KR102335721B1 - 모드-선택가능 백라이트, 방법, 및 지향성 산란 피처를 채용하는 디스플레이 - Google Patents

모드-선택가능 백라이트, 방법, 및 지향성 산란 피처를 채용하는 디스플레이 Download PDF

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Abstract

모드-선택가능 백라이트 및 디스플레이는 방출광을 제공하기 위해 복수의 지향성 산란 피처를 채용한다. 모드-선택가능 백라이트는 광 가이드, 제1 동작 모드에서 광 가이드 내에 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광으로부터 제1 방출광을 제공하는 제1 지향성 산란 피처, 및 제2 동작 모드에서 광 가이드 내에 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광으로부터 제2 광을 제공하는 제2 지향성 산란 피처를 포함한다. 제2 방출광은 서로로부터 다른 주 각도 방향 및 제2 전파 방향과는 상이한 제1 전파 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함한다. 모드-선택가능 디스플레이는 안내된 광을 제공하기 위한 복수의 광원 및 방출광을 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함한다.

Description

모드-선택가능 백라이트, 방법, 및 지향성 산란 피처를 채용하는 디스플레이
관련출원에 대한 상호참조
이 출원은 전체 내용이 본원에 참조로 포함되는 2016년 10월 5일에 출원된 미국 가특허 출원번호 62/404,751에 대한 우선권을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 가장 일반적으로 채용되는 전자 디스플레이는 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로미러 디바이스, 일렉트로웨팅 디스플레이, 등)를 채용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로서 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 자명한 예 중에는 CRT, PDP, 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 국한되지 않는 유익한 성능 특징을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없기 때문에 많은 실제 응용에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이를 광을 방출하여 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 놓여지는 광원(종종 패널 백라이트)으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어서 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에서 사용되는 다양한 색으로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적인) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 놓여질 수 있다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라 예에서 멀티뷰 디스플레이의 사시도이다.
도 1b는 본원에 설명된 원리에 따른 실시예에 따라 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본원에 설명된 원리와 일관되는 일 실시예에 따라 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 일 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 일 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 3c는 본원에 설명된 원리에 따른 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 일 실시예에 따라 예에서 도 4a에 도시된 모드-선택가능 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트의 부분의 단면도이다.
도 6a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소의 복수의 회절 격자를 포함하는 모드-선택가능 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 도 6a에 도시된 복수의 회절 격자의 평면도를 도시한다.
도 7a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소의 평면도를 도시한다.
도 7b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 또 다른 멀티빔 요소의 평면도를 도시한다.
도 8은 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 모드-선택가능 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 9는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 모드-선택가능 백라이트의 일부분의 단면도를 도시한다.
도 10은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 디스플레이의 블록도이다.
도 11은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예는 모드-선택가능 디스플레이에 적용한 모드-선택가능 백라이팅을 제공한다. 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예는 광 가이드 내에서 전파하는 안내된 광의 일부를 광 가이드로부터 산란함에 의해 방출광을 제공하도록 구성된 복수의 지향성 산란 피처를 채용하는 모드-선택가능 백라이트를 제공한다. 방출된 광의 특징은 다양한 실시예에 따라, 상이한 동작 모드 동안 안내된 광의 전파 방향을 제어함으로써 모드-선택가능해진다.
예를 들어, 제1 동작 모드 동안, 복수의 지향성 산란 피처의 제1 지향성 산란 피처는 광 가이드 내에서 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광으로부터 제1 방출광을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 복수의 지향성 산란 피처의 제2 지향성 산란 피처는 제2 동작 모드에서 광 가이드 내에서 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광으로부터 제2 방출광을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 방출광은 확산 또는 단방향인 광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제2 지향성 산란 피처에 의해 제공되는 제2 방출광은 다양한 실시예에 따라 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함하는 지향성이다.
일부 실시예에서, 확산 또는 단방향인 제1 방출광은 제1 동작 모드 동안 2차원(2D) 이미지의 디스플레이를 지원하거나 용이하게 하는 백라이팅을 제공할 수 있다. 제2 동작 모드에서, 제2 방출광의 지향성 광빔은 멀티뷰 이미지의 디스플레이(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이에 의한)를 지지하도록 구성된 백라이팅을 제공할 수 있으며, 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 이미지(또는 멀티뷰 디스플레이와 동등한)의 다양한 뷰의 상이한 뷰 방향에 대응한다. 본원에 설명된 모드-선택가능 백라이팅 및 모드-선택가능 디스플레이의 사용은 모바일 전화(예를 들면, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들면, 랩탑 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 실질적으로 비-모바일 디스플레이 응용 및 디바이스 뿐만 아니라 다양한 그외 다른 모바일을 포함하는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다.
여기서, '2차원 디스플레이' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는 방향에 관계없이(즉, 미리 정의된 뷰잉 각도 또는 2D 디스플레이의 범위 내에서) 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰 및 컴퓨터 모니터에서 볼 수 있는 종래의 액정 디스플레이(LCD)는 2D 디스플레이의 예이다. 본원에서 대조적으로, '멀티뷰 디스플레이'는 상이한 뷰 방향에서 또는 이로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 상이한 뷰는 멀티뷰 이미지의 장면 또는 객체의 상이한 사시적 뷰를 나타낼 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 스크린(12)은, 예를 들어, 전화(예를 들어, 모바일 전화, 스마트 폰, 등)의 디스플레이 스크린, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 임의의 다른 디바이스의 전자 디스플레이일 수 있다.
멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양한 상이한 주 각도 방향(또는 단순히 상이한 방향)으로 스크린(12)으로부터 연장하는 화살표로서 도시되었는데; 상이한 뷰(14)는 화살표의 말미에 음영 다각형 박스로서 도시되었고(즉, 뷰 방향(16)을 묘사하는); 모두가 제한이 아닌 예로서, 4개의 뷰(14)와 4개의 뷰 방향(16)만이 도시되었다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로서 도 1a에 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타나는 것에 유의한다. 스크린(12) 상에 뷰(14)를 도시한 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내려 한 것이다.
뷰 방향 또는 등가적으로 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로 본원의 정의에 의해 각도 성분(θ, φ)에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다. 각도 성분(θ)은 본원에서 광빔의 '고도 성분' 또는 '앙각'이라고 지칭된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '어지무스 성분' 또는 '어지무스 각'이라 지칭된다. 정의에 의해, 앙각(θ)은 수직면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린 평면에 수직한)에서의 각도이고, 어지무스 각(φ)은 수평면에서의 각이다(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 평행한).
도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a에서 뷰 방향(16))에 대응하는 특정 주 각도 방향 또는 '방향'을 갖는 광빔(20)의 각도 성분(θ, φ)의 그래픽 표현이다. 또한, 광빔(20)은 본원에서 정의에 의해 특정 점으로부터 방출되거나 나온다. 즉, 정의에 의해, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점과 연관된 중심 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본원에서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는 '멀티뷰'라는 용어는 상이한 퍼스펙티브를 나타내는 또는 복수의 뷰의 뷰들 사이의 각도 디스패리티를 포함하는 복수의 뷰로서 정의된다. 또한, 본원에 정의에 의해, 본원에서 '멀티뷰'라는 용어는 명시적으로 2개 이상의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 이상의 뷰)를 포함한다. 따라서, 본원에서 채용되는 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내는 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 스테레오스코픽 디스플레이와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 이상의 뷰를 포함하지만, 본원에 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 동시에 보기 위해 멀티뷰 뷰중 2개만을 선택함으로써(즉, 눈마다 하나의 뷰) 스테레오스코픽 이미지 쌍으로서 보여질 수 있는 것에(즉, 멀티뷰 디스플레이 상에) 유의한다.
'멀티뷰 픽셀'은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각에 서브-픽셀 세트 또는 '뷰' 픽셀로서 본원에서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각에서 픽셀에 대응하거나 이를 나타내는 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀은 본원에 정의에 의해, 각 뷰 픽셀이 상이한 뷰 중 대응하는 것의 소정의 뷰 방향과 관련된 점에서 소위 '지향성 픽셀'이다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀의 상이한 뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각에서 등가의 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치 또는 좌표를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 각각에서 {x1, y1}에 위치된 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰 각각에서 {x2, y2}에 위치된 개별 뷰 픽셀을 가질 수 있다, 등등.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 연관하여 64개의 뷰 픽셀을 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 뷰 어레이(즉, 32 뷰)를 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32 뷰 픽셀(즉, 각각의 뷰에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 상이한 뷰 픽셀은, 예를 들어, 64개의 상이한 뷰에 대응하는 뷰 방향 중 다른 것에 대응하는 연관된 방향(즉, 광빔 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이 뷰에서 '뷰' 픽셀(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀) 수와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 뷰가 640 x 480 뷰 픽셀(즉, 640 x 480 뷰 해상도)를 포함한다면, 멀티뷰 디스플레이는 307,200 멀티뷰 픽셀을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 뷰가 100 x 100 뷰 픽셀을 포함할 때, 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000개(즉, 100 x 100 = 10,000)의 멀티뷰 픽셀을 포함할 수 있다.
본원에서, '광 가이드'는 전반사 또는 'TIR'를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 여러 예에서, 용어 "광 가이드"는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 도파로를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩' 가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 서로 대향하는 면들)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에서, '각도-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '각도-보존 스캐터러'는 산란된 광에 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 각도 스프레드를 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란하도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 특히, 정의에 의해, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드(σ)의 함수이다(즉, σS = f(σ)). 일부 실시예에서, 산란광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σS= ασ이고 α는 정수). 즉, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란된 광의 각도 스프레드(σS)은 입사광 각도 스프레드(σ)와 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σS
Figure 112019028001498-pct00001
σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일하거나 일정한 회절 피처 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도-보존 산란 피처의 예이다. 대조적으로, 일반적인 디퓨저(예를 들어, 램버시안 산란을 갖는 또는 이에 근사한) 뿐만 아니라 램버시안 스캐터러 또는 램버시안 반사기는 본원에서 정의에 의해 각도-보존 스캐터러가 아니다.
본원에서, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 일반적으로 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(ID) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면 내 복수의 홈 또는 리지)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피처의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 표면 내 홀의 2D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃할 수 있는 점에서 '회절 결합'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 '회절 재지향'이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재표 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들면, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 및 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들면, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)는 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 멀티빔 요소의 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.
Figure 112019028001498-pct00002
(1)
λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피처들 사이의 거리, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 회절 차수가 양(예를 들어, m>0)인 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 예를 들어, 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θi)로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(50)을 도시한다. 입사 광빔(50)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 광빔일 수 있다. 도 2에는 또한 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 본원에서 '주 각도 방향')을 갖는다. 회절 각(θm)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응할 수 있다.
