KR102702491B1 - 도광체 내부의 멀티빔 소자를 갖는 멀티뷰 백라이트, 디스플레이 및 방법 - Google Patents

도광체 내부의 멀티빔 소자를 갖는 멀티뷰 백라이트, 디스플레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

멀티뷰 디스플레이 적용되는 멀티뷰 백라이트는 멀티뷰 백라이트의 도광체의 상단 표면 아래의 정해진 거리에 위치된 멀티빔 소자들의 어레이를 이용한다. 멀티빔 소자들은 도광체로부터 안내된 광의 일부를 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들로서 상단 표면을 통해 산란시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자들 각각은 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 멀티뷰 디스플레이는 지향성 광빔들을 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이될 멀티뷰 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 포함할 수 있으며, 정해진 거리는 광 밸브들의 세트의 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 클 수 있다.

Description

도광체 내부의 멀티빔 소자를 갖는 멀티뷰 백라이트, 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
N/A
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 능동형 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동형 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동형 디스플레이들의 가장 명백한 예들로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출광을 고려하면 일반적으로 수동형으로 분류되는 디스플레이들은 LCD 및 EP 디스플레이들이다. 수동형 디스플레이들은 본질적으로 적은 전력 소모를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 매력적인 성능 특성들을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 부족한 많은 실제 응용들에서 다소 제한적으로 사용될 수 있다.
(특허문헌 1) WO 2018208309 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 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 평면도를 도시한다.
도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자의 단면도를 도시한다.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 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 멀티뷰(multiview) 또는 3차원(3D) 디스플레이에 적용되는 멀티뷰 백라이트를 제공한다. 특히, 멀티뷰 백라이트는 멀티뷰 백라이트의 도광체(light guide)의 제 1 또는 상단 표면 아래의 정해진 거리에 위치된 복수의 멀티빔 소자들(multibeam elements)을 이용한다. 멀티빔 소자들은 도광체로부터의 안내된 광의 일부를 상단 표면을 통해 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들(views)에 대응되는 상이한 주 각도 방향들(principal angular directions)을 갖는 복수의 지향성 광빔들(directional light beams)로서 산란시키도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자들 각각은 회절 격자(diffraction grating), 미세 반사 소자(micro-reflective element) 및 미세 굴절 소자(micro-refractive element) 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이는 지향성 광빔들을 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이될 멀티뷰 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들(light valves)의 어레이를 포함하며, 멀티뷰 디스플레이의 소정의 멀티뷰 픽셀은, 복수의 멀티빔 소자들 중 소정의 멀티빔 소자에 대응되며 그 멀티빔 소자로부터의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된, 광 밸브 어레이의 한 세트의 광 밸브들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 도광체의 상단 표면 아래에 멀티빔 소자들을 위치시키는 것은, 도광체의 후방 표면 상에 멀티빔 소자들을 위치시키는 것에 비해 멀티뷰 디스플레이의 감소된 시청 거리(viewing distance)를 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 정해진 거리는 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4 (25%) 보다 더 클 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. 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)을 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(16)로 제공한다. 뷰 방향들(16)은 스크린(12)으로부터 여러 상이한 주 각도 방향들로 연장되는 화살표들로서 도시되었고, 상이한 뷰들(14)은 화살표들(즉, 뷰 방향들(16)을 묘사함)의 말단에 다각형 박스들로서 도시되었으며, 제한이 아닌 예로서 단지 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)이 도시되었다. 도 1a에는 상이한 뷰들(14)이 스크린 위에 있는 것으로 도시되었으나, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이되는 경우 뷰들(14)은 실제로 스크린(12) 상에 또는 스크린(12)의 부근에 나타날 수 있다는 것에 유의한다. 뷰들(14)을 스크린(12) 위에 묘사한 것은 단지 도시의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 개별적인 뷰 방향들(16)로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 시청하는 것을 나타내기 위함이다.
본 명세서의 정의에 의하면, 뷰 방향 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 방향을 갖는 광빔(즉, 지향성 광빔)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 디스플레이 스크린의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 방위각(φ)은 수평 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 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 명시적으로 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 명시적으로 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)로 보일 수 있다는 것에 유의한다.
본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들 중 각각의 뷰의 뷰 픽셀들(view pixels)을 나타내는 광 밸브 어레이의 한 세트 또는 그룹의 광 밸브들로서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 뷰 픽셀에 대응되거나 그 뷰 픽셀을 나타내는 광 밸브 어레이의 개별 광 밸브를 가질 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 픽셀의 광 밸브들에 의해 제공되는 뷰 픽셀들은, 뷰 픽셀들 각각이 상이한 뷰들 중 대응되는 하나의 뷰의 정해진(predetermined) 뷰 방향과 관련된다는 점에서 소위 '지향성 픽셀들(directional pixels)'이다. 또한, 다양한 예들 및 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 광 밸브들에 의해 나타나는 상이한 뷰 픽셀들은 상이한 뷰들 각각에서 대등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치들 또는 좌표들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 {x 1, y 1}에 위치하는 뷰 픽셀들에 대응되는 개별 광 밸브들을 가질 수 있고, 제 2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각의 {x 2, y 2}에 위치하는 뷰 픽셀들에 대응되는 개별 광 밸브들을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 소정의 멀티뷰 픽셀 내의 광 밸브들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련하여 64개의 광 밸브들을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8×4 어레이의 뷰들(즉, 32개의 뷰들)을 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32개의 광 밸브들(즉, 각각의 뷰마다 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 각각의 상이한 광 밸브는 상이한 뷰들의 뷰 방향들 중 상이한 하나에 대응되는 관련 방향(예를 들어, 광빔의 주 각도 방향)을 갖는 뷰 픽셀을 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 이미지의 뷰 픽셀들(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀들)의 개수와 실질적으로 동일할 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. 다양한 예들에서, '도광체'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 간의 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.
또한, 본 명세서에서, '판 도광체(plate light guide)'에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 '판(plate)'이라는 용어는, 종종 '슬래브' 가이드로 지칭되는, 한 장씩의(piece-wise) 또는 구분적으로 평면인(differentially planar) 층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 판 도광체는 도광체의 제 1 또는 상단 표면 및 제 2 또는 하단 표면(즉, 대향면들)에 의해 경계를 이루는 2개의 실질적으로 직교하는 방향들로 광을 안내하도록 구성된 도광체로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상단 및 하단 표면들은 서로 떨어져 있고 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 판 도광체의 임의의 구별적으로 작은 섹션 내에서, 상단 및 하단 표면들은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시 예들에서, 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한됨), 따라서 판 도광체는 평면형 도광체이다. 다른 실시 예들에서, 판 도광체는 1개 또는 2개의 직교하는 차원들로 만곡(curved)될 수 있다. 예를 들어, 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 형상의 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 광을 안내하기 위해 판 도광체 내에서 내부 전반사가 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서에서, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들)로서 광범위하게 정의된다. 일부 예들에서, 복수의 특징부들은 주기적 방식 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 다른 예들에서, 회절 격자는, 각각의 회절 격자가 특징부들의 상이한 주기적 배열을 갖는 복수의 회절 격자들을 포함하는 혼합-주기 회절 격자일 수 있다. 또한, 회절 격자는 1차원(1D) 어레이로 배열된 복수의 특징부들(예를 들어, 재료 표면 내의 복수의 홈들(grooves) 또는 융기들(ridges))을 포함할 수 있다. 대안적으로, 회절 격자는 특징부들의 2차원(2D) 어레이 또는 2차원으로 정의되는 특징부들의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 상의 돌출들(bumps) 또는 재료 표면 내의 구멍들(holes)의 2D 어레이일 수 있다. 일부 예들에서, 회절 격자는 제 1 방향 또는 차원에서 실질적으로 주기적일 수 있고, 회절 격자를 가로지르거나 따르는 다른 방향에서 실질적으로 비주기적(예를 들어, 일정, 무작위 등)일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본 명세서의 정의에 의하면, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 도광체로부터 회절 격자 상에 입사하면, 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 입사하는 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 입사하는 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 간의 경계)에, 표면 내에 및 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 이 표면은 도광체의 제 1 또는 상단 표면 아래에 있을 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 회절성 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 정수(즉, m = ± 1, ± 2, ...)로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성되는 광빔의 회절각(θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다. 회절 차수(m)가 1인 경우(즉, m = 1), 1차 회절 또는 보다 구체적으로 1차 회절각(θ m )이 제공된다.
