KR20160006204A - 페이즈 컨트롤 백라이트 - Google Patents

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Abstract

본 문서는 페이즈 컨트롤 백라이트를 구현하기 위한 기술 및 장치를 설명한다. 페이즈 컨트롤 백라이트는, 이미지가 뷰어의 각각의 눈동자에 디스플레이되게 하기 위해 디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자에 광을 집중시키도록 구성된다. 페이즈 컨트롤 백라이트는 조명기 및 회절 격자를 포함하는 광 가이드를 포함할 수 있다. 광 가이드는 조명기로부터 광선을 수신하도록, 그리고 회절 격자를 통해 광 가이드 밖으로 광선을 회절시키도록 구성된다. 다양한 실시형태에 따르면, 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점에 회절된 광선이 수렴하게 하기 위해, 광 가이드는 광선이 광 가이드 내부에서 가이드될 때 광선의 페이즈를 변경하도록 제어될 수 있다.

Description

페이즈 컨트롤 백라이트{PHASE CONTROL BACKLIGHT}
디스플레이용 백라이트는 격자(grating)를 가지고 엠보스 가공되는(embossed) 광 가이드(light guide)에 광을 입사하여, 광 가이드로부터의 평행 광선을 투사하여 디스플레이를 조명함으로써 만들어질 수 있다. 그러나, 디스플레이는 표시용 이미지를 렌더링하기 위해 많은 양의 전력을 통상적으로 소비하는데, 그 이유는 뷰어(viewer)가 임의의 위치로부터 이미지를 보는 것을 가능하게 하기 위해 디스플레이가 백라이트로부터의 광을 투사하기 때문이다.
본 문서는 페이즈 컨트롤 백라이트(phase control backlight)를 구현하기 위한 기술 및 장치를 설명한다. 페이즈 컨트롤 백라이트는, 이미지가 뷰어의 각각의 눈동자(pupil)에 디스플레이되게 하기 위해 디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자에 광을 집중시키도록 구성된다. 페이즈 컨트롤 백라이트는 조명기(illuminator) 및 회절 격자를 포함하는 광 가이드를 포함할 수 있다. 광 가이드는 조명기로부터 광선을 수신하도록, 그리고 회절 격자를 통해 광 가이드 밖으로 광선을 회절시키도록 구성된다. 다양한 실시형태에 따르면, 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점(concentration point)에 회절된 광선이 수렴하게 하기 위해, 광 가이드는 광선이 광 가이드 내부에서 가이드될 때 광선의 페이즈를 변경하도록 제어될 수 있다.
이 개요는 하기의 상세한 설명에서 더 설명되는 단순화된 개념을 단순화된 형태로 도입하기 위해 제공된다. 이 개요는 청구되는 주제의 본질적 피쳐를 식별하도록 의도된 것도 아니고 청구되는 주제의 범위를 결정하거나 제한하는 데 사용하도록 의도된 것도 아니다.
페이즈 컨트롤 백라이트를 구현하기 위한 기술 및 장치의 실시형태가 첨부의 도면을 참조로 설명된다. 동일한 피쳐와 컴포넌트를 참조하기 위해 도면 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 1은 페이즈 컨트롤 백라이트가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 예시한다.
도 2는 회절 격자를 가지고 엠보스 가공된 광 가이드의 예를 예시한다.
도 3은 페이즈 컨트롤 백라이트의 광 가이드의 상세한 예를 예시한다.
도 4는 페이즈 컨트롤 백라이트의 예를 예시한다.
도 5는 페이즈 컨트롤 백라이트를 제어하기 위한 예시적인 방법을 예시한다.
도 6은 페이즈 컨트롤 백라이트가 구현될 수 있는 예시적인 디바이스를 예시한다.
개관
본 문서는 페이즈 컨트롤 백라이트를 구현하기 위한 기술 및 장치를 설명한다. 페이즈 컨트롤 백라이트는, 이미지가 뷰어의 각각의 눈동자에 디스플레이되게 하기 위해 디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자에 광을 집중시키도록 구성된다. 페이즈 컨트롤 백라이트는 조명기 및 회절 격자를 포함하는 광 가이드를 포함할 수 있다. 광 가이드는 조명기로부터 광선을 수신하도록, 그리고 회절 격자를 통해 광 가이드 밖으로 광선을 회절시키도록 구성된다. 다양한 실시형태에 따르면, 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점에 회절된 광선이 수렴하게 하기 위해, 광 가이드는 광선이 광 가이드 내부에서 가이드될 때 광선의 페이즈를 변경하도록 제어될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 페이즈 컨트롤 백라이트는 조명기 및 광 가이드를 포함하고, 광 가이드는 광 가이드 내부의 액정층 및 회절 격자를 포함한다. 광 가이드는 조명기로부터 광선을 수신하도록, 그리고 회절 격자를 통해 광 가이드 밖으로 광선을 회절시키도록 구성된다. 광 가이드의 액정층은, 회절된 광선이 집중점에 수렴하게 하기 위해, 광 가이드에서 전파하는 광선의 페이즈, 또는 방향을 변경하도록 제어된다. 몇몇 실시형태에서, 광 가이드로부터의 집중점의 거리는 액정층의 피치를 변경함으로써 제어될 수 있다.
