KR102632184B1 - 지향성 방출기들을 이용하는 이중 시청 영역 백라이트, 이중 모드 디스플레이 및 방법 - Google Patents

지향성 방출기들을 이용하는 이중 시청 영역 백라이트, 이중 모드 디스플레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

이중 시청 영역 백라이트 및 이중 모드 디스플레이는 제 1 모드에서, 제 1 시청 영역을 향해 지향성 방출광을 제공하기 위해 지향성 방출기를 포함하는 제 1 백라이트 영역을 이용하고, 제 1 및 제 2 시청 영역을 향해 광각 방출광을 제공하기 위해 광각 방출기를 포함하는 제 2 백라이트 영역을 이용한다. 이중 모드 디스플레이는 제 2 모드에서 제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역 둘 다를 향해 광각 방출광을 제공하기 위해 제 2 백라이트를 포함한다.

Description

지향성 방출기들을 이용하는 이중 시청 영역 백라이트, 이중 모드 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 그 내용이 본 명세서에 참조로서 병합되는, 2019년 3월 17일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/819,635의 우선권 이익을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이들은 매우 다양한 기기들 및 제품들의 사용자들에게 정보를 전달하기 위한 아주 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 이용되는 전자 디스플레이들은 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광(electroluminescent; EL) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스(active matrix) OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동(electrophoretic; EP) 디스플레이 및 전자 기계(electromechanical) 또는 전자 유체(electrofluidic) 광 변조를 이용하는 다양한 디스플레이들(예를 들어, 디지털 미세거울(micromirror) 기기, 전기 습윤(electrowetting) 디스플레이 등)을 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이들은 능동 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동 디스플레이들의 가장 명백한 예들로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출광을 고려하면 일반적으로 수동형으로 분류되는 디스플레이들은 LCD 및 EP 디스플레이들이다. 수동 디스플레이들은 본질적으로 낮은 전력 소모를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 매력적인 성능 특성들을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 부족한 많은 실제 응용들에서 다소 제한적으로 사용될 수 있다.
방출광과 관련된 수동 디스플레이들의 한계들을 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이들이 외부 광원과 결합된다. 결합된 광원은 이러한 다른 수동 디스플레이들이 광을 방출하고 실질적으로 능동 디스플레이들로서 기능하게끔 한다. 이러한 결합된 광원들의 예들은 백라이트들이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 수동 디스플레이 뒤에 배치되는 광의 원천(종종 패널 백라이트)으로서 기능할 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, 이후 변조된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트들은 종종 백색 광을 방출하도록 구성된다. 이후, 컬러 필터들이 백색 광을 디스플레이에서 이용되는 다양한 컬러들로 변환하는 데 이용된다. 예를 들어, 컬러 필터들은 LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에 배치되거나(덜 일반적임), 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이의 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 원색들과 같은 상이한 컬러들을 이용하는 디스플레이의 필드-순차(field-sequential) 조명에 의해 다양한 컬러들이 구현될 수 있다.
(특허문헌 1) WO 2018187019 A1
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 경사진 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트에 의해 제공되는 조명의 그래픽 표현을 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시준 광원을 포함하는 이중 시청 영역 백라이트의 일부의 사시도를 도시한다.
도 7a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 7b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 7c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 8a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 모드 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 8b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 이중 모드 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 9는 본 명세서의 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
일부 예들 및 실시 예들은 상술한 도면들에 도시된 특징들에 부가되거나 그 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징들은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들은 전자 디스플레이들에 적용되는 동일한 백라이트 상의 광각 방출기(broad-angle emitter) 및 지향성 방출기(directional emitter)를 이용하는 백라이팅을 제공한다. 본 명세서의 원리들에 일치되는 다양한 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(dual view zone backlight)가 제공된다. 이중 시청 영역 백라이트는 지향성 방출기를 이용하여 제 1 시청 영역을 향해 지향성 방출광(emitted light)을 방출하고 광각 방출기를 이용하여 제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역 둘 다를 향해 광각 방출광을 방출하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 제 1 시청 영역의 시청 범위(viewing range) 또는 원추(cone)는 제 2 시청 영역의 시청 범위 또는 원추와는 상이한 방향을 갖는다.
다양한 실시 예들에 따르면, 이중 모드 디스플레이(dual-mode display) 또한 제공된다. 특히, 이중 모드 디스플레이는 이중 백라이트 디스플레이(dual-backlight display)의 이중 시청 영역 백라이트와 광각 백라이트(broad-angle backlight)를 조합하여 동일한 스크린 상의 2개의 개별 이미지들을 포함하는 제 1 모드 및 전체 스크린을 차지하는 단일 이미지를 포함하는 제 2 모드를 제공한다. 일부 실시 예들에서, 이중 모드 디스플레이는 멀티뷰(multiview) 디스플레이일 수 있다. 본 명세서에 설명된 이중 시청 영역 백라이트 및 이중 모드 디스플레이의 용도는, 이동식 전화기(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 이동식 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 차량 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 다양한 기타의 이동식 및 실질적으로 비-이동식 디스플레이 응용들 및 기기들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, '2차원 디스플레이' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는 방향에 관계 없이 (즉, 2D 디스플레이의 정해진 시야각 또는 범위 내에서) 실질적으로 동일한 이미지의 뷰(view)를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰들 및 컴퓨터 모니터들에서 찾아볼 수 있는 통상적인 LCD는 2D 디스플레이들의 예들이다. 대조적으로, 본 명세서에서, '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'는 상이한 뷰 방향들로 또는 상이한 뷰 방향들로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 상이한 뷰들은 멀티뷰 이미지의 객체 또는 장면의 상이한 시점 뷰들(perspective views)을 나타낼 수 있다.
본 명세서에서, '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'는 상이한 뷰 방향들로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 예를 들어, 스크린(12)은 전화기(예를 들어, 이동식 전화기, 스마트 폰 등), 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 기타 다른 기기의 전자 디스플레이의 디스플레이 스크린일 수 있다.
멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(16)로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)을 제공한다. 뷰 방향들(16)은 스크린(12)으로부터 여러 상이한 주 각도 방향들로 연장되는 화살표들로서 도시되었고, 상이한 뷰들(14)은 화살표(즉, 뷰 방향들(16)을 묘사함)의 말미에 음영 처리된 다각형 박스들로서 도시되었으며, 제한이 아닌 예로서 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)만이 도시되었다. 도 1a에는 상이한 뷰들(14)이 스크린(12) 위에 있는 것으로서 도시되어 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이되는 경우 뷰들(14)은 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타난다는 점에 유의한다. 스크린(12) 위에 뷰들(14)을 묘사한 것은 단지 도시의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 뷰 방향들(16) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 시청하는 것을 나타내려 한 것이다.
본 명세서의 정의에 의하면, 뷰 방향 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 방향을 갖는 광빔(light beam)은 일반적으로 각도 성분들(angular components) {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 각도 성분(θ)은 광빔의 '고도 성분(elevation component)' 또는 '고도각(elevation angle)'으로 언급된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '방위 성분(azimuth component)' 또는 '방위각(azimuth angle)'으로 언급된다. 정의에 의하면, 고도각(θ)은 수직 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 방위각(φ)은 수평 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 스크린의 평면에 평행인)에서의 각도이다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a의 뷰 방향(16))에 대응되는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분들 {θ, φ}의 그래픽 표현을 도시한다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출되거나 발산된다. 즉, 정의에 의하면, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점(point of origin)과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다. 또한, 도 1b는 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본 명세서에서, '멀티뷰 이미지(multiview image)' 및 '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'라는 용어들에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰(multiview)'라는 용어는 복수의 뷰들 중 뷰들 간의 각도 시차(angular disparity)를 포함하거나 상이한 시점들(perspectives)을 나타내는 복수의 뷰들로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 본 명세서에서 '멀티뷰'라는 용어는 3개 이상의 상이한 뷰들(즉, 최소 3개의 뷰들로서 일반적으로 4개 이상의 뷰들)을 명백히 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구분된다. 그러나, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 이미지들 및 멀티뷰 디스플레이들은 3개 이상의 뷰들을 포함하지만, 멀티뷰의 뷰들 중 단지 2개만을 동시에 보게끔(예를 들어, 하나의 눈 당 하나의 뷰) 선택함으로써 멀티뷰 이미지들이 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 스테레오스코픽 쌍의 이미지들(stereoscopic pair of images)로서 보일 수 있다는 것에 유의한다.
본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들 중 각각의 뷰에서 '뷰(view)' 픽셀들을 나타내는 한 세트의 픽셀들(예를 들어, 한 세트의 광 밸브들(light valves))로서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 뷰 픽셀에 대응되거나 그 뷰 픽셀을 나타내는 개별 픽셀(또는 광 밸브)을 가질 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 픽셀의 픽셀들은 픽셀들 각각이 상이한 뷰들 중 대응되는 하나의 뷰의 정해진 뷰 방향과 관련된다는 점에서 소위 '지향성 픽셀들(directional pixels)'이다. 또한, 다양한 예들 및 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 픽셀들에 의해 나타나는 상이한 뷰 픽셀들은 상이한 뷰들 각각에서 동등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치들 또는 좌표들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 {x1, y1}에 위치하는 뷰 픽셀들에 대응되는 개별 픽셀들을 가질 수 있고, 제 2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각의 {x2, y2}에 위치하는 뷰 픽셀들에 대응되는 개별 픽셀들을 가질 수 있다.
