KR20180101356A - 멀티빔 소자-기반 백라이트 및 이를 사용하는 디스플레이 - Google Patents

멀티빔 소자-기반 백라이트 및 이를 사용하는 디스플레이 Download PDF

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Abstract

멀티뷰 백라이트 및 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향에 대응하여 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 광 빔을 제공하도록 구성된 멀티빔 소자를 채용한다. 디스플레이는 서브-픽셀을 포함하는 멀티뷰 픽셀을 포함한다. 멀티빔 소자의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀의 크기와 필적할만하다.

Description

멀티빔 소자-기반 백라이트 및 이를 사용하는 디스플레이
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 1월 30일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/289,237호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 통합된다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
해당 없음
전자 디스플레이는 광범위하게 다양한 장치 및 제품의 사용자에게 정보를 전달하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 가장 일반적으로 채용되는 전자 디스플레이는 음극선 관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계 발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(EP) 및 전자 기계적 또는 전기 유체 광 변조를 채용하는 다양한 디스플레이(예를 들어, 디지털 마이크로미러 장치, 일렉트로웨팅(electrowetting) 디스플레이 등)를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 발광하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로 분류될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 분명한 예 중에서 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 일반적으로 수동으로 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 한정되지 않는 매력적인 성능 특성을 종종 나타내지만, 발광 능력이 없기 때문에 많은 실제 어플리케이션에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출된 광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 커플링된다. 커플링된 광원은 다른 수동 디스플레이가 광을 방출할 수 있게 하고 액티브 디스플레이로서 실질적으로 기능하게 할 수 있다. 이러한 커플링된 광원의 예가 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 배치되는 광원(종종 패널 백라이트)으로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 커플링될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 그 후 차례로 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 그 후 컬러 필터를 사용하여 백색 조명을 디스플레이에 사용되는 다양한 컬러로 변환한다. 컬러 필터는 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력(덜 일반적) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 배치될 수 있다.
여기에 설명되는 원리들에 따른 예들 및 실시예들의 다양한 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 후술하는 상세한 설명을 참조하면 더 쉽게 이해될 수 있으며, 동일한 참조 번호는 동일한 구조적 요소를 나타낸다:
도 1a는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 나타낸다.
도 1b는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광 빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 나타낸다.
도 2는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 회절 격자의 단면도를 나타낸다.
도 3a는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트의 단면도를 나타낸다.
도 3b는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트의 평면도를 나타낸다.
도 3c는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트의 사시도를 나타낸다.
도 4a는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부분의 단면도를 나타낸다.
도 4b는 여기에 설명된 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부분의 단면도를 나타낸다.
도 5a는 여기에 설명된 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부분의 단면도를 나타낸다.
도 5b는 여기에 설명된 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부분의 단면도를 나타낸다.
도 6은 여기에 설명된 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부분의 단면도를 나타낸다.
도 7은 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른, 예에서의 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 나타낸다.
도 8은 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트 동작 방법의 흐름도를 나타낸다.
특정 예들 및 실시예들은 상술한 도면들에 예시된 특징들에 추가되고 대체되는 것 중 하나인 다른 특징들을 갖는다. 이들 특징 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다.
여기에 설명되는 원리에 따른 예 및 실시예는 멀티뷰 디스플레이에 적용되는 멀티뷰 또는 3차원(3D) 디스플레이 및 멀티뷰 백라이트를 제공한다. 특히, 여기에 설명되는 원리들에 따른 실시예는 복수의 상이한 주 각도 방향을 갖는 광 빔을 제공하도록 구성된 멀티빔 소자를 채용하는 멀티뷰 백라이트를 제공한다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 멀티빔 소자는 멀티뷰 디스플레이에서 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀에 대해 크기가 정해지고, 또한 멀티뷰 디스플레이에서의 멀티뷰 픽셀의 간격에 대응하는 방식으로 서로 이격될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 멀티뷰 백라이트의 멀티빔 소자에 의해 제공되는 광 빔의 상이한 주 각도 방향은 다양한 실시예에 따라 멀티뷰 디스플레이의 다양하고 상이한 뷰의 상이한 방향에 대응한다.
여기에서, '멀티뷰 디스플레이'는 상이한 뷰 방향에서 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 규정된다. 도 1a는 여기에 설명되는 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 나타낸다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 시청될 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양하고 상이한 주 각도 방향으로 스크린(12)으로부터 연장되는 화살표로 나타내어지고; 상이한 뷰(14)는 (즉, 뷰 방향(16)을 묘사하는) 화살표의 종단에서 음영 처리된 다각형 상자로 나타내어지고; 4개의 뷰(14) 및 4개의 뷰 방향(16)만이 예로서 나타내어지지만 한정적인 것은 아니다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로 도 1a에 나타내어져 있지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 부근에 나타난다는 것에 유의한다. 스크린(12) 위에 뷰(14)를 묘사하는 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16)의 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 시청하는 것을 표현하는 것을 의미한다.
멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 뷰 방향 또는 이와 동등하게 광 빔은 여기에서의 정의에 의해 각도 성분 {θ,φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 일반적으로 갖는다. 각도 성분 θ는 여기에서 광 빔의 '앙각 성분' 또는 '앙각'으로 칭해된다. 각도 성분 φ는 광 빔의 '방위각 성분' 또는 '방위각'으로 칭해진다. 정의에 따라, 앙각 θ는 수직면에서의 각도이고(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 수직), 방위각 φ는 수평면에서의 각도이다(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린 평면에 평행). 도 1b는 여기에 설명되는 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a의 뷰 방향(16))에 대응하는 특정의 주 각도 방향을 갖는 광 빔(20)의 각도 성분{θ, φ}을 그래픽 표현으로 나타낸다. 또한, 광 빔(20)은 여기에서의 정의에 의해 특정 지점으로부터 방출되거나 방사된다. 즉, 정의에 의해, 광 빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점과 연관된 중심 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 원점 O의 광 빔(또는 뷰 방향) 지점을 나타낸다.
또한, 여기서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는 '멀티뷰'라는 용어는 다른 관점을 나타내는 복수의 뷰로서 정의되고, 복수의 뷰의 뷰들 간의 각도 불일치를 포함한다. 또한, 여기에서의 정의에 의해, '멀티뷰'라는 용어는 여기에서 2개 초과의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 초과의 뷰)를 명시적으로 포함한다. 이와 같이, 여기에서 채용되는 '멀티뷰 디스플레이'는 장면(scene) 또는 이미지를 나타내기 위해 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 입체(stereoscopic) 디스플레이와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 초과의 뷰를 포함하지만, 여기에서의 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 한번에 시청되는 단지 2개의 멀티뷰 뷰만을 선택함으로써(예를 들어, 눈 당 하나의 뷰), 이미지의 입체 쌍으로서 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 시청될 수 있다는 것에 유의한다.
'멀티뷰 픽셀'은 여기에서 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰 각각에서 '뷰' 픽셀을 나타내는 서브-픽셀의 세트로서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각에서 뷰 픽셀에 대응하거나 이를 나타내는 개별 서브-픽셀을 가질 수 있다. 또한, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀은 여기에서 정의에 의해 각 서브 픽셀이 상이한 뷰 중 대응하는 하나의 미리 정해진 뷰 방향과 연관된다는 점에서 소위 '방향 픽셀'이다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀에 의해 나타내어지는 상이한 뷰 픽셀은 상이한 뷰 각각에서 동등하거나 적어도 실질적으로 유사한 위치 또는 좌표를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 각각에서 {x1, y1}에 위치한 뷰 픽셀에 대응하는 개별 서브-픽셀을 가질 수 있으며, 제2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들의 각각에서 {x2, y2}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 서브-픽셀을 가질 수 있는 것 등이다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀의 수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련하여 64개의 서브-픽셀을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8×4 어레이의 뷰(즉, 32뷰)를 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32개의 서브-픽셀(즉, 각각의 뷰에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 상이한 서브-픽셀은 예를 들어, 64개의 상이한 뷰에 대응하는 뷰 방향 중 상이한 하나에 대응하는 연관된 방향(예를 들어, 광 빔 주 각도 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 수는 멀티뷰 디스플레이 뷰에서 '뷰' 픽셀(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀)의 수와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 뷰가 640 × 480 뷰 픽셀(즉, 640 × 480 뷰 해상도)을 포함하는 경우, 멀티뷰 디스플레이는 30만 7천 200개(307,200)의 멀티뷰 픽셀을 가질 수 있다. 다른 예에서, 뷰가 100 × 100 픽셀을 포함하는 경우, 멀티뷰 디스플레이는 총 만개(즉, 100 × 100 = 10,000)의 멀티뷰 픽셀을 포함할 수 있다.