도 2는 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 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θ i)으로 회절 격자(30) 상에 입사되는 광빔(20)을 도시한다. 광빔(20)은 도광체(40) 내의 안내된 광빔이다. 또한, 도 2에는 입사 광빔(20)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성되고 커플 아웃된 또는 산란된 지향성 광빔(50)이 도시되었다. 지향성 광빔(50)은 식(1)으로 주어진 바와 같은 회절각(θ m)(또는 본 명세서에서 '주 각도 방향(principal angular direction)')을 갖는다. 예를 들어, 지향성 광빔(50)은 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응될 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들은 만곡될 수 있고 또한 광의 전파 방향에 대해 정해진 배향(예를 들어, 경사 또는 회전)을 가질 수 있다. 예를 들어, 회절 특징부들의 곡선(curve) 및 회절 특징부들의 배향 중 하나 또는 모두는 회절 격자에 의해 커플 아웃되는 광의 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지향성 광의 주 각도 방향은 입사광의 전파 방향에 대해 광이 회절 격자 상에 입사하는 지점에서의 회절 특징부의 각도의 함수일 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '멀티빔 소자(multibeam element)'는 복수의 광빔들을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조물 또는 소자이다. 정의에 의하면, '회절적(diffractive)' 멀티빔 소자는 회절적 커플링에 의해 또는 회절적 커플링을 이용하여 복수의 광빔들을 생성하는 멀티빔 소자이다. 특히, 일부 실시 예들에서, 회절적 멀티빔 소자는 도광체 내에서 안내된 광의 일부를 회절적으로 커플 아웃시킴으로써 복수의 광빔들을 제공하기 위해 백라이트의 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절적 멀티빔 소자는 멀티빔 소자의 경계 또는 범위(extent) 내에 복수의 회절 격자들을 포함한다. 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 광빔들 중 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의하면, 복수의 광빔들 중 어느 하나의 광빔은 복수의 광빔들 중 다른 하나의 광빔과는 상이한 정해진 주 각도 방향을 갖는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 회절적 멀티빔 소자의 회절 격자들 내의 회절 특징부들의 간격 또는 격자 피치는 서브 파장(sub-wavelength)(즉, 안내된 광의 파장 미만)일 수 있다.
복수의 회절 격자들을 갖는 멀티빔 소자가 이후의 논의들에서 예시적인 예로서 이용되지만, 일부 실시 예들에서 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 적어도 하나와 같은 다른 구성 요소들이 멀티빔 소자에 이용될 수 있다. 예를 들어, 미세 반사 소자는 삼각 형상 거울, 사다리 형상 거울, 피라미드 형상 거울, 직사각 형상 거울, 반구 형상 거울, 오목 거울 및/또는 볼록 거울을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미세 굴절 소자는 삼각 형상 굴절 소자, 사다리 형상 굴절 소자, 피라미드 형상 굴절 소자, 직사각 형상 굴절 소자, 반구 형상 굴절 소자, 오목 굴절 소자 및/또는 볼록 굴절 소자를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 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, 광빔들의 정해진 각도 확산은 그 조합으로써(즉, 복수의 광빔들) 광 필드를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 광빔들 내의 여러 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 회절적 멀티빔 소자의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등 중의 하나 이상)와 회절적 멀티빔 소자 내의 회절 격자의 배향 및 '격자 피치(grating pitch)' 또는 회절 특징부 간격을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특성에 의해 결정된다. 본 명세서의 정의에 의하면, 일부 실시 예들에서, 회절적 멀티빔 소자는 '연장된 점 광원(extended point light source)', 즉 회절적 멀티빔 소자의 범위(extent)에 걸쳐(across) 분포된 복수의 점 광원들로 간주될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 그리고 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 회절적 멀티빔 소자에 의해 생성되는 광빔은 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 시준기는 시준 거울 또는 반사체, 시준 렌즈 또는 이의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 시준 반사체를 포함하는 시준기는 포물선형 곡선 또는 형상을 특징으로 하는 반사 표면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 시준 반사체는 형상화된 포물선형 반사체를 포함할 수 있다. '형상화된 포물선형(shaped parabolic)'이란 형상화된 포물선형 반사체의 만곡된 반사 표면이 정해진 반사 특성(예를 들어, 시준의 정도)을 달성하도록 정해진 방식으로 '진정한(true)' 포물선형 곡선에서 벗어남을 의미한다. 유사하게, 시준 렌즈는 구형으로 형상화된 표면(예를 들어, 양면 볼록 구형 렌즈)을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 시준기는 연속 반사체 또는 연속 렌즈(즉, 실질적으로 매끄럽고 연속적인 표면을 갖는 반사체 또는 렌즈)일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 시준 반사체 또는 시준 렌즈는, 예를 들어 광의 시준을 제공하는 프레넬(Fresnel) 반사체 또는 프레넬 렌즈와 같은, 실질적으로 불연속적인 표면을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 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 다로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는 2개의 직교하는 방향들 중 하나 또는 둘 다에 광의 시준을 제공하는 형상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, σ 로 표시되는 '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 절반만큼으로 결정되는 각도일 수 있다.
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, 백색광). 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.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '소자(element)'는 하나 이상의 소자를 의미하며, 따라서 '상기 소자'는 '상기 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, 멀티뷰 백라이트가 제공된다. 도 3a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 3b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 3c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 도 3c의 사시도는 단지 본 명세서에서의 논의를 용이하게 하기 위해 부분적으로 절개되어 도시되었다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 멀티뷰 백라이트(100)는 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들(102)을 (예를 들어, 광 필드로서) 제공하도록 구성된다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 제공된 복수의 지향성 광빔들(102)은 멀티뷰 백라이트(100)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들로 멀티뷰 백라이트(100)로부터 산란되어 멀어진다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광빔들(102)은 멀티뷰 컨텐츠, 예를 들어 멀티뷰 이미지를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하기 위해 (예를 들어, 후술되는 바와 같은 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들을 이용하여) 변조될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는 또한 보다 상세히 후술되는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들(130)의 어레이를 포함하는 멀티뷰 픽셀(106)을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)를 포함한다. 도광체(110)는 도광체(110)의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)(즉, 안내된 광빔(104))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 더 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴절률들의 차이는 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 도광체(110)는 제 1 재료 층(142) 및, 제 1 재료 층(142)의 표면 상에 배치되며 제 1 재료 층(142)의 굴절률과 일치되는(match) 굴절률을 갖는 제 2 재료 층(144a)을 포함한다.
또한, 일부 실시 예들에서, 도광체(110)는 연장된, 광학적으로 투명한 실질적으로 평면형 시트의, 유전체 재료를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로(즉, 판 도광체)일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광(104)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, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나 또는 둘 다)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, '전방' 또는 '상단' 표면 또는 앞쪽 또는 뒤쪽)과 제 2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면 또는 뒤쪽) 사이에서, 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)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 광빔들은 도광체(110)에 의해 상이한 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 중 개별적인 하나로 안내된 광(104)으로서 안내될 수 있다. 도시의 단순화를 위해 도 3a 내지 도 3c에는 0이 아닌 전파 각도가 도시되지 않았음에 유의한다. 그러나, 도 3a에서 전파 방향(103)을 묘사하는 굵은 화살표는 도광체의 길이를 따르는 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 예시한다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, '0이 아닌 전파 각도(non-zero propagation angle)'는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110') 또는 제 2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 0이 아닌 전파 각도는 0보다 크고 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광(104)의 0이 아닌 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도 사이, 일부 예들에서는 약 20도 내지 약 40도 사이, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 0이 아닌 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예들에서, 0이 아닌 전파 각도는 약 20도, 또는 약 25도, 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 도광체(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정한 0이 아닌 전파 각도가 특정한 구현을 위해 선택(예를 들어, 임의로)될 수 있다.