본원에서, '지향성 산란 피처'는 특정 또는 기정의된 전파 방향을 갖는 광을 선택적으로 또는 우선적으로 산란시키면서, 또 다른 또는 상이한 전파 방향을 갖는 광을 산란시키지 않거나 실질적으로 산란시키지 않는 산란 구조로서 정의된다. 예를 들어, 지향성 산란 피처는 제1 전파 방향을 갖는 광을 선택적으로 산란시키도록 구성될 수 있다. 또한, 지향성 산란 피처는 제1 전파 방향과 다른 제2 전파 방향을 갖는 광을 산란시키지 않을 수 있다. 이와 같이 지향성 산란 피처는 정의에 의해 지향성 산란 피처에 입사되는 광의 방향에 대해 지향적으로 선택성이다. 대조적으로, 램버시안 산란 구조(유사한 산란 구조뿐만 아니라)는 이러한 종류의 산란 구조는 본질적으로 입사광의 방향에 둔감하기 때문에 일반적으로 지향성 산란 피처가 아니다.
본원에 정의에 의해, '멀티빔 요소'는 복수의 광빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 요소이다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 백라이트의 광 가이드에 광학적으로 결합되어 광 가이드 내에서 안내되는 광의 일부를 커플링 아웃시킴으로써 복수의 광빔을 제공할 수 있다. 또한, 멀티빔 요소에 의해 생성된 복수의 광빔의 광빔은 본원에 정의에 의해 서로로부터 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수의 광빔은 복수의 광빔의 또 다른 광빔과는 상이한 소정의 주 각도 방향을 갖는다. 이와 같이, 광빔은 '지향성 광빔'으로 지칭되며, 복수의 광빔은 본원에 정의에 의해 '복수의 지향성 광빔'으로 지칭될 수 있다.
또한, 복수의 지향성 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 지향성 광빔은 공간의 실질적으로 원뿔형 영역으로 국한될 수 있거나 복수의 광빔의 광빔의 상이한 주 각도 방향을 포함하는 소정의 각도 스프레드를 가질 수 있다. 따라서, 조합하여(즉, 복수의 광빔 빔) 지향성 광빔 빔의 소정의 각도 스프레드는 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수의 다양한 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티빔 요소의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적, 등)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특징에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 '확장된 점 광원', 즉 본원의 정의에 의해, 멀티빔 요소의 범위에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원인 것으로서 간주될 수 있다. 또한, 멀티빔 요소에 의해 생성된 지향성 광빔은 본원에 정의에 의해, 또한 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다.
본원에서, '콜리메이터'는 광을 콜리메이트하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 다양한 실시예에 따라, 콜리메이터에 의해 제공되는 콜리메이트 량은 실시예마다 소정의 정도 또는 양으로 다를 수 있다. 또한, 콜리메이터는 2개의 직교 방향(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다에서 콜리메이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라, 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 광 콜리메이트를 제공하는 형상을 포함할 수 있다.
'콜리메이트 팩터'는 본원에서 광이 콜리메이트되는 정도로서 정의된다. 특히, 콜리메이트 팩터는, 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔 내에서 광선의 각도 스프레드를 표시한다. 예를 들어, 콜리메이트 팩터(σ)는 콜리메이트된 광빔의 대부분의 광선이 특정한 각도 스프레드(예를 들어, 콜리메이트된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ) 내에 있음을 명시할 수 있다. 콜리메이트된 광빔의 광선은 각도 면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 각도 스프레드는 일부 예에 따라, 콜리메이트된 광빔의 피크 세기의 1/2로 결정되는 각도일 수 있다.
본원에서, '광원'은 광 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)로서 일반적으로 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화 또는 턴 온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라즈마 기반의 광학 이미터, 형광 램프, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다) 혹은 일 범위의 파장(예를 들면, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과는 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 색은 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)를 포함할 수 있다.
본원에서, '뷰박스'는 디스플레이 또는 다른 광학 시스템(예를 들어, 렌즈 시스템)에 의해 형성된 이미지가 가시적이어서 보여질수 있는 공간 영역 또는 볼륨으로서 정의된다. 즉, 뷰박스는 디스플레이 또는 디스플레이 시스템에 의해 생성된 이미지를 보기 위해 사용자의 눈이 위치할 수 있는 공간 내의 위치 또는 영역을 정의한다. 또한, 뷰박스는 일반적으로 사용자의 눈 양쪽 모두를 수용하기에 충분히 크다. 일부 실시예에서, 뷰박스는 공간의 2차원 영역(예를 들어, 길이 및 폭은 있지만 실질적인 깊이가 없는 영역)을 나타낼 수 있는 반면, 다른 실시예에서 뷰박스는 공간의 3차원 영역(예를 들어, 길이, 폭 및 깊이를 갖는 영역)을 포함할 수 있다. 또한, '박스'라고 언급되었지만, 뷰박스는 다각형 또는 사각형 형상의 박스로 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 뷰박스는 원통형 공간 영역을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 공간 영역은 타원형 실린더, 하이퍼볼릭 실린더 및 일반적인 타원형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 다른 형상을 가질 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사 "a"는 특허 분야에서 보통의 의미, 즉 "하나 이상"을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '지향성 산란 피처'는 하나 이상의 지향성 산란 피처를 의미하며, 따라서 '지향성 산란 피처'는 본원에서 '지향성 산란 피처(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 모드-선택가능 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 3c는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 도 3a 및 도 3b에서, 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 동작 모드(모드 1)는 도면의 좌측 절반에 도시되고, 제2 동작 모드(모드 2)는 우측 절반에, 즉 도 3a 및 도 3b의 점선의 좌측 및 우측에 각각 도시되었다.
도 3a-도 3c에 도시된 모드-선택가능 백라이트(100)는 방출광(102)을 제공하도록 구성된다. 방출광(102)은 모드-선택가능 백라이트(100)의 표면(예를 들어, 방출면)으로부터 일반적으로 멀어지는 방향을 갖도록 구성된다. 일부 실시예에서, 방출광(102)은, 예를 들어, 디스플레이 응용에서 광 밸브 어레이(예를 들어, 광 밸브(106))를 조명하는 것과 같은, 그러나 이것으로 제한되지 않는 다양한 응용에서 사용될 수 있다.
모드-선택가능 백라이트(100)의 다양한 동작 모드에서, 방출광(102)은 상이한 특징을 가질 수 있거나 또는 나타낼 수 있다. 예를 들어, 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 제1 동작 모드에서, 모드-선택가능 백라이트(100)는 단일의 또는 실질적으로 균일한 방향을 갖는 방출광(102)을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 동작 모드에서 제공되는 방출광(102')은 확산하거나, 실질적으로 확산하거나 또는 임의의 특정한 또는 정의된 지향성을 적어도 결여될 수 있다. 본원에서, 제1 동작 모드(모드 1) 동안 방출광(102)은 다른 동작 모드 동안 방출된 광과 구별하기 위해 '제1' 방출광(102')으로 지칭될 수 있다.
모드-선택가능 백라이트(100)의 제2 동작 모드(도시된 바와 같이 모드 2)에서, 방출광(102)은 서로로부터 상이한 주 각도 방향(또는 간단히 '상이한 방향')을 갖는 다수의 지향성 광빔을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 지향성 광빔은 광 필드일 수 있거나 이를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에 따라, 방출광(102)의 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향의 광빔은 제2 동작 모드에서 또는 그 동안에, 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향에 대응할 수 있다.
이들 실시예 중 일부에서, 방출광(102)의 지향성 광빔은, 예를 들어, 멀티뷰 또는 3D 이미지 콘텐트를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하기 위해 변조될 수 있다(예를 들어, 후술되는 바와 같이 광 밸브(106)를 사용하여). 다른 실시예에서, 제2 동작 모드에서의 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향은 모드-선택가능 백라이트(100)에 인접한 또는 전방에 비교적 제한된 공간 영역, 예를 들면, 뷰박스를 향하는 방향에 대응할 수 있다. 이들 실시예에서, 방출광(102)의 지향성 광빔은, 예를 들어, 뷰박스에서 이미지 콘텐트를 제공하기 위해 변조될 수 있다(예를 들어, 광 밸브에 의해). 여기서, 제2 동작 모드(모드 2) 동안 방출광(102)은 제1 동작 모드와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 다른 동작 모드 동안 방출되는 광과 구별하기 위해 '제2' 방출광(102)이라 지칭될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 백라이트(100)는 광 가이드(110)를 포함한다. 광 가이드(110)는 일부 실시예에 따라 플레이트 광 가이드일 수 있다. 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광학 도파로로 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는 예를 들어 광 가이드(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평탄한 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 도파로일 수 있다. 실질적으로 평탄한 유전체 재료 시트는 안내된 광(104)을 전반사를 사용하여 안내하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들면, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 폴리머(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트, 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 임의의 다양한 유전체 재료를 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 상면 및 하면 중 하나 또는 둘 모두)의 적어도 일부분 상에 클래딩 층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 클래딩 층은, 일부 예에 따라, 전반사를 더욱 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따라, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전방' 표면 또는 측)과 제2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면 또는 측) 사이에서 비제로 전파 각도로 전반사에 따라 안내 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내 광(104)은 비제로 전파 각도로 광 가이드(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파할 수 있다. 일부 실시예에서, 안내된 광(104)은 색에 특정한, 상이한 비-제로 전파 각도들 각각에서 광 가이드(110)에 의해 안내되는 상이한 색의 광의 복수의 안내된 광빔을 포함할 수 있다. 비-제로 전파 각도는 설명의 간략화를 위해 도 3a 내지 도 3c에는 도시되지 않은 것에 유의한다. 그러나, 전파 방향을 나타내는 여러 도면에서 굵은 화살표는 광 가이드 길이를 따른 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 도시한다.