본 명세서에서, '도광체(light guide)'는 내부 전반사(total internal reflection)를 이용하여 그 내에서 광을 안내하는 구조물로서 정의된다. 특히, 도광체는 도광체의 동작 파장(operational wavelength)에서 실질적으로 투명한 코어(core)를 포함할 수 있다. '도광체(light guide)'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 경계에서 광을 안내하기 위해 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파로(dielectric optical waveguide)를 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사를 위한 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다는 것이다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 그에 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅은 반사 코팅일 수 있다. 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 가이드 및 스트립(strip) 가이드 중 하나 또는 모두를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 도광체들 중 임의의 것일 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '멀티빔 소자(multibeam element)'는 복수의 지향성 광빔들을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조물 또는 소자이다. 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의하면, 복수의 지향성 광빔들 중 소정의 지향성 광빔은 복수의 지향성 광빔들 중 다른 지향성 광빔과는 상이한 정해진 주 각도 방향을 갖는다. 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자의 크기는 멀티빔 소자에 연관된 디스플레이(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이)에서 이용되는 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 1/2 내지 약 2배 사이일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 편광 선택적 산란(polarization-selective scattering)을 제공할 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 지향성 광빔들은 실질적으로 원추형 공간 영역에 국한되거나 복수의 광빔들 내의 광빔들의 상이한 주 각도 방향들을 포함하는 정해진 각도 확산(angular spread)을 가질 수 있다. 따라서, 지향성 광빔들의 정해진 각도 확산은 그 조합으로써(즉, 복수의 지향성 광빔들) 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들 중 여러 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 멀티빔 소자의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 및 면적 등 중 하나 이상)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특성 및 다른 특성들에 의해 결정된다. 예를 들어, 회절적 멀티빔 소자에서, 회절적 멀티빔 소자 내의 회절 격자의 배향, '격자 피치(grating pitch)' 또는 회절 특징부 간격은, 적어도 부분적으로, 여러 지향성 광빔들의 상이한 주 각도 방향들을 결정하는 특성들일 수 있다. 본 명세서의 정의에 의하면, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 '연장된 점 광원(extended point light source)', 즉 멀티빔 소자의 범위(extent)에 걸쳐(across) 분포된 복수의 점 광원들로 간주될 수 있다. 또한, 멀티빔 소자에 의해 생성되는 지향성 광빔은, 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 관련된 멀티뷰 픽셀의 형성과 유사한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자 및 멀티뷰 픽셀 둘 다는 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자의 형상은 직사각형일 수 있고 따라서 관련된 직사각형 형상의 멀티뷰 픽셀과 유사할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 소자 및 대응되는 멀티뷰 픽셀은 삼각형 형상, 육각형 형상 및 원형 형상을 포함하거나 또는 적어도 이에 근사하는 다양한 기타의 유사한 형상들을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서, '회절 격자(diffraction grating)'는 일반적으로 회절 격자 상에 입사되는 광의 회절을 제공하기 위해 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들)로서 정의된다. 일부 예들에서, 복수의 특징부들은 주기적 방식 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(one-dimensional; 1D) 어레이로 배열된 복수의 특징부들(예를 들어, 재료 표면 내의 복수의 홈들(grooves) 또는 융기들(ridges))을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 회절 격자는 특징부들의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 상의 돌출들(bumps) 또는 재료 표면 내의 구멍들(holes)의 2D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본 명세서의 정의에 의하면, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사되는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 도광체로부터 회절 격자 상에 입사되면, 제공된 회절 또는 회절적 산란(diffractive scattering)은 회절 격자가 회절에 의해 도광체로부터 광을 커플 아웃(couple out)시킬 수 있다는 점에서 '회절적 커플링(diffractive coupling)'을 야기할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절에 의해(즉, 회절각(diffractive angle)으로) 광의 각도를 재지향시키거나 변경시킨다. 특히, 회절의 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자 상에 입사되는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 상이한 전파 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 회절에 의한 광의 전파 방향의 변경은 '회절적 재지향(diffractive redirection)'으로 언급된다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자 상에 입사되는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 특징부들을 포함하는 구조물인 것으로 이해될 수 있으며, 도광체로부터 광이 입사되면 회절 격자는 또한 도광체로부터의 광을 회절적으로 커플 아웃시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절 격자의 특징부들은 '회절 특징부들(diffractive features)'로 언급되고, 재료 표면(즉, 2개의 재료들 사이의 경계)에, 표면 내에 및 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 표면은 도광체의 표면일 수 있다. 회절 특징부들은 표면의, 표면 내의 또는 표면 상의 홈들, 융기들, 구멍들 및 돌출들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 내에 복수의 실질적으로 평행한 홈들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 융기들을 포함할 수 있다. 회절 특징부들(예를 들어, 홈들, 융기들, 구멍들, 돌출들 등)은 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들어, 이진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예를 들어, 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 회절을 제공하는 다양한 단면 형상들 또는 프로파일들 중 임의의 것을 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 예들에 따르면, 회절 격자(예를 들어, 후술될 바와 같은 지향성 산란 소자 또는 멀티빔 소자의 회절 격자)는 도광체(예를 들어, 판 도광체)로부터의 광을 광빔으로서 회절적으로 산란 또는 커플 아웃시키기 위해 이용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 또는 이에 의해 제공되는 회절각(diffraction angle; θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다.
(1)
여기서, λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 도광체의 굴절률, d는 회절 격자의 특징부들 간의 거리 또는 간격, θ i 는 회절 격자 상의 광의 입사각이다. 단순화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 도광체의 표면에 인접하고 도광체 외부의 재료의 굴절률은 1인 것(즉, n out = 1)으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수(m)는 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성되는 광빔의 회절각(θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있고, 여기서 회절 차수는 양수(예를 들어, m>0)이다. 예를 들어, 회절 차수(m)가 1인 경우(즉, m = 1) 1차 회절이 제공된다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 도광체(40)의 표면 상에 위치할 수 있다. 또한, 도 2a는 입사각(θ i )으로 회절 격자(30) 상에 입사되는 광빔(50)을 도시한다. 광빔(50)은 도광체(40) 내의 안내된 광빔이다. 또한, 도 2a에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성되고 커플 아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)으로 주어진 바와 같은 회절각(θ m )(또는 본 명세서에서 '주 각도 방향(principal angular direction)')을 갖는다. 예를 들어, 회절각(θ m )은 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응될 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '경사진(slanted)' 회절 격자는 회절 격자의 표면의 표면 법선에 대해 경사각을 갖는 회절 특징부들이 있는 회절 격자이다. 다양한 실시 예들에 따르면, 경사진 회절 격자는 입사광의 회절에 의해 일방성(unilateral) 산란을 제공할 수 있다.
도 2b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 경사진 회절 격자의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 경사진 회절 격자(80)는 도 2a에 도시된 회절 격자(30)와 유사한, 도광체(40)의 표면에 위치한 이진(binary) 회절 격자이다. 그러나, 도 2b에 도시된 경사진 회절 격자(80)는, 도시된 바와 같이, 격자 높이, 깊이 또는 두께(t)와 함께 표면 법선(점선으로 도시됨)에 대한 경사각(γ)을 갖는 회절 특징부들(82)을 포함한다. 또한, 경사진 회절 격자(80)에 의한 입사 광빔(50)의 일방성 회절적 산란을 나타내는 지향성 광빔(60) 및 입사 광빔(50)이 도시되었다. 다양한 실시 예들에 따르면, 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 광의 회절적 산란은 일방성 회절적 산란에 의해 억제된다는 점에 유의한다. 도 2b에서, '가위표 표시된' 점선 화살표(90)는 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 억제된 회절적 산란을 나타낸다.
다양한 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들(82)의 경사각(γ)은 2차 방향으로의 회절적 산란이 억제되는 정도를 포함하는 경사진 회절 격자(80)의 일방성 회절 특성을 제어하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사각(γ)은 약 20도(20º) 내지 약 60도(60º) 사이 또는 약 30도(30º) 내지 약 50도(50º) 사이 또는 약 40도(40º) 내지 약 55도(55º) 사이가 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 약 30º 내지 60º 범위의 경사각(γ)은, 경사진 회절 격자(80)에 의해 제공되는 일방성 방향과 비교할 때, 2차 방향으로의 회절적 산란을 약 40배 이상 억제할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들(82)의 두께(t)는 약 100 나노미터(100nm) 내지 약 400 나노미터(400nm) 사이일 수 있다. 예를 들어, 약 300nm 내지 약 500 나노미터(500nm) 범위의 격자 주기성(p)에 대해, 두께(t)는 약 150 나노미터(150nm) 내지 약 300 나노미터(300nm) 사이일 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들은 만곡(curved)될 수 있고, 또한 광의 전파 방향에 대해 정해진 배향(orientation)(예를 들어, 회전(rotation))을 가질 수 있다. 예를 들어, 회절 특징부들의 곡선 및 회절 특징부들의 배향 중 하나 또는 둘 다는 회절 격자에 의해 커플 아웃되는 광의 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커플 아웃된 광의 주 각도 방향은, 입사광의 전파 방향에 대한, 광이 회절 격자 상에 입사되는 지점에서의 회절 특징부의 각도의 함수일 수 있다.
정의에 의하면, '광각 방출광(broad-angle emitted light)' 또는 '광각 시청(broad-angle viewing)'에서와 같은 '광각(broad-angle)'이라는 용어는 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 원추각(cone angle)보다 더 큰 원추각을 갖는 광으로서 정의된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 광각 방출광은 약 60도(60º)보다 더 큰 원추각을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 약 50도(50º) 초과 또는 약 40도(40º) 초과일 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광의 원추각은 약 120도(120º)일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 광각 시청을 위한 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전 또는 이와 유사한 전자 디스플레이 기기의 시야각(예를 들어, 법선 방향에 대해 약 ±40º 내지 ±60º)과 거의 동일한 것으로 정의될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광은 또한 확산광(diffuse light), 실질적으로 확산광, 비-지향성 광(즉, 특정한 또는 정의된 방향성이 결여됨), 또는 단일한 또는 실질적으로 균일한 방향을 갖는 광으로서 특징지어지거나 설명될 수 있다.
본 명세서에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로서 정의된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 시준기에 의해 제공되는 시준의 양은 실시 예마다 정해진 정도 또는 양이 다를 수 있다. 또한, 시준기는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 모두로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는 2개의 직교하는 방향들 중 하나 또는 둘 모두에 광의 시준을 제공하는 형상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '시준 계수(collimation factor)'는 광이 시준되는 정도로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준 계수는 시준된 광의 빔 내의 광선들(light rays)의 각도 확산을 정의한다. 예를 들어, 시준 계수(σ)는 시준된 광의 빔 내의 대부분의 광선들이 특정한 각도 확산 내에(예를 들어, 시준된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ 도) 있음을 명시할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선들은 각도 측면에서 가우시안(Gaussian) 분포를 가질 수 있고, 각도 확산은 시준된 광빔의 피크(peak) 세기의 절반에 의해 결정되는 각도일 수 있다.
