(57)【要約】  本開示は、ライトフィールドディスプレイにおける発光素子のための構造の様々な態様を説明する。一態様では、ライトフィールドディスプレイは、複数の画素（例えば、複数のスーパーラクセル）を含むことができ、各画素は、それぞれの光誘導光学素子を有し、同一の半導体基板上に一体的に構成された領域である、複数の発光素子（例えば、複数のサブラクセル）の配列を含む。光誘導光学素子は、少なくとも１つのマイクロレンズ、少なくとも１つの回折格子、または両方の組み合わせを含むことができる。発光素子の配列は、少なくとも３つの異なる色の光を生成する複数の発光素子を含む。発光素子の別個のグループを構成することができ、ライトフィールドディスプレイの指向性解像度はグループの数に基づくことができる。ライトフィールドディスプレイはまた、各画素内の発光素子を個別に駆動するように構成された電子的手段を含む。
2021522558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトフィールドディスプレイであって、
複数の画素を備え、各画素は、それぞれの光誘導光学素子を有し、さらに同一の半導体基板上に一体的に構成された複数の発光素子の配列を含み、
各画素内の前記複数の発光素子を個別に駆動するように構成された電子的手段を備えている、ライトフィールドディスプレイ。
【請求項２】
前記光誘導光学素子は、前記各画素の複数の発光素子の前記配列に対して整列され、結合されている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３】
前記光誘導光学素子は、少なくとも１つのマイクロレンズ、少なくとも１つの回折格子、または両方の組み合わせを含む、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項４】
各画素内の複数の発光素子の前記配列は、前記ライトフィールドディスプレイが特定の色域を提供することを可能にする光を生成する複数の発光素子を含む、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項５】
各画素内の複数の発光素子の前記配列は、少なくとも３つの異なる色の光を生成する複数の発光素子を含む、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項６】
少なくとも３つの異なる色の光を生成する前記複数の発光素子は、赤色光を生成する発光素子、緑色光を生成する発光素子、および青色光を生成する発光素子を含む、請求項５に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項７】
前記配列内の各発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項８】
前記ＬＥＤは、無機ＬＥＤである、請求項７に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項９】
前記配列内の前記複数の発光素子は、赤色光を生成するＬＥＤの第１のセット、緑色光を生成するＬＥＤの第２のセット、および青色光を生成するＬＥＤの第３のセットを含む、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１０】
ＬＥＤの前記第１のセットは、Ｉｎの第１の組成を有するＩｎＧａＮの少なくとも一部から作製されたＬＥＤを含み、
ＬＥＤの前記第２のセットは、Ｉｎの前記第１の組成とは異なるＩｎの第２の組成を有するＩｎＧａＮの少なくとも一部から作製されたＬＥＤを含み、
ＬＥＤの前記第３のセットは、Ｉｎの前記第１の組成および前記第２の組成とは異なる、Ｉｎの第３の組成を有するＩｎＧａＮの少なくとも一部から作製されたＬＥＤを含む、請求項９に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１１】
前記配列内の前記複数の発光素子のそれぞれは、青色光を生成し、
前記複数の発光素子の第１のセットは、青色光を提供するように構成されており、
前記複数の発光素子の第２のセットは、前記青色光をダウンコンバートして緑色光を生成および提供するように構成されており、
前記複数の発光素子の第３のセットは、前記青色光をダウンコンバートして赤色光を生成および提供するように構成されている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１２】
前記半導体基板は、１つまたは複数のＧａＮ、ＧａＡｓ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇａ２Ｏ３、それらの合金、またはそれらの誘導体を含む、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１３】
前記配列内の前記複数の発光素子のそれぞれは、少なくとも部分的に、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、それらの合金、またはそれらの誘導体うちの１つまたは複数から作製されている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１４】
前記配列内の前記複数の発光素子のそれぞれは、量子井戸活性領域を含む、請求項１３に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１５】
前記配列内の前記複数の発光素子のそれぞれは、それぞれの色変換媒体を含む、請求項１３に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１６】
各画素内の複数の発光素子の前記配列は、２つ以上の画素の隣接する配置を可能にする幾何学的配置を有する、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１７】
前記幾何学的配置は、六角形、正方形、または長方形のいずれかである、請求項１６に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１８】
複数の発光素子の別々のグループは、前記配列内の前記複数の発光素子から構成され、
複数の発光素子の各グループは、空間方向性を有する光出力を生成する、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項１９】
複数の発光素子の各グループの前記光出力は、前記グループ内の前記個々の発光素子によって生成された成分を含む、請求項１８に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２０】
前記光出力の前記成分のそれぞれは異なる色の光に対応する、請求項１９に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２１】
複数の発光素子の別々のグループは、前記配列内の前記複数の発光素子から構成され、
前記ライトフィールドディスプレイの指向性解像度は、前記別々のグループの数に基づいている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２２】
複数の発光素子の各グループは、少なくとも３つの異なる色の光を生成する複数の発光素子を含む、請求項２１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２３】
少なくとも３つの異なる色の光を生成する発光素子の各グループの前記発光素子は、赤色光を生成する発光素子、緑色光を生成する発光素子、および青色光を生成する発光素子を含む、請求項２２に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２４】