본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 비제로 전파 각도는 여러 실시예에 따라, 0보다 크고 광 가이드(110) 내에서 전반사의 임계각보다 작다. 또한, 특정한 비-제로 전파 각도는 특정의 비-제로 전파 각도가 광 가이드(110) 내 전반사의 임계각보다 작은 한, 특정 실시예를 위해 선택될 수 있다(예를 들어 임의적으로). 다양한 실시예에서, 안내된 광(104)은 비제로 전파 각도로 광 가이드(110)로 도입되거나 결합될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 안내된 광(104) 또는 등가적으로 광을 광 가이드(110)에 결합시킴으로써 생성된 안내된 '광빔'은 콜리메이트된 광빔일 수 있다. 여기서, '콜리메이트된 광' 또는 '콜리메이트된 광빔'은 광빔의 광선이 광빔(예를 들면, 안내된 광(104)) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광빔으로서 일반적으로 정의된다. 또한, 콜리메이트된 광빔으로부터 발산되거나 산란된 광선은 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔의 부분인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시예에서, 모드-선택가능 백라이트(100)는 광 가이드(110)에 도입된 광을 콜리메이트하도록 구성된 렌즈, 반사기 또는 미러, 또는 회절 격자와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 콜리메이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광의 소스(예를 들어, 광원)은 콜리메이터를 포함할 수 있다. 안내된 광(104)은 다양한 실시예에서 전술한 바와 같이 콜리메이트 팩터(σ)에 따라 또는 이를 갖고 콜리메이트될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 모드-선택가능 백라이트(100)는 제1 지향성 산란 피처(120)를 더 포함한다. 제1 지향성 산란 피처(120)는 광 가이드(110) 내에 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)으로부터 제1 방출광(102')를 제공하게 구성된다. 특히, 제1 지향성 산란 피처(120)는 다른 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)과는 대조적으로 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 우선적으로 또는 선택적으로 산란시키도록 구성된다. 예를 들어, 제1 전파 방향은 제한이 아닌 예로서, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 x-방향(즉, x-축과 정렬되거나 x-축을 따른)일 수 있다. 도 3a 및 도 3b의 좌측 절반에 굵은 화살표(103')는, 예를 들어, 제1 동작 모드 동안 또는 이 모드 에서(모드 1) 안내 광(104)의 제1 전파 방향을 나타낼 수 있다. 따라서, 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 지향성 산란 피처(120)는 다른 방향(예를 들면, y-방향)이 아닌 x-방향으로(굵은 화살표(103')로 도시된 바와 같이) 광 가이드(110) 내에서 전파하는 안내된 광(104)을 선택적으로 산란시키도록 구성된다.
다양한 실시예에 따라, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)은 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 동작 모드(모드 1) 동안 존재할 수 있다. 특히, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)은, 일부 실시예에서, 제1 동작 모드 동안 배타적으로 존재할 수 있다. 이와 같이, 제1 동작 모드의 선택은 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 존재에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 제공하는 광원을 턴 온 하는 것은 제1 동작 모드를 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 방출광(102')은 확산되거나 또는 적어도 실질적으로 확산되어, 확산 산란 패턴에 따라 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 지향성 산란 피처(120)에 의해 방출될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 방출광(102')은 실질적으로 단방향 광일 수 있다. 도 3a는 도시된 바와 같이, 예를 들어 제2 동작 모드의 지향성 광빔과 구별하기 위해, 확산 산란 패턴 또는 제1 방출광(102')의 실질적으로 단방향 광 중 어느 하나를 나타내기 위해 넓은 화살표를 사용한다. 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 제1 방출광(102')은 지향성 광빔을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 지향성 산란 피처(120)는 회절 격자, 굴절 산란 구조(예를 들어, 다양한 프리즘 구조), 반사성 산란 구조(예를 들어, 패싯 반사기), 플라즈몬 또는 형광 산란 구조(예를 들어, 이방성 플라즈몬 또는 형광 공진기), 및 이들의 다양한 조합을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 지향성 산란을 제공하도록 구성된 다양한 상이한 산란 구조 또는 스캐터러의 임의의 것을 포함할 수 있다. 다른 산란 구조를 구성하는 다양한 방위 요소 뿐만 아니라 회절 격자의 방위 또는 회전은, 예를 들어, 지향성 산란을 제공하기 위해 채용될 수 있다. 이러한 산란 구조를 채용하는 제1 지향성 산란 피처(120)에 의해 제공된 제1 방출광이 확산인지, 단방향인지 아니면 지향성 광빔을 포함하는지 여부는 일부 실시예에 따라, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 각도 스프레드 또는 콜리메이트 팩터 σ뿐만 아니라 제1 지향성 산란 피처(120)의 특정한 특징에 달려있다.
예를 들어, 제1 지향성 산란 피처(120)는 실질적으로 평행한 홈 또는 리지를 포함하는 회절 격자를 광 가이드(110)의 표면 상에 포함할 수 있다. 실질적으로 평행한 홈 또는 리지는 안내된 광(104)의 제1 전파 방향에 수직 또는 실질적으로 수직한(예를 들어 만곡을 포함하여) 방위로 놓일 수 있다. 안내된 광(104)이 제1 지향상 산란 피처(120)의 회절 격자와 만날 때, 이의 일부는 제1 방출광(102')으로서 선택적으로 산란될 수 있다. 선택적 산란은 회절 격자 방위에 대해 안내된 광(104)의 실질적으로 수직한 방위 또는 등가적으로 실질적으로 수직의 입사각의 결과이다.
또한, 회절 격자는(즉, 제1 지향성 산란 피처(120)의) 각도-보존 산란 구조로서 기능할 수 있기 때문에, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)이 비교적 큰 콜리메이트 팩터(σ)를 가질 때(즉, 넓은 각도 스프레드), 대응하는 넓은 빔 스프레드를 갖는 제1 방출광(102')이 제공될 수 있다. 따라서, 제1 지향성 산란 피처(120)에 의해 제공된 제1 방출광(102')은 확산하거나 실질적으로 확산할 수 있다. 반대로, 상대적으로 더 작은 콜리메이트 팩터(σ)는 더 구속된 각도 스프레드를 가지거나 실질적으로 단방향인 제1 방출광(102')을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 방출광(102')은 광 안내 표면에 수직한 방향으로 방출되는 실질적으로 평행한 광빔을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 넓은 각도 범위에 걸쳐 확산하거나 스프레드하는 제1 방출광(102')은 광 가이드(110)에 걸쳐 거리의 함수로서 랜덤하거나 실질적으로 랜덤한 격자 간격을 갖는 회절 격자를 포함하는 제1 지향성 산란 피처(120)에 의해 제공될 수 있다. 랜덤화된 격자 간격은, 예를 들어, 큰 콜리메이트 팩터(σ)를 갖는 안내된 광(104)을 갖고 또는 없이 채용될 수 있다.
다른 예에서, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 선택적으로 산란시키도록 구성된 지향성 산란을 제공하도록 정렬된 패싯을 갖는 굴절 또는 반사성 산란 구조가 제1 지향성 산란 피처(120)로서 사용될 수 있다. 위에 회절 격자 예에서와 같이, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 비교적 큰 콜리메이트 팩터(σ)는 확산되는 제1 방출광(102')을 생성하기 위해 채용될 수 있는 반면에, 상대적으로 작은 콜리메이트 팩터(σ)는 예를 들어, 실질적으로 단방향인 또는 소정의 방향을 갖는 제1 방출광(102')을 생성할 수 있다. 확산하는 제1 방출광은 또한, 예를 들어, 제1 지향성 산란 피처(120)와 같은 랜덤화된 슬로프를 갖는 패싯을 갖는 굴절 또는 반사성 산란 구조를 사용하여 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 백라이트(100)는 제2 지향성 산란 피처(130)를 더 포함한다. 제2 지향성 산란 피처(130)는 광 가이드 (110) 내에 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)으로부터 제2 방출광(102")을 제공하도록 구성된다. 특히, 제2 방출 방향(102")은 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 부분을 광 가이드(110)로부터 산란시키거나 커플링-아웃시킴으로써 제공된다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 제2 전파 방향은 제한이 아닌 예로서 y-방향으로(즉, y-축과 정렬되거나 이를 따라) 있을 수 있다. 둘 다 각각의 도면의 우측 절반에 있는, 도 3a의 평면 안을 향하는 화살표(103") 및 도 3b에 굵은 화살표(103")는 안내된 광(104)의 제2 전파 방향을 도시한다. 따라서, 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이, 제2 지향성 산란 피처(130)는 다른 방향(예를 들어, 굵은 화살표(103')에 의해 도시된 x-방향)이 아니라 굵은 화살표(103")로 도시된 바와 같이 y-방향으로 전파하는 안내된 광(104)을 선택적으로 산란시키도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 지향성 산란 피처(130)는 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 산란시키지 않거나 또는 적어도 실질적으로 산란시키지 않도록 구성된다. 따라서, 제2 지향성 산란 피처(130)는 도 3a의 우측 절반에 도시된 바와 같이, 제1 동작 모드 동안 산란 광(즉, 제2 방출광(102"))을 생성하지 않는다.
전술한 바와 같이, 제2 방출광(102")은 서로로부터 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함한다. 이와 같이 그리고 정의에 의해, 제2 지향성 산란 피처(130)는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성된다. 도 3a의 우측에서(모드 2), 제2 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔은 지향성 광빔의 서로 다른 주 각도 방향을 명시적으로 표현하기 위해 상이한 방향을 가리키는 개별 화살표로서 도시되었다.
다양한 실시예에 따라, 제2 지향성 산란 피처(130)는 지향성 산란을 제공하고 복수의 지향성 광빔을 포함하는 제2 방출광(102")을 제공하도록 구성될 수 있는 다양한 상이한 산란 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 특히, 제2 지향성 산란 피처(130)의 구조는 회절 격자, 굴절 산란 구조(예를 들어, 다양한 프리즘 구조), 반사성 산란 구조(예를 들어, 패싯 반사기), 플라즈몬 또는 형광 산란 구조(예를 들어, 이방성 플라즈몬 또는 형광 공진기), 및 서로로부터 다른 주 각도 방향을 갖는 지향성 광빔을 제공하도록 구성된 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다.
예를 들어, 제2 지향성 산란 피처(130)는 Fattal 등의 미국 특허 제9,128,226 B2호에 정의된 바와 같이 멀티빔 회절 격자 또는 이의 복수를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제2 지향성 산란 피처(130)는 멀티빔 요소 또는 복수의 멀티빔 요소를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 멀티빔 요소는 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 회절 격자, 마이크로-반사성 요소 및 마이크로-반사성 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 지향성 산란 피처(120)에서와 같이, 다양한 산란 구조의 방위 또는 회전은 제2 지향성 산란 피처(130)에 의한 지향성 산란을 제공하기 위해 채용될 수 있다. 마찬가지로, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 콜리메이트 팩터(σ)는 제2 지향성 산란 피처(130)에 의해 생성된 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향의 각도 스프레드를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)은 모드-선택가능 백라이트(100)의 제2 동작 모드(모드 2) 동안 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)은 배타적으로 제2 동작 모드 동안 존재할 수 있다. 따라서, 제2 지향성 산란 피처(130)는 일부 실시예(예를 들어, 도시된 바와 같이 모드 2)에서, 제2 동작 모드 동안에만, 안내된 광(104)으로부터 제2 방출광(102")을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)은 제1 및 제2 동작 모드 둘 다에서 존재할 수 있다. 이들 실시예에서, 제1 지향성 산란 피처(120, 130)는 제1 동작 모드 동안 제1 및 제2 방출광(102', 102")의 조합을 포함하는 방출광을 제공할 수 있고, 반면 제2 지향성 산란 피처(130)만이 제2 동작 모드 동안 방출광(102, 102")을 제공한다. 제1 동작 모드에서와 같이, 제2 동작 모드에 대한 모드 선택은 제1 및 제2 전파 방향 중 하나 또는 둘 다를 갖는 안내된 광(104)의 존재 또는 부재를 제어함으로써 제공될 수 있다.