본 명세서에서, '각도 보존 산란 특징부(angle-preserving scattering feature)' 또는 대등하게는 '각도 보존 산란체(angle-preserving scatterer)'는 특징부 또는 산란체 상에 입사되는 광의 각도 확산(angular spread)을 산란광(scattered light) 내에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 특징부 또는 산란체이다. 특히, 정의에 의하면, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)의 함수이다(즉, σs = f(σ)). 일부 실시 예들에서, 산란광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(collimation factor; σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σs = a·σ, 여기서 a 는 정수). 즉, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)과 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σs
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σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일한 또는 일정한 회절 특징부 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도 보존 산란 특징부의 일 예이다.
본 명세서에서, '일방성 회절적 산란 소자(unilateral diffractive scattering element)'에서와 같은 '일방성'이라는 용어는, 제 2 측에 대응되는 다른 방향과는 반대인 제 1 측에 대응되는 '일 측으로(one-sided)' 또는 '우선적으로 한 방향으로'를 의미하는 것으로서 정의된다. 특히, '일방성 백라이트(unilateral backlight)'는, 제 1 측에 대향되는 제 2측으로부터가 아니라, 제 1 측으로부터 광을 방출하는 백라이트로서 정의된다. 예를 들어, 일방성 백라이트는, 제 2(예를 들어, 음의) 반쪽 공간(half-space)이 아닌, 제 1(예를 들어, 양의) 반쪽 공간으로 광을 방출할 수 있다. 제 1 반쪽 공간은 일방성 백라이트 위일 수 있고, 제 2 반쪽 공간은 일방성 백라이트 아래일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 일방성 백라이트는 일방성 백라이트 위의 영역으로 또는 그 방향을 향해 광을 방출할 수 있고, 일방성 백라이트 아래의 다른 영역으로 또는 그 다른 방향을 향해 광을 거의 또는 전혀 방출하지 않을 수 있다. 유사하게, 본 명세서의 정의에 의하면, 일방성 회절적 산란 소자 또는 일방성 멀티빔 소자와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 '일방성 산란체(unilateral scatterer)'는, 제 1 표면에 대향되는 제 2 표면이 아닌, 제 1 표면을 향해 그리고 제 1 표면으로부터 광을 산란시키도록 구성된다.
본 명세서에서, '광원(light source)'은 광의 원천(예를 들어, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기(optical emitter))으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴 온 되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 원천이거나, LED, 레이저, OLED, 중합체 LED, 플라즈마-기반 광학 방출기, 형광 램프, 백열 램프 및 사실상 임의의 다른 광의 원천 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색 광). 일부 실시 예들에서, 광원은 복수의 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 한 세트 또는 그룹의 광학 방출기들을 포함할 수 있으며, 광학 방출기들 중 적어도 하나는 같은 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러를, 또는 대등하게는 파장을, 갖는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '능동 광학 방출기(active optical emitter)'는 광의 능동 원천(예를 들어, 활성화되는 경우 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기)으로서 정의된다. 따라서, 정의에 의하면, 능동 광학 방출기는 광의 다른 원천으로부터 광을 수신하지 않는다. 대신, 능동 광학 방출기는 활성화되는 경우 직접 광을 생성한다. 본 명세서의 정의에 의하면, 능동 광학 방출기는, 전압 또는 전류와 같은 전원을 공급함으로써 활성화될 수 있다. 예를 들어, 능동 광학 방출기는 활성화되거나 턴-온되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, LED의 단자들에 전압을 인가하면 LED가 활성화될 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 능동 원천이거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 중합체 발광 다이오드, 플라즈마-기반 광학 방출기 및 미세 LED(μLED)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 능동 광학 방출기를 포함할 수 있다. 능동 광학 방출기에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 복수의 또는 소정 범위의 파장들일 수 있다(예를 들어, 다색(polychromatic) 광 또는 백색 광). 예를 들어, 능동 광학 방출기에 의해 제공되거나 생성되는 광의 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서의 정의에 의하면, '컬러 방출기(color emitter)'는 컬러를 갖는 광을 제공하는 능동 광학 방출기이다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 복수의 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 능동 광학 방출기는 한 세트의 또는 한 그룹의 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기들의 세트 또는 그룹의 능동 광학 방출기들 중 적어도 하나는, 복수의 광학 방출기들 중 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한, 컬러(또는 대등하게는 파장)를 갖는 광을 생성할 수 있다.
본 명세서에서, '시청 영역(view zone)'은 디스플레이되는 이미지가 보일 수 있는 영역 또는 각도 범위로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 디스플레이되는 이미지는 시청 영역 내에서 보일 수 있지만, 시청 영역 외부에서는 보일 수 없다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '지향성 산란 소자(directional scattering element)'는 하나 이상의 지향성 산란 소자를 의미하며, 따라서 '상기 지향성 산란 소자'는 '지향성 산란 소자(들)'을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상단', '하단', '상부', '하부', '상', '하', '전', '후', '제1', '제 2', '좌' 또는 '우'에 대한 언급은 본 명세서에서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 수치 값에 적용되는 경우의 '약'이라는 용어는 일반적으로 수치 값을 생성하기 위해 이용되는 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, ±10%, 또는 ±5%, 또는 ±1%를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100% 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 이중 시청 영역 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 예를 들어, 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)는, 후술되는 이중 모드 디스플레이를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 전자 디스플레이에서 백라이팅을 위해 이용될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)는 제 1 백라이트 영역(100a) 및 제 2 백라이트 영역(100b)을 포함하고, 제 2 백라이트 영역(100b)은 제 1 백라이트 영역(100a)에 인접한다. 제 1 백라이트 영역(100a)은 지향성 방출광(102)을 방출하도록 구성된 지향성 방출기(120)를 포함한다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 방출기(120)에 의해 방출되는 지향성 방출광(102)은 제 1 백라이트 영역(100a)에 의해 이중 시청 영역 백라이트(100)의 제 1 시청 영역(I)을 향해 지향된다. 제 2 백라이트 영역(100b)은 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 향해 광각 방출광(104)을 방출하도록 구성된 광각 방출기(130)를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위 또는 원추는 제 2 시청 영역(II)의 시청 범위의 방향과는 상이한 방향을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위와 제 2 시청 영역(II)의 시청 범위는 각도 공간(angular space)에서 상호 배타적이다.
도 3a에서, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위 또는 원추는 시청 범위의 각도 범위 및 방향 둘 다를 묘사하는 점선들로 나타내었다(예를 들어, 시야각 범위 또는 원추각). 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 방출기(120)에 의해 방출되는 지향성 방출광(102)은, 예를 들어 도시된 바와 같이, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위 또는 원추각에 실질적으로 국한될 수 있다(즉, 점선들 사이에 국한됨). 유사하게, 도 3a에서, 제 2 시청 영역(I)은 도 3a에서 점선들로 도시된 바와 같은 각도 범위 및 방향 둘 다를 갖는 시청 범위를 갖는다. 도시된 바와 같이, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위는 제 2 시청 영역(II)의 시청 범위와는 상이한 방향을 갖는다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 시청 영역들(I, II)의 시청 범위들은 각도 공간에서 상호 배타적이다. 즉, 시청 범위들 또는 원추들은 서로 중첩되지 않는다. 다른 실시 예들에서(미도시), 제 1 및 제 2 시청 영역들(I, II)의 시청 범위들은, 적어도 어느 정도는, 서로 중첩될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에서, 인접한 제 1 및 제 2 백라이트 영역들(100a, 100b)은 경계(100')에 의해 분리된 것으로 도시되었다. 예를 들어, 점선으로 도시된 경계(100')는 y-z 평면과 이중 시청 영역 백라이트(100) 간의 교차점을 나타낼 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에서, 경계(100')는 단지 제 1 및 제 2 백라이트 영역들(100a, 100b) 각각을 설명하는 가상의 분리이다. 도시된 바와 같이, 제 1 백라이트 영역(100a)은 경계(100')의 일 측에 위치한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 제 1 부분을 차지하고, 제 2 백라이트 영역(100b)은 경계(100')의 반대 측 상의 제 2 부분을 차지한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 및 제 2 백라이트 영역들(100a, 100b) 간의 경계(100')는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 길이(즉, x-방향)를 따라 실질적으로 어디에나 위치할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 경계(100')는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 길이의 약 2/3 지점에 위치한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 제 1 백라이트 영역(100a)은 이중 시청 영역 백라이트(100)의 약 2/3을 포함하고, 제 2 백라이트 영역(100b)은 이중 시청 영역 백라이트(100)의 약 1/3을 포함한다. 다른 실시 예들에서(미도시), 제 1 백라이트 영역(100a)은 이중 시청 영역 백라이트(100)의 약 1/2 또는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 1/3을 포함할 수 있고, 제 2 백라이트 영역(100b)은 이의 나머지 부분을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예들에서(미도시), 경계(100')는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 길이를 따라, 예를 들어 x-z 평면과 이중 시청 영역 백라이트(100) 간의 교차점을 따라 위치할 수 있다. 따라서, 경계(100')는 이중 시청 영역 백라이트(100)를 '상부' 영역 및 '하부' 영역으로 분할할 수 있고, 상부 및 하부 영역들 중 하나는 제 1 백라이트 영역(100a)에 대응되고 나머지 하나는 제 2 백라이트 영역(100b)에 대응된다. 일부 실시 예들에서(미도시), 경계(100')는 만곡되거나 부분적으로 선형(예를 들어, 도시된 바와 같은 직선형이 아님)일 수 있다. 예를 들어, 제 2 백라이트 영역(100b)은 이중 시청 영역 백라이트(100)의 직사각형 부분을 차지할 수 있고, 제 1 백라이트 영역(100a)은 제 2 백라이트 영역(100b)의 하나 초과의 면에 인접할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 방출기(120)에 의해 방출되는 지향성 방출광(102)은 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위를 나타내는 각도 공간의 범위에 국한될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 지향성 방출광(102)의 원추각은 상대적으로 좁을 수 있다. 특히, 지향성 방출광(102)은 약 60도(60°) 미만인 원추각을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 지향성 방출광(102)은 약 40도(40°) 미만, 또는 약 30도(30°) 미만, 또는 약 20도(20°) 미만인 원추각을 가질 수 있다. 또 다른 실시 예들에서, 예를 들어 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 시청 영역(I)의 시야 영역의 원추각은 60° 초과 및 약 90도(90°) 미만일 수 있고, 시청 범위의 방향은 제 1 백라이트 영역(100a)에 대응되는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일 측 상의 반쪽 공간, 예를 들어 경계(100')의 오른 쪽에 있는 이중 시청 영역 백라이트(100) 위의 반쪽 공간에 국한되거나 실질적으로 국한될 수 있다.