도광체(110) 내의 안내된 광(104)은 0이 아닌 전파 각도(예를 들어, 약 30도 내지 약 35도)로 도광체(110) 내부로 유입되거나 커플될 수 있다. 일부 예들에서, 렌즈, 거울 또는 이와 유사한 반사체(예를 들어, 경사진 시준 반사체), 회절 격자 및 프리즘(미도시) 뿐만 아니라 이의 다양한 조합들과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 커플링 구조물(coupling structure)이 안내된 광(104)으로서 0이 아닌 전파 각도로 도광체(110)의 입력 단부의 내부로 광을 커플링하는 것을 용이하게 할 수 있다. 다른 예들에서, 커플링 구조물 없이 또는 실질적으로 커플링 구조물의 이용 없이, 광은 도광체(110)의 입력 단부의 내부로 직접 유입될 수 있다(즉, 직접 또는 '버트(butt)' 커플링이 이용될 수 있음). 도광체(110)의 내부로 커플되면, 안내된 광(104)은 일반적으로 입력 단부로부터 멀어질 수 있는 전파 방향(103)(예를 들어, 도 3a에서 x-축을 따라 가리키는 굵은 화살표들로서 도시됨)으로 도광체(110)를 따라 전파하도록 구성된다.
또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 광을 도광체(110) 내부로 커플링함으로써 생성된 안내된 광(104), 또는 대등하게는 안내된 광빔(104)은 시준된 광빔일 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔(예를 들어, 안내된 광빔(104))의 광선들이 광빔 내에서 실질적으로 서로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 백라이트(100)는, 예를 들어 광원으로부터의, 광을 시준하기 위해, 전술한 바와 같은 렌즈, 반사체 또는 거울과 같은 시준기(예를 들어, 경사진 시준 반사체)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원 자체가 시준기를 포함한다. 도광체(110)에 제공되고 안내된 광(104)으로서 도광체(110)에 의해 안내되는 시준된 광은 시준된 안내된 광빔일 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에서, 안내된 광(104)은 시준 계수(σ)에 따라 시준되거나 시준 계수(σ)를 가질 수 있다. 대안적으로, 다른 실시 예들에서, 안내된 광(104)은 시준되지 않을 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)의 제 1(전방 또는 상단) 표면(110') 아래의 정해진 거리(140)에 복수의 멀티빔 소자들(120)을 더 포함한다. 예를 들어, 멀티빔 소자들(120)은 제 1 재료 층(142)의 표면 상에 배치될 수 있다. 또한, 멀티빔 소자들(120)은 도광체의 길이를 따라 서로 이격되어 있을 수 있다. 특히, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자들(120)은 유한한 공간만큼 서로 분리되어 있을 수 있으며, 도광체의 길이를 따라 개별적이고 구분되는 소자들을 나타낸다. 즉, 본 명세서의 정의에 의하면, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자들(120)은 유한한(즉, 0이 아닌) 소자 간 거리(예를 들어, 유한한 중심 간 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자들(120)은 일반적으로 서로 교차되거나, 중첩되거나 또는 다른 방식으로 접촉되지 않는다. 즉, 복수의 멀티빔 소자들의 각각의 멀티빔 소자(120)는 일반적으로 멀티빔 소자들(220)의 다른 것들로부터 구분되고 떨어져 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자들(120)은 1차원(1D) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자들(120)은 선형 1D 어레이로서 배열될 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자들(120)은 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 어레이(즉, 1D 또는 2D 어레이)는 규칙적이거나 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐(across) 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예들에서, 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리는 어레이에 걸쳐 변할 수 있거나, 도광체(110)의 길이를 따라 변할 수 있거나, 또는 두 경우 모두에 대해 변할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자(120)는 안내된 광(104)의 일부를 복수의 지향성 광빔들(102)로서 제공, 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에 따르면, 안내된 광의 일부는 회절적 산란, 반사적 산란, 및 굴절적 산란 또는 커플링 중 하나 이상을 이용하여 커플 아웃되거나 산란될 수 있다. 도 3a 및 도 3c는 지향성 광빔들(102)을 도광체(110)의 제 1(또는 전방) 표면(110')으로부터 향하는 것으로 묘사된 복수의 발산하는 화살표들로서 도시한다. 또한, 전술한 바와 같이 그리고 후술되는 바와 같이 그리고 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자(120)의 크기는 멀티뷰 픽셀(106)의 광 밸브(130)의 크기와 유사할 수 있다. 본 명세서에서, '크기'는 길이, 폭, 또는 면적을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(130)의 크기는 그 길이일 수 있고, 멀티빔 소자(120)의 유사한 크기 또한 멀티빔 소자(120)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 멀티빔 소자(120)의 면적은 광 밸브(130)의 면적과 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광 밸브(130)는 광 밸브 어레이 내의 단일 개구(예를 들어, 컬러 서브 픽셀)로서 정의될 수 있고, 광 밸브의 크기는 단일 개구의 크기를 지칭하거나 또는 대등하게는 개구들 간의 간격(예를 들어, 중심 간 간격)을 지칭할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광 밸브(130)는, 그룹으로 배열되고 광 밸브(예를 들어, RGB 광 밸브의 적색(R) 서브 픽셀, 녹색(G) 서브 픽셀 및 청색(B) 서브 픽셀 각각을 하나씩 포함하는 광 밸브)의 상이한 컬러 서브 픽셀들을 나타내는 한 세트의 개구들을 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 광 밸브의 크기는 광 밸브의 상이한 컬러 서브 픽셀들 각각을 포함하는 개구들의 세트(예를 들어, RGB 광 밸브로서 함께 배열된 R, G 및 B 서브 픽셀들 각각을 포함하는 세트)의 크기(예를 들어, 중심 간 거리)로서 정의될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(120)의 크기는 광 밸브의 크기와 유사하고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 25퍼센트(25%) 또는 1/4 내지 약200 퍼센트(200%) 또는 2배 사이일 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자의 크기를 's'로 나타내고 광 밸브의 크기를 'S'로 나타내면(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이), 멀티빔 소자의 크기(s)는 다음과 같이 주어질 수 있다.