여기서, '광 가이드'는 내부 전반사를 이용하여 구조물 내부의 광을 가이드하는 구조물로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, "광 가이드"라는 용어는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 그 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매체 사이의 계면에서 광을 가이드하기 위해 내부 전반사를 채용하는 유전체 광 도파관을 지칭한다. 정의에 의해, 내부 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매체의 굴절률보다 큰 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 내부 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 상술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 그 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬래브 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 다를 포함하지만 이에 한정되지는 않는 몇몇 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한, 여기에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용되는 경우, '플레이트'라는 용어는 때때로 '슬래브' 가이드라 칭해지는 구역별 또는 차별적으로 편평한 층 또는 시트로 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 대향면들)에 의해 경계화되는 2개의 실질적으로 수직하는 방향으로 광을 가이드하도록 구성된 광 가이드로 정의된다. 또한, 여기에서의 정의에 의해, 상면 및 하면은 양쪽이 서로 분리되어 있고, 적어도 차별적 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 차별적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행하거나 동일 평면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 한정), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1개 또는 2개의 수직하는 차원으로 굴곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원으로 굴곡되어 원통형 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은, 내부 전반사가 광을 가이드하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
여기에서, '회절 격자'는 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(1D) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면의 복수의 그루브(groove) 또는 리지(ridge))를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피처의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프(bump) 또는 재료 표면의 홀(hole)의 2D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 그리고 여기에서의 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사되는 경우, 제공된 회절 또는 회절 산란은, 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링 아웃시킬 수 있다는 점에서 '회절 커플링'이라 칭해지고, 이로 귀결될 수 있다. 또한, 회절 격자는 (즉, 회절 각도에서) 회절에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절의 결과, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화는 여기에서 '회절적 재지향'으로 칭해진다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조물로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사되는 경우, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링 아웃시킬 수 있다.
또한, 여기에서의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'로 칭해지며, 재료 표면의 안과 위에서(즉, 2개의 재료 사이의 경계), 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들어, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면의 안과 위에서 그루브, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 그루브를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들어, 그루브, 리지, 홀, 범프 등)는 사인파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들어, 2진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예를 들어, 블레이즈 격자(blazed grating)) 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 회절을 제공하는 다양한 단면 형상 또는 프로파일 중 임의의 것을 가질 수 있다.
여기에 설명된 다양한 예에 따르면, 회절 격자(예를 들어, 후술되는 바와 같이, 멀티빔 소자의 회절 격자)는 광 빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절 산란시키거나 커플링시키는 데 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의, 또는 이에 의해 제공되는 회절 각도 θm은 식 (1)에 의해 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00001
여기서, λ는 광의 파장이고, m은 회절 차수이고, n은 광 가이드의 굴절률이며, d는 회절 격자의 피처들 간의 거리 또는 간격이고, θi는 회절 격자에 대한 광의 입사 각도이다. 간략화를 위해, 식 (1)은, 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 외부의 재료의 굴절률이 1과 동등한 것으로 상정한다(즉, nout = 1). 일반적으로 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성된 광 빔의 회절 각도 θm은, 회절 차수가 양(positive)(예를 들어, m> 0)인 식 (1)에 의해 주어질 수 있다. 예를 들어, 회절 차수 m이 1과 동등할 때(즉, m = 1), 1차 회절이 제공된다.
도 2는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 회절 격자(30)의 단면도를 나타낸다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 회절 격자(30) 상에 입사각 θi로 입사되는 광 빔(20)을 나타낸다. 광 빔(20)은 광 가이드(40) 내에서 가이드된 광 빔이다. 또한, 도 2에는 입사 광 빔(20)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절 생성 및 커플링-아웃(coupling-out)된 커플링-아웃된 광 빔(50)이 나타내어진다. 커플잉-아웃된 광 빔(50)은 식 (1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각도(θm)(또는, 여기서 '주 각도 방향')를 갖는다. 커플링-아웃된 광 빔(50)은 예를 들어, 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응할 수 있다.
여기서 정의에 의해, '멀티빔 소자'는 복수의 광 빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조물 또는 소자이다. 일부 실시예에서, 멀티빔 소자는 백라이트의 광 가이드에 광학적으로 커플링되어 광 가이드 내에서 가이드되는 광의 일부를 커플링 아웃시킴으로써 광 빔을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 멀티빔 소자는 광 빔으로서 방출된 광을 생성할 수 있다(예를 들어, 광원을 포함할 수 있다). 또한, 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 광 빔 중의 광 빔은 여기에서의 정의에 의해 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수의 광 빔은 복수의 광 빔 중 다른 광 빔과 상이한 미리 정해진 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 복수의 광 빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 광 빔은 공간의 실질적으로 원추형 영역에 한정될 수 있거나 복수의 광 빔에서 광 빔의 상이한 주 각도 방향을 포함하는 미리 정해진 각도 범위를 갖는다. 이와 같이, 조합된 광 빔(즉, 복수의 광 빔)의 미리 정해진 각도 범위는 광 필드를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 다양한 광 빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티빔 소자의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 특성에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 멀티빔 소자는 '확장된 점 광원', 즉 여기에서의 정의에 의해 멀티빔 소자의 범위에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원으로 간주될 수 있다. 또한, 멀티빔 소자에 의해 생성된 광 빔은 본 여기에서의 정의에 의해, 그리고 도 1b와 대해 상술한 바와 같이, 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다.
여기에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 시준기는 시준 거울 또는 반사기, 시준 렌즈 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 시준 반사기를 포함하는 시준기는 포물선 곡선 또는 형상에 의해 특징화되는 반사면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 시준 반사기는 성형된 포물선 반사기를 포함할 수 있다. '성형된 포물선'이란 미리 정해진 반사 특성(예를 들어, 시준 정도)을 달성하도록 결정되는 방식으로 성형된 포물선 반사기의 굴곡된 반사면이 '실제' 포물선 곡선으로부터 벗어나는 것을 의미한다. 유사하게, 시준 렌즈는 구면 형상의 표면(예를 들어, 양면 볼록 구형 렌즈)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 시준기는 연속 반사기 또는 연속 렌즈(즉, 실질적으로 매끄러운 연속 표면을 갖는 반사기 또는 렌즈)일 수 있다. 다른 실시예에서, 시준 반사기 또는 시준 렌즈는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 광 시준을 제공하는 프레넬(Fresnel) 반사기 또는 프레넬 렌즈와 같은 실질적으로 불연속인 표면을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 시준기에 의해 제공되는 시준량은 실시예별로 미리 정해진 정도 또는 양으로 변할 수 있다. 또한, 시준기는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 양쪽으로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 시준기는 일부 실시예에 따라 광 시준을 제공하는 2개의 수직 방향 중 하나 또는 양쪽으로의 형상을 포함할 수 있다.
여기서, '시준 인자'는, 광이 시준되는 정도로서 정의된다. 특히, 시준 인자는 여기에서 정의에 의해, 시준된 광 빔 내의 광선의 각도 범위를 정의한다. 예를 들어, 시준 인자 σ는, 시준된 광의 빔의 대다수의 광선이 특정 각도 범위(예를 들어, 시준된 광 빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ) 내에 있음을 특정할 수 있다. 시준된 광 빔의 광선은 각도의 관점에서 가우시안(Gaussian) 분포를 가질 수 있고, 각도 범위는 일부 예에 따라 시준된 광 빔의 피크 강도의 절반으로 결정되는 각도이다.