대조적으로, 광각 방출기(130)에 의해 방출되는 광각 방출광(104)은 상대적으로 넓은 각도 공간의 영역에 제공될 수 있다. 광각 방출광(104)의 상대적으로 넓은 각도는, 광각 방출광(104)이 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 조명하거나 이들 둘 다에 도달할 수 있게끔 한다. 제 2 백라이트 영역(100b)의 광각 방출기(130)에 의해 제공되는 광각 방출광(104)은 광각 시청을 위한 디스플레이 응용들에서 조명원으로서 이용되기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광(104)은 약 약 ±40º 내지 ±60º의 원추각 또는 이를 초과하는 원추각을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 LCD 모니터, LCD 태블릿 또는 LCD 텔레비전과 거의 동일한 시야각을 제공할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)에 의해 제공되는 조명의 그래픽 표현을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 백라이트 영역(100a)은 지향성 방출기(120)를 이용하여 지향성 방출광(102)을 제공하고, 제 2 백라이트 영역(100b)은 광각 방출기(130)를 이용하여 광각 방출광(104)을 제공한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 지향성 방출기(120)를 이용하여 제 1 백라이트 영역(100a)에 의해 제공되는 지향성 방출광(102)은 제 1 시청 영역(I)만을 조명하도록 구성되고, 광각 방출광(130)을 이용하여 제 2 백라이트 영역(100b)에 의해 제공되는 광각 방출광(104)은 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 조명하도록 구성된다.
또한, 전술한 바와 같이, 이중 시청 영역 백라이트(100)는 제 2 시청 영역(II)의 시청 범위 또는 원추의 방향과는 상이한 방향을 갖는 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위 또는 원추를 제공한다. 즉, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위의 중심선 및 제 2 시청 영역(II)의 시청 범위의 중심선은 평행하지 않으며, 대신 서로 발산(diverge)한다. 방출광의 관점에서, 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 방출기(120)에 의해 방출되는 지향성 방출광(102) 및 제 2 백라이트 영역(100b)의 광각 방출기(130)에 의해 방출되는 광각 방출광(104)은 상이한 방향들을 향해 방출된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 지향성 방출광(102)의 방향 및 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위의 방향 또한 제 2 시청 영역(II)의 시청 원추의 방향으로부터 멀리 비스듬해지거나 기울어진다. 예를 들어, 제 1 시청 영역(I)의 시청 범위의 기울기는 지향성 방출광(102)이 제 2 시청 영역(II)으로 진입하는 것을 최소화하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(120)로부터의 지향성 방출광(102)은, 제 1 백라이트 영역(100a)에 대응되고 지향성 방출광(102)이 지향성 방출기(120)에 의해 방출되는 표면의 법선에 대해 기움각(tilt angle)을 갖는다. 예를 들어, 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 방출기(102)에 의해 방출되는 지향성 방출광(102)은 표면 법선에 대해 약 20도(20°) 내지 약 45도(45°) 사이의 기움각을 가질 수 있다. 다른 비제한적인 예들에서, 기움각은 약 10도(10°), 또는 15도(15°), 또는 30도(30°), 또는 50도(50°) 초과일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 방출광(102)이 국한되는 시청 범위 또는 원추(예를 들어, 원추각)의 각도는 기움각을 중심으로 할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은), 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130) 중 하나 또는 둘 다는 수동(passive) 광학 방출기들을 포함한다. 특히, 수동 방출기들로서의 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130)는 자체적으로 광을 생성하지 않으며, 대신 다른 원천으로부터의 광을 재지향시켜 지향성 방출광(102) 및 광각 방출광(104)을 나타내는 방출광을 각각 제공한다. 다른 실시 예들에서(예를 들어 후술되는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같은), 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 방출기(120) 및 제 2 백라이트 영역(100b)의 광각 방출기(130)는 능동 광학 방출기들을 포함한다. 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130)의 능동 광학 방출기들은 지향성 방출광(102) 및 광각 방출광(104)을 나타내는 방출광을 각각 직접 생성한다.
지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130) 중 하나 또는 둘 다가 수동 광학 방출기들을 포함하는 일부 실시 예들에 따르면(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은), 이중 시청 영역 백라이트(100)는 도광체(110)를 더 포함할 수 있다. 도광체(110)는 도광체(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(112)(즉, 안내된 광빔(112))으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(110)는 광학 도파로로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제 2 굴절률보다 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴절률들의 차이는 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 도광체(110)는 연장된, 광학적으로 투명한 실질적으로 평면형 시트의, 유전체 재료를 포함하는 슬래브(slab) 또는 판(plate) 광학 도파로(즉, 판 도광체)일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광(112)을 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱들 또는 중합체들(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)) 또는 '아크릴 유리(acrylic glass)', 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료들 중 임의의 것으로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 도광체(110)는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면 및 제 2 표면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 도광체(110)는 도광체(110)의 제 1 표면(110')(예를 들어, 전면 또는 상단면 또는 앞쪽 또는 위쪽)과 제 2 표면(110")(예를 들어, 후면 또는 하단면 또는 뒤쪽 또는 아래쪽) 사이에서, 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광(112)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(112)은 도광체(110)의 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110") 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 반사되거나 '바운싱(bouncing)'됨으로써 전파된다. 일부 실시 예들에서, 광의 상이한 컬러들을 포함하는 복수의 안내된 광빔들(112)은 도광체(110)에 의해 상이한 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 중 개별적인 하나로 안내될 수 있다. 도시의 단순화를 위해 도 3a에는 0이 아닌 전파 각도는 도시되지 않았음에 유의한다. 그러나, 도 3a에서 전파 방향(114)을 묘사하는 굵은 화살표는 도광체의 길이를 따르는 안내된 광(112)의 일반적인 전파 방향을 도시한다.
일부 실시 예들에서, 안내된 광(112)은 시준될 수 있거나 대등하게는 시준된 광빔(예를 들어, 후술되는 바와 같이 시준기에 의해 제공됨)일 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔(예를 들어, 안내된 광(112))의 광선들(rays)이 광빔 내에서 정해진 또는 정의된 각도 확산에 실질적으로 국한되는 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 안내된 광(112)은 시준 계수(σ)에 따라 시준되거나 시준 계수(σ)를 가질 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)의 지향성 방출기(120)는 지향성 산란 특징부를 포함할 수 있다. 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부는 안내된 광(112)의 일부를 제 1 백라이트 영역(100a)에 대응되는 도광체(110)의 일부로부터 지향성 방출광(102)으로서 도광체 외부로 산란시키도록 구성된다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부는 제 1 백라이트 영역(100a)에 대응되는 도광체(110)의 일부에 위치할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부는 제 1 백라이트 영역(100a)에만 국한될 수 있다. 다시 말해, 제 1 백라이트 영역(100a)은 지향성 산란 특징부를 포함하는 도광체(110)의 일부와 함께 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 3c에 도시된 바와 같은), 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부는 복수의 지향성 산란 소자들(122)(또는 대등하게는 지향성 산란체들)을 포함한다. 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자들(122)은 제 1 백라이트 영역(100a)에 대응되는 도광체의 일부의 길이를 따라 서로 이격되어 있을 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자(122)는 안내된 광(112)의 일부를 지향성 방출광(102)으로서 도광체(110)로부터 산란시키도록 구성된다. 또한, 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자들(122)은 유한한 공간만큼 서로 분리되어 있을 수 있으며, 도광체의 길이를 따라 개별적이고 구분되는 소자들을 나타낼 수 있다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자들(122)은 유한한(즉, 0이 아닌) 소자간 거리(예를 들어, 유한한 중심간 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자들(122)은 서로 교차되거나, 중첩되거나 또는 다른 방식으로 접촉되지 않는다. 즉, 복수의 지향성 산란 소자들 중 각각의 지향성 산란 소자(122)는 일반적으로 복수의 지향성 산란 소자들의 지향성 산란 소자들(122) 중 다른 것들로부터 구분되고 떨어져 있다.
다양한 실시 예들에서, 복수의 지향성 산란 소자들(122)은 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110') 또는 제 2 표면(110"))에, 표면 상에 및 표면 내에 중 하나 이상에 다양한 구성들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 지향성 산란 소자들(122)은 도광체의 표면에 걸쳐 열들(columns) 및 행들(rows)로 배열될 수 있다(예를 들어, 어레이로서). 다른 예에서, 복수의 지향성 산란 소자들(122)은 그룹들로 배열될 수 있으며, 그룹들은 행들 및 열들로 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 예를 들어 도 3c에 도시된 바와 같이, 복수의 지향성 산란 소자들(122)은 도광체(110)에 걸쳐 무작위로(randomly) 분포될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 지향성 산란 소자들(122)은 지향성 산란 특성들을 갖는 회절 격자, 미세 반사(micro-reflective) 산란 소자 및 미세 굴절(micro-refractive) 산란 소자뿐만 아니라 이의 다양한 조합들을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 지향성 산란을 제공하거나 생성하도록 구성된 다양한 상이한 구조물들 또는 특징부들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부(또는 이의 지향성 산란 소자(122))는 각도 보존 산란 특징부(또는 소자)로서 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부(또는 이의 지향성 산란 소자(122))는 일방성 산란 특징부(또는 일방성 산란 소자)로서 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)의 광각 방출기(130)는 광각 산란 특징부를 포함할 수 있다. 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부는 안내된 광(112)의 일부를 제 2 백라이트 영역(100b)에 대응되는 도광체(110)의 일부로부터 광각 방출광(104)으로서 도광체(110) 외부로 산란시키도록 구성된다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부는 제 2 백라이트 영역(100b)에 대응되는 도광체(110)의 일부에 위치할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광각 산란 특징부는 제 2 백라이트 영역(100b)에만 국한될 수 있다. 다시 말해, 제 2 백라이트 영역(100b)은 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부를 포함하는 도광체(110)의 일부와 함께 광각 산란 특징부를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부는 광각 방출광(104)을 제공하도록 구성된 실질적으로 임의의 산란 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 예를 들어 도 3c에 도시된 바와 같이, 광각 산란 특징부는 복수의 지향성 산란 소자들(132)을 포함한다. 구체적으로, 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부는 안내된 광의 일부를 제 1 시청 영역(I)의 방향으로 산란시키도록 구성된 제 1 복수의 지향성 산란 소자들(132')을 포함할 수 있다. 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부는 안내된 광의 일부를 제 2 시청 영역(II)의 방향으로 산란시키도록 구성된 제 2 복수의 지향성 산란 소자들(132")을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 복수의 지향성 산란 소자들 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들 둘 다의 지향성 산란 소자들(132', 132")은 제 2 백라이트 영역(100b)에 대응되는 도광체의 일부의 길이를 따라 서로 이격되어 있을 수 있다.