또한, 도 3a는 제한이 아닌 예로서, 광 가이드(110)의 제1 표면(110') 상의 제1 지향성 산란 피처(120) 및 제2 표면(110") 상의 제2 지향성 산란 피처(130)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제2 지향성 산란 피처(130)는 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 부분을 산란시키도록 구성되고, 이 부분은 제1 표면(110')을 통해 산란되어 제2 방출광(102")을 제공한다. 여기서, 광 가이드(110)의 제1 표면(110')은 '방출' 표면이라 칭할 수 있다. 또한, 제1 지향성 산란 피처(120)는 다양한 실시예에 따라, 제2 지향성 산란 피처(130)에 의해 제2 방출광(102")으로서 산란된 지향성 광빔에 대해 투명하거나 적어도 실질적으로 투명하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 제1 지향성 산란 피처(120)는 광 가이드(110)의 제2 표면(110") 상에 있을 수 있고 제2 지향성 산란 피처(130)는 제1 표면(110') 상에 있을 수 있다.
도 4a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 4b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 도 4a에 도시된 모드-선택가능 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 4a는 제1 동작 모드(모드 1)에서 모드-선택가능 백라이트(100)를 도시하고, 도 4b는 제2 동작 모드(모드 2)에서 모드-선택가능 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 도 4a는 x-z 평면에서의 단면도를 도시하고, 도 4b의 단면도는 y-z 평면에서의 단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 광(즉, 안내된 광(104)), 제1 지향성 산란 피처(120) 및 제2 지향성 산란 피처(130)를 안내하도록 구성된 광 가이드(110)를 포함하는 모드-선택가능 백라이트(100)를 도시한다. 그러나, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 지향성 산란 피처(120) 및 제2 지향성 산란 피처(130)는 도 3a에 앞서 도시된 대향 표면 상에 있는 것과는 반대로 광 가이드(110)의 공통 표면 상에 있다. 특히, 도 4a 및 도 4b는 광 가이드(110)의 제2 표면(110") 상의 제1 및 제2 지향성 산란 피처(120, 130) 둘 다를 도시한다. 예를 들어, 제1 지향성 산란 피처(120)는 제2 표면(110") 상에 제2 지향성 산란 피처(130)의 부분들 사이의(예를 들어, 둘러싸는) 공간을 점유할 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 제1 및 제2 지향성 산란 피처(120, 130)는 광 가이드(110)의 제1 표면(110') 상에 함께 있을 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 지향성 산란 피처(120)는 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 선택적으로 산란시킨다. 안내된 광(104)은 제1 방출광(102')으로서 광 가이드(110)로부터 산란된다. 도 4a에서, 제1 전파 방향은 x-축과 평행한 굵은 화살표(103')로 도시되고, 제1 방출광(102')은 비교적 넓은 각도 범위(예를 들면, 60도 이상)를 갖는 확산 광으로서 제1 지향성 산란 피처(120)에 의해 안내 광(104)으로부터 제공될 수 있다. 또한, 도 4a는 예를 들어 제1 동작 모드를 나타낼 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제2 지향성 산란 피처(130)는 도시된 바와 같이, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 선택적으로 산란시켜 제2 방출광(102")을 안내된 광(104)으로부터 제공한다. 특히, 도 4b에서, 제2 전파 방향은 y-축과 평행한 굵은 화살표(103")로 도시된다. 또한, 개개의 화살표로 도시된 바와 같이, 제2 방출광(102")은 서로로부터 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함한다. 도 4b의 제1 지향성 산란 피처(120)는 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104) 중 어느 것도 산란시키지 않는다는 것에 유의한다. 도시된 바와 같이, 제2 지향성 산란 피처(130)만이 안내된 광(104)의 임의의 광을 산란시키거나 커플링 아웃한다. 도 4b는 예를 들어 제1 동작 모드를 나타낼 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 전파 방향과 제2 전파 방향을 모두 갖는 안내된 광(104)은 제1 동작 모드 동안에 존재할 수 있다. 이에 따라, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 지향성 산란 피처(120, 130)는 제1 동작 모드 동안 안내 광(104)으로부터 광의 일부를 산란시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 지향성 산란 피처(120)가 제2 지향성 산란 피처(130)(예를 들어, 도 4a-도 4b에서와 같이)와 동일한 광 가이드(110)의 표면 상에 있을 때, 제2 지향성 산란 피처(130)는 제1 방출광(102')을 포함하는 방출광(102)의 영역들 사이에 효과적으로 '채우기' 위해 제2 방출광(102")을 제공한다. 이러한 방식으로 채움으로써 방출광(102)을 제공하는 것은 예를 들어, 제1 동작 모드 동안 모드-선택가능 백라이트(100)로부터 더 균일한 방출광(102)을 생성할 수 있다. 그러나, 제2 동작 모드에서, 제2 지향성 산란 피처(130)는 이들 실시예에 따라 제2 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔을 제공하기 위해 단독으로 또는 배타적으로 채용될 수 있다.
일부 실시예에 따라, 모드-선택가능 백라이트(100)는 광 가이드(110) 내에 상이한 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 제공하도록 구성된 복수의 광원을 더 포함할 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 백라이트(100)는 제1 광원(140) 및 제2 광원(150)을 더 포함할 수 있다. 제1 광원(140)은 광 가이드(110) 내에 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 제공하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 광원(150)은 광 가이드(110) 내에 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에서, 제1 광원(140)은 광 가이드(110)의 제1 측 상에 위치되고, 제2 광원(150)은 제1 측과 직교하는 광 가이드(110)의 제2 측 상에 위치된다. 도시된 바와 같이, 제1 광원(140)은 제2 광원(150)이 제공되도록 구성되는 안내된 광(104)의 전파 방향(예를 들어, 제2 전파 방향)과 직교하는 전파 방향(예를 들어, 제1 전파 방향)을 갖는 안내된 광(104)을 제공하도록 구성된다. 도 4a는 또한 제1 광원(140)을 도시하고, 도 4b는 모드-선택가능 백라이트(100)의 제2 광원(150)을 도시한다.
다양한 실시예에서, 제1 및 제2 광원(140, 150)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 실질적으로 임의의 광원(예를 들어, 광학 이미터)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광원(140, 150)은 각각 광 가이드(110)의 대응 측의 길이를 따라 분포된 복수의 또는 LED 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 광원(140, 150) 중 하나 또는 둘 다는 특정 색으로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성하도록 구성된 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 색은 특정 색 공간 또는 색 모델의 기본 색(예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 색 모델)일 수 있다. 다른 예에서, 제1 및 제2 광원(140, 150) 중 하나 또는 둘 모두는 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광대역 또는 다색 광은 백색광일 수 있고, 제1 및 제2 광원(140, 150)은 백색 광원일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 광원(140, 150) 중 하나 또는 둘 모두는 상이한 색의 광을 제공하도록 또는 조합하여 백색광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 이미터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 광원(140, 150) 중 하나 또는 둘다는 콜리메이터(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터는 각각의 제1 및 제2 광원(140, 150)의 하나 이상의 광학 이미터로부터 실질적으로 비-콜리메이트된 광을 수신하고 실질적으로 비-콜리메이트된 광을 콜리메이트된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 특히, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라 비-제로 전파 각도를 갖는 것과 소정의 콜리메이트 팩터(σ)에 따르는 것 중 하나 또는 둘 다인 콜리메이트된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 색의 광학 이미터가 채용될 때, 콜리메이터는 상이한, 색에 특정한, 비-제로 전파 각도를 갖는 것 및 색에 특정한 상이한 콜리메이트 팩터를 갖는 것 중 하나 또는 둘 다인 콜리메이트된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 콜리메이트된 광을 광 가이드(110)에 전달하여 전술한 안내된 광(104)으로서 전파하도록 더욱 구성된다.
다양한 예에서, 콜리메이터는 렌즈, 반사기 및 회절 격자를 포함하지만 이에 제한되지 않는 광을 콜리메이트하도록 구성된 다양한 광학 요소 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 채용될 수 있는 또 다른 유형의 콜리메이터는 테이퍼된 광 가이드의 섹션을 포함하는 소위 테이퍼 콜리메이터이다. 콜리메이트 구조의 다양한 조합을 포함하는 콜리메이터, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈 또는 반사기와 조합된 테이퍼된 광 가이드의 섹션을 포함하는 콜리메이터가 또한 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 광원(140) 및 제2 광원(150) 중 하나 또는 둘 모두는 광 가이드 내 안내된 광으로서 편광을 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 광원(140, 150)은 편광 광학 이미터를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 및 제2 광원(140, 150)은 광원(140, 150)의 출력에 또는 광원(140, 150)과 광 가이드(110) 사이에 편광자를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 지향성 산란 피처(120) 중 하나 또는 둘 모두는 편광된 제1 방출광(102')을 제공하도록 구성되고 제2 지향성 산란 피처(130)는 편광된 제2 방출광(102")을 제공하게 구성된다. 이어, 제1 및 제2 지향성 산란 피처(120, 130) 각각은 이들 실시예에 따라 제1 및 제2 광원(140, 150)에 의해 각각 제공된 편광된 광으로부터 편광된 제1 및 제2 방출광(102', 102")을 제공하게 구성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 지향성 산란 피처(120, 130) 중 하나 또는 둘 모두는 편광-보존 산란 피처일 수 있다.