여기서, '광원'은 광의 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광 이미터)으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 온(on)될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 여기에서 광원은 실질적으로 임의의 광의 소스일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라스마-기반 광 이미터, 형광등, 백열등, 및 사실상 다른 임의의 광의 소스 중 하나 이상에 한정되지는 않지만 이를 포함하는 실질적으로 임의의 광 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있거나), 다양한 파장일 수 있다(예를 들어, 백색광). 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광 이미터가 적어도 하나의 다른 광 이미터의 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 컬러 또는 파장과 상이한 컬러 또는 동등한 파장을 갖는 광을 생성하는 광 이미터의 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 컬러는 예를 들어, 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
또한, 여기에서 사용된 바와 같이, 관사 '어떤(a)'은 특허 분야에서 그 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어 '멀티빔 소자'는 하나 이상의 멀티빔 소자를 의미하며, 이와 같이 '그 멀티빔 소자'는 여기에서 '멀티빔 소자(들)'를 의미한다. 또한, 여기에서 '꼭대기', '바닥', '상부', '하부', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '왼쪽' 또는 '오른쪽'이라는 임의의 언급은 여기에서 한정적인 것으로 의도된 것이 아니다. 여기서 값에 적용되었을 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 값을 산출하는 데 사용된 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, 달리 명시하지 않는 한 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 여기에서 사용되는 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 여기에서의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의의 목적을 위해 제시된 것이지 한정하기 위한 것은 아니다.
여기에 설명된 원리의 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 백라이트가 제공된다. 도 3a는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 나타낸다. 도 3b는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 나타낸다. 도 3c는 여기에 설명된 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트(100)의 사시도를 나타낸다. 도 3c의 사시도는 여기에서의 단지 설명을 용이하게 하기 위해 부분 절개로 나타내어져 있다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 멀티뷰 백라이트(100)는 (예를 들어, 광 필드로서) 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)을 제공하도록 구성된다. 특히, 제공된 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)은 다양한 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향으로 멀티뷰 백라이트(100)로부터 멀어지게 지향된다. 일부 실시예에서, 커플링-아웃된 광 빔(102)은 3D 컨텐츠를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하도록 (예를 들어, 후술하는 바와 같이 광 밸브를 사용하여) 변조될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 광 가이드(110)를 포함한다. 광 가이드(110)는 일부 실시예에 따라 플레이트 광 가이드(110)일 수 있다. 광 가이드(110)는 가이드된 광(104)으로서 광 가이드(110)의 길이를 따라 광을 가이드하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광 도파관으로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광 도파관을 둘러싸는 매체의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는 예를 들어, 광 가이드(110)의 하나 이상의 가이드된 모드에 따라 가이드된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된, 실질적으로 평면의 시트를 포함하는 슬래브 또는 플레이트 광 도파관일 수 있다. 실질적으로 평면인 유전체 재료의 시트는 내부 전반사를 사용하여 가이드된 광 빔(104)을 가이드하도록 구성된다. 다양한 예에 따르면, 광 가이드(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리 등), 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 폴리머(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트 등) 중 하나 이상에 한정되지 않지만 이를 포함하는 다양한 유전체 재료 중 임의의 것을 포함할 수 있거나 이로 이루어질 수 있다. 일부 예에서, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 상부 표면 및 하부 표면 중 하나 또는 양쪽)의 적어도 일부 상에 클래딩(cladding) 층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 클래딩 층은 일부 실시예에 따르면 내부 전반사를 더욱 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따르면, 광 가이드(110)는 광 가이드(110)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전방' 표면 또는 측면)과 제2 표면(110'')(예를 들어, '후방' 표면 또는 측면) 사이에서 논-제로(non-zero) 전파 각도에서 내부 전반사에 따라 가이드된 광 빔(104)을 가이드하도록 구성된다. 특히, 가이드된 광 빔(104)은 논-제로 전파 각도에서 광 가이드(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110'') 사이에서 반사 또는 '바운싱(bouncing)'에 의해 전파된다. 일부 실시예에서, 상이한 컬러의 광을 포함하는 복수의 가이드된 광 빔(104)은 상이한 컬러-특정, 논-제로 전파 각도 중 각각의 것에서 광 가이드(110)에 의해 가이드될 수 있다. 논-제로 전파 각도는 설명의 단순화를 위해 도 3a 내지 도 3c에 나타내어지지 않았음에 유의한다. 그러나, 전파 방향(103)을 나타내는 굵은 화살표는 도 3a에서의 광 가이드 길이를 따른 가이드된 광(104)의 전반적인 전파 방향을 나타낸다.
여기에서 정의된 바와 같이, '논-제로 전파 각도'는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110''))에 대한 각도이다. 또한, 논-제로 전파 각도는 다양한 실시예에 따라 모두 제로보다 크고 광 가이드(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 가이드된 광 빔(104)의 논-제로 전파 각도는 약 10도와 약 50도 사이일 수 있거나, 일부 예에서, 약 20도와 약 40도 사이, 또는 약 25도와 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 논-제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 논-제로 전파 각도는 약 20도, 또는 약 25도, 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 논-제로 전파 각도는, 특정 논-제로 전파 각도가 광 가이드(110) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작도록 선택되는 한 특정 구현에 대해 (예를 들어, 임의로) 선택될 수 있다.
광 가이드(110) 내의 가이드된 광 빔(104)은 논-제로 전파 각도(예를 들어, 약 30-35도)로 광 가이드(110)에 도입되거나 커플링될 수 있다. 렌즈, 거울 또는 유사한 반사기(예를 들어, 틸팅된(tilted) 시준 반사기) 및 프리즘(미도시) 중 하나 이상은 예를 들어, 논-제로 전파 각도에서 가이드된 광 빔(104)으로 광을 광 가이드(110)의 입력단으로 커플링하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일단 광 가이드(110)에 커플링되면, 가이드된 광 빔(104)은 입력단으로부터 전반적으로 멀어지는 방향으로(예를 들어, 도 3a의 x-축을 따라 가리키는 굵은 화살표로 나타냄) 광 가이드(110)를 따라 전파한다.
또한, 다양한 실시예에 따르면, 광을 광 가이드(110)에 커플링시킴으로써 생성된 가이드된 광(104) 또는 동등하게 가이드된 광 빔(104)은 시준된 광 빔일 수 있다. 여기에서, '시준된 광' 또는 '시준된 광 빔'은 일반적으로 광 빔의 광선이 광 빔(예를 들어, 가이드된 광 빔(104)) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광 빔으로 정의된다. 또한, 시준된 광 빔으로부터 발산 또는 산란된 광선은 여기에서 정의에 의해 시준된 광 빔의 일부로 간주되지 않는다. 일부 실시예에서, 멀티뷰 백라이트(100)는, 예를 들어 광원으로부터의 광을 시준하기 위해, 상술한 바와 같은 렌즈, 반사기 또는 거울과 같은 시준기(예를 들어, 틸팅된 시준 반사기)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 시준기를 포함한다. 광 가이드(110)에 제공되는 시준된 광은 시준되고 가이드된 광 빔(104)이다. 다양한 실시예에서, 가이드된 광 빔(104)은 상술한 바와 같이 시준 인자에 따라 시준될 수 있거나 이를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 광 가이드(110)는 가이드된 광(104)을 '재순환'시키도록 구성될 수 있다. 특히, 광 가이드 길이를 따라 가이드되는 가이드된 광(104)은 전파 방향(103)과 상이한 다른 전파 방향(103')으로 그 길이를 따라 다시 재지향될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(110)는 광원에 인접한 입력단에 대향하는 광 가이드(110)의 단부에 반사기(미도시)를 포함할 수 있다. 반사기는 가이드된 광(104)을 재순환되는 가이드된 광으로서 입력단을 향해 다시 반사시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 가이드된 광(104)을 재순환시키는 것은, 예를 들어, 후술하는 멀티빔 소자에 대해, 가이드된 광을 1회 초과 이용 가능하게 함으로써, 멀티뷰 백라이트(100)의 밝기(예를 들어, 커플링-아웃된 광 빔(102)의 강도)를 증가시킬 수 있다.