일부 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들 중 하나 또는 둘 다의 지향성 산란 소자(132)는 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 산란 소자(122)와 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 제 1 또는 제 2 복수의 지향성 산란 소자들(132', 132") 중 지향성 산란 소자(132)는 회절 격자, 미세 반사 산란 소자 및 미세 굴절 산란 소자뿐만 아니라 이의 다양한 조합들을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 산란을 제공하거나 제공하도록 구성된 다양한 상이한 구조물들 또는 특징부들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 또한, 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부(또는 이의 제 1 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들(132', 132"))는 각도 보존 산란 특징부(또는 소자들)로서 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부(또는 이의 제 1 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들(132', 132"))는 일방성 산란 특징부(또는 일방성 산란 소자들)로서 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 백라이트 영역(100b)의 제 1 복수의 지향성 산란 소자들 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들 둘 다의 지향성 산란 소자들(132)은 제 2 백라이트 영역(100b)에 대응되는 도광체(110)의 일부의 길이 및 폭에 걸쳐 무작위로 분포된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 복수의 지향성 산란 소자들(132') 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들(132")이 조합되어 안내된 광의 일부들을 광각 산란 방식으로 산란 또는 커플 아웃시킴으로써 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 향해 지향되는 광각 방출광(104)을 제공한다.
일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(100)는 도광체(110)의 표면에 실질적으로 직교하는 방향으로 이중 시청 영역 백라이트(100)에 입사되는 광에 대해 광학적으로 투명할 수 있다. 특히, 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부 및 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부가 이러한 광에 미치는 영향은 미미할 수 있다. 대신, 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 산란 특징부 및 광각 산란 특징부는 0이 아닌 전파 각도로 전파되고 도광체(110) 내부로부터 소정의 각도로 특징부들 상에 입사되는 안내된 광과 상호 작용하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부 및 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부 중 하나 또는 둘 다는 복수의 멀티빔 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자들(122, 132)은 멀티빔 소자들일 수 있거나 멀티빔 소자들을 포함할 수 있다. 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자는 멀티뷰 이미지의 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 도광체(110)로부터 광을 산란시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자는 안내된 광(112)의 일부를 산란시키도록 구성된 많은 상이한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조물들은 회절 격자들, 미세 반사 소자들, 미세 굴절 소자들 또는 이의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성되고; 미세 반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로 산란시키도록 구성되며; 미세 굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 굴절에 의해 또는 굴절을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된다(즉, 안내된 광의 일부를 굴절적으로 커플 아웃시킴).
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 5a 및 도 5b는 도광체(110) 및 한 쌍의 지향성 산란 소자들(122)을 포함하는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일부를 도시한다. 지향성 산란 소자들(122) 각각은 일방성 산란을 제공하도록 구성된 회절 격자를 포함한다. 특히, 도시된 바와 같이, 도 5a의 지향성 산란 소자들(122) 각각은 경사진 회절 격자를 포함하고, 도 5b에서 지향성 산란 소자들(122)은 반사 회절 격자를 포함한다. 예를 들어, 반사 회절 격자는 회절 격자 및 반사 재료 층을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 지향성 산란 소자들(122)의 회절 격자들은 지향성 방출광(102)을 제공하기 위해 안내된 광(112)의 일방성 산란을 제공한다. 따라서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일부는 제 1 백라이트 영역(100a)의 일부를 나타낼 수 있다. 도시되지는 않았지만, 한 쌍의 지향성 산란 소자들(122)은 대안적으로 광각 방출광(104)을 제공하도록 구성될 수 있고, 따라서 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일부는 동등하게 제 2 백라이트 영역(100b)의 일부를 나타낼 수 있다. 예를 들어(미도시), 한 쌍의 지향성 산란 소자들 중 제 1 지향성 산란 소자(122)는 안내된 광(112)의 일부를 시청 영역(I)의 방향으로 산란시키도록 구성될 수 있고, 한 쌍의 지향성 산란 소자들 중 제 2 지향성 산란 소자(122)는 안내된 광의 다른 일부를 제 2 시청 영역(II)을 향해 산란시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 이중 시청 영역 백라이트(100)는 도광체(110)의 입력에 있는 시준 광원(collimated light source)(140)을 더 포함할 수 있다. 시준 광원(140)은 안내된 광(112)으로서 안내될 시준된 광을 도광체(110)에 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 시준 광원(140)은 광원과 시준기를 별개로 포함할 수 있으며, 시준기는 광원과 도광체(110) 사이에 배치될 수 있다. 시준기는 시준된 광을 제공하기 위해 광원에 의해 생성된 실질적으로 시준되지 않은 광을 시준하도록 구성될 수 있다. 시준기는 시준 광을 도광체(110)에 전달하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 안내된 광(112)으로서 안내되도록 도광체(110)에 전달되는 경우, 시준된 광은 0이 아닌 전파 각도를 가질 수 있으며 정해진 시준 계수(σ)에 따라 시준될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 시준 광원(140)은 테이퍼형(tapered) 시준기를 포함할 수 있다. 도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 시준 광원(140)을 포함하는 이중 시청 영역 백라이트(100)의 일부의 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이중 시청 영역 백라이트(100)는 도광체(110), 제 1 백라이트 영역(100a) 및 제 2 백라이트 영역(100b)을 포함한다. 도시된 이중 시청 영역 백라이트(100)는 도광체(110)의 가장 자리의 시준 광원(140)을 더 포함한다. 시준 광원(140)은 테이퍼형 시준기(142) 및 광학 방출기(144)를 포함한다. 또한, 도시된 바와 같이, 테이퍼형 시준기(142)는 테이퍼형 도광체를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광학 방출기(144)에 의해 방출되는 광은 테이퍼형 시준기(142)에 의해 시준되어 도광체(110) 내의 시준된 안내된 광을 제공한다.
전술한 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 방출기(120) 및 제 2 백라이트 영역(100b)의 광각 방출기(130) 중 하나 또는 둘 다는 능동 광학 방출기들을 포함한다. 도 7a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 7b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 7c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 특히, 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 능동 광학 방출기들을 포함하는 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130) 둘 다가 있는 이중 시청 영역 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 도 7a 내지 도 7c는 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 전술한 특성들과 실질적으로 유사한 특성들을 갖는 지향성 방출광(102) 및 광각 방출광(104)을 도시한다. 또한, 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 이중 시청 영역 백라이트(100)는 지향성 방출기(120)를 포함하는 제 1 백라이트 영역(100a) 및 광각 방출기(130)를 포함하는 제 2 백라이트 영역(100b) 뿐만 아니라 경계(100')를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 도 7a 내지 도 7c는 또한 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130)의 능동 광학 방출기들을 지지할 수 있고 이들을 상호 연결할 수 있는 기판(111)을 도시한다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 제 1 백라이트 영역(100a) 내의 지향성 방출기(120)는 지향성 방출광(102)을 제공하도록 구성된 복수의 능동 광학 방출기들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 지향성 방출기(120)의 능동 광학 방출기들은 제 1 백라이트 영역(100a)에 걸쳐 서로 이격되어 있다. 도시된 바와 같이, 지향성 방출기(120) 내의 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기는 제 1 시청 영역(I)에 지향성 방출광(102)을 제공하도록 구성된다.