예시적인 환경
도 1은 페이즈 컨트롤 백라이트(백라이트)가 구현될 수 있는 예시적인 환경(100)을 예시한다. 환경(100)은 디스플레이 디바이스(102)에서 구현될 수 있는데, 디스플레이 디바이스(102)는, 비제한적인 예로, 스마트폰(104), 랩탑 컴퓨터(106), 텔레비전 디바이스(108), 데스크탑 컴퓨터(110), 또는 태블릿 컴퓨터(112) 중 하나로서 예시된다. 일반적으로, 디스플레이 디바이스(102)는, 동일한 이미지를 뷰어의 각각의 눈동자에 디스플레이함으로써 뷰어에게 2차원(two-dimensional; 2D) 컨텐츠를 디스플레이할 수 있거나, 또는 상이한 이미지를 각각의 눈동자에 디스플레이함으로써 3차원(three-dimensional; 3D) 컨텐츠를 디스플레이할 수 있다. 3D 컨텐츠는, 디스플레이시 뷰어가 컨텐츠 내에서 깊이를 인식할 수 있게 하는 데 효과적인 이미지(예를 들면, 입체 이미지) 및/또는 비디오를 포함할 수도 있다.
디스플레이 디바이스(102)는 프로세서(들)(114) 및 컴퓨터 판독가능 매체(116)를 포함하는데, 컴퓨터 판독가능 매체(116)는 메모리 매체(118) 및 저장 매체(120)를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체(116) 상의 컴퓨터 판독가능 명령으로서 구체화되는 애플리케이션 및/또는 운영체제(도시되지 않음)은 프로세서(들)(14)에 의해 실행되어 본원에서 설명되는 기능성(functionality) 중 일부 또는 모두를 제공할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 페이즈 컨트롤 백라이트 컨트롤러(컨트롤러)(122)를 또한 포함한다. 컨트롤러(122)가 어떻게 구현되고 사용되는가 하는 것은 가변적이며, 하기에 더 상세히 설명된다.
디스플레이 디바이스(102)는 페이즈 컨트롤 백라이트(백라이트)(124)를 또한 포함하고, 페이즈 컨트롤 백라이트(백라이트)(124)는 조명기(126) 및 광 가이드(128)를 포함하고, 광 가이드(128)는 회절 격자를 포함한다. 광 가이드(128)는, 내부 전반사에 의해 광을 전송하는 다면체 도파관(polyhedral waveguide)으로서 구성될 수 있다. 광 가이드(128)는 조명기(126)로부터 광선을 수신하도록, 그리고 회절 격자를 통해 광 가이드 밖으로 광선을 회절시키도록 구성된다. 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 컨트롤러(122)는, 회절된 광선이 집중점에 수렴하게 하기 위해, 광선이 광 가이드(128) 내부에서 가이드될 때 광선의 페이즈를 변경하도록 광 가이드(128)를 제어할 수 있다.
조명기(126)는, 비제한적인 예로, 레이저, 발광 다이오드(light-emitting diode; LED), 컴팩트 실린더형 형광 소스(compact cylindrical fluorescent light sources; CCFL), 또는 디스플레이 디바이스에서 사용하기 위해 구성되는 임의의 다른 타입의 광원으로서 구현될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 조명기(126)는, 적색 레이저, 녹색 레이저, 및 청색 레이저와 같은 하나 이상의 레이저로서 구현될 수 있다. 적색, 녹색, 및 청색 레이저는, 저출력 다이오드 레이저와 같은 반도체 레이저, 또는 임의의 다른 적절한 레이저일 수도 있다. 적색, 녹색, 및 청색 레이저는 컨트롤러(122)에 의해 독립적으로 편향되고 변조될 수 있다. 조명기(126)는, 레이저의 각각으로부터의 단색 방출을 머징하여(merge) 광의 빔 또는 선(ray)을 형성하도록 구성되는 머징 광학장치(optic)를 또한 포함할 수도 있다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 용어 "광선"은 조명기(126)에 의해 방출되는 광의 "빔" 또는 "선"을 설명하기 위해 사용될 것이다. 몇몇 실시형태에서, 조명기(126)는 원형 편광 광선(circularly-polarized light ray)을 형성하도록 제어될 수 있다.
디스플레이 디바이스(102)는 또한, 디스플레이(130), 센서(132), 입/출력(input/output; I/O) 포트(134), 및 네트워크 인터페이스(들)(136)를 포함한다. 디스플레이(130)는 백라이트(124)의 전면에 위치되며 고해상도의 평판 전자 디스플레이, 예컨대 홀로그램으로서 구성될 수도 있는 고해상도 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD)로서 구현될 수도 있다. 백라이트(124)에 의해 조명되면, 디스플레이(130)는, 특수한 아이웨어(eyewear)의 사용 없이, 뷰어가 볼 수 있는 3D 컨텐츠를 생성한다. 디스플레이(130)는 디스플레이 디바이스(102)와는 별개이거나 또는 일체형일 수도 있는데; 일체형의 예는 스마트폰(104), 랩탑 컴퓨터(106), 및 태블릿 컴퓨터(112)를 포함하고; 별개의 예는 텔레비전 디바이스(108), 및 몇몇 경우에서는, 데스크탑 컴퓨터(110)(예를 들면, 별개의 본체(tower)와 모니터로서 구체화되는 경우(도시됨))를 포함한다.