도 3a에서, (예를 들어, 음의 x-방향으로 지향되는) 재순환된 가이드된 광의 전파 방향(103')을 나타내는 굵은 화살표는 광 가이드(110) 내의 재순환된 가이드된 광의 전반적인 전파 방향을 나타낸다. 대안적으로(예를 들어, 가이드된 광을 재순환시키는 것과는 대조적으로), 다른 전파 방향(103')으로 전파하는 가이드된 광(104)이 (예를 들어, 전파 방향(103)을 갖는 가이드된 광(104)에 추가하여) 다른 전파 방향(103')을 갖는 광을 광 가이드(110)로 도입시킴으로써 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)는 광 가이드 길이를 따라 서로 이격되어 있는 복수의 멀티빔 소자(120)를 더 포함한다. 특히, 복수의 멀티빔 소자(120)는 유한 공간에 의해 서로 분리되고 광 가이드 길이를 따라 개별적인 별개의 소자를 나타낸다. 즉, 여기에서의 정의에 의해, 복수의 멀티빔 소자(120)는 유한한(즉, 논-제로) 소자 간 거리(예를 들어, 유한한 중심 대 중심 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 복수의 멀티빔 소자(120)는 일부 실시예에 따르면 일반적으로 서로 교차하거나 중첩되거나 그렇지 않으면 접촉하지 않는다. 즉, 복수의 멀티빔 소자(120) 각각은 일반적으로 구별되고 멀티빔 소자(120)의 다른 소자로부터 분리된다.
일부 실시예에 따르면, 복수의 멀티빔 소자(120)는 1차원(ID) 어레이 또는 2 차원(2D) 어레이 중 어느 하나로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 멀티빔 소자(120)는 선형 1D 어레이로 배열될 수 있다. 다른 예에서, 복수의 멀티빔 소자(120)는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 어레이(즉, 1D 또는 2D 어레이)는 일부 예에서 규칙적이거나 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리 또는 간격)는 어레이를 가로질러 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자들(120) 간의 소자 간 거리는 어레이를 가로 질러 그리고 광 가이드(110)의 길이를 따라 하나 또는 둘 다에서 변할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 멀티빔 소자(120)는 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서의 가이드된 광(104)의 일부를 커플링 아웃하도록 구성된다. 특히, 도 3a 및 도 3c는 광 가이드(110)의 제1(또는 전방) 표면(110')으로부터 멀어지는 방향으로 지향되는 것으로 도시된 복수의 발산 화살표로서 커플링-아웃된 광 빔(102)을 나타낸다. 또한, 멀티빔 소자(120)의 크기는 다양한 실시예에 따라 멀티뷰 디스플레이의, 앞서 규정된 바와 같이 멀티뷰 픽셀(106)의 서브-픽셀(106')의 크기에 필적할 만한 하다. 논의를 용이하게 하기 위해 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 멀티뷰 픽셀(106)이 도 3a 내지 도 3c에 나타내어진다. 여기에서, '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 서브-픽셀(106')의 크기는 그 길이일 수 있고, 멀티빔 소자(120)의 필적할만한 크기는 또한 멀티빔 소자(120)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(120)의 면적이 서브-픽셀(106')의 면적과 필적될 수 있도록 크기는 면적을 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 크기는, 멀티빔 소자 크기가 서브-픽셀 크기의 약 50퍼센트(50%)와 약 200퍼센트(200%) 사이에 있도록 서브-픽셀 크기에 필적될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 도 3a에 나타낸 바와 같이) 멀티빔 소자 크기가 's'로 표시되고, 서브-픽셀 크기가 'S'로 표시되는 경우, 멀티빔 소자 크기 s는 식 (1)에 의해 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00002
(1)
다른 예에서, 멀티빔 소자 크기는 서브-픽셀 크기의 약 60퍼센트(60%), 또는 서브-픽셀 크기의 약 70퍼센트(70%)보다 크거나, 서브-픽셀 크기의 약 80퍼센트(80%)보다 크거나 서브-픽셀 크기의 약 90퍼센트(90%)보다 크고, 멀티빔 소자는 서브-픽셀 크기의 약 180퍼센트(180%)보다 작거나, 서브-픽셀 크기의 약 160퍼센트(160%)보다 작거나, 서브-픽셀 크기의 약 140퍼센트(140%)보다 작거나, 서브-픽셀 크기의 약 120퍼센트(120%)보다 작다. 예를 들어, '필적할만한 크기'란, 멀티빔 소자 크기가 서브-픽셀 크기의 약 75퍼센트(75%)와 약 150퍼센트(150%) 사이일 수 있는 것이다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(120)는, 멀티빔 소자 크기가 서브-픽셀 크기의 약 125퍼센트(125%)와 약 85퍼센트(85%) 사이에 있는 서브-픽셀(106') 크기에 필적할만하다. 일부 실시예에 따르면, 멀티빔 소자(120) 및 서브-픽셀(106')의 필적할만 크기는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 어두운 영역을 감소시키거나 일부 예에서 최소화하도록 선택될 수 있으며, 동시에 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 중첩을 감소시키거나 일부 예에서 최소화시킨다.
도 3a 내지 도 3c는 커플링-아웃된 복수의 광 빔의 커플링-아웃된 광 빔(102)을 변조하도록 구성된 광 밸브(108)의 어레이를 추가로 나타낸다. 광 밸브 어레이는 예를 들어, 멀티뷰 백라이트를 채용하는 멀티뷰 디스플레이의 일부일 수 있으며, 여기에서 논의를 용이하게 하기 위해 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 도 3a 내지 도 3c에 나타내어진다. 도 3c에서, 광 밸브(108)의 어레이는 부분적으로 절개되어 광 밸브 어레이 아래에 놓인 광 가이드(110) 및 멀티빔 소자(120)의 가시화를 허용한다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 상이한 주 각도 방향을 갖는 커플링-아웃된 광 빔(102) 중 상이한 것들이 통과하여 광 밸브 어레이의 광 밸브(108) 중 상이한 것들에 의해 변조될 수 있다. 또한, 나타낸 바와 같이, 광 밸브(108)의 어레이는 서브-픽셀(106')에 대응하고, 광 밸브(108)의 세트는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(106)에 대응한다. 특히, 광 밸브 어레이의 상이한 광 밸브(108)의 세트는 멀티빔 소자(120) 중 상이한 것들로부터 커플링-아웃된 광 빔(102)을 수신하고 변조하도록 구성되며, 즉, 나타낸 바와 같이, 각각의 멀티빔 소자(120)에 대해 하나의 고유한 광 밸브(108)의 세트가 존재한다. 다양한 실시예에서, 액정 광 밸브, 전기 영동 광 밸브 및 일렉트로웨팅(electrowetting)에 기초한 광 밸브 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)로서 상이한 유형의 광 밸브가 채용될 수 있다.
도 3a에 나타낸 바와 같이, 제1 광 밸브 세트(108a)는 제1 멀티빔 소자(120a)로부터 커플링-아웃된 광 빔(102)을 수신 및 변조하도록 구성되며, 제2 광 밸브 세트(108b)는 제2 멀티빔 소자(120b)로부터 커플링-아웃된 광 빔(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 따라서, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 광 밸브 어레이의 각각의 광 밸브 세트(예를 들어, 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b))는 각각 상이한 멀티뷰 픽셀(106)에 대응하고, 광 밸브 세트의 개별 광 밸브(108)는 각각의 멀티뷰 픽셀들(106)의 서브-픽셀(106')에 대응한다.