일부 실시예에서, 모드-선택가능 백라이트(100)는 반사기 층(160)을 더 포함한다. 반사기 층(160)은 도 3a에 도시된 바와 같이 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(즉, 방출 표면)에 대향하는 제2 표면(110")에 인접하여 위치된다. 반사기 층(160)은 광 가이드(110)의 제1 표면(110')을 향하여 방향으로 역으로 광을 반사시키도록 구성된다. 예를 들어, 반사기 층(160)은 제1 지향성 산란 피처(120) 및 제2 지향성 산란 피처(130) 중 하나 또는 둘 모두에 의한 2차 산란으로부터 비롯된 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 여기서, 2차 산란은 광 가이드(110)의 제1 표면(110')으로부터 먼 2차 방향으로의 산란으로서 정의된다. 반사기 층(160)을 사용하여 2차 산란을 반사시키는 것은 일부 실시예에서 방출광(102)의 밝기를 증가시킴으로써 모드-선택가능 백라이트(100)의 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
반사기 층(160)은 임의의 다양한 반사 재료 및 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사기 층(160)은 반사 금속을 포함할 수 있다. 반사성 금속은 은, 알루미늄, 크롬, 니켈, 구리 및 금, 뿐만 아니라 다양한 합금 및 이들의 조합을 포함하는데, 이에 제한되지 않는다. 또 다른 예에서, 반사기 층(160)은 3M Optical Systems, St. Paul, MN로부터 입수가능한 VikuitiTM Enhanced Specular 반사기 Film과 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 강화 스페큘라 반사기(ESR)를 포함할 수 있다. 일부 실시예(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이)에서, 반사기 층(160)은 광 가이드(110) 내 안내된 광(104)의 전반사와의 간섭을 피하기 위해 광 가이드(110)의 제2 표면(110")으로부터의 갭에 의해 분리될 수 있다. 갭은 예를 들어 공기 또는 또 다른 저 굴절률 광학 재료(예를 들어, 광학 접착제)로 채워질 수 있다.
상술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 제2 지향성 산란 피처(130)는 멀티빔 요소(132)를 포함할 수 있다. 특히, 제2 지향성 산란 피처(130)는 복수의 멀티빔 요소(132)를 포함할 수 있다. 복수의 멀티빔 요소의 각 멀티빔 요소(132)는 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 복수의 멀티빔 요소의 멀티빔 요소(132)의 크기는 모드-선택가능 백라이트(100)를 채용하는 디스플레이의 광 밸브의 크기와 비교될 수 있다. 특히, 멀티빔 요소(132)의 크기는 광 밸브 크기의 약 50% 내지 약 200%일 수 있다. 모드-선택가능 백라이트(100)의 방출광(102)을 변조하기 위해 사용될 수 있는 광 밸브(106) 어레이는 제한이 아닌 예로서 도 3a에 도시되었다.
모드-선택가능 백라이트(100)를 채용하는 디스플레이는, 예를 들어, 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이일 수 있다. 광 밸브 어레이(106)는 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이의 부분일 수 있다. 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이는 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 동작 모드에서 단일 또는 2차원(2D) 이미지와 제2 동작 모드에서 멀티뷰 이미지를 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔의 주 각 방향은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰의 뷰 방향에 대응한다.
여기에서, '크기'는 길이, 폭 또는 영역을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(106)의 크기는 이의 길이일 수 있고, 멀티빔 요소(132)의 필적할만한 크기는 길이, 즉 멀티빔 요소(132)의 길이일 수 있다. 또 다른 예에서, 크기는 멀티빔 요소(132)의 영역이 광 밸브의 영역에 필적할 수 있게 영역을 언급할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 요소(132)의 크기는 인접한 광 밸브 사이의 간격(예를 들어, 중심 대 중심 거리 또는 광 밸브 간 간격)에 필적할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소(132) 및 광 밸브(106)의 필적되는 크기는 뷰들 간에 중첩을 줄이거나 일부 예에선 최소화함과 동시에 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공되는 멀티뷰 이미지의 뷰들 사이의 어두운 존을 감소시키거나 또는 일부 실시예에선 최소화하도록 선택될 수 있다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같이), 모드-선택가능 백라이트(100)는 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 요소(132)를 포함할 수 있다. 특히, 복수의 멀티빔 요소(132)는 유한 공간에 의해 서로 분리되고 광 가이드 길이를 따라 개개의 개별적 요소를 나타낸다. 즉, 본원에 정의에 의해, 복수의 멀티빔 요소(132)는 유한(즉, 비-제로) 요소간 거리(예를 들어, 유한한 중심 대 중심간 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 복수의 멀티빔 요소(132)는 일반적으로, 일부 실시예에 따라, 서로 교차, 또는 중첩, 또는 접촉하지 않는다. 즉, 복수의 각각의 멀티빔 요소(132)는 일반적으로 구별되고 멀티빔 요소(132)의 다른 요소로부터 분리된다.
일부 실시예에 따라, 제2 지향성 산란 피처(130)의 또는 이 내에 복수의 멀티빔 요소(132)는 1차원(ID) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 멀티빔 요소(132)는 선형 ID 어레이로서 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 복수의 멀티빔 요소(132)는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 어레이(즉, ID 또는 2D 어레이)는 일부 실시예에서 규칙적인 또는 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 멀티빔 요소들(132) 간의 요소간 거리(예를 들어, 중심 대 중심간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 요소들(132) 간의 요소간 거리는 어레이에 걸쳐 그리고 광 가이드(110)의 길이를 따라서 중 하나 또는 둘 다로 다를 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 멀티빔 요소(132)는 광 가이드(110) 내로부터 안내된 광(104)의 일부를 산란시키거나 커플링 아웃하도록 구성된 다수의 상이한 유형의 산란 구조 또는 "스캐터러" 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 또한, 이들 상이한 유형의 산란 구조는 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)을 선택적으로 산란시키기 위한 지향성 산란을 제공하거나 또는 제공하도록 (방위를 사용하여) 구성될 수 있다. 예를 들어, 상이한 산란 구조는 회절 격자, 마이크로-반사성 요소, 마이크로-굴절 요소, 또는 이들의 다양한 조합을 -각각은 지향성 산란을 제공하도록 구성될 수 있다- 포함할 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 일부 실시예에서, 멀티빔 요소(132)는 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 일부를 제2 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔으로서 광 가이드(110)로부터 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자를 포함할 수 있다. 멀티빔 요소(132)의 회절 격자는 복수의 회절 격자 또는 '서브-격자'를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 멀티빔 요소의 멀티빔 요소(132)는 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 부분을 제2 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔으로서 광 가이드(110)로부터 반사적으로 산란하도록 구성된 마이크로-반사성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 멀티빔 요소의 멀티빔 요소(132)는 다른 실시예에서, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 부분을 제2 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔으로서 광 가이드(110a)로부터 굴절하여 산란하도록 구성된 마이크로-굴절 요소를 포함할 수 있다.
도 5는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 백라이트(100)의 부분은 광 가이드(110)의 부분, 광 가이드(110)의 제1 표면 (110') 상의 제1 지향성 산란 피처(120)의 부분, 및 제2 표면(110") 상의 제2 지향성 산란 피처(130)의 부분을 포함한다. 또한, 제2 지향성 산란 피처(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 회절 격자를 사용하여 구현된 멀티빔 요소(132)를 포함한다.
멀티빔 요소(132)의 회절 격자는 제2 방출광(102")의 복수의 지향성 광빔으로서 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 일부를 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 회절 격자 내 회절 피처의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장(즉, 안내된 광(104)의 파장 미만)일 수 있다. 또한, 멀티빔 요소(132) 또는 등가적으로 회절 격자는 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 선택적 산란을 제공하는 회절 피처의 방위뿐만 아니라(즉, 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)과는 반대로), 도 5에 도시된 바와 같이, 크기 s를 갖는다. 도 5는 또한 멀티빔 요소(132)에 인접하지만 이로부터 이격된 반사기 층(160)의 부분을 도시한다. 굵은 화살표(103")는 도 5의 제2 전파 방향을 나타낸다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(132)의 회절 격자는 회절 격자 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 불변인 회절 피처 간격을 갖는 균일한 회절 격자일 수 있다. 다른 실시예에서, 회절 격자는 처프된 회절 격자이다. 정의에 의해, '처프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 피처(즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시예에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변화하는 회절 피처 간격의 처프를 가질 수 있거나 또는 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는, 정의에 의해, '선형으로 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 챠프된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수 처프, 대수 처프, 또는 또 다른 실질적으로 비균일하거나 랜덤하지만 여전히 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 비-단조 처프가 채용될 수도 있다. 이들 유형의 처프 중 임의의 것의 조합이 또한 채용될 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(132) 또는 등가적으로 이의 회절 격자는 복수의 회절 격자를 포함할 수 있다. 복수의 회절 격자는 또한 회절 격자의 복수의 '서브-격자'라고 지칭될 수 있다. 멀티빔 요소(132)의 복수의 회절 격자(또는 서브-격자)는 복수의 지향성 광빔으로서의 안내된 광(104)의 일부를 선택적으로 산란시키거나 또는 회절적으로 커플링 아웃하기 위해 다수의 상이한 구성으로 배열될 수 있다. 특히, 멀티빔 요소(132)의 복수의 회절 격자(122)는 제1 회절 격자 및 제2 회절 격자(또는 등가적으로 제1 서브-격자 및 제2 서브-격자)를 포함할 수 있다. 제1 회절 격자는 복수의 지향성 광빔의 제1 광빔을 제공하도록 구성될 수 있고, 제2 회절 격자는 복수의 지향성 광빔의 제2 광빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 및 제2 광빔은 서로로부터 상이한 주 각도 방향을 가질 수 있다. 또한, 복수의 회절 격자는 제3 회절 격자, 제4 회절 격자, 등을 포함할 수 있으며, 각각의 회절 격자는 일부 실시예에 따라 다른 지향성 광빔을 제공하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 복수의 회절 격자들 중 하나 이상의 회절 격자는 지향성 광빔 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 또한, 회절 격자에 의해 제공되는 상이한 지향성 광빔은 수평축(예를 들어, x-방향 또는 θ 각도 성분) 및 수직축(예를 들어, y-방향 또는 φ 각도 성분)을 따라 서로 다른 주 각도 방향을 가질 수 있다. 회절 격자에 의해 제공되는 개별 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향의 제어는 수평만의 패럴랙스, 완전한 2차원 패럴랙스, 및 수평만의 패럴랙스와 전체 패럴랙스 사이에 변화 중 하나 또는 둘 모두를 갖는 멀티뷰 디스플레이를 용이하게 할 수 있다.