少なくとも３つの異なる色の光を生成する各グループ内の前記複数の発光素子は、赤色光を生成する２つの発光素子、緑色光を生成する１つの発光素子、および青色光を生成する１つの発光素子を含む、請求項２２に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２５】
少なくとも３つの異なる色の光を生成する各グループ内の前記複数の発光素子は、赤色光を生成する１つの発光素子、緑色光を生成する１つの発光素子、青色光を生成する１つの発光素子、および白色光を生成する１つの発光素子を含む、請求項２２に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２６】
前記画素内の複数の発光素子の前記配列のサイズは、約１０ミクロンから約１，０００ミクロンの間である、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２７】
前記配列内の複数の発光素子の各グループのサイズは、約１ミクロンから約１０ミクロンの間である、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２８】
前記配列内の各発光素子のサイズは、約０．４ミクロンから約４ミクロンの間である、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項２９】
前記配列内の各発光素子のサイズは、約１ミクロン未満である、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３０】
前記光誘導光学素子のサイズは、約１０ミクロンから約１，０００ミクロンの間である、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３１】
複数の発光素子の前記配列のサイズは、画素間のピッチのサイズよりも小さい、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３２】
前記複数の画素は、第１の層の上に構成され、
前記電子的手段は、第２の層の上に構成され、
前記第１の層は、前記第２の層の上に配置され、かつ前記第２の層と一体化されている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３３】
前記複数の画素は格子状のパターンで配置され、
隣接する画素間のピッチは、隣接する画素内の光誘導光学素子間のピッチに対応している、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３４】
前記格子状のパターンは、画素のＮ×Ｍの配列であり、Ｎ＞１００およびＭ＞１００である、請求項３３に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３５】
Ｎ＞１０００およびＭ＞１０００である、請求項３４に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３６】
前記電子的手段は、複数の駆動回路を含み、前記複数の駆動回路は、前記配列内の前記複数の発光素子のそれぞれを個別に駆動するように構成されている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３７】
各画素において、前記光誘導光学素子の位置と複数の発光素子の前記配列の位置との間のオフセットは、前記ライトフィールドディスプレイ内の前記画素の位置に基づいている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【請求項３８】
前記複数の画素は、半導体基板上に一体的に構成されている、請求項１に記載のライトフィールドディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、「ライトフィールドディスプレイにおける発光素子のための構造」と題され、２０１８年４月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／６６２，４７４号、および「ライトフィールドディスプレイにおける発光素子のための構造」と題され、２０１９年４月２３日に出願された米国特許出願第１６／６３９１，８５０号に基づく優先権および利益を主張し、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示の態様は、一般に、ディスプレイ、より具体的には、ライトフィールドディスプレイにおける発光素子のための構造に関連する。
【０００３】
様々なビデオアプリケーションやサービスの出現により、３次元（３Ｄ）で画像を提供することができるディスプレイの使用への関心が高まっている。いくつか例を挙げると、ボリュームディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ、一体型イメージングディスプレイ、圧縮ライトフィールドディスプレイなど、様々なタイプのディスプレイがある。既存のディスプレイ技術には、視聴者に提供されるビューの制限、様々なビューを提供するために必要な機器の複雑さ、あるいはディスプレイの作成に関連するコストなど、いくつかの制限があり得る。
【０００４】
しかしながら、ライトフィールドまたはライトフィールドディスプレイは、様々な場所に複数のビューを提供して視聴者に奥行きまたは３Ｄを認識できるように構成されたフラットディスプレイであるため、より優れたいくつかのオプションを提供する。ライトフィールドディスプレイは、従来のディスプレイよりも２〜３桁高い解像度で、多数の発光素子を必要とする場合がある。したがって、発光素子の数とそれらが構成される方法の両方に課題があり、視聴者に可能な限り最高の体験を提供するために必要な超高密度を可能にするために考慮する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
そのような態様の基本的な理解を提供するために、以下に１つまたは複数の態様の簡略化された要約を提示する。この要約は、考えられるすべての態様の広範な概要ではなく、すべての態様の鍵となる要素または重要な要素を特定するものではなく、一部またはすべての態様の範囲を明確にするものでもない。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、１つまたは複数の態様のいくつかの概念を簡略化された形式で提示することである。
【０００６】
本開示で使用される場合、サブラクセルという用語は、単色の光を生成する発光素子、および赤、緑、青色の光を生成する発光素子を含む発光素子を指すことがある。ラクセルという用語は、サブラクセル（例えば、隣接または近傍に配置されたサブラクセル）のグループまたは割り当てを指すことがある。また、スーパーラクセルまたは画素という用語は、様々なラクセルに組織化され、グループ化され、または他の方法で割り当てられた発光素子の配列または配置を指すことがある。
【０００７】
本開示の一態様では、ライトフィールドディスプレイは、複数の画素（例えば、スーパーラクセル）を含むことができ、前記複数の画素のそれぞれは、それぞれの光誘導光学素子を有し、さらに、同一の半導体基板上に一体的に構成された領域である、複数の発光素子の配列（例えば、複数のサブラクセル）を含む。画素はまた、ライトフィールド画素と呼ばれることもある。前記光誘導光学素子は、少なくとも１つのマイクロレンズ、少なくとも１つの回折格子、または両方の組み合わせを含んでもよい。発光素子の前記配列は、少なくとも３つの異なる色の光を生成する複数の発光素子を含む。発光素子の別個のグループ（例えば、ラクセル）は、画素（例えば、スーパーラクセル）をなすように構成されてもよく、前記ライトフィールドディスプレイの指向性解像度は、グループの数に基づいてもよい。前記ライトフィールドディスプレイはまた、前記複数の画素のそれぞれ内にある複数の発光素子を個別に駆動するように構成された電子的手段を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付の図面は、いくつかの実施形態を例示しているに過ぎず、したがって範囲を限定するものとは見なされない。
