種不同形狀的許多 間隙，僅填充空間的大約74% ;通過連接密堆積球體的中心點(diǎn)而形成的正四面體同樣如此。 此外，用于產(chǎn)生全色（例如，256+種顏色）LED顯示器的標(biāo)準(zhǔn)的一組發(fā)射器包括三個發(fā)射器 (紅色、綠色和藍(lán)色，或RGB)，而由多于或少于三個的發(fā)射器組成的其它組現(xiàn)在受到相對較 少的（通常逐漸減少的）關(guān)注；如果空間填充方法迄今為止一直都愿意被考慮，則該方法也 將因缺乏按三維模式布置R、G和B發(fā)射器的優(yōu)點(diǎn)而被排斥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 盡管正四面體結(jié)構(gòu)不能完全地嵌合體積是事實(shí)，但是申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在新 穎的體積三維顯示器中利用元件的密堆積柵格布置，可以得到產(chǎn)生有意義地提高的性能 的、某些關(guān)鍵的功能性的優(yōu)點(diǎn)。按照該布置利用四種不同顏色的發(fā)射器允許這樣的方案，即 可以實(shí)現(xiàn)在常規(guī)布置中為不可能的體素和邊界的平滑和等流。對于密堆積柵格中的每個元 件使用常規(guī)的RGB發(fā)射器疊層（或類似的全色裝配）可以提供相關(guān)的獨(dú)特的益處。
【附圖說明】
[0008] 圖1是例示本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能布置的部分透視圖，該結(jié)構(gòu)和功能布置 按面心立方體陣列布置，該立方體陣列具有四組不同顏色的發(fā)射器的三維布置。
[0009] 圖2A-5B是基于圖1的、但是還包括密封材料的實(shí)施例的截面圖，其中：
[0010] 圖2A示出與大體上表現(xiàn)為圖1的大致立方體形狀陣列的頂面的平面平行的平面， 所描繪的平面像圖1中用RG所指示的一組虛線指示的平面；
[0011] 圖2B示出與圖2A的平面平行的平面，所描繪的平面像圖1中用BY所指示的一組 虛線指示的平面；
[0012] 圖3A示出與大體上表現(xiàn)為圖1中的左前面的平面平行的平面，所描繪的平面像圖 1中用RY所指示的一組虛線指示的平面；
[0013] 圖3B示出與圖3A的平面平行的平面，像圖1中用GB所指示的一組虛線指示的平 面；
[0014] 圖4A示出與大體上表現(xiàn)為圖1中的右前面的、在圖1中用GY所指示的一組虛線 指示的平面平行的平面；
[0015] 圖4B示出與圖4A的平面平行的平面，像圖1中用RB所指示的一組虛線指示的平 面；
[0016] 圖5A示出在圖3A和3B中所描繪的平面之間找到的類型的平面；以及
[0017] 圖5B示出在圖2A和2B中所描繪的平面之間找到的以及在圖4A和4B中所描繪 的平面之間找到的類型的平面。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 附圖描繪了具有發(fā)射器101-104的基本的面心立方體布置的體積顯示器100的一 部分，發(fā)射器101-104(通常包括常規(guī)的無機(jī)或有機(jī)發(fā)光二極管的層（這里沒有描繪這樣的 層））包括紅色發(fā)射器101、綠色發(fā)射器102、藍(lán)色發(fā)射器103和黃色發(fā)射器104。該結(jié)構(gòu)被 布置為使得存在重復(fù)的、相同定向的、均勻間隔的、正四面體形狀的、包括每個發(fā)射器中的 一個的體素。（四面體的邊緣由連接發(fā)射器的中心點(diǎn)的假想線限定。如本文中所使用的"中 心點(diǎn)" 一般只是意指發(fā)射器結(jié)構(gòu)的幾何三維中心，但是對于一些發(fā)射器，與整體二極管特征 或類似特征相反，發(fā)光源可能與幾何中心分離地足夠遠(yuǎn)以致理應(yīng)對源的中心的位置進(jìn)行數(shù) 學(xué)評定）。導(dǎo)體110和111優(yōu)選是透明的，并且優(yōu)選地存在透明的電絕緣的密封材料108。 (如本文中所使用的，"密封材料"不隱含任何特定的制造方法，僅僅是指密封材料和顯示器 的其它部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系）。