다른 예에서, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50퍼센트(50%)보다 큰, 또는 광 밸브의 크기의 약 70퍼센트(70%)보다 큰, 또는 광 밸브의 크기의 약 80퍼센트(80%)보다 큰, 또는 광 밸브의 크기의 약 90퍼센트(90%)보다 큰 범위 내에 있을 수 있고, 그리고, 광 밸브의 크기의 약 180퍼센트(180%) 보다 작은, 또는 광 밸브의 크기의 약 160퍼센트(160%)보다 작은, 또는 광 밸브의 크기의 약 140퍼센트(140%)보다 작은, 또는 광 밸브의 크기의 약 120퍼센트(120%)보다 작은 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, '유사한 크기(comparable size)'에 의하면, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 75퍼센트(75%) 내지 약 150퍼센트(150%) 사이일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(120)는 크기 면에서 광 밸브와 유사할 수 있고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 125퍼센트(125%) 내지 약 85퍼센트(85%) 사이일 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자(120)와 광 밸브(130)의 유사한 크기들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 암 영역들(dark zones)을 감소시키도록, 또는 일부 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있다. 또한, 멀티빔 소자(120)와 광 밸브(130)의 유사한 크기들은 멀티뷰 디스플레이의 또는 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 뷰들(또는 뷰 픽셀들) 간의 중첩을 감소시키도록, 일부 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 멀티뷰 백라이트(100)는 멀티뷰 디스플레이에 이용될 수 있으며, 멀티뷰 디스플레이는 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들(102)을 변조하도록 구성된 광 밸브들(130)의 어레이를 더 포함한다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들(102) 중 상이한 각각은 광 밸브 어레이의 광 밸브들(130) 중 상이한 것을 통과하고 그에 의해 변조될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 한 세트의 광 밸브들(130)은 멀티뷰 디스플레이의 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에 대응되고, 한 세트의 광 밸브들 중 선택된 하나의 광 밸브(130)는 하나의 뷰 픽셀에 대응된다. 특히, 광 밸브 어레이의 광 밸브들(130)의 상이한 세트는 멀티빔 소자들(120) 중 대응하는 하나의 멀티빔 소자로부터 지향성 광빔들(102)을 수신하고 변조하도록 구성되며, 즉 도시된 바와 같이 각각의 멀티빔 소자(120)마다 하나의 고유한 광 밸브들(130)의 세트가 존재한다. 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 유형의 광 밸브들이 광 밸브 어레이의 광 밸브들(130)로서 이용될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 광 밸브 세트(130a)는 제 1 멀티빔 소자(120a)로부터의 지향성 광빔들(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 또한, 제 2 광 밸브 세트(130b)는 제 2 멀티빔 소자(120b)로부터의 지향성 광빔들(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 따라서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 광 밸브 어레이의 광 밸브 세트들(예를 들어, 제 1 및 제 2 광 밸브 세트들(130a, 130b)) 각각은 상이한 멀티빔 소자(120)(예를 들어, 소자들(120a, 120b)) 및 상이한 멀티뷰 픽셀(106) 둘 다에 각각 대응된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 광 밸브(130)의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(130)의 물리적 크기에 대응될 수 있다는 점에 유의한다. 다른 예들에서, 광 밸브의 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(130) 간의 거리(예를 들어, 중심 간 거리)로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(130)의 개구는 광 밸브 어레이의 광 밸브들(130) 간의 중심 간 거리보다 작을 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따르면, 광 밸브의 크기는 광 밸브(130)의 크기 또는 광 밸브들(130) 간의 중심 간 거리에 대응되는 크기로서 정의될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들(120)과 대응하는 멀티뷰 픽셀들(106)(즉, 광 밸브들(130)의 세트들) 간의 관계는 일대일 대응 관계일 수 있다. 즉, 멀티뷰 픽셀들(106)의 개수와 멀티빔 소자들(120)의 개수는 동일할 수 있다. 도 3b는 광 밸브들(130)의 상이한 세트를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(106)이 점선으로 둘러싸인 것으로 예시된 일대일 대응 관계를 예로서 명시적으로 도시한다. 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 픽셀들(106)의 개수와 멀티빔 소자들(120)의 개수는 서로 상이할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 소자들 중 한 쌍의 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)는, 예를 들어 광 밸브 세트들로 표현되는, 대응하는 한 쌍의 멀티뷰 픽셀들(106) 간의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 간 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 멀티빔 소자(120a)와 제 2 멀티빔 소자(120b) 간의 중심 간 거리(d)는 제 1 광 밸브 세트(130a)와 제 2 광 밸브 세트(130b) 간의 중심 간 거리(D)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 대응하는 광 밸브 세트들과 멀티빔 소자들(120)의 쌍들의 상대적인 중심 간 거리들은 상이할 수 있는데, 예를 들어, 멀티빔 소자들(120)은 멀티뷰 픽셀들(106)을 나타내는 광 밸브 세트들 간의 간격(즉, 중심 간 거리(D))보다 크거나 작은 소자 간 간격(즉, 중심 간 거리(d))을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(120)의 형상은 멀티뷰 픽셀(106)의 형상과, 또는 대등하게는 멀티뷰 픽셀(106)에 대응되는 광 밸브들(130)의 세트(또는 '서브 어레이')의 형상과, 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자(120)는 정사각 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(106)(또는 대응되는 한 세트의 광 밸브들(130)의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(120)는 직사각 형상을, 즉 폭 또는 가로 방향 치수보다 큰 길이 또는 세로 방향 치수를, 가질 수 있다. 이 예에서, 멀티빔 소자(120)에 대응되는 멀티뷰 픽셀(106)(또는 대등하게는 한 세트의 광 밸브들(130)의 배열)은 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 3b는 정사각 형상의 멀티빔 소자들(120) 및 광 밸브들(130)의 정사각형 세트들을 포함하는 대응하는 정사각 형상의 멀티뷰 픽셀들(106)의 평면도를 도시한다. 또 다른 예들에서(미도시), 멀티빔 소자들(120) 및 대응되는 멀티뷰 픽셀들(106)은, 삼각형, 육각형 및 원형을 포함하는 또는 적어도 이러한 형상들에 근사하는, 다양한 형상들을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이), 각각의 멀티빔 소자(120)는 특정 멀티뷰 픽셀(106)에 할당된 광 밸브들(130)의 세트를 기반으로 단지 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에게 지향성 광빔들(102)을 제공하도록 구성된다. 특히, 도 3a에 도시된 바와 같이, 멀티빔 소자들(120) 중 주어진 하나와 특정 멀티뷰 픽셀(106)에 대한 광 밸브들(130)의 세트의 할당과 관련하여, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들(102)은, 하나의 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)과 멀티빔 소자(120)에 대응되는 한 세트의 광 밸브들(130)에, 실질적으로 국한된다. 이와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)의 각각의 멀티빔 소자(120)는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 한 세트의 상이한 주 각도 방향들을 갖는 한 세트의 대응하는 지향성 광빔들(102)을 제공한다(즉, 한 세트의 지향성 광빔들(102)은 상이한 뷰 방향들 각각에 대응되는 방향을 갖는 광빔을 포함함).
다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트(100)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 시청 거리(136)는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들(130)의 어레이로부터의 거리(VD)로서 정의될 수 있으며, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 틈(separation)은 인간의 안구 간(interocular; IO) 거리(134)와 거의 동일하다. 시청 거리(136)는 멀티뷰 디스플레이의 유효 광원들(즉, 멀티빔 소자들(120))과 광 밸브들(130)의 어레이 간의 거리(132)의 함수일 수 있거나 이에 대응될 수 있다. 특히, 시청 거리(136)는 인간의 안구 간(IO) 거리(134)와 거리(132)의 곱을, 멀티뷰 픽셀들(106)의 광 밸브(130)의 크기와 거리(132)에 걸친 평균 굴절률의 곱으로 나눈 값일 수 있다. 따라서, 시청 거리(136)는 거리(132)가 증가함에 따라 증가하거나 광 밸브(130)의 크기가 감소함에 따라 증가할 수 있다. 그러나, 결과적으로, 고 해상도를 갖는 멀티뷰 디스플레이의 경우 시청 거리(136)가 증가할 수 있다.
예를 들어 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브의 크기가 감소되는 경우, 시청 거리(136)를 감소시키거나 유지하기 위해, 멀티빔 소자들(120)은, 제 2(또는 후방) 표면(110'')과 대조적으로, 도광체(110)의 제 1(또는 전방) 표면(110')에 근접하게 배치될 수 있다.
이러한 구성에 대한 변형이 도 4에 도시되었으며, 도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 나타낸다. 특히, 멀티빔 소자들(120)은 제 1 표면(110') 아래의 정해진 거리(140)에서 도광체(110) 내부에 위치할 수 있다. 멀티빔 소자들(120)은 안내된 광(104)의 일부를 제 1 표면(110')을 통해 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들(102)로서 산란시키도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정해진 거리(140)는 멀티뷰 백라이트(100)를 이용하는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들(130)의 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4(25%) 보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 정해진 거리(140)는 약 50미크론(50μm)일 수 있다. 또한, 정해진 거리(140)는 멀티빔 소자들(120) 중 하나의 크기와 유사할 수 있다. 또한, 멀티빔 소자들(120)의 멀티빔 소자(예를 들어, 제 1 멀티빔 소자(120a))는 광 밸브들(130)의 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 소자(120)는 광 밸브의 크기의 1/2 내지 2배 사이일 수 있다.