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の態様によるライトフィールドディスプレイ用の画素の例を示す。
【００１０】
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の態様によるライトフィールドディスプレイ用の画素の他の例を示す。
【００１１】
【図２】図２は、本開示の態様による画素内の発光素子の例を示す。
【００１２】
【図３】図３は、本開示の態様による複数の画素を有するライトフィールドディスプレイの例を示す。
【００１３】
【図４】図４は、本開示の態様による複数の画素を有するライトフィールドディスプレイの他の例を示す。
【００１４】
【図５】図５は、本開示の態様による複数の画素および光検出素子を有するライトフィールドディスプレイおよびカメラの例を示す。
【００１５】
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の態様によるライトフィールドディスプレイの一部の断面図の例を示す。
【００１６】
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の態様によるライトフィールドディスプレイの一部の断面図の他の例を示す。
【００１７】
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の態様によるライトフィールドディスプレイの構成の一例を示す。
【００１８】
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の態様によるライトフィールドディスプレイの構成の他の例を示す。
【００１９】
【図８Ａ】図８Ａは、本開示の態様による画素内の発光素子の配列の例を示す。
【００２０】
【図８Ｂ】図８Ｂは、本開示の態様による副画素を備えた画素の例を示す。
【００２１】
【図９Ａ】図９Ａは、本開示の態様による色変換器を備えた画素の例を示す。
【００２２】
【図９Ｂ】図９Ｂは、本開示の態様による色変換器を備えた副画素の例を示す。
【００２３】
【図９Ｃ】図９Ｃは、本開示の態様による色変換器を備えた副画素の他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付の図面に関連して以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書に記載の概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図するものではない。詳細な説明には、さまざまな概念の十分な理解を目的として具体的な詳細が含まれている。しかしながら、これらの概念がその具体的な詳細がなくとも実施され得ることは当業者には明らかであろう。場合によっては、そのような概念の不明瞭化を避けるために、周知の構成要素はブロック図の形式で示される。
【００２５】
図１Ａは、ライトフィールドディスプレイ用の画素の例を説明する模式図１００ａを示しており、例えば、マルチビューディスプレイとも呼ばれる。ライトフィールドディスプレイ（例えば、図３乃至図５のライトフィールドディスプレイ３１０を参照）は、配列、格子、または他のタイプの順序付けられた配置で構成され得る複数の画素（例えば、図３乃至図５の画素３２０を参照）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の画素が同じ半導体基板上に一体的に構成されてもよい。すなわち、複数の画素は、同じまたは異なる材料の１つまたは複数の層から製造され、構築され、および／または形成され得る。この１つまたは複数の層は、単一の連続した半導体基板上に配置され、形成され、および／または成長されたものである。半導体基板に関連する材料および他の態様に関する追加の詳細を以下に示す。本開示では、「画素」という用語と「スーパーラクセル」という用語は、ライトフィールドディスプレイ内の同様の構造単位を説明するために交換可能に使用することがある。場合によっては、「画素」はピクセルと呼ばれることもあるが、従来のディスプレイで使用されているピクセルとは異なる。
【００２６】
単一の画素は、多くの発光素子１２５を含み得る。上記のように、ピクセルが一般に光を放出する個別の要素を識別するという点で、画素は、従来のディスプレイのピクセルとは異なる（例えば、無指向性の方法であるランベルチアン放出）。一方、画素は、複数の発光素子１２５を含み、本質的に指向性を有し得る光出力を生成または発生するように、それら発光素子１２５自体が組織化され、構成される。これらの光出力（例えば、光線要素）は、複数の異なるライトフィールドビューの形成に寄与し、これら複数の異なるライトフィールドビューは、ライトフィールドディスプレイから離れた異なる場所または位置にいる視聴者に対してライトフィールドディスプレイによって提供される。一例では、ライトフィールドディスプレイから離れた各特定の場所または位置は、ライトフィールドディスプレイによって提供されるライトフィールドビューに関連付けられてもよい。画素内の発光素子１２５の配置および特性に関する追加の態様を以下により詳細に説明し、ライトフィールドディスプレイ内の画素と従来のディスプレイ内のピクセルとの違いをさらに明確化する。
【００２７】
画素は、図１Ａに示されるように、対応する光誘導光学素子１１５を有してもよい。光誘導光学素子１１５は、複数の発光素子１２５によって生成された（例えば、放出された）異なる光線要素１０５を誘導または方向付けをするように構成することができる。一態様では、異なる光線要素１０５は、１つまたは複数の発光素子１２５によって生成された光出力の異なる方向に対応し得る。この点に関して、画素またはライトフィールドディスプレイの方向分解能は、サポートされる多くの光出力方向に対応し得る。さらに、ライトフィールドディスプレイによって提供されるライトフィールドビューは、ライトフィールドディスプレイから離れた特定の場所または位置で視聴者によって受信される様々な光出力からの寄与によって生成される。光誘導光学素子１１５は、画素の一部と見なすことができる。すなわち、光誘導光学素子１１５は、画素の不可欠な構成要素である。光誘導光学素子１１５は、そのそれぞれの画素の発光素子１２５に対して整列され、物理的に連結または結合され得る。いくつかの実施形態では、光誘導光学素子１１５とそのそれぞれの画素の複数の発光素子１２５との間に配置された１つまたは複数の層または材料（例えば、光学的に透明な層または材料）があってもよい。
【００２８】
一例では、光誘導光学素子１１５は、図１Ａに示されるように、マイクロレンズまたは小型レンズ（レンズレット）であってもよい。光誘導光学素子１１５は、光線要素１０５（例えば、異なるライトフィールドビュー）を適切な方向に誘導または方向付けをするように構成することができる。光誘導光学素子１１５は、単一の光学構造（例えば、単一のマイクロレンズまたは小型レンズ）を含むことができる。または、光誘導光学素子１１５は、複数の光学構造を含むように構成または形成することができる。例えば、光誘導光学素子１１５は、少なくとも１つのマイクロレンズ、少なくとも１つの回折格子、または両方の組み合わせを有してもよい。他の例では、光誘導光学素子１１５は、組み合わされて適切な光誘導効果を生み出す光学部品（例えば、マイクロレンズおよび／または回折格子）の複数の層を有してもよい。例えば、光誘導光学素子１１５は、第１のマイクロレンズ、および第１のマイクロレンズ上に積み重ねられた第２のマイクロレンズを有してもよく、第１のマイクロレンズは第１の層に関連付けられ、第２のマイクロレンズは第２の層に関連付けられる。異なる例では、いずれかまたは両方の層で、回折格子、または回折格子とマイクロレンズの組み合わせを使用してもよい。光誘導光学素子１１５の構造、したがって、その中に構築または形成されたマイクロレンズおよび／または回折格子の配置および特性は、光線要素１０５の適切な誘導または方向付けを生じさせることを目的としている。