센서(132)는, 디스플레이(130)에 대한 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치를 결정하기 위해 뷰어 위치 데이터를 수집한다. 뷰어 위치 데이터는 디스플레이(130)로부터의 뷰어의 각각의 눈동자의 거리(상대적 Z 위치), 디스플레이(130)의 수평 축으로부터의 뷰어의 각각의 눈동자의 거리(상대적 Y 위치), 및 디스플레이(130)의 수직 축으로부터의 뷰어의 각각의 눈동자의 거리(상대적 X 위치)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 센서(132)는 디스플레이 디바이스(102)와는 별개이거나 또는 일체형일 수도 있으며; 일체형의 예는 텔레비전 디바이스(108)의 센서(132-1) 및 태블릿 컴퓨터(112)의 센서(132-2)를 포함하고; 별개의 예는 독립형 센서, 예컨대 디스플레이 디바이스(102), 셋탑 박스, 또는 게임용 디바이스와 동작적으로 커플링되는 센서를 포함한다.
센서(132)는, 독립적으로 작용하는 또는 다른 것과 연계하여 작용하는 다양한 센싱 기술을 통해 뷰어 위치 데이터를 수집할 수 있다. 센싱 기술은, 비제한적인 예로, 광학, 무선 주파수, 음향(능동 또는 수동), 마이크로 전기기계 시스템(micro-electro-mechanical systems; MEMS), 초음파, 적외선, 압력 감지 등등을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 센서(132)는 추가 데이터를 수신할 수도 있거나 또는 뷰어 위치 데이터를 생성하기 위해 한 명 이상의 뷰어와 관련되는 원격 제어 디바이스 또는 게임용 컨트롤러와 연계하여 작동할 수도 있다. 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 센서(132)는, 컨트롤러(122)가 백라이트(124)를 제어하는 것을 가능하게 하여 한 명 이상의 뷰어의 각각의 눈동자에 집중되는 이미지를 렌더링하도록 디스플레이(130)를 조명시키기 위해, 컨트롤러(122)로 뷰어 위치 데이터를 제공할 수 있다.
디스플레이 디바이스(102)의 I/O 포트(134)는 다른 디바이스, 매체, 또는 유저와의 상호작용을 가능하게 한다. I/O 포트(134)는 다양한 포트, 예컨대 비제한적인 예로, 고선명 멀티미디어(high-definition multimedia; HDMI), 디지털 비디오 인터페이스(digital video interface; DVI), 디스플레이 포트, 광섬유 또는 광 기반, 오디오 포트(예를 들면, 아날로그, 광학, 또는 디지털), USB 포트, 시리얼 어드밴스드 테크놀로지 어태치먼트(serial advanced technology attachment; SATA) 포트, 주변장치 컴포넌트 인터커넥트(peripheral component interconnect; PCI) 익스프레스 기반 포트 또는 카드 슬롯, 직렬 포트, 병렬 포트, 또는 다른 레거시 포트를 포함할 수 있다. 적어도 몇몇의 경우에서, 2D 또는 3D 컨텐츠는 하나 이상의 I/O 포트(134)를 통해 다른 디바이스 또는 소스(예를 들면, 셋탑 박스 또는 컨텐츠 수신용 디바이스)로부터 수신된다.
디스플레이 디바이스(102)는 또한, 유선, 무선, 또는 광학 네트워크를 통해 데이터를 전달하기 위한 네트워크 인터페이스(들)(136)를 포함할 수도 있다. 이러한 네트워크를 통해 전달되는 데이터는, 디스플레이(130)를 통해 디스플레이되고 상호작용될 수 있는 2D 또는 3D 컨텐츠를 포함할 수도 있다. 비제한적인 예로서, 네트워크 인터페이스(136)는, 로컬 근거리 네트워크(local-area-network; LAN), 무선 근거리 네트워크(wireless local-area-network; WLAN), 개인용 네트워크(personal-area-network; PAN), 광역 네트워크(wide-area-network; WAN), 인트라넷, 인터넷, 피어 투 피어 네트워크, 포인트 투 포인트 네트워크, 메시 네트워크 등등을 통해 데이터를 전달할 수도 있다.
도 2는 회절 격자(204)를 가지고 엠보스 가공된 광 가이드(202)의 예(200)를 예시한다. 이 예에서, 조명기(126)가 광선(206)을 광 가이드(202) 안으로 입사하면, 광선은 광 가이드 내부에서 내부 전반사에 의해 가이드된다. 광 가이드(202)의 평행한 면(side)은, 광선이 광 가이드(202)의 면에서 반사되어 나올 때마다 광선(206)의 각도가 동일하게 유지되게 한다. 그러나, 광선(206)이 회절 격자(204)에 충돌할 때마다, 회절 격자는 광선(206)의 일부를 광 가이드(202)으로부터 회절시켜 회절된 광선(208)을 형성하게 한다. 광 가이드(202) 내부의 광선(204)의 페이즈 또는 각도가 일정하기 때문에, 회절된 광선(208)은 서로 평행하다.