[0019] 導(dǎo)體尖端liot優(yōu)選地永久地貼附到與圖1的陣列的右前面對齊的側(cè)板（未示 出），導(dǎo)體尖端lilt就頂面而論同樣如此?？刹鹦秱?cè)板相對而言更需要堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，但是 如果側(cè)板利用X乘Z、x乘Y或Y乘Z驅(qū)動連接元件的陣列（其中，X、Y和Z是對應(yīng)列或行 中的導(dǎo)體尖端的數(shù)量），則經(jīng)濟(jì)版本將是可行的，所述驅(qū)動連接元件僅由或主要由常規(guī)的導(dǎo) 線和金屬組成，適于在一側(cè)連接到控制器連接器（例如，與X+Z或X+Y或Z+Y管腳連接器連 接），在它們的另一側(cè)，設(shè)有嚙合和連接到導(dǎo)體尖端的接觸墊或嚙合特征（例如，平的、刷式 的、尖的等）?？商娲?，側(cè)板可以包括透明的頭部，例如注塑的夾層樣式的頭部，引導(dǎo)和收 縮引線成緊湊的不透明的電纜。在任何一種情況下，側(cè)板可以允許連接到常規(guī)的接口（例 如，HDMI)，優(yōu)選地用芯片和/或板載固件或軟件（以及從連接的另一側(cè)遞送的合適的內(nèi)容） 連接以得到可用信號。
[0020] 小型而高元件密度的實(shí)施例可以適合于與能夠遞送體積三維內(nèi)容或以其它方式 有用地與顯示器交互的移動裝置兼容。在玩具或藝術(shù)顯示器實(shí)施例中，顯示器可優(yōu)選的由 可再充電的板載電池（諸如鋰離子電池組）供電，裝置的基底附著到側(cè)板中的一個，并且 包含電路，該電路允許其顯示存儲在板載存儲器中的和/或由另一個通信裝置無線地遞送 (例如，通過在基底中合并藍(lán)牙或Wi-Fi收發(fā)器）的、視覺上有趣的三維圖案。
[0021] 在面心立方體實(shí)施例中，導(dǎo)體110和111如附圖中所描繪的那樣布置（相關(guān)聯(lián) 的截面圖的平面每個僅包含兩種顏色的發(fā)射器），如果d是每個最靠近的元件到下一個元 件的中心點(diǎn)之間的距離，則所描繪的元件平面（其中，它們與元件的中心點(diǎn)相交）間距為
，相鄰平面的元件的中心點(diǎn)錯開
，在發(fā)射器的中心點(diǎn)被布置在與附圖中所描繪 的位置相同的位置處、但是導(dǎo)體等改為被鋪設(shè)為與包含所有四種顏色的正六方體網(wǎng)格形狀 的平面（這些是面心立方體圖案的重復(fù)的"A/B/C"平面）平行的實(shí)施例中，那么發(fā)射器平面

，并且每個是相同的，除了同平面上方或下方相比偏移( 在后一實(shí)施例中，不是具有如所描繪的那樣彼此排列成90°角的兩組導(dǎo)體，而是可以存在 彼此排列成120 °角的兩組導(dǎo)體（但是如果發(fā)射器相對于絕緣密封材料108足夠小，則它們 可替代地也可以被布線成90°角）。這樣的布線自然將生成不太熟悉的"打開的書本"形 狀的布置，這在大多數(shù)實(shí)施例中將提高顯示器的多方向可視性。
[0022] 密堆積柵格/四面體體素布置使得能夠有意義地增強(qiáng)運(yùn)動、點(diǎn)、邊緣和邊界的描 繪。當(dāng)與如附圖中所描繪的那樣按顏色布置的四色發(fā)射器組一起使用時，這樣的布置的四 面體體素可以被向上、向下、向左、向右、來回移動相等距離，但是每一個這樣的體素還由兩 對發(fā)射器組成，其中每個可以形成該體素或另一體素的一部分。因此，顯示器可以被驅(qū)動以 將體素" 1"所描繪的元件向遠(yuǎn)處移開一個體素的一小部分以占據(jù)占據(jù)了原始像素" 1"的發(fā) 射器中的兩個的體素（并且布線被布置為促進(jìn)該移動）。這可以連續(xù)地進(jìn)行，優(yōu)選地通過由 合適的圖形處理器執(zhí)行的相關(guān)聯(lián)的邏輯和計(jì)算來進(jìn)行，允許其它方式不可達(dá)到的運(yùn)動的逼 真。類似地，每一個發(fā)射器可以形成八個不同的四面體體素的一部分；因此，例如，體素可以 擺動或轉(zhuǎn)動通過八個不同的同樣接近的位置，這些位置