KR20170013915A - 가변 시야각을 갖는 광학 시스템 - Google Patents

가변 시야각을 갖는 광학 시스템 Download PDF

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Abstract

조명 구성요소, 조명 구성요소에 인접한 스위칭가능 확산기, 및 조명 구성요소 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 조명 구성요소에 인접하게 배치되거나, 디스플레이 패널 반대편에 조명 구성요소에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하는 광학 시스템이 기술된다. 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있다. 저-흡수 광학 구성요소는 조명 구성요소가 조명되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공한다.

Description

가변 시야각을 갖는 광학 시스템{OPTICAL SYSTEMS HAVING VARIABLE VIEWING ANGLES}
고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC) 층이 가변 시야각 디스플레이(variable viewing angle display)를 제공하기 위해 루버 필름(louver film)과 관련하여 스위칭가능 확산기(switchable diffuser)로서 사용될 수 있다. 그러나, 그러한 접근법에 관한 몇 가지 결함이 있다. 예를 들어, PDLC 층은 많은 디스플레이 응용에서 부적당하기에 충분히 높은 탁도(haze)를 투명 상태(clear state)에서 갖는다. 또한, 루버 필름은 백라이트 시스템에서 광의 상당한 부분을 흡수하며 이것은 비효율적인 디스플레이를 야기할 수 있다. 따라서, 개선된 가변 시야각 디스플레이에 대한 필요성이 존재한다.
본 설명의 몇몇 태양에서, 제1 주 표면(major surface)을 갖는 스위칭가능 확산기, 제1 주 표면 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소, 및 제1 주 표면으로부터 스위칭가능 확산기를 조명하도록 배치된 조명 구성요소를 포함하는 광학 시스템이 제공된다. 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태(substantially clear state) 또는 제1 혼탁 상태(hazy state)에 있을 수 있다. 광학 시스템은 공기 계면이 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면에 존재하거나 저-굴절률 층(low-index layer)이 조명 구성요소와 스위칭가능 확산기 사이에 배치되도록 구성된다. 저-흡수 광학 구성요소는 조명 구성요소가 제1 주 표면으로부터 스위칭가능 확산기를 조명하고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과(collimating effect) 또는 방향전환 효과(turning effect)를 제공한다.
본 설명의 몇몇 태양에서, 도광체(light guide), 도광체에 인접한 스위칭가능 확산기, 및 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 도광체에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하는 광학 시스템이 제공된다. 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있다. 공기 간극(air gap) 또는 저-굴절률 층이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시킨다. 저-흡수 광학 구성요소는 광이 도광체 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공한다.
본 설명의 몇몇 태양에서, 광 추출 특징부(light extraction feature)를 포함하는 도광체, 도광체에 인접한 스위칭가능 확산기, 및 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 도광체에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하는 광학 시스템이 제공된다. 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있다. 저-흡수 광학 구성요소는 광이 도광체 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공한다.
도 1은 광학 시스템의 측면도.
도 2는 광학 시스템의 측면도.
도 3은 광학 시스템의 측면도.
도 4는 광학 시스템의 측면도.
도 5는 광학 시스템의 측면도.
도 6은 스위칭가능 확산기의 정면도.
도 7은 도광체의 사시도.
하기의 설명에서, 본 발명의 설명의 일부를 이루며 구체적인 실시예가 예로서 도시되어 있는 첨부된 도면 세트를 참조한다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 달리 지시되지 않는 한, 하나의 실시예에 대한 유사한 특징부는 다른 실시예에 대한 유사한 특징부와 동일한 재료를 포함할 수 있고, 그것과 동일한 속성을 가질 수 있고, 그것과 동일하거나 유사한 기능을 제공할 수 있다. 하나의 실시예에 대해 기술된 추가적인 또는 선택적인 특징부는 또한, 적절한 경우, 명시적으로 언급되지 않더라도, 다른 실시예에 대한 추가적인 또는 선택적인 특징부일 수 있다. 본 설명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 실시예가 고려되고 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 사용되는 모든 과학 및 기술 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에 제공된 정의는 본 명세서에 빈번하게 사용되는 소정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 개시의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 특징부 크기, 양, 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시를 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 사용은 그 범위 내의 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 그것의 의미에 있어서 "및/또는"을 포함하는 것으로 사용된다.
본 명세서에 사용되는 경우, "하부", "상부", "밑", "아래", "위", 및 "상부에"를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 공간적으로 관련된 용어는 설명의 용이함을 위해 소정 요소(들)의, 다른 요소에 대한 공간적 관계를 기술하는 데 이용된다. 그러한 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시되고 본 명세서에 기술된 특정 배향에 더하여, 사용 또는 작동 시의 장치의 상이한 배향들을 포함한다. 예를 들어, 도면에 도시된 물체가 반전되거나 뒤집히면, 다른 요소들 아래에 또는 밑에 있는 것으로 이전에 기술된 부분이 그때는 이들 다른 요소 위에 있을 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 층, 구성요소, 또는 요소가 서로 인접한 것으로 기술될 수 있다. 층, 구성요소, 또는 요소는 직접 접촉함으로써, 하나 이상의 다른 구성요소를 통해 연결됨으로써, 또는 서로 옆에 유지되거나 서로 부착됨으로써 서로 인접할 수 있다. 직접 접촉하는 층, 구성요소, 또는 요소는 바로 인접한 것으로 기술될 수 있다.
스위칭가능 프라이버시 필름(switchable privacy film)을 얻기 위해 루버 필름과 관련하여 디스플레이에 고분자 분산형 액정(PDLC) 층을 사용하는 것이 당업계에 설명되었다. 그러나, 루버 필름은, 특히 비-수직(off-normal) 입사에서, 광을 흡수하며, 이에 따라 재순환 백라이트에 사용될 때 비효율적일 수 있다. 디스플레이에서 시야각을 변경하기 위해 PDLC 층이 굴절 요소와 함께 사용될 수 있다는 것이 또한 알려져 있다. 그러나, 그러한 디스플레이에서, PDLC 층은 굴절 요소 및 굴절 요소 반대편에 도광체 부근에 위치된 반사기에 의해 제공되는 재순환 영역 밖에 위치설정된다. 이러한 위치설정은 PDLC 층의 비교적 투명 상태에서의 고유 탁도가 재순환 프로세스를 방해하지 않도록 선택된다.