도 6a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소(132)의 복수의 회절 격자를 포함하는 모드-선택가능 백라이트(100)의 일부분의 단면도를 도시한다. 도 6b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 도 6a에 도시된 복수의 회절 격자의 평면도를 도시한다. 도 6a의 단면도는, 예를 들어, 도 6b에 도시된 회절 격자의 좌측에서 우측으로 맨 아래 행을 통해 취해진 단면을 나타낼 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 회절 격자의 상이한 격자들은 복수의 회절 격자의 다른 회절 격자와는 상이한 회절 격자 피치 또는 회절 피처 간격을 갖는다. 또한, 회절 격자들 중 일부는 도시된 바와 같이 상이한 격자 방위(즉, 상이한 회전)을 갖는다. 복수의 회절 격자를 포함하는 멀티빔 요소(132)의 크기(s)는 도 6a 및 도 6b에 모두 도시되어 있으며, 멀티빔 요소(132)의 경계는 점선을 사용하여 도 6b에 도시되었다. 도 6a 및 도 6b에서, 도시된 멀티빔 요소(132)는 모드-선택가능 백라이트(100)의 제2 지향성 산란 피처(130)의 일부를 나타낼 수 있다. 도 6a는 제한이 아닌 예로서, 제1 지향성 산란 피처(120)와 함께 광 가이드(110)의 부분을 더욱 도시한다.
일부 실시예에 따라, 모드-선택가능 백라이트(100)의 상이한 멀티빔 요소(132) 간에 복수의 회절 격자 내 회절 격자(또는 서브 격자)의 차분 밀도는 각각의 상이한 멀티빔 요소(132)에 의해 회절적으로 산란 또는 커플링 아웃된 복수의 지향성 광빔의 상대적 세기를 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 멀티빔 요소(132)는 이 내에 회절 격자(또는 서브-격자)의 상이한 밀도를 가질 수 있고, 상이한 밀도(즉, 회절 격자의 차분 밀도)는 복수의 지향성 광빔의 상대적 세기를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 복수의 회절 격자 내에 몇개의 회절 격자(또는 서브-격자)를 갖는 멀티빔 요소(132)는 상대적으로 더 많은 회절 격자(또는 서브-격자)를 갖는 또 다른 멀티빔 요소(132)보다 더 낮은 세기(또는 빔 밀도)를 갖는 복수의 지향성 광빔을 생성할 수 있다. 회절 격자(또는 서브-격자)의 차분 밀도는, 예를 들어, 회절 격자(또는 서브-격자)가 결여된 또는 없는 멀티빔 요소(132) 내 위치를 사용하여 제공될 수 있다.
도 7a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소(132a)의 평면도를 도시한다. 도 7b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 또 다른 멀티빔 요소(132b)의 평면도를 도시한다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 멀티빔 요소(132a, 132b)는 함께 한쌍의 멀티빔 요소(132)를 나타낸다. 멀티빔 요소 쌍의 각각의 멀티빔 요소(132a, 132b)에, 상이한 복수의 회절 격자(또는 서브-격자)가 도시되었다. 특히, 도 7a의 한쌍의 제1 멀티빔 요소(132a)는 이 쌍의 제2 멀티빔 요소(132b)에 존재하는 것보다 높은 밀도의 회절 격자(또는 서브-격자)와 함께 도시되었다. 예를 들어, 제2 멀티빔 요소(132b)는 도시된 바와 같이 제1 멀티빔 요소(132a)보다는 적은 회절 격자(또는 서브-격자) 및 회절 격자가 없는 더 많은 위치를 갖는다. 제한이 아닌 예로서, 도 7a-도 7b는 또한 멀티빔 요소(132a, 132b) 내에 만곡된 회절 피처를 갖는 회절 격자를 도시한다.
도 8은 본원에 설명된 원리와 일관된 또 다른 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소(132)를 포함하는 모드-선택가능 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 8은 마이크로-반사성 요소를 포함하는 멀티빔 요소(132)의 실시예를 도시한다. 멀티빔 요소(132)로서 또는 그 내에 사용되는 마이크로-반사성 요소는 반사 재료 또는 이의 층(예를 들어, 반사 금속)을 채용하는 반사기 또는 전반사(TIR)에 기초한 반사기를 포함할 수 있는데, 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에 따라, 마이크로-반사성 요소를 포함하는 멀티빔 요소(132)는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 도시된 바와 같이 제2 표면(110"))에 또는 그 부근에 위치될 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 마이크로-반사성 요소는 제1 및 제2 표면(110', 110") 사이에 광 가이드(110) 내에 위치될 수 있다.
예를 들어, 도 8은 광 가이드(110)의 제2 표면(110")에 인접하여 위치된 반사성 패싯(예를 들어, '프리즘 마이크로-반사성 요소)을 갖는 마이크로-반사성 요소를 포함하는 멀티빔 요소(132)를 도시한다. 프리즘 마이크로-반사성 요소의 패싯은 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광(104)의 부분을 광 가이드(110)로부터 선택적으로 반사(즉, 반사적으로 결합)하도록 구성된다. 패싯은 예를 들어 안내된 광 부분을 광 가이드(110)로부터 선택적으로 반사시키기 위해 안내된 광(104)의 제2 전파 방향에 대해 기울거나 또는 틸트되고 정렬될 수 있다(즉, 회전적으로 방위된). 패싯은 광 가이드(110) 내의 반사 물질을 사용하여 형성될 수 있거나, 다양한 실시예에 따라 제2 표면(110")의 프리즘 공동의 표면일 수 있다. 프리즘 공동이 채용될 때, 공동 표면에서의 굴절률 변화는 반사(예를 들어, TIR 반사)를 제공할 수 있거나, 패싯을 형성하는 공동 표면은 일부 실시예에서 반사를 제공하기 위해 반사 재료로 코팅될 수 있다. 도 8은 또한 제2 방출광(102")의 지향성 광빔 및 안내된 광(104)의 제2 전파 방향을 나타내는 굵은 화살표(103")를 도시한다.
도 9는 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라 예에서 멀티빔 요소(132)를 포함하는 모드-선택가능 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 9는 마이크로-굴절 요소를 포함하는 멀티빔 요소(132)를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 마이크로-굴절 요소는 광 가이드(110)로부터 제2 전달 방향을 갖는 안내된 광(104)의 일부를 굴절적으로 산란 또는 커플링 아웃하도록 구성된다. 즉, 마이크로-굴절 요소는 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 방출광(102")의 지향성 광빔으로서 광 가이드(110)로부터의 안내된 광 부분을 커플링 아웃시키기 위해 굴절 (예를 들어, 회절 또는 반사와는 반대로)을 채용하게 구성된다. 마이크로-굴절 요소는 안내된 광(104)의 제2 전파 방향과 정렬된 회전 방위를 갖는 반구형 형상, 직사각 형상 또는 프리즘 형상(즉, 경사진 패싯을 갖는 형상)을 포함하는 다양한 형상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 다양한 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 마이크로-굴절 요소는 도시된 바와 같이 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제1 표면(110'))으로부터 연장되거나 돌출할 수 있거나, 표면 내 공동일 수 있다(도시되지 않음). 또한, 마이크로-굴절 요소는 일부 실시예에서 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로-굴절 요소는 광 안내 표면에 인접하고, 일부 실시예에선 이와 접촉하는 또 다른 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 모드-선택가능 백라이트(100)는 안내된 광(104)의 전파 방향에 직각인 방향으로 광 가이드(110)를 통해 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 제2 지향성 산란 피처(130)의 광 가이드(110), 제1 지향성 산란 피처(120) 및 이격된 복수의 멀티빔 소자(132)는, 일부 실시예에서, 광이 광 가이드(110)를 통과할 수 있게(즉, 제1 표면(110') 및 제2 표면(110") 둘 다를 통해) 구성될 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 광 안내 표면(110', 110")에 직각으로 전파하는 광에 대해 실질적으로 투명하기 때문에, 투명성은 제1 및 제2 지향성 산란 피처(120, 130) 내 회절 격자의 사용에 의해 적어도 부분적으로 용이해질 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 모드-선택가능 디스플레이가 제공된다. 모드-선택가능 디스플레이는 모드-선택가능 디스플레이의 픽셀로서 변조된 광을 방출하도록 구성된다. 제1 동작 모드에서, 방출된 변조된 광은 2차원(2D) 이미지를 디스플레이하기 위해 확산 또는 단방향일 수 있다. 제2 동작 모드에서, 방출된 변조된 광은 서로로부터 다른 방향을 갖는 복수의 방출된 변조된 지향성 광빔을 포함한다. 일부 실시예에서, 방출된 변조된 지향성 광빔은 멀티뷰 이미지의 디스플레이에 대한 상이한 뷰의 복수의 상이한 뷰잉 방향을 향해 우선적으로 지향될 수 있다. 특히, 변조된, 상이하게 지향되는 지향성 광빔의 서로 상이한 것들은 다양한 예에 따라, 멀티뷰 이미지와 관련된 상이한 뷰(즉, 뷰 픽셀)의 개개의 픽셀에 대응할 수 있다. 상이한 뷰는, 예를 들어, 제2 동작 모드에서 모드-선택가능 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지 내의 정보의 '무안경'(예를 들어, 오토스테레오스코픽) 표현을 제공할 수 있다. 모드-선택가능 디스플레이는 여기에서 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이라 지칭될 수도 있다.
도 10은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 모드-선택가능 디스플레이(200)는 제2 동작 모드(모드 2)에서 상이한 뷰 방향에으로 상이한 뷰에 따라 제1 동작 모드(모드 1) 및 멀티뷰 이미지로 2D 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 제1 동작 모드에서, 모드-선택가능 디스플레이(200)에 의해 제1 변조 방출광(202')으로서 방출된 변조된 광(202)은 확산 또는 단방향일 수 있다. 제1 변조 방출광(202')은 2D 이미지를 나타내거나 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 모드-선택가능 디스플레이(200)에 의해 제2 변조 방출광(202")으로서 방출된 변조된 광(202)은 변조된 지향성 광빔을 포함한다. 제2 변조 방출광(202")의 변조된 광빔 지향성 광빔은 멀티뷰 이미지를 나타내낼 수 있고 또는 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 변조된 지향성 광빔은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰의 뷰 픽셀에 대응할 수 있다. 변조된 방출광(202")의 광빔은 도 10에서 상이한 방향을 갖는 화살표를 사용하여 도시된다.
도 10에 도시된 모드-선택가능 디스플레이(200)는 광 가이드(210)를 포함한다. 광 가이드(210)는 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광 가이드(210)는 전술한 모드-선택가능 백라이트(100)의 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(210)는 플레이트 광 가이드일 수 있다.