광 가이드(202)는, 조명기와 연계하여, 표시를 위한 이미지를 생성하기 위해 디스플레이(130)를 조명할 수 있는 백라이트를 형성하도록 사용될 수 있다. 그러나, 디스플레이는 표시용 이미지를 렌더링하기 위해 많은 양의 전력을 통상적으로 소비하는데, 그 이유는 뷰어가 임의의 위치로부터 이미지를 볼 수 있도록 디스플레이가 백라이트로부터의 광을 투사해야 하기 때문이다. 따라서, 백라이트(124)로부터의 모든 광을 뷰어의 눈동자에 집중시키는 것에 의해, 디스플레이(130)의 소비 전력은 크게 감소될 수 있을 것이다는 것이 인식되어야 한다.
도 3은 페이즈 컨트롤 백라이트(124)의 광 가이드(128)의 상세한 예(300)를 예시한다. 이 예에서, 광 가이드(128)는 광 가이드 내부의 액정층(302) 및 회절 격자(304)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 회절 격자(304)는 광 가이드의 외표면 상에 엠보스 가공될 수 있다. 다른 실시형태에서, 회절 격자(304)는 부피 격자(volume grating)로서 구현될 수 있다. 액정층(302)은 광 가이드(128)의 중간 평면(central plane) 내에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 광 가이드(128)는 투명 슬래브(slab)의 쌍 사이에 액정의 층을 배치함으로써 구성될 수 있다. 광 가이드(128)는 조명기(126)로부터 광선(306)을 수신하도록, 그리고 회절 격자(304)를 통해 광 가이드 밖으로 광선(308)을 회절시키도록 구성된다. 조명기(126)는, 편광된 레이저 광선을 광 가이드(128) 안으로 입사하는 하나 이상의 레이저로서 구성될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 액정층(302)의 양 면은, 광선(306)이 광 가이드(128) 내부에서 전파할 때 광선(306)의 페이즈 또는 방향을 변경하도록 제어될 수 있는 액정 회절 격자로서 액정층(302)을 구성하는 픽셀화된 투명 도체(pixelated transparent conductor)를 포함한다. 예를 들면, 도 3에서, 광선(306)이 액정층(302)과 접촉할 때마다, 광선(306)의 페이즈 또는 방향은 액정층(302)의 액정 픽셀에 의해 변경된다. 광선(306)의 방향을 변경하는 것은, 광선(306)이 광 가이드(128)의 에지와 상이한 각도에서 접촉하게 하고, 이것은 회절된 광선(308)이 서로 평행하게 광 가이드(128) 밖으로 회절되어 나가는 것을 방지한다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 층(302)은 액정 이외의 재료로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 층(302)은, 광선(306)의 페이즈 또는 방향을 변경하도록 제어될 수 있는 압전층으로서 구현될 수도 있다.
종래의 회절 격자는 광을 0차(zero order)의 양쪽에서 여러 차수(order)로 회절시킬 수도 있다. 그러나, 광선(306)이 컨트롤러(122)에 의해 적절한 편광 상태에 있도록 제어되면, 액정층(302)은 광선(306)의 상당한 부분을 1차로, 또는 반대 순서로, 회절시킬 수 있지만, 광선은 분리되지 않는다. 10 마이크론보다 훨씬 작은 픽셀을 갖는 액정층(302)을 전자적으로 구성하는 것이 어려울 수도 있다는 사실로 인해, 광 가이드(128)에서의 광선(306)의 방향에서의 변화는 작다는 것을 유의한다. 그러나, 광선(306)이 광 가이드(128) 내부에서 전파함에 따라, 광선(306)에서의 방향의 변화가 누적되어, 회절된 광선(308)이 회절 격자(304)를 통해 광 가이드(128) 밖으로 회절될 때 회절된 광선(308)이 광 가이드(128) 전면에 있는 집중점(310)에 수렴하게 한다.
다양한 실시형태에 따르면, 컨트롤러(122)는, 액정층(302)의 피치를 변경함으로써 디스플레이(130)로부터의 집중점(310)의 거리(상대적 Z 위치)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(122)는, 광 가이드(128)로부터의 집중점(310)의 거리가 광 가이드로부터 더 가깝게 또는 더 멀어지게 이동하게 하기 위해, 액정층(302)의 피치가 작은 것에서 큰 것으로 변하게 할 수 있다. 컨트롤러(122)는 또한, 광선(306)의 편광 상태를 제어함으로써 디스플레이(130)로부터의 집중점(310)의 거리를 제어할 수 있다. 예를 들면, 액정층(302)은, 광선(306)이 제1 편광 상태로 구성되는 경우 집중점(310)이 디스플레이(130)에 더 가깝게 이동하게 한다. 그러나, 액정층(302)은, 광선(306)이 반대 편광 상태로 구성되는 경우 집중점(310)이 디스플레이(130)에 더 멀어지게 이동하게 한다.
하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 컨트롤러(122)는 또한, 집중점(310)의 상대적 X 위치를 변경하기 위해 좌우로(side-to-side) 이동하도록, 그리고 집중점(310)의 상대적 Y 위치를 변경하기 위해 상하로 이동하도록 회절된 광선(308)의 집중점(310)을 제어할 수 있다. 따라서, 광 가이드(128)는 뷰어의 눈동자(312)에 대응하는 공간의 위치에 집중점(310)을 위치시키도록 제어될 수 있다.