【００２９】
発光素子１２５には、異なるタイプのデバイスを使用することができる。一例では、発光素子１２５は、１つまたは複数の半導体材料で作製された発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。ＬＥＤは無機ＬＥＤであってもよい。ライトフィールドディスプレイに必要な高密度を実現するために、ＬＥＤは、例えば、マイクロＬＥＤ（マイクロＬＥＤ、ｍＬＥＤ、またはμＬＥＤとも呼ばれる）にしてもよい。これにより、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）技術や有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）技術などの他のディスプレイ技術よりも、輝度やエネルギー効率などのパフォーマンスを向上させることができる。「発光素子」、「発光体」、または「エミッタ」という用語は、本開示において交換可能に使用することがあり、マイクロＬＥＤを指すために使用することがある。さらに、これらの用語のいずれも、ライトフィールドディスプレイ内の同様の構造単位を説明するために、「サブラクセル」という用語と交換可能に使用することがある。
【００３０】
画素の複数の発光素子１２５は、同一の半導体基板上に一体的に構成することができる。すなわち、複数の発光素子１２５は、同じまたは異なる材料の１つまたは複数の層から製造され、構成され、および／または形成され得る。この１つまたは複数の層は、単一の連続半導体基板上に配置、形成、および／または成長させられたものである。半導体基板は、１つまたは複数のＧａＮ、ＧａＡｓ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇａ２Ｏ３、それらの合金、またはそれらの誘導体を含み得る。それらの部分においては、同じ半導体基板上に一体的に構成された複数の発光素子１２５は、少なくとも部分的に、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、それらの合金、またはそれらの誘導体のうちの１つまたは複数で作製され得る。いくつかの実施形態では、それぞれの発光素子１２５は、上記の１つまたは複数の材料で作製された量子井戸活性領域を含むことができる。
【００３１】
複数の発光素子１２５は、異なる色の光を提供するための異なるタイプの発光素子または発光デバイスを含むことができる。これにより、ライトフィールドディスプレイは、視聴者が特定の色域または範囲を視覚的に利用できるようにする。一例では、複数の発光素子１２５は、緑色（Ｇ）光を生成する第１のタイプの発光素子、赤色（Ｒ）光を生成する第２のタイプの発光素子、および青色（Ｂ）光を生成する第３のタイプの発光素子を含んでもよい。他の例では、複数の発光素子１２５は、オプションとして、白色（Ｗ）光を生成する第４のタイプの発光素子を含んでもよい。他の例では、単一の発光素子１２５は、異なる色の光を生成するように構成され得る。さらに、ディスプレイ内の複数の発光素子１２５によって生成される光は、ディスプレイ上で利用可能な色の全範囲、すなわち、ディスプレイの色域を有効にする。ディスプレイの色域は、構成する各カラーソース（赤、緑、青からなるカラーソースなど）の波長と線幅の関数である。
【００３２】
一実施形態では、光の異なるタイプの色は、発光素子内の１つまたは複数の材料（例えば、半導体材料）の組成を変えることによって実現することができ、あるいは、異なる構造（例えば、異なるサイズの量子ドット）を発光素子の一部として、または発光素子に関連して使用することによって実現することができる。例えば、画素の発光素子１２５がＬＥＤである場合、画像内のＬＥＤの第１のセットは、インジウム（Ｉｎ）の第１の組成物を有するＩｎＧａＮの少なくとも一部で作製されてもよい。ＬＥＤの第２のセットは、Ｉｎの第１の組成とは異なるＩｎの第２の組成を有するＩｎＧａＮの少なくとも一部で作製されてもよい。ＬＥＤの第３のセットは、Ｉｎの第１および第２の組成とは異なるＩｎの第３の組成を有するＩｎＧａＮの少なくとも一部で作製されてもよい。
【００３３】
他の実施形態では、光の異なるタイプの色は、同じまたは類似の色の光を生成する複数の発光素子に異なる色変換器（例えば、色ダウンコンバータ）を適用することによって実現することができる。一実施形態では、複数の発光素子１２５のいくつかまたはすべては、それぞれの色変換媒体（例えば、色変換材料または材料の組み合わせ）を含んでもよい。例えば、画素内のそれぞれの発光素子１２５は、青色光を生成するように構成される。複数の発光素子１２５の第１のセットは、単に青色光を提供し、複数の発光素子１２５の第２のセットは、青色光をダウンコンバートして（例えば、１つの変換媒体を使用して）緑色光を生成および提供するようにさらに構成される。複数の発光素子１２５の第３のセットはまた、青色光をダウンコンバートして（例えば、別の変換媒体を使用して）、赤色光を生成および提供するようにさらに構成される。
【００３４】
画素の複数の発光素子１２５は、それ自体が配列、格子、または他のタイプで構成され得るか、または画素がライトフィールドディスプレイにおいて異なる配置を使用して構成され得るのと同様に順序付けられた配置に構成され得る。
【００３５】
さらに、各画素用に、複数の発光素子１２５を駆動または動作するための１つまたは複数のドライバ１３５が存在し得る。ドライバ１３５は、バックプレーン１３０の一部である、複数の発光素子１２５に電気的に結合された電子回路または電子的手段であり得る。ドライバ１３５は、複数の発光素子１２５を駆動または動作するために（例えば、発光素子を選択し、設定を制御し、輝度を制御するために）、適切な信号、電圧、および／または電流を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、１つのドライバ１３５は、各発光素子１２５を駆動または動作するために使用され、１対１で対応し得る。他の実施形態では、１つのドライバ１３５は、複数の発光素子１２５を駆動または動作するために使用され、１対複数で対応し得る。例えば、ドライバ１３５は、単一の発光素子１２５または複数の発光素子１２５を駆動するように構成されたユニットセルの形態であってもよい。
【００３６】
ドライバ１３５を含むバックプレーン１３０に加えて、ライトフィールドディスプレイはまた、複数の発光素子１２５を有する平面１２０を含むことができる。さらに、ライトフィールドディスプレイはまた、複数の光誘導光学素子１１５を有する平面１１０を含むことができる。実装においては、平面１１０、平面１２０、およびバックプレーン１３０のうちの２つ以上を互いに統合または結合して、積み重ねられたまたは３次元（３Ｄ）構造を形成してもよい。追加の層、平面、または構造（図示せず）はまた、接続性、相互運用性、接着性、および／または平面間の隔たりを容易にし、または構成するために、積層構造または３Ｄ構造の一部であり得る。本開示で使用される場合、「平面」という用語と「層」という用語は交換可能に使用されることがある。
【００３７】