본 출원인은 굴절 요소일 수 있는 저-흡수 요소와 도광체 사이의 영역에서 스위칭가능 확산기 층을 갖는 광학 시스템이 협시야각 모드(narrow angle viewing mode)를 현저히 저하시킴이 없이 광시야각 모드(wide angle viewing mode)에서 높은 균일도를 제공할 수 있다는 것을 알게 되었다. 이는 스위칭가능 확산기의 적합한 선택에 의해 달성된다. 저-흡수 요소를 재순환 공동(recycling cavity) 내에 위치시키는 것이 바람직할 수 있는데, 왜냐하면 그러한 기하학적 구조는 통합형 광학 시스템이 구성되도록 허용하기 때문이다. 예를 들어, 다른 곳에서 상세히 논의되는 바와 같이, 프리즘 필름(prism film)은 광학적으로 투명한 접착제를 이용하여 프리즘 필름을 스위칭가능 확산기에 라미네이팅(laminating)함으로써 스위칭가능 확산기 층과 통합될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기는 스멕틱(smectic) A 액정을 포함한다. 스멕틱 A 액정을 포함하는 스위칭가능 확산기는 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 약 3% 이하의 축상(on-axis) 탁도를 가질 수 있다. 몇몇 경우에, 축상 탁도는 1%만큼 낮을 수 있다. 대조적으로, PDLC 확산기는 그것의 가장 투명한 상태에 있을 때 5% 초과의 축상 탁도를 갖는다. PDLC 확산기의 축외(off-axis) 탁도는 그것의 투명 상태에 있을 때 5%보다 상당히 더 높은 반면, 스멕틱 A 확산기의 축외 탁도는 축외에서 낮게 유지된다. 스멕틱 A 스위칭가능 확산기 및 PDLC 스위칭가능 확산기의 최대 탁도는 100%에 근접한다. 탁도는 ASTM D1003-13 "투명 플라스틱의 탁도 및 시감 투과율에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics)"에 규정된 바와 같이 그것의 방향이 입사 빔의 방향으로부터 2.5도를 초과하여 벗어나도록 산란되는 투과된 광의 백분율로 정의될 수 있다. 탁도는 ASTM D1003-13 표준을 준수하는 비와이케이-가드너 인크.(BYK-Gardner Inc.)(미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재)로부터 입수가능한 헤이즈-가드 플러스(HAZE-GARD PLUS) 측정기를 사용하여 결정될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "쌍안정" 스위칭가능 확산기는 각각의 영역이 실질적으로 안정된 2가지 이상의 상태를 갖는 하나 이상의 영역을 갖춘 전기적 스위칭가능 확산기이다. "실질적으로 안정된"은 전압이 스위칭가능 확산기를 가로질러 인가됨이 없이 상태가 소정 기간, 예를 들어 수시간 또는 수일에 걸쳐 유지됨을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기는 쌍안정성인 스멕틱 A 액정을 포함한다. 스멕틱 A 액정을 사용한 전기적 스위칭가능 확산기는 실질적으로 안정된 실질적 투명 상태와, 다양한 혼탁 상태에서 탁도 값에 의해 특징지어질 수 있는 복수의 실질적으로 안정된 혼탁 상태를 갖는다.
본 개시의 실시예는 조명 구성요소로부터 디스플레이 패널을 통해 그리고 저-흡수 광학 구성요소를 통해 출력 표면까지 연장되는 광학 경로와 교차하는 스위칭가능 확산기를 구비하는 광학 시스템을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기는 광이 먼저 스위칭가능 확산기를 통해 투과되고 이어서 저-흡수 시준 구성요소로 투과되도록 배치된다. 몇몇 경우에, 그러한 실시예는 공통 광학 경로를 따라 시준-해제 구성요소를 제공한 후에 시준 구성요소를 제공하는 것으로 기술될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저-흡수 광학 구성요소는 재순환 공동 내에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 저-흡수 광학 구성요소는 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된다. 몇몇 실시예에서, 저-흡수 광학 구성요소는 조명 구성요소 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 조명 구성요소에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 조명 구성요소에 인접하게 배치된다. 몇몇 실시예에서, 조명 구성요소는 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 조명 구성요소는 도광체와 함께, 도광체의 에지 내로 광을 주입하도록 배치되는, LED와 같은, 광원을 포함한다. 적합한 도광체가 미국 특허 출원 공개 제2010/0014027호(리(Li) 등)와 미국 특허 제7,532,800호(이이무라(Iimura)) 및 제7,699,516호(리(Lee))에 기술된다.
도 1은 출력 표면(102)을 갖춘 그리고 광학 경로(112)를 갖는 광을 생성할 수 있는 조명 구성요소(110)를 포함하는 광학 시스템(100)의 개략 측면도이다. 광학 시스템(100)은 제1 주 표면(122)을 갖는 전기적 스위칭가능 확산기(120), 협시야각 출력(131) 또는 광시야각 출력(133)을 가질 수 있는 디스플레이 패널(130), 및 확산기 데이터 채널(141)로 스위칭가능 확산기(120)에 확산기 상태 데이터를 제공하는 확산기 제어기(140)를 포함한다. 조명 구성요소(110)는 광원(150)과 도광체(160)를 포함한다. 조명 구성요소(110)는 출력 표면(102) 반대편에 스위칭가능 확산기(120)에 인접하게 배치된다. 광학 시스템(100)은 또한 선택적인 광학 필름(170)을 포함할 수 있고, 광학 구성요소(180)를 포함한다. 선택적인 광학 필름(170) 및 광학 구성요소(180) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 단일 필름일 수 있거나, 또는 광학적으로 투명한 접착제로 함께 라미네이팅될 수 있거나 층들 사이에 공기 간극이 있는 상태로 함께 적층될 수 있는 필름의 스택(stack)일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 선택적인 광학 필름(170)이 포함되며 저-굴절률 층이다. 몇몇 실시예에서, 선택적인 광학 필름(170)이 포함되지 않아, 공기 간극만이 스위칭가능 확산기(120)와 도광체(160)를 분리시키고 공기 계면이 제1 주 표면(122)에 존재한다. 몇몇 실시예에서, 광학 필름(170)은 확산기이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "저-굴절률" 재료는 약 1.45 이하의 굴절률을 갖는 재료를 말한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 다르게 규정되지 않는 한, "굴절률"은 25℃에서 589 nm(나트륨 D 선(sodium D line))의 파장을 갖는 광에 대한 굴절률을 말한다. 몇몇 실시예에서, 저-굴절률 재료는 약 1.45 이하 또는 ㅇ약 1.42 이하 또는 약 1.41 이하 또는 약 1.39 이하의 굴절률을 갖는 광학적으로 투명한 접착제이다. 적합한 저-굴절률의 광학적으로 투명한 접착제는 1.315 내지 1.44의 범위의, 제조자에 의해 인용된 굴절률을 갖는 놀랜드 광학 접착제(Norland Optical Adhesive) 1315, 132, 138, 142 및 144(미국 뉴저지주 크랜버리 소재의 놀랜드 프로덕츠(Norland Products)로부터 입수가능함)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 저-굴절률 층은 약 1.3 미만 또는 약 1.2 미만 또는 심지어 약 1.15 미만의 굴절률을 갖는 초저-굴절률(ultra low-index, ULI) 층이다. 적합한 ULI 재료는 미국 특허 출원 공개 제2012/0038990호(하오(Hao) 등)에 기술된 것과 같은 나노공극형(nanovoided) 재료를 포함한다.
디스플레이 패널(130)은 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있고, 편광 재순환(polarization recycling)을 위한 반사 편광기와 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 반사 편광기가 광학 구성요소(180)의 층으로서 포함될 수 있다. 광학 시스템(100)은 선택적인 광학 필름(170), 광학 구성요소(180) 또는 디스플레이 패널(130)에 포함될 수 있는 반사 편광기에 의해 다시 도광체(160)를 통해 반사되는 광의 재순환을 제공함으로써 효율을 증가시키는 데 사용될 수 있는, 스위칭가능 확산기(120) 반대편에 도광체(160)에 인접하게 배치되는 반사기를 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도광체(160)는 광 반사 후방 표면을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기(120)가 제1 상태에 있을 때, 광학 시스템(100)은 특성 시야각(characteristic viewing angle) θW를 갖는 광시야각 출력(133)을 생성하고, 스위칭가능 확산기(120)가 제2 상태에 있을 때, 광학 시스템(100)은 특성 시야각 θN을 갖는 협시야각 출력(131)을 생성한다. 특성 시야각은 세기(intensity)의 출력 각도 분포의 면에서 반치전폭(full width at half maximum)으로 정의될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 방향을 따라 제1 특성 시야각이 있고, 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 제2 특성 시야각이 있다. 예를 들어, 광학 시스템(100)은 스위칭가능 확산기(120)가 제1 및 제2 상태 둘 모두에 있을 때 수직 방향으로 협시야각을 갖는 출력을 가질 수 있고, 스위칭가능 확산기(120)가 제1 상태에 있을 때 수평 방향으로 광시야각 출력을, 그리고 스위칭가능 확산기(120)가 제2 상태에 있을 때 수평 방향으로 협시야각 출력을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 시스템(100)은 스위칭가능 확산기(120)가 제1 상태에 있을 때 수직 및 수평 방향 둘 모두로 광시야각 출력을, 그리고 스위칭가능 확산기(120)가 제2 상태에 있을 때 수직 및 수평 방향 둘 모두로 협시야각 출력을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 상태는 제1 혼탁 상태이고 제2 상태는 실질적 투명 상태이다.