도 4는 다양한 실시형태에 따른 페이즈 컨트롤 백라이트의 예(400)를 예시한다. 예(400)에서, 백라이트(124)는 제1 광 가이드(128-1) 및 제2 광 가이드(128-2)를 포함한다. 도 3의 광 가이드(128)와 유사하게, 광 가이드(128-1 및 128-2) 각각은, 도 4에 예시되는 액정층과 함께 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 광 가이드(128-1 및 128-2)의 액정층은 서로 수직한 방향으로 픽셀화된다. 또한, 광 가이드(128-1 및 128-2)는 회절 격자(402 및 404)를 각각 포함한다. 이 예에서, 회절 격자(402)는 제1 광 가이드(128-1)에 대해 45도의 각도를 이루고, 회절 격자(402)는 제2 광 가이드(128-2)에 대해 평행하게 각을 이룬다. 몇몇 실시형태에서, 광 가이드(128-1 및 128-2)는 단일의 광 가이드에서 구현될 수도 있는데, 이 경우 제1 광 가이드(128-1)는 광 가이드(128)의 제1 부분을 구성하고 제2 광 가이드(128-2)는 광 가이드(128)의 제2 부분을 구성한다.
다양한 실시형태에 따르면, 컨트롤러(122)는, 회절 격자(404)를 통해 제2 광 가이드(128-2) 밖으로 회절되는 회절된 광선(406)이 뷰어의 눈동자(410)의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점(408)에 수렴하게 하기 위해, 백라이트(124)의 광 가이드(128-1 및 128-2)를 제어하도록 구성된다. 눈동자(410)의 공간에서의 위치는 센서(132)로부터 수신되는 뷰어 위치 데이터로부터 결정될 수 있다. 위치 데이터는 디스플레이(130)로부터의 눈동자(410)의 거리(상대적 Z 위치), 디스플레이(130)의 수평 축으로부터의 눈동자(410)의 거리(상대적 Y 위치), 및 디스플레이(130)의 수직 축으로부터의 눈동자(410)의 거리(상대적 X 위치)를 포함할 수 있다. 디스플레이(130)는 백라이트(124)의 전면에 위치되고, 회절된 광선(406)이 집중점(408)에 수렴할 때 뷰어의 눈동자(410)에 이미지(예를 들면, 2D 또는 3D 이미지)를 디스플레이하도록 구성된다.
컨트롤러(122)는, 회절된 광선(406)이 집중점(408)에 수렴하게 하기 위해, 제1 광 가이드(128-1) 및 제2 광 가이드(128-2) 둘 모두에서 액정층을 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 컨트롤러(122)는, 광 가이드(128-1 및 128-2)에서의 액정층의 피치를 전자적으로 변경함으로써 디스플레이(130)로부터 더 가깝게 또는 더 멀어지게 이동하도록 집중점(408)을 제어할 수 있다. 이것은 도 3과 관련하여 상기에서 상세히 설명되어 있다.
예(400)에서, 백라이트(124)는 제1 방향수정 광학장치(redirection optic)(412) 및 제2 방향수정 광학장치(414)를 더 포함하는데, 이들은 각각 주사 미러 또는 임의의 타입의 미러 또는 광을 반사하는 반사 구조체로서 구현될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(122)는, 조명기(126)에 의해 제1 광 가이드(128-1) 안으로 입사되는 광선의 입사 각도를 변경하도록 제1 방향수정 광학장치(412)를 제어함으로써, 회절된 광선(406)의 집중점(408)을 좌우로 주사하도록 구성된다. 집중점(408)을 좌우로 주사하는 것은, 컨트롤러(122)가 회절된 광선(406)을 눈동자(410)의 상대적 X 위치에 집중시키는 것을 가능하게 한다.
예를 들면, 조명기(126)가 광선을 제1 광 가이드(128-1) 안으로 입사하는 경우, 광선은 제1 광 가이드(128-1)를 통과하고 제1 방향수정 광학장치(412)와 조우한다. 제1 방향수정 광학장치(412)는, 내부 전반사를 위한 임계각보다 더 큰 각도로 광선을 다시 제1 광 가이드(128-1) 안으로 반사시킨다. 광선의 입력 각도를 좌우로 주사하기 위해, 컨트롤러(122)는 Y 축에 대해 경사지도록 제1 방향수정 광학장치(412)를 제어하는데, 이것은 집중점(408)이 좌우로 이동하게 한다.
제1 방향수정 광학장치(412)에서 반사한 후, 광선은 내부 전반사에 의해 제1 방향수정 광학장치(412)로부터 멀어지게 그리고 제1 광 가이드(128-1) 안으로 전파하고, 그 때, 광선의 회절된 성분은, 광선이 회절 격자(402)를 만날 때마다, 제2 방향수정 광학장치(414)를 향해 제1 광 가이드(128-1)의 밖으로 회절된다. 제2 방향수정 광학장치(414)는 광선의 회절된 성분을 제1 광 가이드(128-1)를 통해 그리고 제2 광 가이드(128-2) 안으로 반사한다.
몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(122)는, 제1 광 가이드(128-1) 밖으로 회절되는 광선의 회절된 성분의 제2 광 가이드(128-2) 안으로의 입력 각도를 변경하도록 제2 방향수정 광학장치(414)를 제어함으로써, 회절된 광선(406)의 집중점(408)을 상하로 주사하도록 구성된다. 집중점(408)을 상하로 주사하는 것은, 컨트롤러(122)가 회절된 광선(406)을 눈동자(410)의 상대적 Y 위치에 집중시키는 것을 가능하게 한다. 광선의 회절된 성분의 입력 각도를 상하로 주사하기 위해, 컨트롤러(122)는 제2 방향수정 광학장치(414)가 X 축에 대해 경사지게 하는데, 이것은 집중점(408)이 상하로 이동하게 한다.
컨트롤러(122)는, 다수의 유저의 각각의 유저의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 다수의 상이한 유저로부터의 뷰어 위치 데이터를 수신할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 그 다음, 컨트롤러(122)는, 디스플레이(130)가 다수의 유저의 각각의 유저의 각각의 눈동자에 이미지를 렌더링하게 하기 위해, 다수의 유저의 각각의 유저의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 광을 집중시키도록 백라이트(124)를 제어할 수 있다.
예시적인 방법
도 5는 페이즈 컨트롤 백라이트를 제어하기 위한 예시적인 방법(500)을 묘사하는 흐름도이다. 블록 502는 디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 뷰어 위치 데이터를 수신한다. 예를 들면, 컨트롤러(122)(도 1)는, 디스플레이(130)의 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 뷰어 위치 데이터를 센서(132)로부터 수신한다.
블록 504는, 회절 격자를 포함하는 광 가이드 안으로 광선을 입사하도록 조명기를 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(122)는, 회절 격자(304)를 포함하는 광 가이드(128) 안으로 광선을 입사하도록 조명기(126)를 제어한다. 몇몇 실시형태에서, 광 가이드(128)는 광 가이드 내부에 액정층(302)을 더 포함한다.
블록 506은, 광선이 회절 격자를 통해 광 가이드 밖으로 회절하게 하기 위해 그리고 디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점에 수렴하게 하기 위해, 광 가이드 내부에서 광선의 페이즈를 변경하도록 광 가이드를 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(122)는, 광선이 회절 격자(304)를 통해 광 가이드(128) 밖으로 회절하게 하기 위해 그리고 디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점에 수렴하게 하기 위해, 광 가이드(128) 내부에서 광선의 페이즈를 변경하도록 광 가이드(128)를 제어한다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(122)는, 광선이 회절 격자(304)를 통해 광 가이드(128) 밖으로 회절하게 하기 위해 그리고 디스플레이(130)의 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 집중점에 수렴하게 하기 위해, 광선의 페이즈를 변경하도록 액정층(302)을 제어한다. 제어는, 회절된 광선이 집중점에 수렴할 때, 광 가이드 전면에 위치되는 디스플레이가 3차원 이미지를 뷰어의 각각의 눈동자에 디스플레이하게 한다.
몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(122)는 디스플레이(130)로부터의 집중점의 거리뿐만 아니라, 디스플레이(130)에 대한 집중점의 수평 위치 및 수직 위치도 제어할 수 있다. 디스플레이(130)로부터의 집중점의 거리를 제어하기 위해, 컨트롤러(122)는 액정층(302)의 피치를 전자적으로 변경할 수 있다. 컨트롤러(122)는 또한, 집중점을 좌우로 주사하도록 방향수정 광학장치를 제어함으로써 집중점의 수평 위치를 제어할 수 있고, 집중점을 상하로 주사하도록 추가적인 방향수정 광학장치를 제어함으로써 집중점의 수직 위치를 제어할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(122)는 또한, 디스플레이(130)의 추가적인 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 추가적인 위치에 대응하는 추가적인 위치 데이터를 수신하도록 구성된다. 그 다음, 컨트롤러(122)는 광 가이드(128) 안으로 추가적인 광선을 입사하도록 조명기(126)를 제어할 수 있고, 추가적인 광선이 회절 격자(304)를 통해 광 가이드 밖으로 회절하게 하기 위해 그리고 디스플레이(130)의 추가적인 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 추가적인 위치에 대응하는 집중점에 수렴하게 하기 위해, 광 가이드(128) 내부에서 추가적인 광선의 페이즈를 변경하도록 광 가이드(128)를 제어할 수 있다.
예시적인 디바이스
도 6은, 페이즈 컨트롤 백라이트를 가능하게 하는 기술을 구현하기 위한, 이전의 도 1 내지 도 5를 참조로 설명되는 바와 같은 임의의 타입의 클라이언트, 서버, 및/또는 디스플레이 디바이스로서 구현될 수 있는 예시적인 디바이스(600)의 다양한 컴포넌트를 예시한다. 실시형태에서, 디바이스(600)는, 유선 및/또는 무선 디바이스, 평판 디스플레이 형태로서의 헤드 장착형 디스플레이 디바이스(예를 들면, 안경, 썬글라스 등등), 텔레비전, 텔레비전 클라이언트 디바이스(예를 들면, 텔레비전 셋탑 박스, 디지털 비디오 레코더(digital video recorder; DVR) 등등), 소비자 디바이스, 컴퓨터 디바이스, 서버 디바이스, 휴대형 컴퓨터 디바이스, 유저 디바이스, 통신 디바이스, 비디오 프로세싱 및/또는 렌더링 디바이스, 어플라이언스 디바이스(appliance device), 게임용 디바이스, 전자 디바이스, 및/또는 다른 타입의 디바이스 중 하나 또는 조합으로서 구현될 수 있다. 디바이스(60)는 또한, 뷰어(예를 들면, 사람 또는 유저) 및/또는 디바이스의 유저, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 조합을 포함하는 논리 디바이스를 디바이스가 기술하도록 디바이스를 동작시키는 엔티티와 관련될 수도 있다.