또한, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 제 2 백라이트 영역(100b) 내의 광각 방출기(130)는 광각 방출광(104)을 제공하도록 구성된 복수의 능동 광학 방출기들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기들은 제 2 백라이트 영역(100b)에 걸쳐 서로 이격되어 있다. 광각 방출기(130) 내의 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기는 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다에 광각 방출광(104)을 제공하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 따르면, 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기는 미세 발광 다이오드(microLED 또는 μLED)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, μLED는 미세한(microscopic) 발광 다이오드(LED), 즉 미세한 치수들을 갖는 LED로서 정의된다. 일부 실시 예들에서, μLED는 복수의 μLED들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 능동 방출기는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 본 명세서의 정의에 의하면, OLED는 전류 또는 유사한 전기적인 자극에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 유기 화합물을 포함하는 방출형 전계발광 필름 또는 층을 갖는 방출기이다. 다른 실시 예들에서, LED, 고강도(high intensity) LED 및 양자점(quantum dot) LED와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 기타 유형의 광학 방출기가 능동 광학 방출기로서 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기(예를 들어, LED, μLED, OLED 등)는 멀티빔 소자일 수 있다. 특히, 능동 광학 방출기의 크기는 능동 광학 방출기에 의해 방출되는 광을 변조하는 데 이용되는 광 밸브의 크기의 1/2 내지 2배 사이일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기는 특정 컬러를 갖는 실질적으로 단색(monochromatic)인 광(즉, 광은 광의 특정 파장을 포함할 수 있음)을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 복수의 또는 소정 범위의 파장들을 포함하는 백색 광과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다색(polychromatic) 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 능동 광학 방출기는 적색 광, 녹색 광, 청색 광 또는 이의 조합 중 하나 이상을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 능동 광학 방출기는 실질적으로 백색 광인 광을 제공하도록 구성될 수 있다(즉, 능동 광학 방출기는 백색 μLED 또는 백색 OLED일 수 있음). 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 능동 광학 방출기에 의해 방출되는 광의 시준(예를 들어, 시준 계수에 따라), 편광 제어 및 방향 중 하나 이상을 제공하도록 구성된 미세 렌즈, 회절 격자 또는 기타의 광학 필름 또는 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 렌즈, 회절 격자 또는 기타의 광학 필름은 능동 광학 방출기에 의해 방출되는 광의 방향을 제어하는 데 이용될 수 있다(예를 들어, 지향성 방출광(102)을 제공하기 위해). 일부 실시 예들에 따르면, 지향성 방출기(120) 및 광각 방출기(130) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기들은 로컬 디밍(local dimming)의 제공 및 모드들 간의 전환 중 하나 또는 둘 다를 위해 독립적으로 제어, 활성화 또는 구동될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 예를 들어 도시된 바와 같이, 능동 광학 방출기들은 기판(150)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 전술한 수동 광학 방출기들과 마찬가지로, 제 1 백라이트 영역(100a) 및 제 2 백라이트 영역(100b) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기들은 1D 또는 2D 어레이로서 배열될 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 광각 방출기(130)는 제 1 시청 영역(I)의 방향으로 방출광을 제공하도록 구성된 제 1 복수의 지향성 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들 중 일부에서, 광각 방출기(130)는 제 2 시청 영역(II)의 방향으로 방출광을 제공하도록 구성된 제 2 복수의 지향성 능동 광학 방출기들을 더 포함할 수 있다. 제 1 복수의 지향성 능동 광학 방출기들 및 제 2 복수의 능동 광학 방출기들 둘 다의 지향성 능동 광학 방출기들은, 제 2 백라이트 영역(100b)에 걸쳐 서로 이격되어 있을 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 복수의 능동 광학 방출기들의 지향성 능동 광학 방출기들은 제 2 백라이트 영역(100b) 내에 배열될 수 있고, 도 3c와 관련하여 전술한 제 1 복수의 지향성 산란 소자들 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들의 지향성 산란 소자들(132', 132")과 실질적으로 유사할 수 있다. 유사하게, 일부 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 복수의 지향성 능동 광학 방출기들 중 하나 또는 둘 다의 지향성 광학 방출기는, 제 1 백라이트 영역(100a)의 지향성 능동 광학 방출기와 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 복수의 지향성 능동 광학 방출기들로부터의 방출광과 제 2 복수의 지향성 능동 광학 방출기들로부터의 방출광의 조합은, 광각 방출기(130)의 광각 방출광(104)을 나타낼 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 이중 모드 디스플레이가 제공된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 이중 모드 디스플레이는 이중 모드의 동작을 제공하기 위해 이중 백라이트 구성을 이용한다. 특히, 이중 모드 디스플레이는 이중 백라이트 디스플레이 구성의 이중 시청 영역 백라이트와 광각 백라이트를 조합하여 동일한 스크린 상의 2개의 개별 이미지들을 포함하는 제 1 모드 및 전체 스크린을 차지하는 단일 이미지를 포함하는 제 2 모드를 제공한다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 2개의 개별 이미지들 중 제 1 이미지는 전체 스크린을 차지하는 것처럼 나타날 수 있고, 2개의 개별 이미지들 중 제 2 이미지는 스크린의 일부에만 나타날 수 있다. 예를 들어, 이중 모드 디스플레이는 동력차(예를 들어, 차)의 대시보드 디스플레이로서 이용될 수 있다. 제 1 모드 예를 들어 승객 엔터테인먼트 모드 동안, 운전자 및 승객 각각에 대해 이중 시청 영역 백라이트를 이용하여 상이한 이미지가 투사될 수 있다. 예를 들어, 승객은 전체 스크린을 차지하는 것처럼 투사된 이미지를 볼 수 있고, 동시에 운전자는 스크린의 일부를 차지하는 다른 이미지를 볼 수 있다. 제 2 모드 예를 들어 전체 디스플레이 모드 동안, 운전자 및 승객 둘 다에게 동일한 이미지가 투사될 수 있다.
도 8a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 이중 모드 디스플레이(200)의 단면도를 도시한다. 도 8b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 이중 모드 디스플레이(200)의 단면도를 도시한다. 특히, 예를 들어, 도 8a는 제 1 모드(모드 1) 동안의 이중 모드 디스플레이(200)를 나타내고, 도 8b는 제 2 모드(모드 2) 동안의 이중 모드 디스플레이(200)를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 이중 모드 디스플레이(200)는 이중 시청 영역 백라이트(210)를 포함한다. 이중 시청 영역 백라이트(210)는 제 1 모드(모드 1) 동안 광을 방출하도록 구성된다. 특히, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 제 1 모드(모드 1) 동안 이중 시청 영역 백라이트(210)의 제 1 백라이트 영역(210a)으로부터 제 1 시청 영역(I)을 향해 광을 지향성 방출광(202)으로서 방출하도록 구성된다. 또한, 제 1 모드(모드 1) 동안, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 제 2 백라이트 영역(210b)으로부터 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 향해 광을 광각 방출광(204)으로서 방출하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)와 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 제 1 백라이트 영역(210a)의 지향성 방출기(214) 및 제 2 백라이트 영역(210b)의 광각 방출기(216)를 포함한다. 유사하게, 지향성 방출기(214), 광각 방출기(216), 제 1 백라이트 영역(210a) 및 제 2 백라이트 영역(210b)은 각각 전술한 지향성 방출기(120), 광각 방출기(130), 제 1 백라이트 영역(100a) 및 제 2 백라이트 영역(100b)과 실질적으로 유사할 수 있다. 도 8a는 제 1 모드(모드 1) 동안 지향성 방출광(202) 및 광각 방출광(204) 둘 다를 제공하는 이중 시청 영역 백라이트(210)를 도시하며, 지향성 방출광(202) 및 광각 방출광(204) 각각은 점선들로 나타내었다.
이중 모드 디스플레이(200)는 이중 시청 영역 백라이트(210)에 인접한 광각 백라이트(220)를 더 포함한다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(220)는 이중 시청 영역 백라이트(210) 아래에 위치하며, 좁은 간극에 의해 이로부터 떨어져 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(220)의 상단 표면(즉, 발광 표면)은 이중 시청 영역 백라이트(210)의 하단 표면(즉, 수광 표면)과 실질적으로 평행하다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 백라이트(220)는 이중 모드 디스플레이(200)의 제 2 모드(모드 2) 동안 광을 방출하도록 구성된다. 또한, 광각 백라이트(220)에 의해 방출되는 광은 이중 시청 영역 백라이트(210)를 통과하여 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 향해 광각 방출광(204)으로서 방출된다. 특히, 광각 백라이트(220)로부터의 광각 방출광(204)은 광각 백라이트(220)의 상단 표면으로부터 이중 시청 영역 백라이트(210)의 하단 표면을 향해 방출된다. 도시된 바와 같이, 광각 방출광(204)은 이중 시청 영역 백라이트(210)의 두께를 통해 전파하여 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다를 향해 이중 시청 영역 백라이트(210)의 상단 표면으로부터 빠져 나간다.
이중 모드 디스플레이(200)는 광 밸브들(230)의 어레이를 더 포함한다. 광 밸브들(230)의 어레이는 디스플레이되는 이미지를 제공하기 위해 이중 시청 영역 백라이트(210) 및 광각 백라이트(220)에 의해 방출되는 광을 변조하도록 구성된다. 특히, 광 밸브들(230)의 어레이는 제 1 모드 동안 이중 시청 영역 백라이트(210)로부터의 지향성 방출광(202) 및 광각 방출광(204)을 변조하도록 구성되고, 제 2 모드 동안 광각 백라이트(220)로부터의 광각 방출광(204)을 변조하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 광 밸브들이 광 밸브들의 어레이의 광 밸브들(230)로서 이용될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 제 1 모드 동안 이중 모드 디스플레이(200)는 제 1 시청 영역(I)에서만 보일 수 있는 제 1 이미지 및 제 2 시청 영역(II)에서만 보일 수 있는 제 2 이미지를 포함하는 디스플레이되는 이미지를 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 시청 영역(I)에서 보일 수 있는 제 1 이미지는 이중 모드 디스플레이(200)의 전체 표면을 차지하는 것처럼 또는 그 전체 표면에 걸쳐 연장되는 것처럼 나타날 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 제 2 시청 영역(II)에서 보일 수 있는 제 2 이미지는 제 2 백라이트 영역(210b)에 대응되는 이중 모드 디스플레이(200)의 표면의 일부만을 차지하는 것처럼 또는 그 일부에 걸쳐서만 연장되는 것처럼 나타날 수 있다. 이중 모드 디스플레이의 표면의 나머지 일부는, 제 1 모드 동안 제 2 시청 영역(II)에서 또는 제 2 시청 영역(II)으로부터 볼 때 어두울 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 제 2 모드 동안 이중 모드 디스플레이(200)는 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 둘 다에서 보일 수 있는 디스플레이되는 이미지를 제공하도록 구성된다. 또한, 제 2 모드 동안 제 1 및 제 2 시청 영역들(I, II) 둘 다에 동일한 디스플레이되는 이미지가 제공된다. 또한, 제 2 모드 동안, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 비활성화되고 방출광을 제공하지 않는다. 대신, 디스플레이되는 이미지로서 변조되는 방출광은 광각 백라이트(220)에 의해 광각 방출광(204)으로서 제공된다.
전술한 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 지향성 방출기(214) 및 광각 방출기(216) 중 하나 또는 둘 다가 수동 광학 방출기들을 포함하는 경우, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 도광체(212)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(212)는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광을 안내하도록 구성될 수 있다. 또한, 안내된 광은 도광체(212)에 의해 또는 도광체(212) 내에서 0이 아닌 전파 각도 중 하나 또는 둘 다로 안내될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도광체(212)는 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광은 시준될 수 있거나 또는 시준 계수를 갖는 시준된 광빔일 수 있다. 대안적으로, 지향성 방출기(214) 및 광각 방출기(216) 중 하나 또는 둘 다가 능동 광학 방출기들을 포함하는 경우, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 제 2 모드(모드 2) 동안 광각 백라이트(220)에 의해 방출되는 광각 방출광(204)에 대해 투명하도록 구성된 투명 기판(212')을 포함할 수 있다.