도 4의 구성을 구현하기 위한 하나의 접근법이 도 5에 도시되었으며, 도 5는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다. 특히, 도광체(110)는 제 1 재료 층(142), 및 제 1 재료 층(142)의 표면(146) 상에 배치된 제 2 재료 층(144a)을 포함할 수 있다. 제 2 재료 층(144a)은 제 1 재료 층(142)의 굴절률과 일치되는 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 멀티빔 소자들(120)은 제 1 재료 층(142)의 표면(146) 상에 배치될 수 있고, 정해진 거리(140)는 제 2 재료 층(144a)의 두께에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 재료 층(142)은 유리 판(glass plate)을 포함할 수 있고, 멀티빔 소자들(120)은 유리 판의 표면(146) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제 2 재료 층(144a)은 상단 표면, 즉 제 1 표면(110')을 가질 수 있다. 제 2 재료 층(144a)은 광학적으로 선명한 접착제(optically clear adhesive; OCA)와 같은 안내된 광(104)에 대해 투명한 접착제를 포함할 수 있으며, 유리 판 및 멀티빔 소자들(120)에 기계적으로 결합되고, 정해진 거리(140)와 동일한 두께를 가질 수 있다. 대안적으로, 일부 실시 예들에서, 광학적으로 선명한 수지가 OCA 대신 또는 OCA에 부가하여 이용될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, OCA 및 기타의 광학적으로 선명한 수지는, 예를 들어 액정 디스플레이 및 터치 패널의 제조와 관련하여 이용되는 다양한 아크릴계(acrylic-based) 및 실리콘계(silicone-based) 광학 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 제 2 재료 층(144a)은, 후속적으로 경화되는 액체로서 또는 사전 형성된 실질적으로 고체 재료의 필름 또는 테이프로서, 제 1 재료 층(142) 상에 증착되는 OCA 또는 유사한 광학적으로 선명한 수지를 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는 광 밸브들(130)의 어레이의 도광체(110) 사이에 배치되어 이들을 연결하는 선택적인 저 굴절률(low-index) 층(150)을 포함할 수 있다. 특히, 저 굴절률 층(150)은 제 1 표면(110') 상에 배치될 수 있다. 저 굴절률 층(150)은 도광체(110)의 재료의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저 굴절률 층(150)은 약 1.2 미만(그리고, 보다 일반적으로, 도광체(110)의 굴절률보다 0.1 내지 0.2 작음)의 굴절률 및/또는 약 1미크론(1μm)의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 저 굴절률 층(150)은 IOC-560반사 방지 코팅(핀란드, 에스푸 소재의 Inkron사) 또는 CEF2801 내지 CEF2810 대비 향상 필름(미네소타주 미니애폴리스의 3M 사)을 포함한다. 저 굴절률 층(150)의 재료는 도광체(110) 내에서 안내된 광(104)의 내부 전반사를 보장하도록 구성될 수 있다는 점에 유의한다.
저 굴절률 층(150)이 있는 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는, 저 굴절률 층(150)의 상부에 그리고 저 굴절률 층(150)과 광 밸브들(130)의 어레이 사이에 배치되어 이들을 연결하는 선택적인 제 3 재료 층(144b)을 포함할 수 있다. 이러한 제 3 재료 층(144b)은 제 2 재료 층(144a)의 또 다른 예일 수 있다. 결과적으로, 제 3 재료 층(144b)은, 안내된 광(104)에 대해 투명한 접착제(예를 들어, 광학적으로 선명한 접착제 또는 OCA)를 포함할 수 있으며, 저 굴절률 층(150) 및 광 밸브들(130)의 어레이에 기계적으로 결합될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들(130)의 어레이는 제 3 재료 층(144b) 상에 적층될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 멀티빔 소자들(120)은 안내된 광(104)(백색 광 또는 RGB일 수 있음)의 일부를 복수의 지향성 광빔들(102)로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자들(122)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자들(122) 중 소정의 회절 격자는 격자 층(152) 및 반사체 층(154)을 포함할 수 있다. 또한, 반사체 층(154)은 표면(146)에 대향하는 격자 층(152)의 일 측(158)에 떨어져서(또는 분리되어) 인접할 수 있다. 따라서, 회절 격자는 안내된 광의 일부를 도광체(110)의 제 1 표면(110')을 향해 회절적으로 산란 및 반사시키도록 구성된 반사 모드 회절 격자일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 격자 층(152)은 금속(또는 금속 아일랜드(metal island)) 또는 유전체, 예를 들어 실리콘 나이트라이드(silicon nitride) 또는 타이타늄 옥사이드(titanium oxide)를 포함할 수 있다. 또한, 격자 층(152)은 1.8보다 더 큰 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 반사체 층(154)은 금속 또는 분산 브래그 반사체(distributed Bragg reflector; DBR)를 포함할 수 있다. 격자 층(152)이 입력 광에 접근 가능하도록, 격자 층(152)과 반사체 층(154) 사이에 선택적인 틈(separation; 156)이 있을 수 있다. 이러한 틈은 대략 회절 격자(122)의 크기(그리고, 따라서 광 밸브들(130)의 어레이의 광 밸브의 크기)일 수 있다.
격자 층(152)은 안내된 광의 일부의 회절적 커플링 아웃(diffractive coupling out)을 제공하도록 구성된 회절 특징부 간격(종종 '격자 간격(grating spacing)'으로도 지칭됨) 또는 회절 특징부 또는 격자 피치만큼 서로 이격된 복수의 회절 특징부들을 포함할 수 있다는 점에 유의한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자(122)의 회절 특징부들의 간격 또는 격자 피치는 서브 파장(sub-wavelength)(즉, 안내된 광의 파장 미만)일 수 있다. 도시의 단순화를 위해, 도 4는 단일 격자 간격(즉, 일정한 격자 피치)을 갖는 회절 격자(122)를 도시한다는 점에 유의한다. 다양한 실시 예들에서, 회절 격자(122)는 지향성 광빔들을 제공하기 위해 복수의 상이한 격자 간격들(예를 들어, 2 이상의 격자 간격들) 또는 변화하는 격자 간격 또는 피치를 포함할 수 있다. 결과적으로, 도 4는 단일 격자 피치가 회절 격자(122)의 실시 예라는 것을 함축하지 않는다.
도 4는 회절 격자(122)를 반사 모드 회절 격자로서 도시하지만, 다른 실시 예들에서 회절 격자(122)는 투과 모드 회절 격자일 수 있거나, 반사 모드 회절 격자 및 투과 모드 회절 격자 둘 다일 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 실시 예들에서, 복수의 지향성 광빔들(102)의 주 각도 방향들은, 예를 들어 제 1 재료 층(142)과 제 2 재료 층(144a)의 굴절률이 완전히 일치되지 않는 경우, 표면(146)에서 도광체(110)를 빠져 나가는 복수의 지향성 광빔들(102)로 인한 굴절의 영향을 포함할 수 있다는 점에 유의한다.