확산기 데이터 채널(141)은 확산기 상태 데이터와 스위칭 신호를 스위칭가능 확산기(120)에 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 확산기 제어기(140)는 컴퓨터 내의 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU)를 사용하여 구현된다. 몇몇 실시예에서, 확산기 제어기(140)는 모니터 내에 배치되는 마이크로제어기 유닛을 사용하여 구현된다. 광학 시스템(100)은 확산기 제어기(140)가 신호 또는 신호들을 확산기 데이터 채널(141)로 스위칭가능 확산기(120)에 전송하여 스위칭가능 확산기로 하여금 상태를 변화시키게 할 수 있도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 확산기 제어기(140)는 신호를 확산기 데이터 채널(141)로 스위칭 장치에 전송하며, 이 스위칭 장치는 스위칭가능 확산기가 상태를 변화시키게 하기 위해 스위칭가능 확산기에 전압 파형을 인가한다.
확산기 제어기 및/또는 스위칭 장치를 포함하는 광학 시스템의 다양한 실시예가 발명의 명칭이 "가변 시야각 광학 시스템(Variable Viewing Angle Optical Systems)"이고 본 출원과 동일자로 출원된, 공히 양도된 미국 특허 출원 제62/005542호에서 논의되며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
몇몇 실시예에서, 광학 구성요소(180)는 도광체(160)로부터 디스플레이 패널(130)로 출력되는 광을 부분적으로 시준하는 하나 이상의 프리즘 필름을 포함한다. 스위칭가능 확산기(120)가 실질적 투명 상태에 있을 때, 광학 구성요소(180)를 통과하는 부분적으로 시준된 광은 그것이 디스플레이 패널(130)에 도달할 때 여전히 부분적으로 시준된다. 이어서 디스플레이 패널(130)로부터의 출력은 그것이 협시야각 모드로 제1 광 출력을 제공하도록 부분적으로 시준된다. 스위칭가능 확산기가 혼탁 상태에 있을 때, 부분적으로 시준된 광은 스위칭가능 확산기에 의해 부분적으로 확산되어, 덜 시준된 광이 디스플레이 패널(130)에 도달하는 결과를 가져와서, 그것이 광시야각 모드로 제2 광 출력을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 도광체(160)로부터 출력되는 광은 부분적으로 시준되고, 광학 구성요소(180)는 입력 각도에서 도광체(160)로부터의 부분적으로 시준된 광을 수광하고 디스플레이 패널(130)에 대한 법선에 더 가까운 방향에서 부분적으로 시준된 광을 투과시키는 방향전환 필름(turning film)이다. 몇몇 실시예에서, 광학 구성요소(180)는 제2 각도 분포를 갖는 광 입력이 광학 구성요소(180)에 제공될 때 제1 각도 분포를 갖는 광 출력을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제1 각도 분포는 광학 시스템(100)의 출력 표면(102)의 법선에 실질적으로 더 가까운 평균 출력 방향을 갖거나(즉, 광학 구성요소(180)가 방향전환 효과를 제공함), 제2 각도 분포와 비교해 실질적으로 더 시준된다(즉, 광학 구성요소(180)가 시준 효과를 제공함).
루버 필름은, 특히 비-수직(off-normal) 입사에서, 광을 흡수하며, 이에 따라 재순환 백라이트에 사용될 때 비효율적일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 포함된다면, 선택적인 광학 필름(170), 및 광학 구성요소(180)는 저 흡수성이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "저-흡수" 필름 또는 구성요소는 램버시안 각도 분포(Lambertian angular distribution)를 갖는 표준 발광체(standard illuminant) E로부터의 입력 광의 광속의 약 20% 미만을 흡수하는 필름 또는 구성요소이다. 표준 발광체 E는 가시 파장 범위(380 nm 내지 780 nm)에 걸쳐 일정한 스펙트럼 파워 분포(spectral power distribution)를 갖는 등-에너지(equal-energy) 발광체이다. 루버 필름은, 이에 비해, 램버시안 각도 분포를 갖는 표준 발광체 E로부터의 입력 광의 광속의 약 30%를 흡수할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 램버시안 각도 분포를 갖는 표준 발광체 E로부터의 입력 광의 광속의 약 15% 미만 또는 약 10% 미만 또는 심지어 약 5% 미만을 흡수하는 저-흡수 구성요소 또는 필름이 사용된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "저-흡수 영역"은 램버시안 각도 분포를 갖는 표준 발광체 E로부터의 입력 광의 광속의 약 20% 미만을 흡수하는 재료 또는 구성요소를 수용하는 직육면체 형상의 영역이다. 몇몇 실시예에서, 저-흡수 영역은 램버시안 각도 분포를 갖는 표준 발광체 E로부터의 입력 광의 광속의 약 15% 미만 또는 약 10% 미만 또는 심지어 약 5% 미만을 흡수하는 재료 또는 구성요소를 수용한다.
몇몇 실시예에서, 광학 구성요소(180)는, 제1 주 표면(122) 반대편에 스위칭가능 확산기(120)에 인접하게 배치되고, 조명 구성요소(110)가 제1 주 표면(122)으로부터 스위칭가능 확산기(120)를 조명하고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공하는, 저-흡수 광학 구성요소이다.
도 1에 도시된 실시예에서, 스위칭가능 확산기(120)는 도광체(160)와 디스플레이 패널(130) 사이에 위치된다. 다른 실시예에서, 도광체는 반사기가 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 위치되는 상태로 디스플레이 패널과 스위칭가능 확산기 사이에 위치될 수 있다. 이러한 유형의 배열이 도 2에 예시된다.
도 2는 출력 표면(202)을 갖춘 그리고 반사기(214)로부터 반사되는 광학 경로(212)를 갖는 광을 생성할 수 있는 조명 구성요소(210)를 포함하는 광학 시스템(200)의 개략 측면도이다. 광학 시스템(200)은 제1 주 표면(222)을 갖는 전기적 스위칭가능 확산기(220), 협시야각 출력(231) 또는 광시야각 출력(233)을 가질 수 있는 디스플레이 패널(230), 및 확산기 데이터 채널(241)로 스위칭가능 확산기(220)에 확산기 상태 데이터를 제공하는 확산기 제어기(240)를 포함한다. 조명 구성요소(210)는 광원(250)과 도광체(260)를 포함한다. 조명 구성요소(210)는 디스플레이 패널(230)과 스위칭가능 확산기(220) 사이에 배치된다. 광학 시스템(200)은 또한 제1 선택적인 광학 구성요소(270), 제2 선택적인 광학 구성요소(275), 및 제3 선택적인 광학 구성요소(280) 중 하나 이상을 포함한다. 선택적인 광학 구성요소(270, 275, 280) 중 하나 이상은 단일 필름일 수 있거나, 또는 광학적으로 투명한 접착제로 함께 라미네이팅될 수 있거나 층들 사이에 공기 간극이 있는 상태로 함께 적층될 수 있는 다른 필름들의 스택일 수 있다. 디스플레이 패널(230)은 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있고, 편광 재순환을 위한 반사 편광기와 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 선택적인 광학 구성요소(275)가 포함되지 않아, 공기 간극만이 스위칭가능 확산기(220)와 도광체(260)를 분리시키고 공기 계면이 제1 주 표면(222)에 존재한다.