수동 광학 방출기들이 이용되는 일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(210)의 지향성 방출기(214)는 제 1 백라이트 영역(210a)에 대응되는 도광체(212)의 일부의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 지향성 산란 소자들을 더 포함할 수 있다. 지향성 방출기(214)의 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자는 안내된 광의 일부를 지향성 방출광(202)으로서 도광체(212)로부터 산란시키도록 구성될 수 있다. 또한, 복수의 지향성 산란 소자들 중 각각의 지향성 산란 소자는 일반적으로 복수의 지향성 산란 소자들 중 다른 것들로부터 구분되고 떨어져 있다. 다양한 실시 예들에서, 복수의 지향성 산란 소자들은 도광체(212)의 표면(예를 들어, 제 1 표면 또는 제 2 표면)에, 표면 상에 및 표면 내에 중 하나 이상에 다양한 구성들로 배열될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 지향성 방출기(214)의 지향성 산란 소자들은 이중 시청 영역 백라이트(100)와 관련하여 전술한 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부의 지향성 산란 소자들(122)과 실질적으로 유사할 수 있다.
또한, 수동 광학 방출기들이 이용되는 일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(210)의 광각 방출기(216)는 제 2 백라이트 영역(210b)에 대응되는 도광체(212)의 일부의 길이를 따라 분포된 광각 산란 특징부를 포함할 수 있다. 광각 방출기(216)의 광각 산란 특징부는 안내된 광의 일부를 광각 방출광(204)으로서 도광체(212)로부터 산란시키도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광각 방출기(216)의 광각 산란 특징부는 광을 광각 방출광(204)으로서 협력적으로 산란시키도록 구성된 복수의 상이한 지향성 산란체들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광각 방출기(216)의 광각 산란 특징부는 안내된 광의 일부를 제 1 시청 영역(I)의 방향으로 산란시키도록 구성된 제 1 복수의 지향성 산란 소자들 및 안내된 광의 일부를 제 2 시청 영역(II)의 방향으로 산란시키도록 구성된 제 2 복수의 지향성 산란 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 또는 제 2 복수의 지향성 산란 소자들의 지향성 산란 소자는 지향성 방출기(214)의 지향성 산란 소자와 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 지향성 산란 소자는 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 산란 소자는 각도 보존 산란 소자 및 일방성(unidirectional) 산란 소자 중 하나 또는 둘 다로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 각도 보존 산란은 안내된 광의 일부의 시준 계수를 지향성 방출광(202)에서 보존하도록 구성될 수 있다. 즉, 각도 보존 산란은 지향성 산란 소자 상에 입사되는 광의 각도 확산을 지향성 방출광(202)에서 보존하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 복수의 지향성 산란 소자들은 지향성 방출광(202)을 멀티뷰 이미지의 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들로서 제공하도록 구성된 복수의 멀티빔 소자들을 포함한다. 이러한 실시 예들에서, 제 1 모드 동안 제 1 시청 영역에서 보일 수 있는 디스플레이되는 이미지는 멀티뷰 이미지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자들은 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 멀티빔 소자들과 실질적으로 유사하다.
대안적으로, 전술한 바와 같이, 지향성 방출기(214) 및 광각 방출기(216) 중 하나 또는 둘 다가 능동 광학 방출기들을 포함하는 경우, 이중 시청 영역 백라이트(210)는 제 2 모드(모드 2) 동안 광각 백라이트(220)에 의해 방출되는 광각 방출광(204)에 대해 투명하도록 구성된 투명 기판(212')을 포함할 수 있다.
능동 광학 방출기들이 이용되는 일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(210)의 지향성 방출기(214)는 제 1 백라이트 영역(210a)에 대응되는 투명 기판(212')의 일부의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 지향성 능동 광학 방출기들을 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 능동 광학 방출기들 중 지향성 능동 광학 방출기는 제 1 모드(모드 1) 동안 광을 지향성 방출광(202)으로서 방출하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 지향성 방출기(214)의 지향성 능동 광학 방출기들은 도 7a 및 도 7b와 관련하여 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 지향성 방출기(120)의 능동 광학 방출기들과 실질적으로 유사할 수 있다.
또한, 능동 광학 방출기들이 이용되는 일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트(210)의 광각 방출기(216)는 제 2 백라이트 영역(210b)에 대응되는 투명 기판(212')의 일부의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 광각 능동 광학 방출기들을 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 광각 능동 광학 방출기들 중 광각 능동 광학 방출기는 제 1 모드(모드 1) 동안 광을 광각 방출광(204)으로서 방출하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광각 방출기(216)의 광각 능동 광학 방출기들은 도 7a 및 도 7b와 관련하여 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 광각 방출기(130)의 능동 광학 방출기들과 실질적으로 유사할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)이 설명된다. 도 9는 본 명세서의 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 지향성 방출기를 포함하는 제 1 백라이트 영역을 이용하여 제 1 시청 영역을 향해 지향성 방출광을 방출(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제 1 시청 영역을 향해 방출(310)되는 지향성 방출광은 이중 시청 영역 백라이트(100)와 관련하여 전술한 지향성 방출광(102)과 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 제 1 백라이트 영역 및 지향성 방출기는 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 제 1 백라이트 영역(100a) 및 지향성 방출기(120)와 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
도 9에 도시된 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역을 향해 광각 방출광을 방출(320)하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 방출광을 방출(320)하는 단계는 광각 방출기를 포함하는 제 2 백라이트 영역을 이용할 수 있으며, 제 2 백라이트 영역은 제 1 백라이트 영역에 인접한다. 또한, 제 1 시청 영역의 시청 범위는 시야각 및 방향 모두가 제 2 시청 영역의 시청 범위의 시야각 및 방향과는 상이하다. 일부 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 시청 영역들 둘 다를 향해 방출(320)되는 광각 방출광은 이중 시청 영역 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광각 방출광(104)과 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 제 2 백라이트 영역 및 광각 방출기는 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 제 2 백라이트 영역(100b) 및 광각 방출기(130)와 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 도광체 내에서 광을 안내된 광으로서 안내하는 단계를 더 포함하며, 제 1 및 제 2 백라이트 영역들은 도광체의 인접한 부분들을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광을 안내하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광은 시준될 수 있거나 시준된 광빔일 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 도광체는 전술한 이중 시청 영역 백라이트(100)의 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 제 1 백라이트 영역에 대응되는 도광체의 일부를 따라 위치된 지향성 방출기의 지향성 산란 특징부를 이용하여 안내된 광의 일부를 지향성 방출광으로서 산란시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 산란 특징부는 이중 시청 영역 백라이트(100)와 관련하여 전술한 지향성 방출기(120)의 지향성 산란 특징부와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 지향성 산란 특징부는 복수의 지향성 산란 소자들(또는 대등하게는, 지향성 산란체)을 포함할 수 있다. 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자들은 제 1 백라이트 영역에 대응되는 도광체의 일부의 길이를 따라 서로 이격되어 있을 수 있다. 복수의 지향성 산란 소자들 중 지향성 산란 소자는 안내된 광의 일부를 지향성 방출광으로서 도광체로부터 산란시키도록 구성된다.
일부 실시 예들에서(미도시), 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 제 2 백라이트 영역에 대응되는 도광체의 일부를 따라 위치된 광각 방출기의 광각 산란 특징부를 이용하여 안내된 광의 일부를 광각 방출광으로서 산란시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광각 산란 특징부는 이중 시청 영역 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광각 방출기(130)의 광각 산란 특징부와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광각 산란 특징부는 복수의 지향성 산란체들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광각 산란 특징부는 안내된 광의 일부를 제 1 시청 영역의 방향으로 산란시키도록 구성된 제 1 복수의 지향성 산란 소자들을 포함할 수 있다. 또한, 광각 산란 특징부는 안내된 광의 일부를 제 2 시청 영역의 방향으로 산란시키도록 구성된 제 2 복수의 지향성 산란 소자들을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 지향성 산란 특징부 및 광각 산란 특징부 중 하나 또는 둘 다의 지향성 산란 소자는 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 서로 이격된 지향성 산란 소자들은 각도 보존 산란 소자들 및 일방성 산란 소자들 중 하나 또는 둘 다로서 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 지향성 방출기 및 광각 방출기 중 하나 또는 둘 다는 복수의 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 특히, 지향성 방출기의 복수의 능동 광학 방출기들은 제 1 백라이트 영역(210a)에 걸쳐 서로 이격된 지향성 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 또한, 광각 방출기의 복수의 능동 광학 방출기들은 제 2 백라이트 영역(210b)에 걸쳐 서로 이격된 광각 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 이중 시청 영역 백라이트의 표면에 인접한 제 2 백라이트를 이용하여 광을 제공하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제 2 백라이트는 이중 모드 디스플레이(200)와 관련하여 전술한 광각 백라이트(220)와 실질적으로 유사한 광각 백라이트일 수 있다. 따라서, 제 2 백라이트는 광각 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 제 2 백라이트로부터의 광을 이중 시청 영역 백라이트의 두께를 통해 투과시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트는 제 2 백라이트로부터 방출되는 광에 대해 광학적으로 투명하다. 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법은 제 2 백라이트로부터의 광을 제 1 및 제 2 시청 영역들을 향해 방출광으로서 방출하는 단계를 더 포함한다. 제 2 백라이트로부터 방출된 광의 넓은 원추각은 방출광이 제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역 둘 다로부터 보이게끔 할 수 있다. 이중 모드 디스플레이와 관련하여 전술한 바와 같이, 지향성 방출광 및 광각 방출광 둘 다는 제 1 모드 동안 방출될 수 있고, 제 2 백라이트는 제 2 모드 동안 광을 제공한다.
일부 실시 예들에서, 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법(300)은 디스플레이되는 이미지를 제공하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 지향성 방출광 및 광각 방출광을 변조(330)하는 단계를 더 포함한다. 특히, 변조(330)에 의해, 제 1 디스플레이되는 이미지는 제 1 시청 영역에 제공되고 제 2 디스플레이되는 이미지는 제 2 시청 영역에 제공된다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들의 어레이는 전술한 이중 모드 디스플레이(200)의 광 밸브들(230)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 광 밸브들이 광 밸브들의 어레이의 광 밸브들로서 이용될 수 있다.
