KR20180121513A - 반사 격자 아일랜드들을 사용하는 격자-기반 배면광장치 - Google Patents

반사 격자 아일랜드들을 사용하는 격자-기반 배면광장치 Download PDF

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KR20180121513A
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Abstract

격자-기반 배면광장치는 도광관 및 서로 이격되어 있으며 상기 도광관에 광학적으로 결합된 복수의 반사 격자 아일랜드들을 포함한다. 상기 도광관은 영이 아닌 전달각에서 광빔을 안내하며 반사 격자 아일랜드는 미리 결정된 각도 방향에서 상기 안내된 광빔의 일부를 커플링-아웃된 광빔으로서 회절 가능하게 커플링 아웃하도록 구성되는 반사 모드 회절 격자를 포함한다.

Description

반사 격자 아일랜드들을 사용하는 격자-기반 배면광장치
전자 표시장치들은 정보를 다양한 장치들 및 제품들의 사용자들에게 통신하기 위한 거의 아주 흔한 매체들이다. 가장 흔하게 사용된 전자 표시장치들은 음극선관(cathode ray tube, CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panels, PDP), 액정표시장치들(liquid crystal displays, LCD), 전자 발광 표시장치들(electroluminescent displays, EL), 유기 발광 다이오우드(organic light emitting diode, OLED) 및 능동 매트릭스 OLED들 표시장치들[active matrix OLEDs(AMOLED) displays], 전기 영동(電氣泳動) 표시장치들(electrophoretic displays, EP) 및 전자 기계 또는 전기 유체 광 변조를 사용하는 다양한 표시장치들(예컨대, 디지털 미소 반사(微小反射) 표시장치들, 전기 습윤 표시장치들, 등등)을 포함한다. 일반적으로, 전자 표시장치들은 능동 표시장치들(즉, 광을 방출하는 표시장치들) 또는 수동 표시장치들(즉, 다른 하나의 광원에 의해 방출된 광을 변조하는 표시장치들)로서 분류될 수도 있다. 능동 표시장치들의 가장 확실한 예들 중에는 CRT들, PDP들 및 OLED들/AMOLED들이 있다. 방출된 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로 분류되는 표시장치들은 LCD들 및 EP 표시장치들이다. 수동 표시장치들은, 종종 본질적으로 저전력 소비를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 매력적인 성능 특성(性能特性)들을 나타내면서도, 광을 방출하는 능력의 결핍을 고려해 볼 때 다수의 실제적인 응용 분야들에서의 약간 제한된 사용을 찾을 수도 있다.
방출된 광과 관련된 수동 표시장치들의 제한사항들을 극복하기 위해, 다수의 수동 표시장치들이 외부의 광원에 결합된다. 상기 결합된 광원은 이러한 다른 수동 표시장치들이 광을 방출하고 실질적으로 능동 표시장치로서 기능할 수 있도록 할 수도 있다. 이러한 결합된 광원들의 예들은 배면광장치들이다. 배면광장치들은 상기 수동 표시장치를 조명하기 위해 다른 수동 표시장치의 뒤에 위치하는 광원들(종종 패널 배면광들)이다. 예컨대, 배면광장치는 LCD 또는 EP 표시장치에 결합될 수도 있다. 상기 배면광장치는 상기 LCD 또는 EP 표시장치를 관통하는 광을 방출한다. 상기 방출된 광은 상기 LCD 또는 상기 EP 표시장치에 의해 변조되며 상기 변조된 광은 그 다음으로, 결국, 상기 LCD 또는 상기 EP 표시장치로부터 방출된다. 배면광장치들은 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 색 필터들은 그 다음으로 상기 백색광을 상기 표시장치에서 사용된 다양한 색들로 변환하기 위해 사용된다. 상기 색 필터들은 상기 LCD 또는 상기 EP 표시장치(덜 흔한)의 출력에 또는 예컨대, 상기 배면광장치 및 상기 LCD 또는 상기 EP 표시장치의 사이에 위치될 수도 있다.
여기에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시예들의 다양한 특징들은 첨부도면들과 관련하여 설명된 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수도 있으며, 유사한 도면부호들은 유사한 구조적인 요소들을 표기한다 :
도 1은 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 회절 격자를 예시하는 단면도.
도 2a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 격자-기반 배면광장치를 예시하는 단면도.
도 2b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 다른 한 실시예에 따른, 예에서의 격자-기반 배면광장치를 예시하는 단면도.