図１Ｂは、ライトフィールドディスプレイ用の画素の他の例を示す模式図１００ｂを示している。この例では、画素は、光線要素１０５を提供または放出することができるだけでなく（図１Ｂにも示されるように）、光誘導光学素子１１５を介して光線要素１０７を受けるように構成することもできる。光線要素１０５が画素またはライトフィールドディスプレイによって視聴者に提供される様々なビューに寄与する指向性光出力に対応することができるのと同様に、光線要素１０７は、画素またはライトフィールドディスプレイによって受信される様々なビューに寄与する指向性光入力に対応することができる。
【００３８】
図１Ｂの例では、複数の発光素子１２５を有する平面１２０ａはまた、光線要素１０７に関連する光を受信または捕捉するための１つまたは複数の光検出素子１２７を含んでもよい。１つまたは複数の光検出素子１２７は、複数の発光素子１２５に隣接して囲まれた平面１２０ａに配置されてもよい。あるいは、１つまたは複数の光検出素子１２７は、複数の発光素子１２５から離れた平面１２０ａに配置されてもよい。「光検出素子」、「光検出器」、「光センサ」または「センサ」は、本開示において交換可能に使用されることがある。
【００３９】
いくつかの実施形態では、複数の光検出素子１２７は、複数の発光素子１２５と同一の半導体基板上に一体的に構成されてもよい。したがって、光検出素子１２７は、上述したように、発光素子１２５が作製された材料と同じ種類の材料から作製されてもよい。あるいは、光検出素子１２７は、発光素子１２５を作製するために使用されるものとは異なる材料および／または構造（例えば、シリコン相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）またはその変形）から作製され得る。
【００４０】
さらに、ドライバ１３５を有する平面１３０ａはまた、光検出素子１２７に電気的に連結された１つまたは複数の検出器１３７を含むことができる。この１つまたは複数の検出器１３７は、光検出素子１２７を動作させるための適切な信号、電圧、および／または電流を提供するように（例えば、光検出素子を選択、制御設定するために）構成され、光検出素子１２７によって受信または捕捉される光を表す信号（例えば、アナログ信号またはデジタル信号）を生成するように構成されている。
【００４１】
図１Ｂに示す光誘導光学素子１１５の構造、つまり、その中に組み込まれるマイクロレンズおよび／または回折格子の位置および特性は、光線要素１０５を画素から遠ざけるように正しく誘導または方向付けをして、視聴者がライトフィールドビューを知覚するのに必要な様々な寄与を提供すること、および光線要素１０７を適切な光検出素子１２７に向かって正しく誘導または方向付けをすることを目的とする。いくつかの実施形態では、光検出素子１２７は、発光素子１２５に関連して使用される光誘導光学素子１１５とは別個の、または追加の光誘導光学素子を使用し得る。そのような場合、光検出素子１２７のための光誘導光学素子は、光誘導光学素子１１５を有する平面１１０に含まれ得る。
【００４２】
図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明した異なる画素構造は、画素の複数の発光素子１２５によって生成される光線要素の制御、配置、および指向性を可能にする。さらに、図１に示す画素構造は、画素によって受ける光線要素の制御、配置、および指向性を可能にする。
【００４３】
図２では、模式図２００は画素内の複数の発光素子１２５のパターンまたはモザイクの一例を示している。この例では、画素の一部である複数の発光素子１２５の配列または格子の一部が拡大されて、様々なタイプの発光素子１２５に使用されることができる異なるパターンまたはモザイクのうちの１つを示す。この例では、３つの異なるタイプの発光素子１２５、ある色の光を生成する第１のタイプの発光素子１２５ａ、別の色の光を生成する第２のタイプの発光素子１２５ｂ、およびさらに別の色の光を生成する第３のタイプの発光素子１２５ｃを示している。これらの光の色は、例えば、赤色光、緑色光、および青色光であってもよい。いくつかの実施形態では、パターンに含まれる、赤色光を生成する発光素子の数は、緑色光または青色光を生成する発光素子の数の２倍であってもよい。他の実施形態では、パターンに含まれる、赤色光を生成する発光素子のサイズは、緑色光または青色光を生成する発光素子の２倍のサイズであってもよい。他の実施形態では、パターンは、例えば、白色光などの第４の色の光を生成する第４のタイプの発光素子１２５を含むことができる。一般に、１つの色の発光素子の面積は、特定の色域および／または電力効率の必要性を満たすために、他の色の発光素子の面積に対して相対的に変化させることができる。図２を参照して説明されたパターンおよび色は、限定するものではなく例示として提供されている。広範囲のパターンおよび／または色は、（例えば、ディスプレイにおいて特定の色域を可能にするために）画素の発光素子１２５に利用可能であり得る。別の態様では、（任意の色の）追加の発光素子は特定のパターンで使用され、冗長性を提供することができる。
【００４４】
図２に示す模式図２００はまた、同一の半導体基板上に一体的に構成された様々なタイプの発光素子１２５（例えば、発光素子１２５ａ、１２５ｂ、および１２５ｃ）を有することを示している。例えば、異なるタイプの発光素子１２５が異なる材料（または同じ材料の異なるバリエーションまたは組成物）に基づく場合、これらの異なる材料のそれぞれは、異なるタイプの発光素子１２５が半導体基板と一体的に構成することができるように、半導体基板と互換性がある必要がある。これは、ライトフィールドディスプレイに必要とされる発光素子１２５の超高密度配列（例えば、ＲＧＢ発光素子の配列）を可能にする。
【００４５】
図３に示す模式図３００は、複数の画素またはスーパーラクセル３２０を有するライトフィールドディスプレイ３１０を示している。ライトフィールドディスプレイ３１０は、異なるタイプの用途に使用されてもよく、そのサイズは用途に応じて変化し得る。例えば、ライトフィールドディスプレイ３１０は、いくつか例を挙げると、時計、近視用アプリケーション、電話、タブレット、ノートパソコン、モニター、テレビ、および看板のディスプレイとして使用される場合、異なるサイズを有してもよい。したがって、用途に応じて、ライトフィールドディスプレイ３１０内の画素３２０は、異なるサイズの配列、格子、または他のタイプの順序付けられた配置で構成され得る。図３の例に示すように、画素３２０は、Ｎ×Ｍの配列に構成または配置することができ、Ｎは配列内の画素の行数であり、Ｍは配列内の画素の列数である。そのような配列の拡大部分は、ライトフィールドディスプレイ３１０の右側に示されている。小さなディスプレイの場合、配列サイズの例として、Ｎ≧１０およびＭ≧１０およびＮ≧１００およびＭ≧１００を挙げることができ、配列内の各画素３２０は、それ自体が発光素子１２５の配列または格子を有する。大きなディスプレイの場合、配列サイズの例は、Ｎ≧５００およびＭ≧５００、Ｎ≧１，０００およびＭ≧１，０００、Ｎ≧５，０００およびＭ≧５，０００、Ｎ≧１０，０００およびＭ≧１０，０００を挙げることができ、配列内の各画素３２０は、それ自体が発光素子１２５の配列または格子を有する。
【００４６】
より具体的な例として、従来のディスプレイのピクセルが画素３２０によって置き換えられる４Ｋライトフィールドディスプレイの場合、画素３２０のＮ×Ｍの配列は、約８３０万画素を含む２，１６０×３，８４０の配列であってもよい。各画素３２０内の発光素子１２５の数に応じて、４Ｋライトフィールドディスプレイは、対応する従来のディスプレイの解像度よりも１桁または２桁大きい解像度を持つことができる。画素またはスーパーラクセル３２０が、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、および青色（Ｂ）光を生成する異なるＬＥＤを発光素子１２５として含む場合、４Ｋライトフィールドディスプレイは、一体的に構成されたＲＧＢＬＥＤスーパーラクセルから作られていると言うことができる。
【００４７】