몇몇 실시예에서, 제1 선택적인 광학 구성요소(270)는 도광체(260) 반대편에 스위칭가능 확산기(220)에 인접하게 포함 및 배치되는 저-흡수 광학 구성요소이다. 몇몇 실시예에서, 제2 선택적인 광학 구성요소(275)는 광학 시스템(200)의 출력 표면(202) 반대편에 도광체(260)에 인접하게 포함 및 배치되는 저-흡수 광학 구성요소이다. 몇몇 실시예에서, 제3 선택적인 광학 구성요소(280)는 스위칭가능 확산기(220) 반대편에 도광체(260)에 인접하게 포함 및 배치되는 저-흡수 광학 구성요소이다. 몇몇 실시예에서, 선택적인 광학 구성요소(270, 275, 280) 중 하나 이상이 포함되며, 광이 도광체(260) 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공한다. 예를 들어, 제1 선택적인 광학 구성요소(270) 또는 제2 선택적인 광학 구성요소(275)는 프리즘 팁(tip)이 도광체(260)를 향하는 프리즘 필름일 수 있고, 도광체(260)는 도광체(260)에 대한 법선으로부터 멀어지는 방향으로 부분적으로 시준된 광을 추출하는 추출 특징부를 포함할 수 있다. 프리즘 필름은 이어서 디스플레이 패널(230)에 수직인 방향에 더 가까운 방향으로 부분적으로 시준된 출력을 제공하는 방향전환 필름으로서의 역할을 한다.
몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기(220)가 제1 상태에 있을 때, 광학 시스템(200)은 특성 시야각 θW를 갖는 광시야각 출력(233)을 생성하고, 스위칭가능 확산기(220)가 제2 상태에 있을 때, 광학 시스템(200)은 특성 시야각 θN을 갖는 협시야각 출력(231)을 생성한다. 특성 시야각은 세기의 출력 각도 분포의 면에서 반치전폭으로 정의될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 방향을 따라 제1 특성 시야각이 있고, 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 제2 특성 시야각이 있다. 예를 들어, 광학 시스템(200)은 스위칭가능 확산기(220)가 제1 및 제2 상태 둘 모두에 있을 때 수직 방향으로 협시야각을 갖는 출력을 가질 수 있고, 스위칭가능 확산기(220)가 제1 상태에 있을 때 수평 방향으로 광시야각 출력을, 그리고 스위칭가능 확산기(220)가 제2 상태에 있을 때 수평 방향으로 협시야각 출력을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 시스템(200)은 스위칭가능 확산기(220)가 제1 상태에 있을 때 수직 및 수평 방향 둘 모두로 광시야각 출력을, 그리고 스위칭가능 확산기(220)가 제2 상태에 있을 때 수직 및 수평 방향 둘 모두로 협시야각 출력을 가질 수 있다.
확산기 데이터 채널(241)은 확산기 상태 데이터와 스위칭 신호를 스위칭가능 확산기(220)에 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 확산기 제어기(240)는 컴퓨터 내의 CPU를 사용하여 구현된다. 몇몇 실시예에서, 확산기 제어기(240)는 모니터 내에 배치되는 마이크로제어기 유닛을 사용하여 구현된다. 시스템은 확산기 제어기(240)가 신호 또는 신호들을 확산기 데이터 채널(241)로 스위칭가능 확산기에 전송하여 스위칭가능 확산기(220)로 하여금 상태를 변화시키게 할 수 있도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 선택적인 광학 구성요소(270, 275, 280) 중 하나 이상은 도광체(260)로부터 디스플레이 패널(230)로 출력되는 광을 부분적으로 시준하는 필름 또는 필름들을 포함한다. 예를 들어, 제3 선택적인 광학 구성요소(280)는 프리즘 팁이 디스플레이 패널(230)을 향하는 프리즘 필름일 수 있다. 이 경우에, 프리즘 필름은 디스플레이 패널(230)에 수직인 방향으로부터 큰 각도를 갖는 전파 방향을 갖는 광을 재순환시켜, 스위칭가능 확산기(220)가 실질적 투명 상태에 있을 때 부분적으로 시준된 출력을 생성한다. 디스플레이 패널로부터의 부분적으로 시준된 출력은 이어서 협시야각 모드로 제1 광 출력을 제공한다. 스위칭가능 확산기가 혼탁 상태에 있을 때, 도광체(260)로부터 출력되는 광은 스위칭가능 확산기에 의해 부분적으로 확산되어, 덜 시준된 광이 디스플레이 패널(230)에 도달하는 결과를 가져와서, 그것이 광시야각 모드로 제2 광 출력을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 선택적인 광학 구성요소(270, 275, 280) 중 하나 이상은 제2 각도 분포를 갖는 광 입력이 광학 구성요소(270, 275 또는 280)에 제공될 때 제1 각도 분포를 갖는 광 출력을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제1 각도 분포는 광학 시스템(200)의 출력 표면(202)의 법선에 실질적으로 더 가까운 평균 출력 방향을 갖거나, 제2 각도 분포와 비교해 실질적으로 더 시준된다.
다른 곳에서 언급된 바와 같이, 루버 필름은, 특히 비-수직 입사에서, 광을 흡수하며, 이에 따라 재순환 백라이트에 사용될 때 비효율적일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 포함된다면, 선택적인 광학 구성요소(270, 275, 280)은 저-흡수 구성요소이다.
광학 시스템(100) 또는 광학 시스템(200)은 디스플레이에 사용될 수 있거나 조명 시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템은 디스플레이 패널(130)을 갖지 않는 광학 시스템(100) 또는 디스플레이 패널(230)을 갖지 않는 광학 시스템(200)을 조명기구로서 사용할 수 있다. 본 명세서에 기술된 광학 시스템들 중 임의의 것이 디스플레이 응용에 사용될 수 있거나 조명기구 응용에 사용될 수 있다.
선택적인 광학 필름(170)이 포함되지 않고 광학 구성요소(180)가 방향전환 필름인, 도 1의 광학 시스템(100)의 전반적인 구조를 갖는 시스템의 실시예가 도 3에 예시된다.
도 3은 조명 구성요소(310), 반사기(314), 제1 주 표면(322)을 갖는 스위칭가능 확산기(320), 디스플레이 패널(330), 및 확산기 데이터 채널(341)로 스위칭가능 확산기(320)에 확산기 상태 데이터를 제공하는 확산기 제어기(340)를 포함하는 광학 시스템(300)의 개략 측면도이다. 조명 구성요소(310)는 광원(350)과 도광체(360)를 포함한다. 광학 시스템(300)은 광학 경로(312a)를 갖는 광과 광학 경로(312b)를 갖는 광을 생성할 수 있다. 광학 시스템(300)은 또한 프리즘이 조명 구성요소(310) 쪽을 향하는 상태로 배치된 프리즘 필름인 방향전환 필름(380)을 포함한다. 디스플레이 패널(330)은 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있고, 편광 재순환을 위한 반사 편광기를 포함할 수 있다. 반사기(314)는 방향전환 필름(380)으로부터 그리고/또는 디스플레이 패널(330)에 포함된 반사 편광기로부터 반사되는 광의 재순환을 제공하기 위해 포함된다.
광학 시스템(300)은 도광체(360)로부터 저-흡수 광학 구성요소일 수 있는 방향전환 필름(380)을 통해 연장되는, 그리고 스위칭가능 확산기(320)의 제1 주 표면(322)을 가로질러 연장되는 영역(390)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 영역(390)은 저-흡수 영역이다.