모드-선택가능 디스플레이(200)는 복수의 광원(220)을 더 포함한다. 복수의 광원(220)은 광 가이드 내에 상이한 전파 방향을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 안내된 광은 모드-선택가능 디스플레이(200)의 상이한 동작 모드에서 또는 그 동안에 다른 전파 방향으로 제공된다. 일부 실시예에서, 복수의 광원(220)은 모드-선택가능 백라이트(100)에 관해서 전술한 제1 및 제2 광원(140, 150)과 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 복수의 광원(220) 중 제1 광원은 제1 광원(140)과 실질적으로 유사할 수 있고, 복수의 광원(220) 중 제2 광원은 제2 광원(150)과 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 광원의 제1 광원(220)은 광 가이드(210)의 제1 측 상에 위치될 수 있고, 복수의 광원의 제2 광원(220)은 제1 측에 직교하는 광 가이드(210)의 제2 측 상에 위치될 수 있다. 또한, 제1 광원(220)은 제2 광원(220)에 의해 제공된 안내된 광의 전파 방향에 직교하거나 적어도 실질적으로 직교하는 전파 방향을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 광원의 광원(220)은 안내된 광을 광 가이드(210) 내에서 편광된 안내된 광으로서 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 복수의 광원(220)은 편광된 광학 이미터를 포함할 수 있거나, 광원(220)의 광학 이미터에 의해 방출된 광을 편광시키기 위해 편광자를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 디스플레이(200)는 안내된 광을 방출광(204)으로서 광 가이드로부터 산란시키도록 구성된 복수의 지향성 산란 피처(230)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 복수의 지향성 산란 피처의 각각의 지향성 산란 피처(230)는 전파 방향들 중 상이한 전파 방향을 갖는 안내된 광을 선택적으로 산란시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 복수의 지향성 산란 피처의 제1 지향성 산란 피처(230)는 모드-선택가능 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제1 지향성 산란 피처(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 지향성 산란 피처의 제2 지향성 산란 피처(230)는 전술한 모드-선택가능 백라이트(100)의 제2 지향성 산란 피처(130)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 동작 모드들 중 선택된 모드 동안 방출광(204)은 서로로부터 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함한다. 예를 들어, 복수의 지향성 산란 피처의 제2 지향성 산란 피처(230)는 예를 들어 제2 지향성 산란 피처(130)에 의해 제공된 지향성 광빔과 유사한 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 10에 도시된 모드-선택가능 디스플레이는 광 밸브 어레이(240)를 더 포함한다. 광 밸브 어레이(240)는 방출광을 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된다. 특히, 광 밸브 어레이(240)는 복수의 지향성 산란 피처(230)로부터 방출광(204)을 수신하고 변조된 광(202)을 생성하도록 구성된다. 또한, 제1 동작 모드(모드 1)에서, 광 밸브 어레이(240)는 제1 변조 방출광(202')을 제공하고, 제2 동작 모드(모드 2)에서, 광 밸브 어레이(240)는 도시된 바와 같이, 제2 변조 방출광(202")을 제공한다. 다양한 실시예에서, 상이한 유형의 광 밸브는 액정 광 밸브, 전기영동 광 밸브, 및 일렉트로웨팅에 기초한 광 밸브 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(240)로서 채용될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 밸브(240)는 모드-선택가능 백라이트(100)에 대하여 전술한 광 밸브(106)와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 동작 모드들 중 선택된 모드 동안, 안내된 광을 산란시키도록 구성된 복수의 지향성 산란 피처의 지향성 산란 피처(230)는 복수의 멀티빔 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 모드-선택가능 백라이트(100)에 관해 상술한 제2 지향성 산란 피처(130)의 멀티빔 요소(132)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 멀티빔 요소 멀티빔 요소는 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 멀티빔 요소는 예를 들어, 광 밸브 어레이의 광 밸브(240) 크기의 절반보다 크고 광 밸브 크기의 두 배보다 작을 수 있다. 다양한 실시예에서, 멀티빔 요소는 광 가이드에 광학적으로 결합된 회절 격자, 마이크로-반사성 요소, 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 지향성 산란 피처는 광 가이드 어레이의 광 밸브의 입력 편광에 대응하는 편광을 갖는 방출광(204)으로서 광 가이드로부터 편광된 안내된 광을 산란시키도록 구성된다. 입력 편광은 예를 들어 광 밸브 어레이의 광 밸브(240)로서 사용되는 액정 셀의 입력 편광일 수 있다. 일부 실시예에서, 편광된 안내된 광은 복수의 광원의 편광된 광원(220)에 의해 제공될 수 있으며 복수의 지향성 산란 피처의 지향성 산란 피처는 편광-보존 산란 피처로서 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작 모드들 중 선택된 하나의 동작 모드 동안 방출광(204)의 복수의 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 뷰 방향에 대응할 수 있고, 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지일 수 있다. 또한, 동작 모드들 중 선택된 모드 이외의 또 다른 동작 모드 동안, 방출광은 확산 패턴을 가질 수 있고 디스플레이된 이미지는 2차원(2D) 이미지에 대응할 수 있다. 따라서, 모드-선택가능 디스플레이(200)는 2D 이미지를 디스플레이하는 것과 멀티뷰 이미지를 디스플레이하는 것 사이에서 모드-선택가능할 수 있다. 다른 실시예에서, 동작 모드들 중 선택된 모드 동안 방출광의 복수의 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향들은 모드-선택가능 디스플레이(200)의 뷰박스를 향하여 지향된다. 이들 실시예에서, 모드-선택가능 디스플레이 200)는 디스플레이된 이미지가 뷰박스 내에서만 볼 수 있는 프라이버시 모드에서 디스플레이된 이미지를 제공하도록 모드-선택가능하도록 구성될 수 있다.
본원에 설명된 원리의 다른 실시예에 따라, 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법이 제공된다. 도 11은 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라 예에서 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법(300)은 안내된 광으로서 광 가이드에서 광을 안내하는 단계(310)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광은 비-제로 전파 각도로 안내될 수 있다(310). 또한, 안내된 광은 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 안내된 광은 편광될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 광 가이드는 모드-선택가능 백라이트(100)에 관해서 전술한 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 유사하게, 안내된 광은 전술한 안내된 광(104)과 실질적으로 유사할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트를 동작시키는 방법(300)은 제1 지향성 산란 피처를 사용하여 제1 동작 모드 동안 제1 방출광으로서 광 가이드로부터 안내된 광을 산란시키는 단계(320)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 안내된 광은 제1 동작 모드 동안 제1 전파 방향을 갖는다. 또한, 제1 지향성 산란 피처는 예를 들어 또 다른 전파 방향과는 반대로 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광을 선택적으로 산란시키도록 구성된다(320). 일부 실시예에서, 제1 지향성 산란 피처는 전술한 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 지향성 산란 피처(120)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 11에 도시된 멀티뷰 백라이트를 동작시키는 방법(300)은 제2 지향성 산란 피처를 사용하여 제2 동작 모드 동안 제2 방출광으로서 광 가이드로부터 안내된 광을 산란시키는 단계(330)를 더 포함한다. 제2 동작 모드 동안, 안내된 광은 제2 전파 방향을 갖는다. 제1 및 제2 전파 방향은 다양한 실시예에 따라 서로 다르다. 또한, 제2 방출광은 서로로부터 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 포함한다. 또한, 제2 지향성 산란 피처는, 예를 들어 제1 전파 방향과 같은 또 다른 전파 방향과는 반대로, 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광을 선택적으로 산란시키도록 구성된다(330). 일부 실시예에서, 안내된 광의 제2 전파 방향은 안내된 광의 제1 전파 방향에 직교 또는 적어도 실질적으로 직교할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 지향성 산란 피처는 모드-선택가능 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제2 지향성 산란 피처(130)와 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 일부 실시예에서, 제2 지향성 산란 피처는 복수의 멀티빔 요소를 포함할 수 있다. 복수의 멀티빔 요소 각각의 멀티빔 요소는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔을 제공하기 위해 광 가이드에 광학적으로 결합된 회절 격자, 마이크로-반사성 요소, 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상일 수 있거나 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 멀티빔 요소는 상술한 제2 지향성 산란 피처(130)의 멀티빔 요소(132)와 실질적으로 유사한 멀티빔 요소를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도시된 바와 같이), 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법(300)은 안내된 광으로서 안내될(310) 제공된 광을 복수의 광원을 사용하여 광 가이드에 광을 제공하는 단계(340)를 더 포함한다. 다양한 실시예에서, 복수의 광원은 광 가이드 내에 제1 전파 방향을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성된 제1 광원을 포함할 수 있다. 제1 광원은 제1 동작 모드 동안 안내된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 복수의 광원은 광 가이드 내에 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성된 제2 광원을 더 포함할 수 있다. 제2 광원은 제1 동작 모드 동안 안내된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광원은 광 가이드의 제1 측 상에 위치될 수 있고, 제2 광원은 제1 측에 직교하는 광 가이드의 제2 측 상에 위치될 수 있다. 제1 및 제2 광원의 측 위치가 서로 직교하는 것은 제1 전파 방향이 제2 전파 방향과 직교하도록 안내된 광을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 복수의 광원은 모드-선택가능 디스플레이(200)의 복수의 광원(220)과 실질적으로 유사할 수 있고, 제1 및 제2 광원은 전술한 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 및 제2 광원(140, 150)과 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법(300)은 광 밸브 어레이의 광 밸브를 사용하여 방출광을 변조하는 단계(350)를 더 포함할 수 있다. 방출광은 예를 들어 이미지를 디스플레이하기 위해 변조될 수 있다(350). 특히, 제1 동작 모드 동안, 광 밸브 어레이는 제1 방출광을 변조하고(350), 제2 동작 모드 동안 광 밸브 어레이는 제2 방출광을 변조할 수 있다(350). 또한, 제2 방출광은 제2 동작 모드 동안 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이 또는 등가적으로 멀티뷰 이미지의 뷰의 뷰 방향에 상응한다. 따라서, 디스플레이된 이미지는 제2 동작 모드 동안 멀티뷰 이미지일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 동작 모드 동안 제2 방출광의 복수의 지향성 광빔의 상이한 주 각도 방향은 이미지가 디스플레이되는 뷰박스를 향하여 지향된다. 이들 실시예에서, 디스플레이된 이미지는 디스플레이된 이미지가 뷰박스 내에서만 볼 수 있는 프라이버시 모드에서 디스플레이된다.
일부 실시예에서, 광 밸브 어레이의 광 밸브는 모드-선택가능 디스플레이(200)와 관련하여 전술한 광 밸브 어레이의 광 밸브(240)와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소의 크기는 발출광을 변조하는데 사용되는(350) 광 밸브 어레이 내의 광 밸브의 크기와 필적될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 요소는 뷰 픽셀 크기의 절반보다 크고 뷰 픽셀 크기의 두 배보다 작을 수 있다.