対応する光誘導光学素子１１５（例えば、一体型結像レンズ）を含む、ライトフィールドディスプレイ３１０内の各画素３２０は、ディスプレイ解像度によって制限される最小の画素サイズを代表することができる。これに関して、画素３２０の発光素子１２５の配列または格子は、その画素に対応する光誘導光学素子１１５よりも小さくすることができる。しかしながら、実際には、画素３２０の発光素子１２５の配列または格子のサイズは、対応する光誘導光学素子１１５のサイズ（例えば、マイクロレンズまたは小型レンズの直径）と同様であってもよく、これは、画素３２０間のピッチ３３０と同様または同じである。
【００４８】
画素３２０の発光素子１２５の配列の拡大図が、模式図３００の右側に示されている。発光素子１２５の配列は、Ｐ×Ｑの配列とすることができ、Ｐは配列内の発光素子１２５の行数であり、Ｑは配列内の発光素子１２５の列数である。配列サイズの例として、Ｐ≧５およびＱ≧５、Ｐ≧８およびＱ≧８、Ｐ≧９およびＱ≧９、Ｐ≧１０およびＱ≧１０、Ｐ≧１２およびＱ≧１２、Ｐ≧２０およびＱ≧２０、およびＰ≧２５およびＱ≧２５を挙げることができる。一例では、Ｐ×Ｑの配列は、８１個の発光素子またはサブラクセル１２５を含む９×９の配列である。画素３２０のための発光素子１２５の配列は、正方形または長方形の形状に限定される必要はなく、六角形または他の形状に基づいてもよい。
【００４９】
各画素３２０において、配列内の発光素子１２５は、別個の明確に区別される発光素子１２５のグループ（例えば、図６Ａ、図６Ｂ、および図８Ａの発光素子６１０のグループを参照）を含むことができる。これら発光素子１２５は、空間的および角度的近接性に基づいて割り当てられ、またはグループ化され（例えば、論理的にグループ化される）、ライトフィールドディスプレイ３１０によって視聴者に提供されるライトフィールドビューの生成に寄与する異なる光出力（例えば、指向性光出力）を生成するように構成される。サブラクセルまたは発光素子のラクセルへのグループ化は、一意である必要はない。例えば、組み立て中または製造中に、表示エクスペリエンスを最適化する特定のラクセルへのサブラクセルのマッピングが存在してもよい。同様の再マッピングは、一度配置されたディスプレイによって、例えば、異なる色の発光素子の経年変化および／または光誘導光学素子の経年変化を含む、ディスプレイの様々な部品または要素の経年変化を考慮して、実行され得る。本開示では、「発光素子のグループ」という用語と「ラクセル」という用語は、ライトフィールドディスプレイ内の同様の構造単位を説明するために交換可能に使用されることがある。発光素子またはラクセルの様々なグループの寄与によって生成されるライトフィールドビューは、連続的または非連続的なビューとして視聴者によって知覚され得る。
【００５０】
発光素子１２５の配列内の発光素子１２５の各グループは、少なくとも３つの異なる色の光（例えば、赤色光、緑色光、青色光、あるいはまた、白色光）を生成する複数の発光素子を含む。一例では、これらのグループまたはラクセルのそれぞれは、赤色光を生成する少なくとも１つの発光素子１２５、緑色光を生成する１つの発光素子１２５、および青色光を生成する１つの発光素子１２５を含む。他の例では、これらのグループまたはラクセルのそれぞれは、赤色光を生成する２つの発光素子１２５、緑色光を生成する１つの発光素子１２５、および青色光を生成する１つの発光素子１２５を含む。さらに他の例では、これらのグループまたはラクセルのそれぞれは、赤色光を生成する１つの発光素子１２５、緑色光を生成する１つの発光素子１２５、青色光を生成する１つの発光素子１２５、および白色光を生成する１つの発光素子１２５を含む。
【００５１】
上述した様々な用途（例えば、異なるサイズのライトフィールドディスプレイ）のために、ライトフィールドディスプレイ３１０に関連して説明された、いくつかの構造単位のサイズまたは寸法は、大幅に変化し得る。例えば、画素３２０内の発光素子１２５の配列または格子のサイズ（例えば、配列または格子の直径、幅、または全長）は、約１０ミクロンから約１，０００ミクロンの範囲内であってもよい。すなわち、画素またはスーパーラクセル３２０に関連するサイズは、この範囲内にあり得る。本開示で使用される「約」という用語は、その数値通りの値またはその値から１％、２％、３％、４％、５％、１０％、１５％、２０％、または２５％以内の変動を示す。
【００５２】
他の例では、画素３２０内の発光素子１２５の各グループのサイズ（例えば、グループの直径、幅、または全長）は、約１ミクロンから約１０ミクロンの範囲内であってもよい。すなわち、発光素子１２５（例えば、ラクセル６１０）のグループに関連するサイズは、この範囲内にあり得る。
【００５３】
他の例では、画素３２０内の発光素子１２５のグループのサイズは、１０ミクロンより大きくなり得る。なぜなら、そのようなグループ内の発光素子１２５のサイズは、１０ミクロンにもなり得るからである。
【００５４】
さらに他の例では、各発光素子１２５のサイズ（例えば、発光素子またはサブラクセルの直径、幅、または全長）は、約０．４ミクロンから約４ミクロンの範囲内であってもよい。同様に、各発光素子１２５のサイズ（例えば、発光素子またはサブラクセルの直径、幅、または全長）は、約１ミクロン未満であり得る。さらに、いくつかの実施形態における各発光素子１２５のサイズは、１０ミクロンにもなり得る。すなわち、発光素子またはサブラクセル１２５に関連するサイズは、上記の範囲内にあり得る。
【００５５】
さらに他の例では、光誘導光学素子１１５のサイズ（例えば、マイクロレンズまたは小型レンズの直径、幅、または全長）は、約１０ミクロンから約１，０００ミクロンの範囲内であってもよく、これは、画素またはスーパーラクセルのサイズの範囲と同様である。
【００５６】
図４の模式図４００は、対応する光誘導光学素子１１５を備えた画素３２０の配列の一部の拡大図を示すライトフィールドディスプレイ３１０の他の例を示している。ピッチ３３０は、画素３２０間の間隔または距離を表すことができ、光誘導光学素子１１５のサイズ（例えば、マイクロレンズまたは小型レンズのサイズ）であり得る。
【００５７】
この例では、図４のライトフィールドディスプレイ３１０は、画素またはスーパーラクセル３２０の２，１６０×３，８４０の配列を備えた４Ｋライトフィールドディスプレイであり得る。このような場合、視聴者まで約１．５メートルまたは約５フィートの距離に対して、光誘導光学素子１１５のサイズは約０．５ミリメートルにすることができる。このようなサイズは、約１分角／画素の人間の視力と一致してもよい。この例の視聴者の視野（ＦＯＶ）は、約６４度とすることができる。これは、画素によって提供される視野角よりも小さい場合がある（例えば、視野角＞ＦＯＶ）。さらに、この例の４Ｋライトフィールドディスプレイによって提供される複数のビューは、人間の瞳孔の直径と一致する４ミリメートルの幅を有してもよい。これは、例えば３１２個の発光素子１２５を有する画素３２０によって生成される、出力光を誘導する光誘導光学素子１１５に変換することができる。したがって、この例の４Ｋライトフィールドディスプレイは、ライトフィールド位相を有する連続視差、またはライトフィールド位相を有する水平視差を提供することができる。
【００５８】
図５の模式図５００は、隣接する光検出素子またはセンサ１２７を使用してライトフィールドキャプチャを実行することによって、カメラとしても動作することができるライトフィールドディスプレイの代替構成を示している。この例では、ライトフィールドディスプレイおよびカメラ３１０ａは、画素３２０のＮ×Ｍの配列を含み、配列の一部は、模式図５００の右側に拡大して示されている。光検出素子１２７は、例えば、画素３２０（例えば、光誘導光学素子１１５）によって使用されるものと同様の一体型の光学素子で組み立てられたシリコンベースのイメージセンサであってもよい。一実施形態では、図５に示されるように、光検出素子１２７は、１対１で画素３２０の近傍または隣接して配置されてもよい（例えば、各表示要素に対して１つのキャプチャ要素）。他の実施形態では、光検出素子１２７の数は、画素３２０の数よりも少なくてもよい。