도광체(360)는 도광체에 대한 법선에 대해 각도 θO에서 피크 세기(peak intensity)를 갖는 각도 분포를 갖는 광 출력을 제공한다. 이는 당업계에 알려진 바와 같은 도광체 내의 다양한 추출 특징부를 사용함으로써 달성될 수 있다. 적합한 추출 특징부는 사출 성형에 의해, 도광체의 표면 상에 도트(dot)를 인쇄함으로써, 또는 도광체의 상부 및/또는 하부 표면을 성형함으로써 생성될 수 있는 미세구조체를 포함한다. 추출 특징부는 회절성 또는 굴절성일 수 있다. 추출 특징부는 또한 도광체로의 수렴하는 점감식 표면(converging, tapered surface)을 포함할 수 있다. 추출 특징부 및 추출 특징부를 제공하는 방법이 예를 들어 미국 특허 제6,039,533호(룬딘(Lundin) 등) 및 미국 특허 출원 공개 제2009/0244690호(리(Lee))에 기술된다. 본 설명의 실시예에 사용하기에 적합한 도광체의 예가, 도광체(760)의 사시도인 도 7에 예시된다. 도광체(760)는 광 추출 특징부(764)를 포함하는 제1 주 표면(762)을 갖는다.
도광체의 출력은 각도 θO에 의해 한정되는 방향을 따라 부분적으로 시준될 수 있다. θO는 예를 들어 약 30도 내지 약 75도의 범위일 수 있다. 도광체(360)로부터의 광은 스위칭가능 확산기(320)를 통과해 방향전환 필름(380)으로 이동한다. 방향전환 필름(380)은 각도 θO에 의해 지정되는 전파 방향을 갖는 광을 디스플레이 패널의 법선을 향해 방향전환시키도록 구성된다. θO와는 상당히 상이한 입력 각도로 방향전환 필름(380)에 입사하는 광은 반드시 디스플레이 패널의 법선을 향해 방향전환 되지는 않을 것이다. 바꾸어 말하면, 방향전환 필름(380)은 바람직한 입력 각도를 가지며, 바람직한 입력 각도를 갖는 광이 제공될 때에는 바람직한 출력을 제공할 것이지만, 일반적으로 다른 입력 분포가 제공될 때에는 바람직한 출력을 제공하지 않을 것이다.
스위칭가능 확산기(320)가 실질적 투명 상태에 있을 때, 광은 임의의 실질적인 산란 없이 스위칭가능 확산기(320)를 통과하여, 그것이 방향전환 필름의 바람직한 입력 각도로 방향전환 필름(380)에 제공된다. 광은 이어서 방향전환 필름(380)에 의해 방향전환되어, 광이 방향전환 필름(380)이 존재하지 않는 경우에 가졌을 출력 방향보다 디스플레이 패널의 법선에 더 가까운 출력 방향을 갖는다. 예를 들어, 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 광선이 광학 경로(312a)를 따를 수 있다. 스위칭가능 확산기(320)가 혼탁 상태에 있을 때, 도광체(360)로부터의 광은 그것이 방향전환 필름의 바람직한 입력 각도로 방향전환 필름(380)에 제공되지 않도록 그것이 스위칭가능 확산기(320)를 통과해 방향전환 필름(380)으로 이동할 때 편향될 수 있다. 이는 광이 디스플레이 패널에 대한 법선에 대해 큰 각도로 디스플레이 패널로부터 출사하도록 허용한다. 예를 들어, 확산기가 혼탁 상태에 있을 때 광선이 광학 경로(312b)를 따를 수 있다.
방향전환 필름은 일반적으로 미세구조화된 표면(microstructured surface)을 포함하고, 필름은 미세구조화된 표면이 조명 구성요소의 광 출력 표면과 대면하도록 배치된다. 미세구조화된 표면은 조명 구성요소로부터의 광이 원하는 대로 방향전환될 수 있는 한 임의의 미세구조화된 특징부(임의의 형상 또는 크기)를 포함할 수 있다. 유용한 방향전환 필름은 프리즘인 미세구조화된 특징부를 포함한다; 이러한 종류의 예시적인 방향전환 필름은, 둘 모두 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 입수가능한, TRAF II로 또한 알려진 쓰리엠 투과성 직각 필름(3M Transmissive Right Angle Film) II와, BEF로 또한 알려진 쓰리엠 휘도 향상 필름(3M Brightness Enhancement Film)을 포함한다. 일반적으로, 방향전환 필름은 원하는 광 방향전환 기능이 달성되는 한 임의의 형상, 크기, 표면 구조, 및/또는 배향의 특징부를 가질 수 있다. 복수의 특징부가 사용되는 경우, 특징부의 수 및/또는 배열은 원하는 광 방향전환 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 방향전환 필름은 당업자에게 알려진 임의의 수의 방법에 의해 제조될 수 있다. 그러한 방법은 인그레이빙(engraving), 엠보싱(embossing), 레이저 어블레이션(laser ablation) 또는 리소그래피 방법을 사용하여 공구를 제조한 다음에 그 공구를 채용하여 캐스팅 및 경화(cast-and-cure) 또는 압출 복제 기술을 통해 구조화된 필름/층을 생성하는 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 방향전환 필름은 방향전환 필름이 저-흡수 필름이도록 가시 광 범위에서 저 흡수도를 갖는 광학 재료로부터 제조될 수 있다.
도광체, 방향전환 필름, 프리즘 필름 및 다른 광학 구성요소를 구성하는 데 유용한 재료는 아크릴 수지, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 및 실리콘을 포함한다.
도 3에 예시된 실시예에서, 공기 간극(326)만이 스위칭가능 확산기(320)와 도광체(360)를 분리시켜, 공기 계면(327)이 제1 주 표면(322)에 존재한다. 다른 실시예에서, 저-굴절률 층이 스위칭가능 확산기(320)와 도광체(360)를 분리시킨다.
선택적인 광학 필름(170)이 포함되지 않고 광학 구성요소(180)가 교차 프리즘 필름(crossed prism film)을 포함하는, 도 1의 광학 시스템(100)의 전반적인 구조를 갖는 시스템의 실시예가 도 4에 예시된다.
도 4는 조명 구성요소(410), 반사기(414), 제1 주 표면(422)을 갖는 스위칭가능 확산기(420), 디스플레이 패널(430), 및 확산기 데이터 채널(441)로 스위칭가능 확산기(420)에 확산기 상태 데이터를 제공하는 확산기 제어기(440)를 포함하는 광학 시스템(400)의 개략 측면도이다. 조명 구성요소(410)는 광원(450)과 도광체(460)를 포함한다. 광학 시스템(400)은 또한 제1 프리즘 필름(482), 제2 프리즘 필름(484) 및 광학 결합 층(486)을 포함하는 필름 스택(480)을 포함한다. 디스플레이 패널(430)은 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있고, 편광 재순환을 위한 반사 편광기 필름을 포함할 수 있다. 광학 시스템(400)은 도광체(460)로부터 저-흡수 광학 구성요소일 수 있는 필름 스택(480)을 통해 연장되는, 그리고 스위칭가능 확산기(420)의 제1 주 표면(422)을 가로질러 연장되는 영역(490)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 영역(490)은 저-흡수 영역이다.