일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자(122)의 회절 특징부들은 서로 이격된 홈들 및 융기들 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 홈들 또는 융기들은 도광체(110)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 도광체(110)의 표면에 또는 표면(146)에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 홈들 또는 융기들은 도광체의 재료 이외의 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 도광체(110)의 표면 상의 다른 재료의 필름 또는 층일 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 축(예를 들어, x-축)을 따르는 회절 격자들의 밀도 및/또는 격자 특성들(예를 들어, 격자 피치, 홈 깊이, 융기 높이 등)은 전파 거리(propagation distance)의 함수로서 도광체(110) 내의 안내된 광(104)의 광학적 세기의 변화를 보상하는 데 이용될 수 있다는 점에 유의한다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(120)의 회절 격자(122)는 회절 특징부 간격이 회절 격자(122) 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 변하지 않는 균일한 회절 격자이다. 일부 실시 예들에서(미도시), 지향성 광빔들(102)을 제공하도록 구성된 회절 격자(122)는 가변 또는 처프된 회절 격자이거나 이를 포함한다. 정의에 의하면, '처프된(chirped)' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위(extent) 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 특징부들의 회절 간격(즉, 격자 피치)을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절 특징부 간격의 처프를 갖거나 이를 나타낼 수 있다. 이와 같이, 정의에 의하면, 처프된 회절 격자는 '선형적으로 처프된(linearly chirped)' 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 소자(120)의 처프된 회절 격자는 회절 특징부 간격의 비-선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그적 처프 또는 기타의 실질적으로 비-균일하거나 무작위적이지만 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 비-선형 처프들이 이용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비-단조(non-monotonic) 처프들도 이용될 수 있다. 이러한 유형의 처프들 중 임의의 조합도 이용될 수 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 멀티뷰 백라이트(100)는 광원(160)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광원(160)은 도광체(110) 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(160)은 도광체(110)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광원(160)은, LED, 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드) 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(160)은 특정한 컬러로 나타나는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색(monochromatic) 광을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 단색 광의 컬러는 특정한 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, 적-녹-청(red-green-blue; RGB) 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예들에서, 광원(160)은 실질적으로 광대역 광 또는 다색(polychromatic) 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(160)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(160)은 광의 상이한 컬러들을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 상이한 광학 방출기들은 광의 상이한 컬러들 각각에 대응되는 안내된 광의 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광원(160)은 시준기를 더 포함할 수 있다. 시준기는 광원(160)의 광학 방출기들 중 하나 이상으로부터 실질적으로 비-시준된(uncollimated) 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 시준기는 실질적으로 비-시준된 광을 시준된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는, 0이 아닌 전파 각도를 가지며 정해진 시준 계수에 따라 시준되는, 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 컬러들의 광학 방출기들이 이용되는 경우, 시준기는 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 및 상이한 컬러별 시준 계수들 중 하나 또는 둘 다를 갖는 시준된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 시준기는 전술한 안내된 광(104)으로서 전파될 수 있도록 시준된 광빔을 도광체(110)에게 전달하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 멀티뷰 백라이트(100)는 안내된 광(104)의 전파 방향(103)에 직교하게(또는 실질적으로 직교하게) 도광체(110)를 관통하는 방향의 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 도광체(110) 및 이격된 멀티빔 소자들(120)은 제 1 표면(110') 및 제 2 표면(110'') 둘 다를 통해 광이 도광체(110)를 통과할 수 있게끔 한다. 투명성은, 적어도 부분적으로, 멀티빔 소자들(120)의 비교적 작은 크기 및 멀티빔 소자(120)의 상대적으로 큰 소자 간 간격(예를 들어, 멀티뷰 픽셀들(106)과의 일대일 대응) 둘 다에 기인하여 용이해질 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자들(120)의 회절 격자들(122)은 또한 도광체의 표면들(110', 110'')에 직교하게 전파하는 광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다.
전술한 논의들은 멀티빔 소자들(120)을 회절 격자들로서 예시하지만, 다른 실시 예들에서 지향성 광빔들(102)을 생성하기 위해 매우 다양한 광학적 구성 요소들이 이용될 수 있으며, 이러한 광학적 구성 요소들은 안내된 광(104)의 일부를 복수의 지향성 광빔들(102)로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 구성 요소들 및/또는 안내된 광(104)의 일부를 복수의 지향성 광빔들(102)로서 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 구성 요소들을 포함한다. 예를 들어, 미세 반사 구성 요소들은 삼각형 거울, 사다리꼴 거울, 피라미드형 거울, 직사각형 거울, 반구형 거울, 오목 거울 및/또는 볼록 거울을 포함할 수 있다. 이러한 광학적 구성 요소들은 도광체(110)의 제 1 표면(110')으로부터 정해진 거리(140)에 위치할 수 있다는 점에 유의한다. 보다 일반적으로, 광학적 구성 요소는 제 1 표면(110') 상에 배치될 수 있거나, 제 1 표면(110')과 제 2 표면(110'') 사이에 배치될 수 있다. 또한, 광학적 구성 요소는 제 1 표면(110') 또는 표면(146)으로부터 돌출된 '양의 특징부(positive feature)'일 수 있거나, 제 1 표면(110') 또는 표면(146) 내부로 함몰된 '음의 특징부(negative feature)'일 수 있다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트에 포함될 수 있는 멀티빔 소자(120)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 6a는 미세 반사 소자(162)를 포함하는 멀티빔 소자(120)의 다양한 실시 예들을 도시한다. 멀티빔 소자(120)로서 또는 멀티빔 소자(120)에 이용되는 미세 반사 소자들은, 반사성 재료 또는 이의 층(예를 들어, 반사성 금속)을 이용하는 반사체 또는 내부 전반사(total internal reflection; TIR)를 기반으로 하는 반사체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시 예들에 따르면(예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같은), 미세 반사 소자(162)를 포함하는 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110'))에 또는 그 표면에 인접하여 위치할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 미세 반사 소자(162)는 제 1 및 제 2 표면들(110', 110") 사이에서 도광체(110) 내부에(예를 들어, 표면(146) 상에) 위치할 수 있다.
예를 들어, 도 6a는 도광체(110) 내의 표면(146) 상에 위치하는 반사면(reflective facet)을 갖는 미세 반사 소자(162)(예를 들어, '프리즘형(prismatic)' 미세 반사 소자)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 도시한다. 도시된 프리즘형 미세 반사 소자(162)의 반사면들은 안내된 광(104)의 일부를 도광체(110) 외부로 반사(즉, 반사적으로 커플)시키도록 구성된다. 예를 들어, 반사면들은 안내된 광의 일부를 도광체(110) 외부로 반사시키기 위해 안내된 광(104)의 전파 방향에 대해 경사질 수 있거나 기울어질 수 있다(즉, 기움각(tilt angle)을 가짐). 다양한 실시 예들에 따르면, 반사면들은 도광체(110) 내에 반사성 재료를 이용하여 형성(예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이)될 수 있거나, 제 1 표면(110') 내의 프리즘형 공동(cavity)의 표면들일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 프리즘형 공동이 이용되는 경우, 공동 표면들에서의 굴절률의 변화가 반사(예를 들어, TIR 반사)를 제공할 수 있거나 또는 반사면들을 형성하는 공동 표면들이 반사를 제공하기 위해 반사성 재료로 코팅될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 도 6a는 또한 전파 방향(103)(즉, 굵은 화살표로 도시됨)을 갖는 안내된 광(104)을 도시한다. 다른 예에서(미도시), 미세 반사 소자는, 반구형 미세 반사 소자와 같은 실질적으로 매끄러운 만곡된 표면을 가질 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시 예들에서, 미세 반사 소자(162)는 표면 거칠기(surface roughness)를 가지며, 따라서 지향성 광빔들(102)의 산란은 정반사(specular)가 아니다. 그러나, 일부 실시 예들에서, 미세 반사 소자(162)에 의한 지향성 광빔들(102)의 산란은 정반사이다.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트에 포함될 수 있는 멀티빔 소자(120)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 6b는 미세 굴절 소자(164)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 미세 굴절 소자(164)는 도광체(110)로부터 안내된 광(104)의 일부를 굴절적으로 커플 아웃시키도록 구성된다. 즉, 도 6b에 도시된 바와 같이, 미세 굴절 소자(164)는 도광체(110)로부터의 안내된 광의 일부를 지향성 광빔들(102)로서 커플 아웃시키기 위해 굴절(회절 또는 반사와는 대조적으로)을 이용하도록 구성된다. 미세 굴절 소자(164)는 반구 형상, 직사각 형상 또는 프리즘 형상(즉, 경사진 반사면들을 갖는 형상)을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 미세 굴절 소자(164)는 도시된 바와 같이 도광체(110)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(110') 또는 표면(146)) 외부로 연장 또는 돌출될 수 있거나, 표면 내의 공동(미도시)일 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 미세 굴절 소자(164)는 도광체(110)의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서 미세 굴절 소자(164)는 도광체의 표면에 인접한, 일부 예들에서는 그 표면과 접촉하는, 또 다른 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 멀티뷰 디스플레이는 변조된 광빔들을 멀티뷰 디스플레이의 픽셀들로서 방출하도록 구성된다. 방출되는 변조된 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다(본 명세서에서 '상이하게 지향된 광빔들'이라고도 함). 또한, 방출되는 변조된 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 시청 방향들을 향해 우선적으로 지향될 수 있다. 비-제한적인 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는 대응하는 개수의 뷰 방향들을 갖는 4×4, 4×8 또는 8×8 뷰들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는 3D 또는 멀티뷰 이미지를 제공하거나 '디스플레이'하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 변조된, 상이하게 지향된 광빔들 중 상이한 각각은 멀티뷰 이미지와 관련된 상이한 '뷰들'의 개별 픽셀들에 대응될 수 있다. 예를 들어, 상이한 뷰들은 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 정보의 '안경 불필요(glasses free)'(예를 들어, 오토스테레오스코픽(autostereoscopic)) 표현을 제공할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이는 감소된 시청 거리를 갖는다. 특히, 멀티뷰 디스플레이는 복수의 멀티빔 소자들을 포함하는 도광체가 있는 멀티뷰 백라이트를 포함한다. 멀티빔 소자들은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된다. 또한, 멀티뷰 디스플레이는 지향성 광빔들을 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이될 멀티뷰 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 포함한다. 또한, 멀티빔 소자들은 멀티뷰 백라이트의 도광체의 제 1 또는 상단 표면 아래의 정해진 거리에 위치되며, 정해진 거리는 광 밸브들의 세트의 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 클 수 있다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(200)는 상이한 뷰 방향들에 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출되는 변조된 광빔들(202)은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하는 데 이용되며, 상이한 뷰들의 픽셀들에 대응될 수 있다. 도 7에서 변조된 광빔들(202)은 멀티뷰 디스플레이(200)로부터 발산하는 화살표들로서 도시되었다. 제한이 아닌 예로서 변조를 강조하기 위해 방출되는 변조된 광빔들(202)의 화살표들에 점선이 이용되었다.