디바이스(600)는 디바이스 데이터(604)(예를 들면, 수신된 데이터, 수신되고 있는 데이터, 브로드캐스트가 예정된 데이터, 데이터의 데이터 패킷 등등)의 유선 및/또는 무선 통신을 가능하게 하는 통신 디바이스(602)를 포함한다. 디바이스 데이터(604) 또는 다른 디바이스 컨텐츠는 디바이스의 구성 설정, 디바이스 상에 저장되는 미디어 컨텐츠, 및/또는 디바이스의 유저와 관련되는 정보를 포함할 수 있다. 디바이스(600) 상에 저장되는 미디어 컨텐츠는 임의의 타입의 오디오, 비디오, 및/또는 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 디바이스(600)는, 유저 선택가능 입력, 메시지, 음악, 텔레비전 미디어 컨텐츠, 녹화된 비디오 컨텐츠, 및 임의의 컨텐츠 및/또는 데이터 소스로부터 수신되는 임의의 다른 타입의 오디오, 비디오, 및/또는 이미지 데이터와 같은, 임의의 타입의 데이터, 미디어 컨텐츠, 및/또는 입력이 수신될 수 있는 하나 이상의 데이터 입력부(606)를 포함한다.
디바이스(600)는 또한, 직렬 및/또는 병렬 인터페이스, 무선 인터페이스, 임의의 타입의 네트워크 인터페이스, 모뎀 중 임의의 하나 이상으로서, 그리고 임의의 타입의 통신 인터페이스로서 구현될 수 있는 통신 인터페이스(608)를 포함한다. 통신 인터페이스(608)는 디바이스(600)와 통신 네트워크 사이에 접속 및/또는 통신 링크를 제공하는데, 이 접속 및/또는 통신 링크에 의해, 다른 전자 디바이스, 컴퓨팅 디바이스, 및 통신 디바이스는 디바이스(600)와 데이터를 전달한다.
디바이스(600)는, 디바이스(600)의 동작을 제어하는 그리고 페이즈 컨트롤 백라이트를 구현하기 위한 기술을 가능하게 하는 다양한 컴퓨터 실행가능 명령을 프로세싱하는 하나 이상의 프로세서(610)(예를 들면, 마이크로프로세서, 컨트롤러 등등 중 임의의 것)를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디바이스(600)는, 612로 일반적으로 식별되는 프로세싱 및 제어 회로와 연계하여 구현되는 하드웨어, 펌웨어, 시스템온칩(system-on-chip; SoC), 또는 고정된 로직 회로부 중 임의의 하나 또는 조합으로 구현될 수 있다. 도시되진 않지만, 디바이스(600)는 디바이스 내의 다양한 컴포넌트를 커플링하는 시스템 버스 또는 데이터 전송 시스템을 포함할 수 있다. 시스템 버스는, 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러, 주변장치 버스, 범용 직렬 버스, 및/또는 다양한 버스 아키텍쳐 중 임의의 것을 활용하는 프로세서 또는 로컬 버스와 같은 상이한 버스 구조체 중 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다.
디바이스(600)는 또한, 영구적인 및/또는 비일시적인(즉, 단순한 신호 전송과 대비하여) 데이터 저장을 가능하게 하는 하나 이상의 메모리 디바이스와 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체(614)를 포함하는데, 그 예는 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 불휘발성 메모리(예를 들면, 리드 온리 메모리(read-only memory; ROM)), 불휘발성 RAM(nonvolatile RAM; NVRAM), 플래시 메모리, EPROM, EEPORM 등등), 및 디스크 저장 디바이스를 포함한다. 디스크 저장 디바이스는, 하드 디스크 드라이브, 기록가능 및/또는 재기록가능 컴팩트 디스크(compact disc; CD), 임의의 타입의 디지털 다기능 디스크(digital versatile disc; DVD) 등등과 같은 임의의 타입의 자기 또는 광학 저장 디스크일 수도 있다. 디바이스(600)는 또한 대용량 저장 매체 디바이스(616)를 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독가능 저장 매체(614)는 디바이스 데이터(604)뿐만 아니라, 디바이스 애플리케이션(618) 및 디바이스(600)의 동작 양태에 관련되는 임의의 다른 타입의 정보 및/또는 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 메커니즘을 제공한다. 예를 들면, 운영체제(620)이 컴퓨터 애플리케이션으로서 컴퓨터 판독가능 저장 매체(614)에 의해 유지될 수 있고 프로세서(610) 상에서 실행될 수 있다. 디바이스 애플리케이션(618)은 디바이스 매니저, 예컨대 임의의 형태의 제어 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 신호 프로세싱 및 제어 모듈, 특정 디바이스에 본질적인 코드, 특정 디바이스에 대한 하드웨어 추상층 등등을 포함할 수도 있다.