프리즘 필름은 쓰리엠 컴퍼니(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 입수가능한 휘도 향상 필름(BEF)일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 2개의 프리즘 필름이 사용된다. 예를 들어, 제1 프리즘 필름(482)은 제1 방향을 따라 연장되는 선형 프리즘을 구비할 수 있고, 제2 프리즘 필름(484)은 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 연장되는 프리즘을 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 방향과 제2 방향은 실질적으로 직교한다. 프리즘 필름은 방향전환 필름을 제조하기 위한 다른 곳에서 설명된 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
광학 결합 층(486)은 임의의 광학적으로 투명한 접착제일 수 있다. 적합한 광학적으로 투명한 접착제는, 둘 모두 쓰리엠 컴퍼니(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 입수가능한, 쓰리엠 광학적으로 투명한 접착제(3M Optically Clear Adhesive) 8142KCL 또는 쓰리엠 광학적적으로 투명한 접착제 8146-X를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 광학 결합 층(486)은 제2 프리즘 필름(484)의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖도록 선택된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 25℃에서 589 nm(나트륨 D 선(sodium D line))의 파장을 갖는 광에 대해 1.474의 굴절률을 갖는 쓰리엠 광학적으로 투명한 접착제 8146-X가 25℃에서 589 nm(나트륨 D 선)의 파장을 갖는 광에 대해 1.491의 굴절률을 갖는 아크릴 프리즘 필름과 함께 사용된다.
조명 구성요소(410)로부터 출력되는 광은 스위칭가능 확산기(420)를 통과하고, 프리즘 필름(482, 484)과 상호작용한다. 스위칭가능 확산기(420)가 실질적 투명 상태에 있는 경우, 프리즘 필름(482, 484)은 높은 입사각(즉, 수직축에 대한 큰 입력 각도)을 갖는 광을 반사기(414)를 향해 반사하고, 이러한 반사기는 이어서 광을 다시 프리즘 필름(482, 484)을 향해 반사한다. 반사기(414)는 반사기(414)로부터 멀어지는 쪽으로 반사되는 광의 일부가 입사각과는 상이한 반사각을 갖도록 확산 또는 반-경면(semi-specular) 반사기일 수 있다. 광학 시스템(400)은 광을 재순환시켜 부분적으로 시준된 출력을 생성할 수 있다. 재순환 메커니즘에 의해 시준을 증가시키는 프리즘 필름이 당업계에 알려져 있고, 예를 들어 미국 특허 제4,542,449호(화이트헤드(Whitehead)), 제5,175,030호(루(Lu) 등), 및 제5,183,597호(루)에 기술된다. 스위칭가능 확산기(420)가 혼탁 상태에 있는 경우, 프리즘 필름(482, 484) 내로의 입력은 스위칭가능 확산기(420)를 통과함으로 인해 부분적으로 무작위화된 각도 분포를 갖는다. 이러한 경우에, 프리즘 필름은 광 출력을 부분적으로 시준하는 데 덜 효과적이며, 따라서 결과적으로 생성된 광 출력은 광시야각 출력이다. 필름 스택(480)은 필름 스택(480)이 저-흡수 필름 스택이도록 가시 광 범위에서 저 흡수도를 갖는 광학 재료로부터 제조될 수 있다.
이러한 실시예는 방향전환 필름이 사용되는 실시예를 기술하는 데 사용되는 것과 유사한 면에서 기술될 수 있다. 필름 스택(480)은 바람직한 각도 입력 분포를 가져서, 이러한 각도 입력 분포를 갖는 광이 공급될 때, 필름 스택(480)이 부분적으로 시준된 광을 출력한다. 다른 각도 광 분포, 예를 들어 확산기를 통과함으로써 부분적으로 무작위화된 각도 광 분포가 공급될 때, 필름 스택(480)은 광 출력을 시준함에 있어서 효과적이지 않다.
도 4에 예시된 실시예에서, 공기 간극(426)만이 스위칭가능 확산기(420)와 도광체(460)를 분리시켜, 공기 계면(427)이 제1 주 표면(422)에 존재한다. 다른 실시예에서, 저-굴절률 층이 스위칭가능 확산기(420)와 도광체(460)를 분리시킨다.
제1 선택적인 광학 구성요소(270)와 제2 선택적인 광학 구성요소(275)가 포함되지 않고 제3 선택적인 광학 구성요소(280)가 방향전환 필름인, 도 2의 광학 시스템(200)의 전반적인 구조를 갖는 시스템의 실시예가 도 5에 예시된다.
도 5는 조명 구성요소(510), 반사기(514), 스위칭가능 확산기(520), 디스플레이 패널(530), 및 확산기 데이터 채널(541)로 스위칭가능 확산기(520)에 확산기 상태 데이터를 제공하는 확산기 제어기(540)를 포함하는 광학 시스템(500)의 개략 측면도이다. 조명 구성요소(510)는 광원(550)과 도광체(560)를 포함한다. 광학 시스템(500)은 광학 경로(512a)를 갖는 광과 광학 경로(512b)를 갖는 광을 생성할 수 있다. 광학 시스템(500)은 또한 프리즘이 조명 구성요소(510) 쪽을 향하는 상태로 배치되는 방향전환 필름(580)을 포함한다. 광학 시스템(500)은 반사기(514)로부터 저-흡수 광학 구성요소일 수 있는 방향전환 필름(580)을 통해 연장되는, 그리고 스위칭가능 확산기(520)의 제1 주 표면(522)을 가로질러 연장되는 영역(590)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 영역(590)은 저-흡수 영역이다.
도광체(560)는 도광체에 대한 하향 법선에 대해 각도 θO에서 피크 세기를 갖는 각도 분포를 갖는 광 출력을 제공한다. 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 이는 당업계에 알려진 바와 같은 도광체 내의 다양한 추출 특징부를 사용함으로써 달성될 수 있다. θO는 예를 들어 약 30도 내지 약 75도의 범위일 수 있다. 도광체의 출력은 각도 θO에 의해 한정되는 방향을 따라 부분적으로 시준될 수 있다.
도광체(560)로부터의 광은 스위칭가능 확산기(520)를 통과해 반사기(514)로 이동하고, 그곳에서 광이 반사되며, 광은 이어서 도광체(560)를 통해 방향전환 필름(580)을 향해 투과된다. 반사기(514)는 쓰리엠 컴퍼니(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 입수가능한 향상된 경면 반사기(Enhanced Specular Reflector, ESR)와 같은 실질적으로 경면인 반사기일 수 있다. 방향전환 필름(580)은 각도 θO에 의해 지정되는 전파 방향을 갖는 광을 디스플레이 패널의 법선을 향해 방향전환시키도록 구성된다. θO와는 상당히 상이한 입력 각도로 방향전환 필름(580)에 입사하는 광은 반드시 디스플레이 패널의 법선을 향해 방향전환되지는 않을 것이다. 바꾸어 말하면, 방향전환 필름(580)은 바람직한 입력 각도를 가지며, 바람직한 입력 각도를 갖는 광이 제공될 때에는 바람직한 출력을 제공할 것이지만, 일반적으로 다른 입력 분포가 제공될 때에는 바람직한 출력을 제공하지 않을 것이다.
스위칭가능 확산기(520)가 실질적 투명 상태에 있을 때, 광은 임의의 실질적인 산란 없이 스위칭가능 확산기(520)를 통과하여, 그것이 방향전환 필름의 바람직한 입력 각도로 방향전환 필름(580)에 제공된다. 광은 이어서 방향전환 필름(580)에 의해 방향전환되어, 광이 방향전환 필름(580)이 존재하지 않는 경우에 가졌을 출력 방향보다 디스플레이 패널의 법선에 더 가까운 출력 방향을 갖는다. 예를 들어, 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 광선이 광학 경로(512a)를 따를 수 있다. 스위칭가능 확산기(520)가 혼탁 상태에 있을 때, 도광체(560)로부터의 광은 그것이 방향전환 필름의 바람직한 입력 각도로 방향전환 필름(580)에 제공되지 않도록 그것이 스위칭가능 확산기(520)를 통과해 반사기(514)로 이동할 때 그리고/또는 그것이 반사기(514)로부터 방향전환 필름(580)으로 이동할 때 편향될 수 있다. 이는 광이 디스플레이 패널에 대한 법선에 대해 큰 각도로 디스플레이 패널로부터 출사하도록 허용한다. 예를 들어, 확산기가 혼탁 상태에 있을 때 광선이 광학 경로(512b)를 따를 수 있다.