도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 도광체(210)를 포함한다. 도광체(210)는 광을 안내하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, 광은 내부 전반사에 따라, 예를 들어 안내된 광빔으로서, 안내될 수 있다. 예를 들어, 도광체(210)는 도광체(210)의 광 입력 에지로부터의 광을 안내된 광빔으로서 안내하도록 구성된 판 도광체일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(200)의 도광체(210)는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에서, 도광체(210)는 제 1 재료 층, 및 제 1 재료 층의 표면 상에 배치되며 제 1 재료 층의 굴절률과 일치되는 굴절률을 갖는 제 2 재료 층을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 정해진 거리는 멀티뷰 디스플레이와 관련하여 전술한 정해진 거리(140)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 제 1 재료 층 및 제 2 재료 층은 멀티뷰 디스플레이와 관련하여 전술한 제 1 재료 층(142) 및 제 2 재료 층(144a)과 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티빔 소자들(220)의 어레이를 더 포함한다. 멀티빔 소자들(220)은 제 1 재료 층의 표면 상에 배치될 수 있다. 어레이의 각각의 멀티빔 소자(220)는 복수의 지향성 광빔들(204)을 대응하는 광 밸브(230)에 제공하도록 구성된 복수의 회절 격자들을 포함할 수 있다. 특히, 복수의 회절 격자들은 도광체로부터 안내된 광의 일부를 복수의 광빔들(204)로서 회절적으로 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성된다. 복수의 광빔들 중 광빔들(204)은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 광빔들(204)의 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 디스플레이(200)의 상이한 뷰들 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응된다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)는 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자(220)는 전술한 회절 격자들(122)과 실질적으로 유사한 복수의 회절 격자들을 포함할 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자들(220)은 도광체(210)에 광학적으로 결합될 수 있으며, 도광체로부터의 안내된 광의 일부를 멀티뷰 픽셀 어레이의 대응하는 광 밸브들(230)에 제공되는 복수의 광빔들(204)로서 커플 아웃 또는 산란시키도록 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광 밸브들(230)의 어레이를 더 포함한다. 어레이의 광 밸브들(230)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 어레이의 광 밸브(230)는, 복수의 광빔들(204)을 변조하고 방출되는 변조된 광빔들(202)을 생성하도록 구성된 복수의 광 밸브들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 어레이의 광 밸브(230)는, 멀티뷰 백라이트(100)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이와 관련하여 전술한 광 밸브들(130)의 세트를 포함하는 멀티뷰 픽셀(106)과 실질적으로 유사하다. 즉, 멀티뷰 디스플레이(200)의 광 밸브(230)는 한 세트의 광 밸브들(예를 들어, 한 세트의 광 밸브들(130))을 포함할 수 있으며, 소정의 뷰 픽셀은 한 세트의 광 밸브들 중 소정의 광 밸브(예를 들어, 단일 광 밸브(130))에 의해 표현될 수 있다.
또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)의 크기는 광 밸브(230)의 광 밸브의 크기와 유사하다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(220)의 크기는 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 크고 광 밸브의 크기의 2배보다 작을 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리는 멀티뷰 픽셀 어레이의 광 밸브들(230) 간의 픽셀 간 거리에 대응될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리는 광 밸브들(230) 간의 픽셀 간 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 예들에서, 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리 및 대응하는 광 밸브들(230) 간의 픽셀 간 거리는, 중심 간 거리 또는 동등한 정도(measure)의 간격 또는 거리로서 정의될 수 있다.
또한, 멀티뷰 픽셀의 광 밸브들(230)과 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220) 간에는 일대일 대응 관계가 있을 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 간)는 광 밸브들(230) 간의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 간)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 같이, 광 밸브들(230)의 각각의 광 밸브는 대응하는 멀티빔 소자(220)에 의해 제공되는 복수의 광빔들(204) 중 광빔들(204)의 상이한 하나를 변조하도록 구성될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 광 밸브들(230) 각각은 오직 하나의 멀티빔 소자(220)로부터 광빔들(204)을 수신 및 변조하도록 구성될 수 있다.
또한, 멀티뷰 디스플레이(200)의 시청 거리를 감소시키거나 유지하기 위해(예를 들어, 광 밸브들(230)이 고밀도의 광 밸브들, 즉 작은 크기 또는 피치를 갖는 광 밸브들을 포함하는 경우), 멀티빔 소자들(220)은 도광체(210)의 상단 또는 제 1 표면에 근접할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들(220)은 도광체(210)의 상단 또는 제 1 표면 아래의 정해진 거리에 배치된다.
이러한 실시 예들 중 일부 에서(도 7에는 미도시), 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원을 더 포함한다. 예를 들어, 광원은, 0이 아닌 전파 각도를 가지며 일부 실시 예들에서는 도광체(210) 내의 안내된 광의 정해진 각도 확산을 제공하기 위해 시준 계수에 따라 시준되는 광을, 도광체(210)에 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 광원은 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광원(160)과 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 광원들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도광체(210)에 광을 제공하기 위해 도광체(210)의 2개의 상이한 에지들 또는 단부들(예를 들어, 대향 단부들)에 한 쌍의 광원들이 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 멀티뷰 백라이트(100)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이를 포함한다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법이 제공된다. 도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 백라이트의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법(300)은 도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 광은 0이 아닌 전파 각도로 안내될 수 있다. 또한, 안내된 광은 시준될 수 있으며, 예를 들어 정해진 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 도광체는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에 따르면, 광은 도광체 내에서 내부 전반사에 따라 안내될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 도광체는 제 1 층, 및 제 1 층의 굴절률과 일치되는 굴절률을 가지며 제 1 층의 표면에 광학적으로 연결된 제 2 층을 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 멀티빔 소자들은 제 1 층의 표면 상에 배열될 수 있으며, 제 2 층의 두께는 정해진 두께를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제 1 층은 도광체(110)와 관련하여 전술한 제 1 재료 층(142)과 실질적으로 유사할 수 있고, 제 2 층은 제 2 재료 층(144a)과 실질적으로 유사할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법은 멀티뷰 디스플레이의 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 제공하기 위해, 멀티빔 소자를 이용하여 도광체 외부로 안내된 광의 일부를 산란(320)시키는 단계를 더 포함하며, 멀티빔 소자는 도광체의 제 1 또는 상단 표면 아래의 정해진 거리에 도광체 내에 위치한다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자들(120)과 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 멀티빔 소자들(120)은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 회절 격자(122), 미세 반사 소자(162) 및 미세 굴절 소자(164)와 실질적으로 유사한 회절 격자, 미세 반사 소자 또는 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 백라이트의 동작 방법은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함한다. 특히, 광 밸브 어레이의 한 세트의 광 밸브들은 멀티뷰 픽셀로서 배열된 복수의 멀티빔 소자들 중 하나의 멀티빔 소자에 대응될 수 있으며, 그 멀티빔 소자로부터의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 또는 어레이의 광 밸브들 중 하나의 광 밸브는 하나의 뷰 픽셀에 대응될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 광 밸브들은 멀티뷰 백라이트(100)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이에 대해 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 전술한 광 밸브들(130)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 상이한 광 밸브들의 세트들은, 전술한 바와 같은 상이한 멀티뷰 픽셀들(106)에 대한 제 1 및 제 2 광 밸브 세트들(130a, 130b)의 대응과 유사한 방식으로, 상이한 멀티뷰 픽셀들에 대응될 수 있다. 또한, 광 밸브 어레이의 개별 광 밸브들은 전술한 바와 같이 개별 뷰 픽셀들에 대응될 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 백라이트의 동작 방법은 광원을 이용하여 도광체에 광을 제공하는 단계를 더 포함한다. 제공된 광은 도광체 내에서 0이 아닌 전파 각도를 가질 수 있다. 또한, 안내된 광은 시준될 수 있으며, 예를 들어 정해진 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 광원은 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광원(160)과 실질적으로 유사할 수 있다.