도 3a에 나타낸 바와 같이, 서브-픽셀(106')의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)의 크기에 대응할 수 있다. 다른 예에서, 서브-픽셀 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(108) 사이의 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리)로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(108)는 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108) 사이의 중심 대 중심 거리보다 작을 수 있다. 서브-픽셀 크기는 예를 들어, 광 밸브(108)의 크기 또는 광 밸브들(108) 사이의 중심 대 중심 거리에 대응하는 크기 중 어느 하나로서 정의될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 멀티빔 소자(120)와 대응 멀티뷰 픽셀(106)(예를 들어, 광 밸브(108)의 세트) 사이의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 동일한 개수의 멀티뷰 픽셀(106) 및 멀티빔 소자(120)가 있을 수 있다. 도 3b는 예시의 방식으로 일 세트 대 관계를 명시적으로 나타낸 것으로서, 광 밸브(108)의 상이한 세트를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(106)이 점선으로 둘러싸인 것으로 나타내어져 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 픽셀(106) 및 멀티빔 소자(120)의 개수는 서로 다를 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 인접한 멀티빔 소자(120)의 쌍 사이의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리)는 예를 들어, 광 밸브 세트에 의해 나타내어지는 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)의 인접한 쌍 사이의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 나타내어진 바와 같이, 제1 멀티빔 소자(120a)와 제2 멀티빔 소자(120b) 간의 중심 대 중심 거리 d는 제1 광 밸브 세트(108a)와 제2 광 밸브 세트(108b) 간의 중심 대 중심 거리 D와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예(미도시)에서, 멀티빔 소자(120) 및 대응하는 광 밸브 세트의 쌍의 상대적인 중심 대 중심 거리는 다를 수 있으며, 예를 들어, 멀티빔 소자(120)는 멀티뷰 픽셀(106)을 나타내는 광 밸브 세트들 간의 간격(즉, 중심 대 중심 거리 D)보다 크거나 작은 것 중 하나인 소자 간 간격(즉, 중심 대 중심 거리 d)을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 형상은 멀티뷰 픽셀(106)의 형상과 유사하거나, 동등하게, 멀티뷰 픽셀(106)에 대응하는 광 밸브(108)의 세트(또는 '서브-어레이')의 형상과 유사하다. 예를 들어, 멀티빔 소자(120)는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(106)(또는 대응하는 광 밸브(108)의 세트의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(120)는 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 즉, 폭 또는 횡방향 치수보다 큰 길이 또는 종방향 치수를 가질 수 있다. 이 예에서, 멀티빔 소자(120)에 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)(또는 동등하게 광 밸브(108)의 세트의 배열)은 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 3b는 정사각형 형상의 멀티빔 소자(120)와 광 밸브(108)의 정사각형 세트를 포함하는 대응하는 정사각형 형상의 멀티뷰 픽셀(106)의 상면도 또는 평면도를 나타낸다. 또 다른 예(미도시)에서, 멀티빔 소자(120) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)은 이에 한정되지는 않지만, 삼각형 형상, 육각형 형상 및 원형 형상에 의해 적어도 근사화되는 다양한 형상을 갖는다.
또한, (예를 들어, 도 3a에 나타낸 바와 같이) 일부 실시예에 따르면, 각각의 멀티빔 소자(120)는 커플링-아웃된 광 빔(102)을 하나의 오직 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에 제공하도록 구성된다. 특히, 멀티빔 소자(120) 중 주어진 하나에 대해, 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 커플링-아웃된 광 빔(102)은 단일의 대응하는 멀티뷰 픽셀(106) 및 그 서브-픽셀(106'), 즉 도 3a에 나타낸 바와 같이, 멀티빔 소자(120)에 대응하는 광 밸브(108)의 단일 세트에 실질적으로 국한된다. 이와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)의 각각의 멀티빔 소자(120)는 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰에 대응하는 상이한 주 각도 방향의 세트를 갖는 커플링-아웃된 광 빔(102)의 대응 세트를 제공한다(즉, 커플링-아웃된 광 빔(102)의 세트는 상이한 뷰 방향의 각각에 대응하는 방향을 갖는 광 빔을 포함한다).
다양한 실시예에 따르면, 멀티빔 소자(120)는 가이드된 광(104)의 일부를 커플링 아웃하도록 구성된 다수의 상이한 구조물 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조물은 회절 격자, 미세-반사 소자, 미세-굴절 소자, 또는 이들의 다양한 조합에 한정되지는 않지만 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 소자(120)는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서 가이드된 광 부분을 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 미세-반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자(120)는 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서 가이드된 광 부분을 반사적으로 커플링 아웃하도록 구성되거나, 미세-굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자(120)는 굴절에 의해 또는 굴절을 이용하여(즉, 가이드된 광 부분을 굴절적으로 커플링 아웃) 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서의 가이드된 광 부분을 커플링 아웃하도록 구성된다.
도 4a는 여기에 설명된 원리들에 따른 일 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부분의 단면도를 나타낸다. 도 4b는 여기에 설명되는 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 나타낸다. 특히, 도 4a 및 도 4b는 회절 격자(122)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120)를 나타낸다. 회절 격자(122)는 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서의 가이드된 광(104)의 일부를 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 회절 격자(122)는 회절 피처 간격 또는 회절 피처 또는 가이드된 광 부분의 회절적 커플링 아웃을 제공하도록 구성된 격자 피치에 의해 서로 이격된 복수의 회절 피처를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 회절 격자(122)의 회절 피처의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장일 수 있다(즉, 가이드된 광의 파장보다 작음).
일부 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 회절 격자(122)는 광 가이드(110)의 표면에 또는 그 표면에 인접하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자(122)는 도 4a에 나타낸 바와 같이, 광 가이드(110)의 제1 표면(110')에 또는 그에 인접하게 있을 수 있다. 광 가이드 제1 표면(110')에서의 회절 격자(122)는 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서 제1 표면(110')을 통해 가이드된 광 부분을 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된 투과 모드 회절 격자일 수 있다. 다른 예에서, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 회절 격자(122)는 광 가이드(110)의 제2 표면(110'')에 또는 그에 인접하게 위치될 수 있다. 제2 표면(110'')에 위치되는 경우, 회절 격자(122)는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 반사 모드 회절 격자로서, 회절 격자(122)는 가이드된 광 부분을 회절시키고 회절되고 가이드된 광 부분을 제1 표면(110')을 향해 반사하여 회절적으로 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서 제1 표면(110')을 통해 출사하도록 구성된다. 다른 실시예들(미도시)에서, 회절 격자는 광 가이드(110)의 표면들 사이에, 예를 들어, 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 양쪽으로서 위치될 수 있다. 여기에 설명되는 일부 실시예에서, 커플링-아웃된 광 빔(102)의 주 각도 방향은 광 가이드 표면에서 광 가이드(110)를 출사하는 커플링-아웃된 광 빔(102)으로 인한 굴절 효과를 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 도 4b는 한정적인 것이 아니라 예시의 방식으로 커플링-아웃된 광 빔(102)이 제1 표면(110')을 가로지를 때 굴절률의 변화로 인한 커플링-아웃된 광 빔(102)의 굴절(즉, 굴곡)을 나타낸다. 또한, 후술하는 도 5a 및 5b를 참조한다.
일부 실시예에 따르면, 회절 격자(122)의 회절 피처는 서로 이격되어 있는 그루브 및 리지 중 하나 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 그루브 또는 리지는 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 광 가이드(110)의 표면에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 그루브 또는 리지는 광 가이드 재료와 다른 재료, 예를 들어, 광 가이드(110)의 표면 상의 다른 재료의 막 또는 층으로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 회절 격자(122)는, 회절 피처 간격이 회절 격자(122)에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 변하지 않는 균일한 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 회절 격자(122)는 처핑된(chirped) 회절 격자이다. 정의에 의해, '처핑된' 회절 격자는 처핑된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변하는 회절 피처의 회절 간격(즉, 격자 피치)을 나타내거나 이를 갖는 회절 격자이다. 일부 실시예에서, 처핑된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변하는 회절 피처 간격의 처프를 가질 수 있거나 이를 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처핑된 회절 격자는 정의에 의해, '선형적으로 처핑된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 처핑된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처핑을 나타낼 수 있다. 지수 처프(exponential chirp), 대수 처프(logarithmic chirp) 또는 또 다른, 실질적으로 비균일하거나 랜덤하지만 여전히 단조적 방식으로 변하는 처프에 한정되지는 않지만 이를 포함하는 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 사인파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프에 한정되지는 않지만 이와 같은 비단조 처프가 또한 채용될 수 있다. 이러한 유형의 처프 중 임의의 조합이 또한 채용될 수 있다.
도 5a는 여기에 설명된 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부분의 단면도를 나타낸다. 도 5b는 여기에 설명되는 원리들에 따른 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 나타낸다. 특히, 도 5a 및 5b는 미세-반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자(120)의 다양한 실시예를 나타낸다. 멀티빔 소자(120)로서 또는 그 내부에서 사용되는 미세-반사 소자는 반사 재료 또는 그 층(예를 들어, 반사 금속) 또는 내부 전반사(TIR: total internal reflection)에 기초한 반사기를 채용하는 반사기를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에 따르면(예를 들어, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이), 미세-반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자(120)는 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제2 표면(110''))에 또는 인접하게 위치될 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 미세-반사 소자는 제1 및 제2 표면(110', 110'') 사이의 광 가이드(110) 내에 위치될 수 있다.