따라서, 제1 지향성 산란 피처 및 제2 지향성 산란 피처를 포함하는 모드-선택가능 백라이트, 모드-선택가능 디스플레이, 및 모드-선택가능 백라이트를 동작시키는 방법의 예 및 실시예가 설명되었다. 상술한 예는 본원에서 설명된 원리를 나타내는 많은 특정 예들 중 일부를 단지 예시하기 위한 것임을 이해해야 한다. 명백하게, 당업자는 다음의 청구항에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 다수의 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (24)

  1. 모드-선택가능 백라이트에 있어서,
    광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드;
    제1 동작 모드 동안 상기 광 가이드 내에서 제1 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광으로부터 제1 방출광을 제공하도록 구성된 제1 지향성 산란 피처; 및
    제2 동작 모드 동안 상기 광 가이드 내에서 제2 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광으로부터 제2 방출광을 제공하도록 구성된 제2 지향성 산란 피처로서, 상기 제2 방출광은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는, 상기 제2 지향성 산란 피처를 포함하고,
    상기 제1 전파 방향은 상기 제2 전파 방향과는 상이한, 모드-선택가능 백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 지향성 산란 피처는 복수의 멀티빔 요소들을 포함하고, 상기 복수의 멀티빔 요소의 각각의 멀티빔 요소는 상기 상이한 주 각도 방향들을 갖는 상기 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성되는, 모드-선택가능 백라이트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 멀티빔 요소의 상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 모드-선택가능 백라이트를 채용하는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브의 크기의 50 퍼센트 내지 200 퍼센트 사이이며, 상기 복수의 지향성 광빔들의 상기 상이한 주 각도 방향들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 뷰 방향들에 대응하는, 모드-선택가능 백라이트.
  4. 제2항에 있어서, 상기 복수의 멀티빔 요소의 상기 멀티빔 요소는,
    상기 복수의 지향성 광빔들로서 상기 제2 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자;
    상기 복수의 지향성 광빔들로서 상기 제2 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 반사적으로 산란시키도록 구성된 마이크로-반사성 요소; 및
    상기 복수의 지향성 광빔들로서 상기 제2 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 굴절적으로 산란시키도록 구성된 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함하는, 모드-선택가능 백라이트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 멀티빔 요소의 회절 격자는 복수의 회절 격자들을 포함하는, 모드-선택가능 백라이트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 지향성 산란 피처는 상기 광 가이드의 제1 표면에 위치되고, 상기 제2 지향성 산란 피처는 상기 제1 표면에 대향하는 상기 광 가이드의 제2 표면에 위치되고, 상기 제2 지향성 산란 피처는 상기 제2 방출광을 제공하기 위해 상기 제1 표면을 통해 상기 제2 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된, 모드-선택가능 백라이트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 표면에 인접한 반사기 층을 더 포함하며, 상기 반사기 층은 상기 광 가이드의 상기 제2 표면을 통해 제2 지향성 산란 피처에 의해 방출된 광을 반사시키도록 구성되는, 모드-선택가능 백라이트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 지향성 산란 피처는 확산 산란 패턴에 따라 제1 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광으로부터의 제1 방출광을 제공하도록 구성되는, 모드-선택가능 백라이트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드 내에서 상기 제1 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광을 제공하도록 구성된 제1 광원; 및
    상기 광 가이드 내에서 상기 제2 전파 방향을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성된 제2 광원을 더 포함하고,
    상기 제1 광원은 상기 광 가이드의 제1 측 상에 위치되고, 상기 제2 광원은 상기 제1 측에 직교하는 상기 광 가이드의 제2 측 상에 위치되는, 모드-선택가능 백라이트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 하나 또는 둘 모두는 편광된 광을 상기 광 가이드 내의 상기 안내된 광으로서 제공하도록 구성되며, 상기 제1 및 제2 광원들에 의해 각각 제공된 상기 편광된 광으로부터, 상기 제1 지향성 산란 피처가 편광된 제1 방출광을 제공하도록 구성되는 것 및 상기 제2 지향성 산란 피처가 편광된 제2 방출광을 제공하도록 구성되는 것 중 하나 또는 둘 다에 해당하는, 모드-선택가능 백라이트.
  11. 제1항의 모드-선택가능 백라이트를 포함하는 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이로서,
    상기 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이는 상기 모드-선택가능 백라이트에 의해 방출된 광을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함하며, 상기 제1 동작 모드 동안 상기 광 밸브 어레이는 상기 제1 방출광을 변조하도록 구성되며, 상기 제2 동작 모드 동안 상기 광 밸브 어레이는 상기 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔들을 포함하는 상기 제2 방출광을 변조하도록 구성되고, 상기 어레이의 광 밸브 세트는 상기 제2 동작 모드 동안 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에 대응하는, 모드-선택가능 멀티뷰 디스플레이.
  12. 모드-선택가능 디스플레이에 있어서,
    광을 안내하도록 구성된 광 가이드;
    상이한 동작 모드들 동안 상기 광 가이드 내에서 상이한 전파 방향들을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성된 복수의 광원들;
    방출광으로서 상기 광 가이드로부터 상기 안내된 광을 산란시키도록 구성된 복수의 지향성 산란 피처들로서, 상기 복수의 지향성 산란 피처의 각각의 지향성 산란 피처는 상기 전파 방향들 중 상이한 방향을 갖는 안내된 광을 선택적으로 산란시키도록 구성된, 상기 지향성 산란 피처들; 및
    상기 방출광을 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함하고,
    상기 동작 모드들 중 선택된 하나의 동작 모드 동안 상기 방출광은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는, 모드-선택가능 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 동작 모드들 중 선택된 동작 모드 동안 상기 안내된 광을 산란시키도록 구성된 상기 복수의 지향성 산란 피처의 지향성 산란 피처는 복수의 멀티빔 요소들을 포함하고, 상기 복수의 멀티빔 요소의 멀티빔 요소는 상기 상이한 주 각도 방향들을 갖는 상기 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성되고 그리고 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 절반보다 크고 상기 광 밸브 크기의 두 배보다 작은 크기를 갖는, 모드-선택가능 디스플레이.
  14. 제13항에 있어서, 상기 멀티빔 요소는 상기 광 가이드에 광학적으로 결합된 회절 격자, 마이크로-반사성 요소, 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함하는, 모드-선택가능 디스플레이.
  15. 제12항에 있어서, 상기 복수의 광원의 제1 광원은 상기 광 가이드의 제1 측 상에 위치되고, 상기 복수의 광원의 제2 광원은 상기 제1 측에 직교하는 상기 광 가이드의 제2 측 상에 위치되고, 상기 제1 광원은 상기 제2 광원에 의해 제공되는 안내된 광의 전파 방향에 직교하는 전파 방향을 갖는 안내된 광을 제공하도록 구성되는, 모드-선택가능 디스플레이.
  16. 제12항에 있어서, 상기 복수의 광원의 광원들은 상기 광 가이드 내에서 편광된 안내된 광으로서 안내된 광을 제공하도록 구성되고, 상기 복수의 지향적 산란 피처들은 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브들의 입력 편광에 대응하는 편광을 갖는 방출광으로서 상기 광 가이드로부터 상기 편광된 안내된 광을 산란시키도록 구성된, 모드-선택가능 디스플레이.
  17. 제12항에 있어서, 상기 동작 모드들 중 상기 선택된 동작 모드 이외의 또 다른 동작 모드 동안, 상기 방출광은 확산 패턴을 가지며, 상기 디스플레이된 이미지는 2차원(2D) 이미지에 대응하는, 모드-선택가능 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서, 상기 동작 모드들 중 상기 선택된 동작 모드 동안 상기 방출광의 상기 복수의 지향성 광빔들의 상기 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 뷰 방향들에 대응하고, 상기 디스플레이된 이미지는 멀티뷰 이미지이고, 상기 모드-선택가능 디스플레이는 2D 이미지를 디스플레이하는 것과 상기 멀티뷰 이미지를 디스플레이하는 것 사이에서 모드-선택가능한, 모드-선택가능 디스플레이.
  19. 제12항에 있어서, 상기 동작 모드들 중 상기 선택된 동작 모드 동안 상기 방출광의 상기 복수의 지향성 광빔들의 상기 상이한 주 각도 방향들은 상기 모드-선택가능 디스플레이의 뷰박스 쪽으로 지향되고, 상기 모드-선택가능 디스플레이는 상기 디스플레이된 이미지가 뷰박스 내에서만 보여질 수 있는 프라이버시 모드에서 상기 디스플레이된 이미지를 제공하도록 모드-선택가능 가능한, 모드-선택가능 디스플레이.
  20. 모드-선택가능 백라이트의 동작 방법에 있어서,
    광 가이드 내에서 광을 안내된 광으로서 안내하는 단계;
    제1 지향성 산란 피처를 사용하여 제1 동작 모드 동안 제1 방출광으로서 상기 광 가이드 내로부터 안내된 광을 산란시키는 단계로서, 상기 안내된 광은 상기 제1 동작 모드 동안 제1 전파 방향을 갖는, 단계; 및
    제2 지향성 산란 피처를 사용하여 제2 동작 모드 동안 제2 방출광으로서 상기 광 가이드 내로부터 안내된 광을 산란시키는 단계로서, 상기 안내된 광은 상기 제2 동작 모드 동안 제2 전파 방향을 갖는, 단계를 포함하고,
    상기 제2 방출광은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전파 방향들은 서로 다른, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 지향성 산란 피처는 복수의 멀티빔 요소들을 포함하고, 상기 복수의 멀티빔 요소의 각각의 멀티빔 요소는 상기 상이한 주 각도 방향들을 갖는 상기 복수의 지향성 광빔들을 제공하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 결합된 회절 격자, 마이크로-반사성 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상인, 방법.
  22. 제20항에 있어서, 복수의 광원들을 사용하여 상기 안내된 광으로서 안내되도록 상기 광 가이드에 광을 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 복수의 광원은
    상기 광 가이드 내에서 상기 제1 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광을 제공하도록 구성된 제1 광원; 및
    상기 광 가이드 내에서 상기 제2 전파 방향을 갖는 상기 안내된 광을 제공하도록 구성된 제2 광원을 포함하고,
    상기 제1 광원은 상기 광 가이드의 제1 측 상에 위치되고, 상기 제2 광원은 상기 제1 측에 직교하는 상기 광 가이드의 제2 측 상에 위치되는, 방법.
  23. 제20항에 있어서, 이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브 어레이를 사용하여 방출광을 변조하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 동작 모드 동안 상기 광 밸브 어레이는 상기 제1 방출광을 변조하고, 상기 제2 동작 모드 동안 상기 광 밸브 어레이는 상기 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔들을 포함하는 상기 제2 방출광을 변조하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 복수의 지향성 광빔들의 상기 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 뷰 방향들에 상응하고, 상기 디스플레이된 이미지는 상기 제2 동작 모드 동안 멀티뷰 이미지인, 방법.
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