도 5에 예시된 실시예에서, 공기 간극(526)만이 스위칭가능 확산기(520)와 도광체(560)를 분리시켜, 공기 계면(527)이 제1 주 표면(522)에 존재한다. 다른 실시예에서, 저-굴절률 층이 스위칭가능 확산기(520)와 도광체(560)를 분리시킨다.
본 설명의 광학 시스템들 중 임의의 것에서, 저-흡수 광학 구성요소는 시준 및/또는 방향전환 효과를 제공하는 렌즈일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 렌즈는 내부 전반사 렌즈(total internal reflection lens, TIR lens)이며, 여기서 스위칭가능 확산기를 통해 렌즈에 입사하는, 조명 구성요소로부터의 광은 TIR을 통해 렌즈의 외측 표면으로부터 반사된다.
몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기는 독립적으로 어드레스가능한(addressable) 하나 이상의 영역을 구비한다. 각각의 영역은 제1 상태 및 제1 상태와는 상이한 제2 상태에 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 상태는 혼탁 상태일 수 있고, 제2 상태는 실질적 투명 상태일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 영역은 제1 상태, 제1 상태와는 상이한 제2 상태, 및 제1 및 제2 상태와는 상이한 제3 상태에 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 상태는 제1 탁도를 갖는 제1 혼탁 상태일 수 있고, 제2 상태는 제1 탁도와는 상이한 제2 탁도를 갖는 제2 혼탁 상태일 수 있고, 제3 상태는 실질적 투명 상태일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 영역은 실질적 투명 상태와 제1 혼탁 상태에 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 영역은 실질적 투명 상태, 제1 혼탁 상태, 및 제1 혼탁 상태와는 상이한 제2 혼탁 상태에 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 영역은 스위칭가능 확산기에 의해 달성될 수 있는 최대 탁도를 갖는 최대 탁도 상태에 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 영역은 실질적 투명 상태, 및 실질적 투명 상태로부터 최대 탁도 상태까지 실질적으로 연속적으로 달라질 수 있는 복수의 혼탁 상태 중 임의의 상태에 있을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기의 하나 이상의 영역은 패시브 매트릭스 어드레스가능한(passive matrix addressable) 적어도 4개의 영역을 포함한다. 독립적으로 어드레스가능한 영역(621, 622, 623, 624)을 갖춘 스위칭가능 확산기(620)를 도시하는 도 6에 예시된 바와 같이 복수의 어드레스가능한 영역을 구비하는 전기적 스위칭가능 확산기. 도 6에 예시된 실시예에서, 4개의 영역(621 내지 624)은 영역들의 직사각형 어레이를 이루어 배열된다. 다른 실시예에서, 영역은, 각각이 디스플레이의 길이 또는 폭을 따라 연장될 수 있는 인접 스트라이프(stripe)로서 배열된다.
확산기의 상태를 변화시키기 위해 전압 파형이 스위칭가능 확산기에 인가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 파형은 스위칭 장치를 사용하여 인가된다. 몇몇 실시예에서, 스위칭 장치가 스위칭가능 확산기의 구성요소로서 제공된다. 몇몇 실시예에서, 스위칭 장치가 스위칭가능 확산기를 수용하는 디스플레이 하우징 내에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스위칭 장치가 스위칭가능 확산기를 수용하는 디스플레이 하우징에 대해 외부에 위치되는 물리적으로 별개의 구성요소로서 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기는 스멕틱 A 재료의 층을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 스멕틱 A 재료의 두께는 5 마이크로미터 내지 20 마이크로미터의 범위이다.
스멕틱 A 재료, 또는 다른 스위칭가능 확산기 재료가 상태를 변화시키게 하는 데 필요한 전압 파형은 당업계에 알려져 있다. 적합한 파형이 예를 들어 미국 특허 제4,893,117호(블롬리(Blomley) 등)에 기술된다. 몇몇 실시예에서, 저-주파수 파형이 영역을 투명 상태로부터 혼탁 상태로 스위칭하기 위해 인가되고, 고-주파수 파형이 영역을 혼탁 상태로부터 투명 상태로 스위칭하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 저-주파수 파형은 약 10 ㎐ 내지 약 100 ㎐의 범위(예를 들어, 약 50 ㎐)의 주파수를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 고-주파수 파형은 약 0.5 ㎑ 내지 약 4 ㎑의 범위(예를 들어, 약 1 ㎑)의 주파수를 갖는다.
혼탁 상태는 투명 상태에서 전압 파형이 스위칭가능 확산기에 인가되는 시간에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 기간 동안 실질적 투명 상태에서 스위칭가능 확산기에 인가되는 저-주파수 파형이 제1 탁도를 갖는 제1 혼탁 상태를 생성할 수 있고, 제2 기간 동안 실질적 투명 상태에서 스위칭가능 확산기에 인가되는 저-주파수 파형이 제1 탁도와는 상이한 제2 탁도를 갖는 제2 혼탁 상태를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 기간은 800 ms일 수 있고 제2 기간은 400 ms일 수 있어, 제2 탁도보다 높은 제1 탁도를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기가 일부 영역이 투명 상태에 있고 일부 영역이 혼탁 상태에 있으며 투명 상태로부터 혼탁 상태로의 상태 변화 및 혼탁 상태로부터 투명 상태로의 상태 변화 둘 모두가 필요한 상태에 있을 때, 확산기 제어기는 우선 투명 상태로부터 혼탁 상태로 변화되어야 하는 그 영역에 저-주파수 파형을 인가한 다음에 혼탁 상태로부터 투명 상태로 변화되어야 하는 그 영역에 고-주파수 파형을 인가하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기가 일부 영역이 투명 상태에 있고 일부 영역이 혼탁 상태에 있으며 투명 상태로부터 혼탁 상태로의 상태 변화 및 혼탁 상태로부터 투명 상태로의 상태 변화 둘 모두가 필요한 상태에 있을 때, 확산기 제어기는 우선 혼탁 상태로부터 투명 상태로 변화되어야 하는 그 영역에 고-주파수 파형을 인가한 다음에 투명 상태로부터 혼탁 상태로 변화되어야 하는 그 영역에 저-주파수 파형을 인가하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 스위칭가능 확산기가 일부 영역이 투명 상태에 있고 일부 영역이 혼탁 상태에 있으며 투명 상태로부터 혼탁 상태로의 상태 변화 및 혼탁 상태로부터 투명 상태로의 상태 변화 둘 모두가 필요한 상태에 있을 때, 확산기 제어기는 제1 기간 동안 투명 상태로부터 혼탁 상태로 변화되어야 하는 그 영역에 저-주파수 파형을 인가하고 제2 기간 동안 혼탁 상태로부터 투명 상태로 변화되어야 하는 그 영역에 고-주파수 파형을 인가하도록 구성되며, 여기서 제1 기간과 제2 기간은 중첩한다.
하기는 본 설명의 예시적인 실시예들의 목록이다.
항목 1은 광학 시스템으로서,
제1 주 표면을 갖는 스위칭가능 확산기 - 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있음 -;
제1 주 표면 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소; 및
제1 주 표면으로부터 스위칭가능 확산기를 조명하도록 배치된 조명 구성요소를 포함하며,
광학 시스템은 공기 계면이 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면에 존재하거나 저-굴절률 층이 조명 구성요소와 스위칭가능 확산기 사이에 배치되도록 구성되고, 저-흡수 광학 구성요소는 조명 구성요소가 제1 주 표면으로부터 스위칭가능 확산기를 조명하고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공하는, 광학 시스템이다.