이상에서는, 한 쌍의 시청 영역들에 방출광을 제공하기 위해 지향성 방출기를 포함하는 제 1 백라이트 영역 및 광각 방출기를 포함하는 제 2 백라이트 영역을 이용하는 이중 시청 영역 백라이트, 이중 모드 디스플레이 및 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 전술한 예들은 단지 본 명세서에 설명된 원리들을 나타내는 많은 구체적인 예들 중 일부를 예시하는 것임을 이해하여야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (20)

  1. 이중 시청 영역 백라이트로서,
    제 1 시청 영역을 향해 지향성 방출광을 방출하도록 구성된 지향성 방출기를 포함하는 제 1 백라이트 영역; 및
    제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역 둘 다를 향해 광각 방출광을 방출하도록 구성된 광각 방출기를 포함하는 제 2 백라이트 영역 - 상기 제 2 백라이트 영역은 상기 제 1 백라이트 영역에 인접함 -; 을 포함하되,
    상기 제 1 시청 영역의 시청 범위는 상기 제 2 시청 영역의 시청 범위의 방향과는 상이한 방향을 가지며,
    상기 제 1 시청 영역의 시청 범위와 상기 제 2 시청 영역의 시청 범위는 각도 공간(angular space)에서 상호 배타적이고,
    상기 지향성 방출기 및 상기 광각 방출기 중 하나 또는 둘 다는 능동 광학 방출기를 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지향성 방출기는 상기 제 1 백라이트 영역에 걸쳐 서로 이격된 복수의 능동 광학 방출기들을 포함하고,
    상기 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기는 상기 제 1 시청 영역에 상기 지향성 방출광을 제공하도록 구성되는,
    이중 시청 영역 백라이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 백라이트 영역 내의 상기 지향성 방출기의 상기 복수의 능동 광학 방출기들 중 상기 능동 광학 방출기는, 상기 제 1 시청 영역에 실질적으로 국한되는 각도 방향으로 지향성 방출광을 제공하도록 구성된 발광 다이오드를 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광각 방출기는 상기 제 2 백라이트 영역에 걸쳐 서로 이격된 복수의 능동 광학 방출기들을 포함하고,
    상기 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기는 상기 제 1 및 제 2 시청 영역들 둘 다에 상기 광각 방출광을 제공하도록 구성되는,
    이중 시청 영역 백라이트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 백라이트 영역 내의 상기 광각 방출기의 상기 복수의 능동 광학 방출기들 중 상기 능동 광학 방출기는, 발광 다이오드를 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광각 방출기의 복수의 능동 광학 방출기들은,
    상기 제 1 시청 영역의 방향으로 방출광을 제공하도록 구성된 제 1 복수의 지향성 능동 광학 방출기들; 및
    상기 제 2 시청 영역의 방향으로 방출광을 제공하도록 구성된 제 2 복수의 지향성 능동 광학 방출기들을 포함하고,
    상기 제 1 복수의 지향성 능동 광학 방출기들 및 상기 제 2 복수의 지향성 능동 광학 방출기들 둘 다의 지향성 능동 광학 방출기들은 상기 제 2 백라이트 영역에 걸쳐 서로 이격되어 있고,
    상기 제 1 복수의 지향성 능동 광학 방출기들로부터의 방출광과 상기 제 2 복수의 지향성 능동 광학 방출기들로부터의 방출광의 조합은, 상기 광각 방출기의 광각 방출광을 나타내는,
    이중 시청 영역 백라이트.
  7. 제 1 항의 이중 시청 영역 백라이트를 포함하는 전자 디스플레이로서,
    상기 지향성 방출광 및 상기 광각 방출광 둘 다를 디스플레이되는 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하되,
    상기 디스플레이되는 이미지는 상기 제 1 및 제 2 시청 영역들에 제공되는,
    전자 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 시청 영역에 제공되는 디스플레이되는 이미지는, 상기 제 2 시청 영역에 제공되는 디스플레이되는 이미지와는 상이한,
    전자 디스플레이.
  9. 제 1 항의 이중 시청 영역 백라이트를 포함하는 이중 모드 백라이트로서,
    상기 이중 시청 영역 백라이트에 인접하고 상기 이중 시청 영역 백라이트를 향해 광을 방출하도록 구성된 제 2 백라이트를 더 포함하되,
    상기 이중 시청 영역 백라이트는 상기 제 2 백라이트로부터 방출된 광에 대해 광학적으로 투명하고,
    상기 이중 시청 영역 백라이트는 제 1 모드 동안 상기 지향성 방출광 및 상기 광각 방출광 둘 다를 방출하도록 구성되며,
    상기 제 2 백라이트는 제 2 모드 동안 상기 이중 시청 영역 백라이트를 향해 광을 방출하도록 구성되는,
    이중 모드 백라이트.
  10. 이중 모드 디스플레이로서,
    제 1 모드 동안 광을 방출하도록 구성되며 제 1 백라이트 영역의 지향성 방출기 및 제 2 백라이트 영역의 광각 방출기를 포함하는 이중 시청 영역 백라이트 - 상기 지향성 방출기는 상기 제 1 백라이트 영역으로부터 제 1 시청 영역을 향해 광을 지향성 방출광으로서 방출하도록 구성되고, 상기 광각 방출기는 상기 제 2 백라이트 영역으로부터 상기 제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역 둘 다를 향해 광을 광각 방출광으로서 방출하도록 구성됨 -;
    상기 이중 시청 영역 백라이트에 인접하고 제 2 모드 동안 광을 방출하도록 구성된 광각 백라이트 - 상기 광은 상기 이중 시청 영역 백라이트를 통해 상기 제 1 및 제 2 시청 영역들 둘 다를 향해 광각 광으로서 방출됨 -; 및
    디스플레이되는 이미지를 제공하기 위해 상기 이중 시청 영역 백라이트 및 상기 광각 백라이트에 의해 방출되는 광을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이; 를 포함하되,
    상기 지향성 방출기 및 상기 광각 방출기 중 하나 또는 둘 다는 능동 광학 방출기를 포함하는,
    이중 모드 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 모드 동안 상기 이중 모드 디스플레이는 상기 제 1 시청 영역에서만 보일 수 있는 제 1 이미지 및 상기 제 2 시청 영역에서만 보일 수 있는 제 2 이미지를 포함하는 디스플레이되는 이미지를 제공하도록 구성되고,
    상기 제 2 모드 동안 상기 이중 모드 디스플레이는 상기 제 1 및 제 2 시청 영역들 둘 다에서 보일 수 있는 디스플레이되는 이미지를 제공하도록 구성되는,
    이중 모드 디스플레이.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 이중 시청 영역 백라이트는,
    상기 제 2 모드 동안 상기 광각 백라이트에 의해 방출되는 광각 광에 대해 투명하도록 구성된 투명 기판;
    상기 지향성 방출기로서 상기 제 1 백라이트 영역에 대응되는 상기 투명 기판의 일부의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 능동 광학 방출기들 - 상기 제 1 백라이트 영역 내의 상기 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기는 광을 상기 지향성 방출광으로서 방출하도록 구성됨 -; 및
    상기 광각 방출기로서 상기 제 2 백라이트 영역에 대응되는 상기 투명 기판의 일부의 길이를 따라 분포된 복수의 능동 광학 방출기들 - 상기 제 2 백라이트 영역 내의 상기 복수의 능동 광학 방출기들 중 능동 광학 방출기는 광을 상기 광각 방출광으로서 방출하도록 구성됨 -; 을 포함하는,
    이중 모드 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 백라이트 영역 내의 상기 능동 광학 방출기 및 상기 제 2 백라이트 영역 내의 상기 능동 광학 방출기 중 하나 또는 둘 다는, 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 백라이트 영역 내의 상기 능동 광학 방출기의 발광 다이오드는 상기 제 1 시청 영역에 실질적으로 국한되는 각도 방향으로 지향성 방출광을 제공하도록 구성되는,
    이중 모드 디스플레이.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 백라이트 영역 내의 상기 복수의 능동 광학 방출기들은 상기 지향성 방출광을 멀티뷰 이미지의 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들로서 제공하도록 구성되고,
    상기 제 1 모드 동안 상기 제 1 시청 영역에서 보일 수 있는 상기 디스플레이되는 이미지는 상기 멀티뷰 이미지인,
    이중 모드 디스플레이.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 백라이트 영역 내의 상기 복수의 능동 광학 방출기들은 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기의 1/2 내지 2배 사이인 크기를 갖는,
    이중 모드 디스플레이.
  16. 이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법으로서,
    지향성 방출기를 포함하는 제 1 백라이트 영역을 이용하여 제 1 시청 영역을 향해 지향성 방출광을 방출하는 단계; 및
    광각 방출기를 포함하는 제 2 백라이트 영역을 이용하여 상기 제 1 시청 영역 및 제 2 시청 영역 둘 다를 향해 광각 방출광을 방출하는 단계 - 상기 제 2 백라이트 영역은 상기 제 1 백라이트 영역에 인접함 - 를 포함하되,
    상기 제 1 시청 영역의 시청 범위는 시야각 및 방향 둘 다가 상기 제 2 시청 영역의 시청 범위의 시야각 및 방향과는 상이하고,
    상기 지향성 방출기 및 상기 광각 방출기 중 하나 또는 둘 다는 능동 광학 방출기를 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 지향성 방출기 및 상기 광각 방출기 중 하나 또는 둘 다는 복수의 능동 광학 방출기들을 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 지향성 방출기의 복수의 능동 광학 방출기들은 상기 제 1 백라이트 영역에 걸쳐 서로 이격된 지향성 능동 광학 방출기들을 포함하고,
    상기 광각 방출기의 복수의 능동 광학 방출기들은 상기 제 2 백라이트 영역에 걸쳐 서로 이격된 광각 능동 광학 방출기들을 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 이중 시청 영역 백라이트의 표면에 인접한 제 2 백라이트를 이용하여 광을 제공하는 단계;
    상기 제 2 백라이트로부터의 광을 상기 이중 시청 영역 백라이트의 두께를 통해 투과시키는 단계; 및
    상기 제 2 백라이트로부터의 광을 상기 제 1 및 제 2 시청 영역들을 향해 방출광으로서 방출하는 단계를 더 포함하되,
    상기 지향성 방출광 및 상기 광각 방출광 둘 다는 제 1 모드 동안 방출되고,
    상기 제 2 백라이트는 제 2 모드 동안 광을 제공하는,
    이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 시청 영역에 제 1 디스플레이되는 이미지를 제공하고 상기 제 2 시청 영역에 제 2 디스플레이되는 이미지를 제공하기 위해, 광 밸브들의 어레이를 이용하여 상기 지향성 방출광 및 상기 광각 방출광을 변조하는 단계를 더 포함하는,
    이중 시청 영역 백라이트의 동작 방법.
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