【００５９】
一例では、各光検出素子１２７は、光を捕捉するための複数のサブセンサーを含むことができる。これは、各画素３２０（例えば、スーパーラクセル）が複数の発光素子１２５（例えば、複数のサブラクセル）または発光素子１２５の複数のグループ（例えば、複数のラクセル）を含むことができるのと同じ態様である。
【００６０】
図１Ｂに関連して上述したように、光検出素子１２７は、発光素子１２５と同一平面１２０ａに統合することができる。しかしながら、光検出素子１２７の構成要素の一部またはすべては、バックプレーン１３０ａもまたシリコンベース（例えば、シリコンベースの基板）である可能性が高いため、バックプレーン１３０ａに実装され得る。この場合、光検出素子１２７の構成要素の少なくともいくつかは、バックプレーン１３０ａ内の検出器１３７と統合されて、検出器１３７内の回路または電子的手段によって光検出素子１２７をより効率的に動作させることができる。
【００６１】
図６Ａの模式図６００ａは、本開示で説明される構造単位のいくつかを例示するために、ライトフィールドディスプレイ（例えば、ライトフィールドディスプレイ３１０）の一部の断面図を示している。例えば、模式図６００ａは、３つの隣接する画素またはスーパーラクセル３２０ａを示しており、それぞれは対応する光誘導光学素子１１５を有する。この例では、光誘導光学素子１１５は、画素３２０ａとは別個であるとみなすことができるが、他の例では光誘導光学素子１１５は、画素の一部であるとみなすことができる。
【００６２】
図６Ａに示されるように、各画素３２０ａは、複数の発光素子１２５（例えば、複数のサブラクセル）を含み、異なるタイプのいくつかの発光素子１２５（例えば、いくつかのサブラクセル）は、ライトフィールドディスプレイによって提供される特定のライトビューに関連付けられたグループ６１０に（例えば、ラクセルの中に）グループ化されてもよい。グループまたはラクセルは、中央の画素３２０ａ内の最も右側のグループまたはラクセルによって示されるように、特定の光線要素１０５に寄与する様々な成分（図６Ｂ参照）を生成することができる。異なる画素内の異なるグループまたはラクセルによって生成された光線要素１０５は、ライトフィールドディスプレイから離れた視聴者によって知覚されるビューに寄与することができることを理解されるであろう。
【００６３】
図６Ａに記載されている追加の構造単位は、画素３２０ａと同じタイプの（例えば、同じ色の光を生成する）発光素子１２５のグループを表す副画素６２０の概念である。副画素６２０に関連する追加の詳細は、図８Ｂ、図９Ｂ、および図９Ｃに関連して以下に説明される。
【００６４】
図６Ｂの模式図６００ｂは、ライトフィールドディスプレイ（例えば、ライトフィールドディスプレイ３１０）の一部の他の断面図を示しており、それぞれが対応する光誘導光学素子１１５を有する、３つの隣接する画素またはスーパーラクセル３２０ａによって生成される光線要素の変化する空間方向性を示す。この例では、最も左側にある画素３２０ａ内の発光素子１２５のグループは、光線要素１０５ａ（例えば、光出力）を生成し、ここで、光線要素１０５ａは、発光素子１２５のグループによって生成または発生した光線要素成分６３０（例えば、光出力副成分）の組み合わせである。例えば、発光素子１２５のグループが３つの発光素子１２５を含む場合、これらのそれぞれは、光線要素１０５ａの成分（例えば、異なる色の光成分）を生成し、または発生させてもよい。光線要素１０５ａは、ある指定された空間方向性を有し、これは、複数の角度に基づいて（例えば、２つまたは３つの角度に基づいて）定義することができる。
【００６５】
同様に、中央の画素３２０ａ内の発光素子１２５のグループは、光線要素１０５ｂ（例えば、光出力）を生成し、ここで、光線要素１０５ｂは、発光素子１２５のグループによって生成または発生した光線要素成分６３０の組み合わせである。光線要素１０５ｂは、複数の角度に基づいて定義することもできる光線要素１０５ａのうちの１つとは異なる、ある指定された空間方向性を有する。同じことが、最も右側にある画素３２０ａ内の発光素子１２５のグループによって生成された光線要素１０５ｃにも当てはまる。
【００６６】
次の図は、ライトフィールドディスプレイ（例えば、ライトフィールドディスプレイ３１０）の異なる構成を説明している。図７Ａでは、模式図７００ａは、ライトフィールドディスプレイの第１の構成またはアプローチを示している。ラクセル配列の画素配列と呼ぶことができるこの構成では、ライトフィールド３１０内の様々な画素３２０ｂによって放出される光線要素１０５を組み合わせることによって、異なるライトフィールドビュー（例えば、ビューＡ、ビューＢ）が提供され得る。この例では、光誘導光学素子１１５は、画素３２０ｂの一部であるとみなすことができる。各画素３２０ｂにおいて、発光素子１２５のグループの配列または格子７１０（例えば、ラクセルの配列または格子）があり、これらのグループのそれぞれは、少なくとも１つの成分を有する光出力を生成する（図６Ｂ参照）。この光出力は、ライトフィールドディスプレイ３１０からのある場所または位置で視聴者によって知覚されるビューを構成または形成するための寄与として、ライトフィールドディスプレイ３１０によって提供される。例えば、画素３２０ｂのそれぞれにおいて、ビューＡに寄与する配列７１０内の少なくとも１つのグループまたはラクセルが存在し、およびビューＢに寄与する配列７１０内の少なくとも他のグループまたはラクセルが存在する。場合によっては、ライトフィールドディスプレイ３１０に対する視聴者の場所または位置に依存し、同じグループまたはラクセルは、ビューＡおよびビューＢの両方に寄与することができる。
【００６７】
図７Ａのライトフィールドディスプレイ３１０の一態様では、各画素３２０ｂにおいて、画素３２０ｂがライトフィールドディスプレイ３１０内に配置される位置に基づいて、光誘導光学素子１１５の位置と配列７１０の位置との間で空間的な（例えば、横方向の）オフセットがあり得る。
【００６８】
図７Ｂでは、模式図７００ｂは、同様に、光捕捉をサポートするライトフィールドディスプレイの第２の構成またはアプローチを示している。この構成のライトフィールドディスプレイおよびカメラ３１０ａは、図７Ａに示されるライトフィールドディスプレイ３１０と実質的に同様である。しかしながら、ライトフィールドディスプレイおよびカメラ３１０ａには、光検出素子に沿った発光素子１２５のグループを有する配列７１０ａ内の適切な光検出素子（例えば、センサ１２７）に光線要素１０７を誘導し、または方向付けをするためのカメラレンズ７２５がある。
【００６９】
図８Ａは、画素３２０の一実施形態の様々な詳細を説明する模式図８００ａを示している。例えば、画素３２０（例えば、スーパーラクセル）は、それぞれの光誘導光学素子１１５（破線で示される）を有し、同一の半導体基板上に一体的に構成された複数の発光素子１２５（例えば、サブラクセル）の配列または格子８１０を含む。光誘導光学素子１１５は、配列８１０と同一または同様のサイズであってもよいし、または図示したように配列８１０よりわずかに大きくてもよい。本開示の図に示されているサイズのいくつかは、説明の目的で誇張されており、実際のサイズまたは相対的なサイズの正確な表現であるとみなされる必要はないことを理解されたい。
【００７０】
配列８１０内の複数の発光素子１２５は、異なる色の光を生成するための異なるタイプの複数の発光素子を含み、（例えば、ハードウェアおよび／またはソフトウェアを介して）それぞれが別個のグループ６１０（例えば、別個のラクセル）に配置され、または構成されており、それぞれが、視聴者によって知覚される１つまたは複数のライトフィールドビューに寄与する異なる光出力（例えば、指向性光出力）を生成する。すなわち、各グループ６１０は、画素３２０を含むライトフィールドディスプレイによって視聴者（または複数の視聴者）に提供される、１つまたは複数のビューに寄与するように構成される。