예를 들어, 도 5a는 광 가이드(110)의 제2 표면(110'')에 인접하게 위치된 반사 패싯(facet)을 갖는 미세 반사 소자(124)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 나타낸다(예를 들어, '프리즘형' 미세-반사 소자). 나타낸 프리즘형 미세-반사 소자(124)의 패싯은 광 가이드(110)로부터의 가이드된 광(104)의 일부를 반사(즉, 반사적 커플링)하도록 구성된다. 패싯은 예를 들어, 가이드된 광(104)의 전파 방향에 대해 경사지거나 틸팅(tilting)되어(즉, 틸트 각을 가짐), 광 가이드(110)로부터 가이드된 광 일부를 반사할 수 있다. (예를 들어, 도 5a에 나타낸 바와 같이) 다양한 실시예에 따라, 패싯은 광 가이드(110) 내의 반사 재료를 사용하여 형성될 수 있거나, 제2 표면(110'')에서 프리즘형 캐비티의 표면이 될 수 있다. 프리즘형 캐비티가 채용되는 경우, 일부 실시예에서, 캐비티 표면에서의 굴절률 변화가 반사(예를 들어, TIR 반사)를 제공할 수 있거나, 패싯을 형성하는 캐비티 표면이 일부 실시예에서 반사를 제공하기 위해 반사 재료로 코팅될 수 있다.
또 다른 예에서, 도 5b는 반-구형 미세-반사 소자(124)에 한정되지 않지만, 이와 같은 실질적으로 매끄러운 곡면을 갖는 미세-반사 소자(124)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 나타낸다. 예를 들어, 미세-반사 소자(124)의 특정 표면의 곡선은 가이드된 광(104)이 접촉하는 곡면 상의 입사 지점에 따라 상이한 방향으로 가이드된 광 일부를 반사하도록 구성될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 광 가이드(110)로부터 반사적으로 커플링 아웃되는 가이드된 광 부분은 한정적인 것이 아니라 예시의 방식으로 제1 표면(110')으로부터 출사 또는 방출된다. 도 5a의 프리즘형 미세-반사 소자(124)에서와 같이, 도 5b의 미세-반사 소자(124)는 한정적인 것이 아니라 예시의 방식으로 도 5b에 나타낸 바와 같이, 광 가이드(110) 내의 반사 재료이거나 제2 표면(110'')에 형성된 캐비티(예를 들어, 반-원형 캐비티)일 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 또한 한정적인 것이 아니라 예시의 방식으로, 2개의 전파 방향(103, 103')(즉, 굵은 화살표로 나타냄)을 갖는 가이드된 광(104)을 나타낸다. 2개의 전파 방향(103, 103')을 사용하는 것은 예를 들어, 대칭적인 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광 빔(102)을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 6은 여기에서 설명되는 원리들에 따른 또 다른 실시예에 따른 예에서의 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 나타낸다. 특히, 도 6은 미세-굴절 소자(126)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 나타낸다. 다양한 실시예에 따르면, 미세-굴절 소자(126)는 광 가이드(110)로부터 가이드된 광(104)의 일부를 굴절적으로 커플링 아웃하도록 구성된다. 즉, 미세-굴절 소자(126)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 커플링-아웃된 광 빔(102)으로서 광 가이드(110)로부터의 가이드된 광 부분을 커플링 아웃하기 위해 (예를 들어, 회절 또는 반사와는 반대로) 굴절을 채용하도록 구성된다. 미세-굴절 소자(126)는 이에 한정되는 것은 아니지만, 반-구 형상, 직사각형 형상 또는 프리즘형 형상(즉, 경사진 패싯을 갖는 형상)을 포함하는 다양한 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 미세-굴절 소자(126)는 나타낸 바와 같이, 광 가이드(110)의 표면(예를 들어, 제1 표면(110'))으로부터 연장되거나 돌출될 수 있거나, 표면의 캐비티(미도시)일 수 있다. 또한, 미세-굴절 소자(126)는 일부 실시예에서 광 가이드(110)의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 미세-굴절 소자(126)는 광 가이드 표면에 인접하고, 일부 예에서 광 가이드 표면과 접촉하는 다른 재료를 포함할 수 있다.
도 3a를 다시 참조하면, 멀티뷰 백라이트(100)는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 광원(130)은 광 가이드(110) 내에 가이드될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(130)은 광 가이드(110)의 입구 표면 또는 단부(입력단)에 인접하게 위치될 수 있다. 다양한 실시예에서, 광원(130)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)에 한정되지는 않지만 이를 포함하는 실질적으로 임의의 광원(예를 들어, 광 이미터)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 특정 컬러로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성하도록 구성된 광 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 단색 광의 컬러는 특정 컬러 공간 또는 컬러 모델(예를 들어, 적-녹-청(RGB) 컬러 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예에서, 광원(130)은 실질적으로 광대역 또는 다색광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(130)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 상이한 컬러의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광 이미터를 포함할 수 있다. 상이한 광 이미터는 상이한 컬러의 광 각각에 대응하는 가이드된 광의 상이한, 컬러-특정, 논-제로 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(130)은 시준기를 더 포함할 수 있다. 시준기는 광원(130)의 하나 이상의 광 이미터로부터 실질적으로 시준되지 않은 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 시준기는 실질적으로 시준되지 않은 광을 시준된 광으로 변환하도록 추가로 구성된다. 특히, 시준기는 일부 실시예에 따라, 논-제로 전파 각도를 가지며 미리 정해된 시준 인자에 따라 시준되는 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 컬러의 광 이미터가 채용되는 경우, 시준기는 상이한, 컬러-특정, 논-제로 전파 각도 중 하나 또는 양쪽을 가지며 상이한 컬러-특정 시준 인자를 갖는 시준된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 시준기는 또한 상술한 바와 같이, 시준된 광 빔을 광 가이드(110)에 전달하여 가이드된 광(104)으로서 전파하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 백라이트(100)는 가이드된 광(104)의 전파 방향(103, 103')에 수직인 광 가이드(110)를 통과하는 방향의 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 일부 실시예에서, 광 가이드(110) 및 이격된 복수의 멀티빔 소자(120)는, 광이 제1 표면(110')과 제2 표면(110'') 양쪽을 통해 광 가이드(110)를 통과할 수 있게 한다. 투명성은 적어도 부분적으로, 멀티빔 소자(120)의 비교적 작은 크기와 멀티빔 소자(120)의 비교적 큰 소자 간 간격(예를 들어, 멀티뷰 픽셀(106)과의 일 대 일 대응)의 양쪽으로 인해 용이하게 될 수 있다. 또한, 특히 멀티빔 소자(120)가 회절 격자를 포함할 때, 일부 실시예에 따르면 멀티빔 소자(120)는 또한 광 가이드 표면(110', 110'')에 수직으로 전파하는 광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다.
여기에서 설명되는 원리들의 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이의 픽셀로서 변조된 광 빔을 방출하도록 구성된다. 또한, 방출되는 변조된 광 빔은 멀티뷰 디스플레이의 복수의 뷰잉 방향을 향하여 우선적으로 지향될 수 있다. 일부 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 3D 또는 멀티뷰 이미지를 제공하거나 '표시'하도록 구성된다. 변조되고 상이하게 지향된 광 빔의 상이한 것들은 다양한 예에 따라, 멀티뷰 이미지와 연관된 상이한 '뷰'의 개별 픽셀에 대응할 수 있다. 상이한 뷰는 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이에 의해 표시되는 멀티뷰 이미지에서 정보의 '안경 없는'(예를 들어, 자동 입체(autostereoscopic)) 표현을 제공할 수 있다.
도 7은 여기에 설명되는 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 나타낸다. 다양한 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이(200)는 상이한 뷰 방향으로 상이한 뷰에 따라 멀티뷰 이미지를 표시하도록 구성된다. 특히, 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출된 변조된 광 빔(202)은 멀티뷰 이미지를 표시하는 데 사용되며, 상이한 뷰의 픽셀(즉, 뷰 픽셀)에 대응할 수 있다. 변조된 광 빔(202)은 도 7의 멀티뷰 픽셀(210)로부터 방사되는 화살표로 나타내어진다. 점선은 한정적인 것이 아니라 예시의 방식으로 방출되는 변조된 광 빔(202)의 화살표로 사용되어 그 변조를 강조한다.