디바이스 애플리케이션(618)은 또한, 페이즈 컨트롤 백라이트를 사용하거나 가능하게 하는 기술을 구현하기 위한 임의의 시스템 컴포넌트 또는 모듈을 포함한다. 이 예에서, 디바이스 애플리케이션(618)은 페이즈 컨트롤 백라이트를 제어하기 위한 컨트롤러(122)를 포함할 수 있다.
결론
본 문서는 페이즈 컨트롤 백라이트를 구현하기 위한 다양한 장치 및 기술을 설명한다. 비록 본 발명이 구조적 특징들 및/또는 방법론적 액트(act)에 고유한 언어로 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명은 설명되는 특정한 특징 또는 액트에 반드시 제한되지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 대신, 특정한 특징 및/또는 액트는 청구된 본 발명을 구현하는 예시적인 형태로서 개시된다.

Claims (10)

  1. 디스플레이 디바이스에 있어서,
    조명기 및 광 가이드 - 상기 광 가이드는 상기 광 가이드 내부의 액정층 및 회절 격자를 포함하고, 상기 조명기는 상기 광 가이드 안으로 광선(light ray)을 입사하도록 구성되고, 상기 회절 격자는 상기 광 가이드 밖으로 광선을 회절시키도록 구성됨 - 를 포함하는 백라이트;
    상기 백라이트의 전면(front)에 위치되는 디스플레이;
    상기 디스플레이에 대한 뷰어(viewer)의 각각의 눈동자(pupil)의 공간에서의 위치를 결정하기 위해 뷰어 위치 데이터를 수집하도록 구성되는 센서; 및
    상기 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 상기 위치에 대응하는 집중점(concentration point)에 상기 회절된 광선이 수렴하게 하기 위해, 상기 액정층을 제어하도록 구성되는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 디스플레이는, 상기 회절된 광선이 상기 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 상기 위치에 대응하는 상기 집중점에 수렴할 때, 상기 뷰어의 각각의 눈동자에 이미지를 디스플레이하도록 구성되는 것인, 디스플레이 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한, 상기 집중점을 상기 디스플레이로부터 전후로(forwards and backwards) 이동시키도록 상기 액정층의 피치를 전자적으로 변경함으로써, 상기 디스플레이로부터의 상기 집중점의 거리를 제어하도록 구성되는 것인, 디스플레이 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트는 방향수정 광학장치(redirection optic)를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 또한, 상기 광 가이드 안으로 입사되는 상기 광선의 입사 각도를 변경하도록 상기 방향수정 광학장치를 제어함으로써, 상기 회절된 광선의 상기 집중점을 좌우로(side-to-side) 주사하도록 구성되는 것인, 디스플레이 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 백라이트는,
    추가적인 광 가이드; 및
    추가적인 방향수정 광학장치
    를 더 포함하고,
    상기 추가적인 광 가이드는, 상기 추가적인 광 가이드 내부의 추가적인 액정층, 및 추가적인 회절 격자를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 또한, 상기 광 가이드 밖으로 회절되는 광선의 상기 추가적인 광 가이드 안으로의 입사 각도를 변경하기 위해, 상기 추가적인 방향수정 광학장치를 제어함으로써 상기 집중점을 상하로 주사하도록 구성되는 것인, 디스플레이 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 추가적인 액정층은 서로 수직인 방향으로 픽셀화되는(pixelated) 것인, 디스플레이 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 뷰어 위치 데이터는, 상기 디스플레이로부터의 상기 뷰어의 각각의 눈동자의 거리, 상기 디스플레이의 수평 축으로부터의 상기 뷰어의 각각의 눈동자의 거리, 및 상기 디스플레이의 수직 축으로부터의 상기 뷰어의 각각의 눈동자의 거리를 포함하는 것인, 디스플레이 디바이스.
  7. 방법에 있어서,
    디스플레이의 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 위치에 대응하는 뷰어 위치 데이터를 수신하는 단계;
    회절 격자를 포함하는 광 가이드 안으로 광선을 입사하도록 조명기를 제어하는 단계; 및
    광선이 상기 회절 격자를 통해 상기 광 가이드 밖으로 회절하게 하기 위해 그리고 상기 디스플레이의 상기 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 상기 위치에 대응하는 집중점에 수렴하게 하기 위해, 상기 광 가이드 내부에서 상기 광선의 페이즈(phase)을 변경하도록 상기 광 가이드를 제어하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조명기 및 상기 광 가이드는 상기 백라이트의 전면에 위치되는 디스플레이를 조명하도록 구성되는 백라이트를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 광 가이드 밖으로 회절되는 상기 광선이 상기 집중점에 수렴할 때 상기 뷰어의 각각의 눈동자에 이미지를 디스플레이하도록 구성되는 것인, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광 가이드는 상기 광 가이드 내부의 액정층을 더 포함하고,
    상기 제어하는 단계는, 광선이 상기 회절 격자를 통해 상기 광 가이드 밖으로 회절하게 하기 위해 그리고 상기 디스플레이의 상기 뷰어의 각각의 눈동자의 공간에서의 상기 위치에 대응하는 집중점에 수렴하게 하기 위해, 상기 광 가이드 내부에서 상기 광선의 상기 페이즈를 변경하도록 상기 액정층을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는, 상기 액정층의 피치를 전자적으로 변경함으로써 상기 디스플레이로부터의 상기 집중점의 거리를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
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