이상에서는, 멀티뷰 이미지의 복수의 상이한 뷰들에 대응되는 광빔들을 제공하기 위해 멀티빔 소자들을 이용하여 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 백라이트의 동작 방법 및 멀티뷰 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 또한, 예를 들어 멀티뷰 디스플레이가 고 해상도를 갖는 경우, 멀티뷰 디스플레이의 시청 거리를 감소시키거나 유지하기 위해, 멀티뷰 백라이트는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된 멀티빔 소자들의 어레이를 이용할 수 있다. 멀티빔 소자들은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 백라이트의 도광체의 표면 아래의 정해진 거리에 위치할 수 있다. 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. 멀티뷰 백라이트로서,
    상단 표면을 가지며, 도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 상기 도광체; 및
    상기 상단 표면 아래의 정해진 거리에서 상기 도광체 내부에 위치하는 멀티빔 소자 - 상기 멀티빔 소자는 상기 안내된 광의 일부를 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들에 대응되는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 상기 상단 표면을 통해 산란시키도록 구성됨 -; 를 포함하되,
    상기 정해진 거리는 상기 멀티뷰 백라이트를 이용하는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 크고,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 광 밸브의 크기의 1/4 내지 2배 사이이고,
    상기 도광체는 제 1 재료 층, 및 상기 제 1 재료 층의 표면 상에 배치된 제 2 재료 층을 포함하고,
    상기 제 2 재료 층은 상기 제 1 재료 층의 굴절률과 일치되는 굴절률을 가지며,
    상기 멀티빔 소자는 상기 제 1 재료 층의 표면 상에 배치되고,
    상기 정해진 거리는 상기 제 2 재료 층의 두께에 의해 결정되는,
    멀티뷰 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정해진 거리는 상기 멀티빔 소자의 크기와 유사한,
    멀티뷰 백라이트.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료 층은 유리 판을 포함하고,
    상기 멀티빔 소자는 상기 유리 판의 표면 상에 배치되며,
    상기 제 2 재료 층은 상기 상단 표면을 갖고 상기 안내된 광에 대해 투명한 접착제를 포함하며,
    상기 제 2 재료 층은 상기 유리 판 및 상기 멀티빔 소자에 기계적으로 결합되고 상기 정해진 거리와 동일한 두께를 갖는,
    멀티뷰 백라이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자를 포함하는,
    멀티뷰 백라이트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회절 격자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 도광체의 상단 표면을 향해 회절적으로 산란 및 반사시키도록 구성된 반사 모드 회절 격자를 포함하는,
    멀티뷰 백라이트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사 모드 회절 격자는, 격자 층 및 상기 상단 표면에 대향하는 상기 격자 층의 일 측에 인접한 반사체 층을 포함하는,
    멀티뷰 백라이트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 또는 둘 다를 포함하고,
    상기 미세 반사 소자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로 산란시키도록 구성되며,
    상기 미세 굴절 소자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 굴절적으로 산란시키도록 구성되는,
    멀티뷰 백라이트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하고,
    상기 광원은 상기 안내된 광을 제공하도록 구성되며,
    상기 안내된 광은, 0이 아닌 전파 각도를 갖는 것 및 정해진 시준 계수에 따라 시준되는 것 중 하나 또는 둘 다에 해당하는,
    멀티뷰 백라이트.
  10. 제 1 항의 멀티뷰 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이로서,
    상기 도광체의 상단 표면에 인접하게 배치된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하고,
    상기 광 밸브들의 어레이는 상기 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들을 변조하도록 구성되며,
    상기 어레이의 한 세트의 광 밸브들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 하나의 멀티뷰 픽셀에 대응되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  11. 멀티뷰 디스플레이로서,
    제 1 층, 및 상기 제 1 층의 표면 상에 배치되고 상기 제 1 층과 일치되는 굴절률을 갖는 제 2 층을 갖는 도광체 - 상기 도광체는 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성됨 -;
    상기 도광체의 제 1 층의 상기 표면 상에 배치된 멀티빔 소자들의 어레이 - 상기 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자는 상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 산란시키도록 구성됨 -; 및
    상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 상기 복수의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이; 를 포함하되,
    상기 제 2 층의 두께는, 상기 도광체의 상단 표면과 상기 멀티빔 소자들의 어레이 간의 정해진 거리에 대응되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 정해진 거리는 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 큰,
    멀티뷰 디스플레이.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 소자, 및 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 회절 격자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 도광체의 상단 표면을 향해 회절적으로 산란 및 반사시키도록 구성된 반사 모드 회절 격자를 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이는 상기 제 2 층의 상단 표면 아래의 정해진 거리에 있고,
    상기 제 2 층의 상단 표면 아래의 정해진 거리는 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 큰,
    멀티뷰 디스플레이.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 유리 판을 포함하고,
    상기 제 2 층은 상기 안내된 광에 대해 투명하고 상기 유리 판에 기계적으로 결합된 접착 층을 포함하며,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이는 상기 제 2 층에 인접한 상기 유리 판의 표면 상에 배치되고,
    상기 제 2 층은 상기 제 2 층의 상단 표면 아래의 정해진 거리와 동일한 두께를 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 밸브들의 어레이와 상기 도광체 사이에 배치되어 상기 광 밸브들의 어레이와 상기 도광체를 연결하는 저 굴절률 층을 더 포함하고,
    상기 저 굴절률 층은, 상기 도광체의 재료의 굴절률보다 작으며 상기 도광체에서의 상기 안내된 광의 내부 전반사를 보장하도록 구성된 굴절률을 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 멀티뷰 디스플레이의 시청 거리는, 상기 제 2 층의 상단 표면 아래의 멀티빔 소자들의 어레이의 정해진 거리 및 안구 간 거리에 대응되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  19. 멀티뷰 백라이트의 동작 방법으로서,
    도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내하는 단계; 및
    멀티뷰 디스플레이 상에 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 제공하기 위해, 안내된 광의 일부를 멀티빔 소자를 이용하여 상기 도광체 외부로 산란시키는 단계를 포함하되,
    상기 멀티빔 소자는 상기 도광체의 상단 표면 아래의 정해진 거리에서 상기 도광체 내부에 위치하고,
    상기 정해진 거리는 상기 멀티뷰 백라이트를 이용하는 상기 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브의 크기의 1/4보다 더 크고,
    상기 도광체는 제 1 재료 층, 및 상기 제 1 재료 층의 표면 상에 배치된 제 2 재료 층을 포함하고,
    상기 제 2 재료 층은 상기 제 1 재료 층의 굴절률과 일치되는 굴절률을 가지며,
    상기 정해진 거리는 상기 제 2 재료 층의 두께에 의해 결정되는,
    멀티뷰 백라이트의 동작 방법.
  20. 삭제
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