항목 2는, 항목 1에 있어서, 조명 구성요소는 광원 및 도광체를 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 3은, 항목 2에 있어서, 스위칭가능 확산기는 제1 주 표면이 도광체와 대면하는 상태로 도광체에 인접하게 배치되는, 광학 시스템이다.
항목 4는, 항목 3에 있어서, 공기 간극만이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템이다.
항목 5는, 항목 3에 있어서, 저-굴절률 층은 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템이다.
항목 6은, 항목 5에 있어서, 저-굴절률 층은 약 1.42 이하의 굴절률을 갖는 광학적으로 투명한 접착제인, 광학 시스템이다.
항목 7은, 항목 1에 있어서, 조명 구성요소로부터 저-흡수 광학 구성요소를 통해 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템이다.
항목 8은 광학 시스템으로서,
도광체;
도광체에 인접한 스위칭가능 확산기 - 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있음 -;
도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 도광체에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하며,
공기 간극 또는 저-굴절률 층이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키고, 저-흡수 광학 구성요소는 광이 도광체 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공하는, 광학 시스템이다.
항목 9는, 항목 8에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되는, 광학 시스템이다.
항목 10은, 항목 9에 있어서, 도광체로부터 저-흡수 광학 구성요소를 통해 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템이다.
항목 11은, 항목 8에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되고, 광학 시스템은 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 반사기를 추가로 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 12는, 항목 11에 있어서, 반사기로부터 저-흡수 광학 구성요소를 통해 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템이다.
항목 13는, 항목 8에 있어서, 공기 간극만이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템이다.
항목 14는, 항목 8에 있어서, 저-굴절률 층은 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템이다.
항목 15는 광학 시스템으로서,
광 추출 특징부를 포함하는 도광체;
도광체에 인접한 스위칭가능 확산기 - 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있음 -;
도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 도광체에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하며,
저-흡수 광학 구성요소는 광이 도광체 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공하는, 광학 시스템이다.
항목 16은, 항목 15에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되는, 광학 시스템이다.
항목 17은, 항목 16에 있어서, 도광체로부터 저-흡수 광학 구성요소까지 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템이다.
항목 18은, 항목 15에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되고, 광학 시스템은 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 반사기를 추가로 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 19는, 항목 18에 있어서, 반사기로부터 저-흡수 광학 구성요소까지 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템이다.
항목 20은, 항목 15에 있어서, 공기 간극이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템이다.
항목 21은, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 광학 시스템의 광 출력의 시준을 증가시키도록 배치된 프리즘 필름을 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 22는, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 광학 시스템의 광 출력을 제1 방향으로부터 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 방향전환시키도록 배치된 프리즘 필름을 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 23은, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 제2 각도 분포를 갖는 광 입력이 저-흡수 광학 구성요소에 제공될 때 제1 각도 분포를 갖는 광 출력을 제공하도록 구성되고, 제1 각도 분포는 광학 시스템의 출력 표면의 법선에 상당히 더 가까운 평균 출력 방향을 갖거나 제2 각도 분포에 비해 상당히 더 시준되는, 광학 시스템이다.
항목 24는, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 시스템은 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 협시야각 모드로 제1 광 출력을 생성하도록, 그리고 스위칭가능 확산기가 제1 혼탁 상태에 있을 때 광시야각 모드로 제2 광 출력을 생성하도록 구성되는, 광학 시스템이다.
항목 25는, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 스위칭가능 확산기는 제1 혼탁 상태와는 상이한 제2 혼탁 상태에 있을 수 있는, 광학 시스템이다.
항목 26은, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 스위칭가능 확산기는 쌍안정성인, 광학 시스템이다.
항목 27은, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 스위칭가능 확산기는 스멕틱 A 액정을 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 28은, 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 스위칭가능 확산기는 복수의 어드레스가능한 영역을 포함하는, 광학 시스템이다.
항목 29는 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목의 광학 시스템을 포함하는, 디스플레이이다.
항목 30은 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목의 광학 시스템을 포함하는, 조명기구이다.
특정 실시예가 본 명세서에 예시 및 기술되었지만, 본 개시의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시되고 기술된 특정 실시예를 대신할 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시예의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 개시는 오직 청구범위 및 그것의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 광학 시스템으로서,
    제1 주 표면(major surface)을 갖는 스위칭가능 확산기 - 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태(substantially clear state) 또는 제1 혼탁 상태(hazy state)에 있을 수 있음 -;
    제1 주 표면 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소; 및
    제1 주 표면으로부터 스위칭가능 확산기를 조명하도록 배치된 조명 구성요소를 포함하며,
    광학 시스템은 공기 계면이 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면에 존재하거나 저-굴절률 층(low-index layer)이 조명 구성요소와 스위칭가능 확산기 사이에 배치되도록 구성되고, 저-흡수 광학 구성요소는 조명 구성요소가 제1 주 표면으로부터 스위칭가능 확산기를 조명하고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과(collimating effect) 또는 방향전환 효과(turning effect)를 제공하며, 조명 구성요소는 광원 및 도광체(light guide)를 포함하는, 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 스위칭가능 확산기는 제1 주 표면이 도광체와 대면하는 상태로 도광체에 인접하게 배치되는, 광학 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 공기 간극(air gap)만이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 저-굴절률 층은 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키는, 광학 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 조명 구성요소로부터 저-흡수 광학 구성요소를 통해 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템.
  6. 광학 시스템으로서,
    도광체;
    도광체에 인접한 스위칭가능 확산기 - 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있음 -;
    도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 도광체에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하며,
    공기 간극 또는 저-굴절률 층이 스위칭가능 확산기와 도광체를 분리시키고, 저-흡수 광학 구성요소는 광이 도광체 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공하는, 광학 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되는, 광학 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 도광체로부터 저-흡수 광학 구성요소를 통해 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되고, 광학 시스템은 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 반사기를 추가로 포함하는, 광학 시스템.
  10. 광학 시스템으로서,
    광 추출 특징부(light extraction feature)를 포함하는 도광체;
    도광체에 인접한 스위칭가능 확산기 - 스위칭가능 확산기는 실질적 투명 상태 또는 제1 혼탁 상태에 있을 수 있음 -;
    도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되거나, 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되거나, 광학 시스템의 출력 표면 반대편에 도광체에 인접하게 배치된 저-흡수 광학 구성요소를 포함하며,
    저-흡수 광학 구성요소는 광이 도광체 내로 입력되고 스위칭가능 확산기가 실질적 투명 상태에 있을 때 시준 효과 또는 방향전환 효과를 제공하는, 광학 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되는, 광학 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 도광체로부터 저-흡수 광학 구성요소까지 연장되고 스위칭가능 확산기의 제1 주 표면을 가로질러 연장되는 영역은 저-흡수 영역인, 광학 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 스위칭가능 확산기 반대편에 도광체에 인접하게 배치되고, 광학 시스템은 도광체 반대편에 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치된 반사기를 추가로 포함하는, 광학 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 저-흡수 광학 구성요소는 제2 각도 분포를 갖는 광 입력이 저-흡수 광학 구성요소에 제공될 때 제1 각도 분포를 갖는 광 출력을 제공하도록 구성되고, 제1 각도 분포는 광학 시스템의 출력 표면의 법선에 상당히 더 가까운 평균 출력 방향을 갖거나 제2 각도 분포에 비해 상당히 더 시준되는, 광학 시스템.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 스위칭가능 확산기는 스멕틱(smectic) A 액정을 포함하는, 광학 시스템.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 스위칭가능 확산기는 복수의 어드레스가능 영역(addressable region)을 포함하는, 광학 시스템.
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