도 7에 나타낸 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 픽셀(210)의 어레이를 포함한다. 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 복수의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따르면, 멀티뷰 픽셀(210)의 어레이는 복수의 광 빔(204)을 변조하고 방출되는 변조된 광 빔(202)을 생성하도록 구성된 복수의 서브-픽셀을 포함한다. 일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀(210)은 멀티뷰 백라이트(100)에 대해 상술한 광 밸브(108)의 어레이의 광 밸브(108)의 실질적으로 유사한 세트이다. 특히, 멀티뷰 픽셀(210)의 서브-픽셀은 상술한 광 밸브(108)와 실질적으로 유사할 수 있다. 즉, 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀(210)은 광 밸브의 세트(예를 들어, 광 밸브(108)의 세트)를 포함할 수 있고, 멀티뷰 픽셀(210)의 서브-픽셀은 세트의 광 밸브(예를 들어, 단일 광 밸브(108))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 7에 나타낸 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티빔 소자(220)의 어레이를 더 포함한다. 어레이의 각각의 멀티빔 소자(220)는 대응하는 멀티뷰 픽셀(210)에 복수의 광 빔(204)을 제공하도록 구성된다. 복수의 광 빔(204)의 광 빔(204)은 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 광 빔(204)의 상이한 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이(200)의 상이한 뷰의 상이한 뷰 방향에 대응한다.
다양한 실시예에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)의 크기는 복수의 서브-픽셀의 서브-픽셀의 크기와 필적할만 하다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 멀티빔 소자(220)의 크기는 서브-픽셀 크기의 절반보다 크고 서브-픽셀 크기의 두 배보다 작을 수 있다. 또한, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리는 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀들(210) 간의 픽셀 간 거리에 대응할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리는 멀티뷰 픽셀들(210) 간의 픽셀 간 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 예에서, 멀티빔 소자들(220) 간의 소자 간 거리 및 멀티뷰 픽셀들(210) 간 대응하는 픽셀 간 거리는 중심 대 중심 거리 또는 공간 또는 거리의 동등한 측정치로서 정의될 수 있다.
또한, 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)과 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220) 사이에 일 대 일 대응이 있을 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 멀티빔 소자들(220) 사이의 소자 간 거리(예를 들어, 중심 대 중심)는 멀티뷰 픽셀들(210) 사이의 픽셀 간 거리(예를 들어, 중심 대 중심)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 같이, 멀티뷰 픽셀(210)의 각 서브-픽셀은 대응하는 멀티빔 소자(220)에 의해 제공되는 복수의 광 빔(204) 중 상이한 하나를 변조하도록 구성될 수 있다. 또한, 각각의 멀티뷰 픽셀(210)은 다양한 실시예에 따라, 하나의 그리고 단지 하나의 멀티빔 소자(220)로부터의 광 빔(204)을 수신 및 변조하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)는 상술한 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자(220)는 멀티빔 소자(120)와 관련하여, 예를 들어 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이 상술한 회절 격자(122)와 실질적으로 유사한 회절 격자를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(220)는 멀티빔 소자(120)와 관련하여 예를 들어, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이 상술한 미세-반사 소자(124)와 실질적으로 유사한 미세-반사 소자를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 소자(220)는 미세-굴절 소자를 포함할 수 있다. 미세-굴절 소자는 멀티빔 소자(120)와 관련하여 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이 상술한 미세-굴절 소자(126)와 실질적으로 유사할 수 있다.
하나 이상의 회절 격자, 미세-반사 소자 및 미세-굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자(220)를 갖는 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광을 가이드하도록 구성된 광 가이드를 더 포함할 수 있다. 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)는 이들 실시예에 따라, 픽셀 어레이의 대응하는 멀티뷰 픽셀(210)에 제공된 복수의 광 빔(204)으로서 광 가이드로부터의 가이드된 광의 일부를 커플링 아웃하도록 구성될 수 있다. 특히, 멀티빔 소자(220)는 광 가이드에 광학적으로 접속되어 가이드된 광의 일부를 커플링 아웃할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이(200)의 광 가이드는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 상술한 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 광 가이드는 도 7에 명시적으로 나타내어지지 않았음에 유의한다.
또한, 이들 실시예의 일부(도 7에는 미도시)에서, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원을 더 포함할 수 있다. 광원은 논-제로 전파 각도로 광 가이드에 광을 제공하도록 구성될 수 있으며, 일부 실시예에서, 시준 인자에 따라 시준되어 예를 들어, 광 가이드 내에서 가이드된 광의 미리 정해진 각도 범위를 제공한다. 일부 실시예에 따르면, 광원은 상술한 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
다른 실시예에서, 멀티빔 소자(220)의 어레이는 발광 소자일 수 있다. 즉, 멀티빔 소자(220)는 예를 들어, 광 가이드로부터 가이드된 광의 일부를 커플링 아웃하는 것과는 반대로 자신의 광을 생성하여 방출할 수 있다. 특히, 멀티빔 소자(220)는 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)에 한정되지 않지만, 이와 같은 광원을 포함할 수 있다. 멀티빔 소자(220)로서의 역할을 하는 LED, OLED 등은 일부 실시예에 따라 광 빔(202)으로서 변조를 위해 광 빔(204)을 멀티뷰 픽셀(210)에 직접 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, LED, OLED 등은 멀티빔 소자(220)에 대해 상술한 바와 같은 크기 및 소자 간 간격을 가질 수 있다.
여기에 설명되는 원리들의 다른 실시예들에 따르면, 멀티뷰 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 8은 여기에 설명되는 원리들에 따른 실시예에 따른 예에서의 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)의 흐름도를 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)은 광 가이드의 길이를 따라 광을 가이드하는 것(310)을 포함한다. 일부 실시예에서, 광은 논-제로 전파 각도로 가이드될 수 있다(310). 또한, 가이드된 광은 미리 정해진 시준 인자에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 광 가이드는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 상술한 광 가이드(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)은 멀티빔 소자를 사용하여 광 가이드로부터 가이드된 광의 일부를 커플링하여 서로 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광 빔을 제공하는 것(320)을 더 포함한다. 다양한 실시예에서, 커플링-아웃된 광 빔의 주 각도 방향은 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰 방향에 대응한다. 다양한 실시예에 따르면, 멀티빔 소자의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀의 크기에 필적될만 하다. 예를 들어, 멀티빔 소자는 서브-픽셀 크기의 절반보다 크고 서브-픽셀 크기의 두 배보다 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 소자는 상술한 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120)와 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 멀티빔 소자는 복수 또는 어레이의 멀티빔 소자의 멤버일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 멀티빔 소자는 회절 격자, 미세-반사 소자 및 미세-굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 일부 실시예에 따르면, 가이드된 광을 커플링 아웃(320)하는데 사용되는 멀티빔 소자는 가이드된 광 부분을 회절적으로 커플링 아웃(320)하기 위해 광 가이드에 광학적으로 커플링된 회절 격자를 포함할 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 멀티빔 소자(120)의 회절 격자(122)와 실질적으로 유사할 수 있다. 다른 실시예에서, 멀티빔 소자는 광 가이드에 광학적으로 커플링되어 가이드된 광 부분을 반사적으로 커플링 아웃(320)하는 미세-반사 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세-반사 소자는 멀티빔 소자(120)와 관련하여 상술한 미세-반사 소자(124)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멀티빔 소자는 광 가이드에 광학적으로 커플링되어 가이드된 광 부분을 굴절적으로 커플링 아웃(320)하는 미세-굴절 소자를 포함할 수 있다. 미세-굴절 소자는 상술한 바와 같이, 멀티빔 소자(120)의 미세-굴절 소자(126)와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)은 광원을 사용하여 광 가이드에 광을 제공하는 것을 더 포함한다. 제공된 광은, 하나 또는 양쪽이 광 가이드 내의 논-제로 전파 각도를 가지며, 광 가이드 내에서 가이드된 광의 미리 정해진 각도 범위를 제공하기 위해 시준 인자에 따라 광 가이드 내에서 시준되는 가이드된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 상술한 바와 같이, 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 백라이트 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀로 구성된 광 밸브를 사용하여 커플링-아웃된 광 빔을 변조하는 것(330)을 더 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 복수 또는 어레이의 광 밸브 중의 광 밸브는 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀에 대응한다. 즉, 멀티빔 소자는 예를 들어, 광 밸브의 크기 또는 복수의 광 밸브들 간의 중심 간 간격에 필적하는 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 복수의 광 밸브는 도 3a 내지 도 3c 및 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 상술한 광 밸브(108)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 상이한 광 밸브 세트는, 상술한 바와 같이, 상이한 멀티뷰 픽셀(106)에 대한 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b)의 대응과 마찬가지의 방식으로 상이한 멀티뷰 픽셀에 대응할 수 있다. 또한, 광 밸브 어레이의 개별 광 밸브는, 도 3a 내지 3c의 상술한 설명에서, 광 밸브(108)가 서브-픽셀(106')에 대응하는 것과 같이, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀에 대응할 수 있다.