【００７１】
図８Ａに示されるように、配列８１０は、２つ以上の画素の隣接または近接した配置を可能にする幾何学的配置を有する。幾何学的配置は、六角形（図８Ａに示される）、正方形、または長方形のいずれかであり得る。
【００７２】
図示されていないが、図８Ａの画素３２０は、画素２３０内の複数の発光素子１２５を駆動するように構成された複数の駆動回路を含む、対応する電子的手段（例えば、図１Ａのバックプレーン１３０内）を有してもよい。図８Ａの例では、電子的手段は、個々のグループおよび／またはグループの一部である複数の発光素子の動作を制御するように構成された複数のユニットセルを含んでもよい。
【００７３】
図８Ｂは、画素３２０の他の実施形態の様々な詳細を説明する模式図８００ｂを示している。例えば、図８Ａの画素３２０（例えば、スーパーラクセル）は、同一の半導体基板上に一体的に構成された複数の副画素６２０を含む。各副画素６２０は、それぞれの光誘導光学素子１１５（破線で示されている）を有し、同じ色の光を生成する複数の発光素子１２５（例えば、複数のサブラクセル）の配列または格子８１０ａを含む。光誘導光学素子１１５は、配列８１０ａと同一または同様のサイズであってもよいし、または図示したように配列８１０ａよりわずかに大きくてもよい。画素３２０において、副画素６２０のうちの１つの光誘導光学素子１１５は、その副画素６２０内の複数の発光素子１２５によって生成される光の色に対して、指定された色の波長に対する光誘導光学素子の構造を最適化することにより、色収差を最小化するように構成される。色収差を最小限に抑えることで、ライトフィールドビューのシャープネスを向上させ、画素の中心から離れたところにおける倍率の違いを補正できる可能性がある。さらに、光誘導光学素子１１５は、それぞれの副画素６２０の配列８１０ａに整列され、結合されている。
【００７４】
副画素６２０の発光素子１２５は、別々のグループ６１０（例えば、ラクセル）に配置または構成される。各グループ６１０は、ライトフィールドディスプレイからある場所または位置で視聴者によって知覚されるビューへの寄与（例えば、光線要素）を提供することができる。一例では、各グループ６１０は、副画素６２０のそれぞれからの、まとまって配置された発光素子１２５（例えば、各副画素内の同じ位置）を含んでもよい。他の例では、各グループ６１０は、副画素６２０のそれぞれからの、まとまって配置されていない発光素子１２５（例えば、各副画素内の異なる位置）を含んでもよい。さらに他の例では、各グループ６１０は、副画素６２０のそれぞれからの、まとまって配置された、およびまとまって配置されていない発光素子１２５の組み合わせを含むことができる。
【００７５】
図８Ｂに示されるように、配列８１０ａは、２つ以上の副画素の隣接する配置を可能にする幾何学的配置を有する。幾何学的配置は、六角形（図８Ｂに示される）、正方形、または長方形のいずれかであり得る。
【００７６】
図示されていないが、図８Ｂの画素３２０は、画素２３０内の複数の発光素子１２５を駆動するように構成された複数の駆動回路を含む、対応する電子的手段（例えば、図１Ａのバックプレーン１３０内）を有してもよい。いくつかの例では、副画素６２０のそれぞれのための、１つまたは複数の共通の駆動回路を使用することができる。図８Ｂの例では、電子的手段は、個々の副画素および／または副画素の一部である複数の発光素子の動作を制御するように構成された複数のユニットセルを含んでもよい。
【００７７】
図９Ａの模式図９００ａは、図８Ａの画素３２０の例を示している。ここで、発光素子１２５は、発光素子１２５のそれぞれにおいて、それぞれの個別の光変換器または色変換媒体により異なる色の光を生成する。
【００７８】
一例では、発光素子１２５の第１のセットによって生成された光を青色光に変換する第１の変換手段（例えば、光変換器９１０ａ）、発光素子１２５の第２のセットによって生成された光を緑色光に変換する第２の変換手段（例えば、光変換器９１０ｂ）、および発光素子１２５の第３のセットによって生成された光を赤色光に変換する第３の変換手段（例えば、光変換器９１０ｃ）があり得る。
【００７９】
他の例では、発光素子１２５の第１のセットは青色光を生成することができ、したがって、第１の変換手段（例えば、光変換器９１０ａ）は必要とされない（例えば、第１の変換手段はオプションである）。
【００８０】
図９Ｂの模式図９００ｂは、図８Ｂの画素３２０の例を示している。ここで、副画素６２０のそれぞれの発光素子１２５は、各発光素子１２５において、それぞれの個別の光変換器または色変換媒体により同じ色の光を生成する。
【００８１】
一例では、副画素６２０の１つである第１の副画素の発光素子１２５によって生成された光を青色光に変換する第１の変換手段（例えば、光変換器９１０ａ）、副画素６２０の１つである第２の副画素の発光素子１２５によって生成された光を緑色光に変換する第２の変換手段（例えば、光変換器９１０ｂ）、および副画素６２０の１つである第３の副画素の発光素子１２５によって生成された光を赤色光に変換するための第３の変換手段（例えば、光変換器９１０ｃ）があり得る。
【００８２】
他の例では、副画素６２０の１つである第１の副画素の発光素子１２５は青色光を生成することができ、したがって、第１の変換手段（例えば、光変換器９１０ａ）は必要とされない（例えば、第１の変換手段はオプションである）。
【００８３】
図９Ｃの図９００ｃは、図８Ｂの画素３２０の他の例を示している。ここで、副画素６２０のそれぞれの発光素子１２５は、各副画素６２０において、それぞれの単一の光変換器または色変換媒体により同じ色の光を生成する。
【００８４】
一例では、副画素６２０の１つである第１の副画素の発光素子１２５のすべてによって生成された光を青色光に変換する単一の第１の変換手段（例えば、光変換器９１０ａ）、副画素６２０の１つである第２の副画素の発光素子１２５のすべてによって生成された光を緑色光に変換する単一の第２の変換手段（例えば、光変換器９１０ｂ）、および副画素６２０の１つである第３の副画素の発光素子１２５のすべてによって生成された光を赤色光に変換する単一の第３の変換手段（例えば、光変換器９１０ｃ）があり得る。
【００８５】
他の例では、副画素６２０の１つである第１の副画素の発光素子１２５は、青色光を生成することができ、したがって、単一の第１の変換手段（例えば、光変換器９１０ａ）は必要とされない（例えば、第１の変換手段はオプションである）。
【００８６】
図９Ａ〜９Ｃにおいて、第１の変換手段、第２の変換手段、および第３の変換手段のそれぞれは、色変換を生じさせるためのリンを有する組成を含むことができる。例えば、リンの異なる組成を使用して、様々な色変換を生じさせることができる。代替的または追加的に、第１の変換手段、第２の変換手段、および第３の変換手段のそれぞれは、量子ドットを含む。第１の変換手段の量子ドットは第１のサイズを有することができ、第２の変換手段の量子ドットは第２のサイズを有することができ、第３の変換手段の量子ドットは第３のサイズを有することができ、ここで量子ドットのサイズは光の波長に影響を与え、または制御して、色変換を生じさせる。
【００８７】
本開示は、示された実施形態に従って提供されたが、当業者は、実施形態に変形があり得ること、およびそれらの変形が本開示の範囲内にあることを容易に認識するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの修正が行われてもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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