이와 같이, 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 백라이트 동작 방법 및 서브-픽셀을 포함하는 멀티뷰 픽셀을 갖는 멀티뷰 디스플레이의 예 및 실시예가 설명되었다. 멀티뷰 백라이트, 방법 및 멀티뷰 디스플레이는 복수의 상이한 멀티뷰 이미지의 뷰에 대응하는 광 빔을 제공하기 위해 멀티빔 소자를 채용한다. 멀티빔 소자는 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀과 크기면에서 필적할만 하다. 상술한 예는 여기에서 설명된 원리를 나타내는 많은 특정 예들 중 일부를 단지 예시하는 것임을 이해해야 한다. 명백하게, 본 기술분야의 통상의 기술자는 후술하는 청구항에 의해 규정되는 범주를 벗어나지 않고도 다수의 다른 구성을 용이하게 고안할 수 있다.

Claims (22)

  1. 멀티뷰(multiview) 백라이트에 있어서,
    광 가이드(light guide)의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 가이드하도록 구성된 광 가이드; 및
    상기 광 가이드의 길이를 따라 서로 이격되어 있는 복수의 멀티빔 소자들로서, 상기 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자는 멀티뷰 픽셀들을 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 빔들로서 가이드된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 커플링-아웃하도록 구성되는, 복수의 멀티빔 소자들을 포함하고,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀의 크기와 필적할만한, 멀티뷰 백라이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 멀티빔 소자들의 멀티빔 소자들과 상기 멀티뷰 디스플레이의 대응하는 멀티뷰 픽셀들 사이의 관계는 일 대 일 관계인, 멀티뷰 백라이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 멀티빔 소자들의 한 쌍의 멀티빔 소자들 사이의 소자 간 거리는 대응하는 한 쌍의 멀티뷰 픽셀들 사이의 픽셀 간 거리와 동일한, 멀티뷰 백라이트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 서브-픽셀 크기의 50%와 200% 사이인, 멀티뷰 백라이트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자의 형상은 상기 멀티뷰 픽셀의 형상과 유사한, 멀티뷰 백라이트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 복수의 커플링-아웃된 광 빔들로서 상기 가이드된 광의 일부를 회절적으로 커플링 아웃하도록 구성된 회절 격자를 포함하는, 멀티뷰 백라이트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 미세-반사 소자 및 미세-굴절 소자 중 하나 또는 양쪽을 포함하고, 상기 미세-반사 소자는 상기 가이드된 광의 일부를 반사적으로 커플링 아웃하도록 구성되며, 상기 미세-굴절 소자는 상기 가이드된 광의 일부를 굴절적으로 커플링 아웃하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 광 가이드의 제1 표면 및 제2 표면 중 하나에 위치되고, 상기 멀티빔 소자는 상기 제1 표면을 통해 상기 가이드된 광의 일부를 커플링 아웃하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드의 입력에 광학적으로 커플링된 광원을 더 포함하며, 상기 광원은, 논-제로(non-zero) 전파 각도를 갖는 것, 그리고 미리 정해진 시준 인자에 따라 시준되는 것 중 하나 또는 양쪽인 상기 가이드된 광을 제공하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드 및 상기 복수의 멀티빔 소자들의 조합은 상기 가이드된 광의 전파 방향에 수직하는 방향으로 상기 광 가이드를 통해 실질적으로 광학적으로 투명하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  11. 제1항에 따른 멀티뷰 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이로서,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 커플링-아웃된 복수의 광 빔의 광 빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하고,
    광 밸브의 어레이는 상기 서브-픽셀에 대응하고, 광 밸브들의 어레이의 세트는 상기 멀티뷰 디스플레이의 상기 멀티뷰 픽셀에 대응하는, 멀티뷰 디스플레이.
  12. 멀티뷰 디스플레이로서,
    멀티뷰 디스플레이의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 멀티뷰 픽셀들의 어레이로서, 멀티뷰 픽셀은 복수의 광 빔들을 변조하도록 구성된 복수의 서브-픽셀들을 포함하는, 멀티뷰 픽셀들의 어레이; 및
    멀티빔 소자들의 어레이로서, 각각의 멀티빔 소자는 대응하는 멀티뷰 픽셀에 상기 복수의 광 빔들을 제공하도록 구성되고, 상기 복수의 광 빔들의 광 빔들은 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응하여 서로 다른 주 각도 방향들을 갖는, 멀티빔 소자들의 어레이를 포함하고,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자의 크기는 상기 복수의 서브-픽셀들의 서브-픽셀의 크기에 필적할만하고, 상기 멀티빔 소자 어레이의 인접하는 멀티빔 소자들 간의 소자 간 거리는 상기 멀티뷰 픽셀 어레이의 인접하는 멀티뷰 픽셀들 간의 픽셀 간 거리에 대응하는, 멀티뷰 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자들 간의 소자 간 거리는 상기 멀티뷰 픽셀들 간의 픽셀 간 거리와 실질적으로 동일한, 멀티뷰 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 서브-픽셀 크기의 절반보다 크고, 상기 서브-픽셀 크기의 두 배보다 작은, 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제12항에 있어서,
    광을 가이드하도록 구성된 광 가이드를 더 포함하며,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이의 상기 멀티빔 소자는, 상기 복수의 광 빔들이 대응하는 멀티뷰 픽셀에 제공될 때 상기 가이드된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 커플링 아웃하도록 구성되는, 멀티뷰 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는, 상기 광 가이드에 광학적으로 접속되어 상기 가이드된 광의 일부를 커플링 아웃하는 회절 격자, 미세-반사 소자 및 미세-굴절 소자 중 하나를 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 광을 상기 광 가이드에 제공하도록 구성된 광원을 더 포함하며,
    상기 가이드된 광은 논-제로 전파 각도를 가지며, 시준 인자에 따라 시준되어 상기 광 가이드 내의 상기 가이드된 광의 미리 정해진 각도 범위를 제공하는, 멀티뷰 디스플레이.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 멀티뷰 픽셀 어레이의 상기 멀티뷰 픽셀은 광 밸브들의 세트를 포함하고, 상기 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀은 상기 세트의 광 밸브를 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  19. 멀티뷰 백라이트 동작 방법으로서,
    광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 가이드하는 단계; 및
    멀티뷰 디스플레이의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광 빔들을 제공하기 위하여 멀티빔 소자를 사용하여 상기 광 가이드로부터 가이드된 광의 일부를 커플링하는 단계를 포함하고,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀의 크기에 필적할만한, 멀티뷰 백라이트 동작 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 광 가이드에 광학적으로 커플링되어 상기 가이드된 광의 일부를 회절적으로 커플링 아웃하는 회절 격자를 포함하는, 멀티뷰 백라이트 동작 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    광원을 사용하여 상기 광 가이드에 광을 제공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제공된 광은, 상기 광 가이드 내의 논-제로 전파 각도를 갖는 것, 그리고 상기 가이드된 광의 미리 정해진 각도 범위를 제공하기 위해 시준 인자에 따라 시준되는 것 중 하나 또는 양쪽인 상기 가이드된 광인, 멀티뷰 백라이트 동작 방법
  22. 제19항에 있어서,
    상기 멀티뷰 픽셀로 구성된 복수의 광 밸브들을 사용하여 커플링-아웃된 광 빔들을 변조하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 광 밸브의 광 밸브는 상기 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀에 대응하는, 멀티뷰 백라이트 동작 방법.
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