도 3a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 반사 격자 아일랜드를 예시하는 단면도.
도 3b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 다른 한 실시예에 따른, 예에서의 반사 격자 아일랜드를 예시하는 단면도.
도 3c는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 또 다른 한 실시예에 따른, 예에서의 반사 격자 아일랜드를 예시하는 단면도.
도 4a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 다중 빔 회절 격자를 예시하는 단면도.
도 4b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 다중 빔 회절 격자를 예시하는 사시도.
도 5a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 3-차원(3D) 전자표시장치를 예시하는 블록도.
도 5b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 3-차원(3D) 전자표시장치를 예시하는 단면도.
도 6은 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 격자-기반 배면광장치의 동작방법을 예시하는 순서도.
일부의 예들 및 실시예들은 위에 설명된 도면들에 예시된 특징들에 더한 그리고 위에 설명된 도면들에 예시된 특징들을 대체하는 다른 특징들을 가질 수도 있다. 이러한 특징들 및 다른 특징들은 위에 설명된 도면들을 참조하여 아래에 자세히 설명된다.
여기에 설명된 원리들에 따른 실시예들은 반사 격자 아일랜드들(reflective grating islands)을 사용하는 전자표시 배면광장치를 제공한다. 특히, 반사 격자 아일랜드는 배면광장치의 도광관으로부터의 광을 결합하기 위해 반사모드 회절 격자를 사용한다. 게다가, 상기 광은 상기 전자표시장치의 시점 방향(viewing direction)으로 향해진 광빔(즉, 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔)으로서 상기 배면광장치로부터 커플링-아웃(coupled-out)될 수도 있다. 특히, 일부의 실시예들에 따르면, 상기 반사 격자 아일랜드들에 의해 제공된 상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔은 상기 전자표시장치 시점 방향에 해당하는 미리 정의된 또는 미리 결정된 주요 각도 방향으로 향하게 된다. 게다가, 일부의 실시예들에서, 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들은 상기 반사 격자 아일랜드들에 의해 제공될 수도 있다. 여기에 설명된 원리들의 일부의 실시예들에 따르면, 상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들은 서로 다른 주요 각도 방향들을 가질 수도 있다. 다른 주요 각도 방향들을 갖는 상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들(또한 '다르게 방향지어진 광빔들'로 불리움)은 3-차원(3D) 정보를 포함하는 정보를 표기하기 위해 사용될 수도 있다. 예컨대, 상기 다르게 방향지어진 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들은 변조될 수도 있으며 3D 또는 다시점 전자표시장치(예컨대, '무안경식(glasses free)' 또는 복합시차 지각방식(autostereoscopic) 전자표시장치)의 화소들로서 기여할 수도 있다.
여기서, '도광관(light guide)'은 전체 내부 반사를 사용하는 구조내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 상기 도광관은 상기 도광관의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어(core)를 포함할 수도 있다. 다양한 예들에서, 상기 '도광관(light guide)'의 용어는 일반적으로 상기 도광관의 유전물질 및 상기 도광관을 에워 싸는 물질 또는 매체 사이의 인터페이스에서 광을 안내하기 위해 전체 내부 반사를 사용하는 유전 광 도파관을 의미한다. 정의(定義)상, 전체 내부 반사를 위한 조건은 상기 도광관의 굴절율이 상기 도광관 물질의 표면에 인접한 주변 매체의 굴절율보다 더욱 크다는 점이다. 일부의 실시예들에서, 상기 도광관은 상기 전체 내부 반사를 추가로 용이하게 하기 위해 상기 굴절율 차이에 더하여 또는 상기 굴절율 차이를 대신하여 코우팅부를 포함할 수도 있다. 상기 코우팅부는, 예컨대 반사 코우팅부일 수도 있다. 상기 도광관은 판(板) 또는 슬래브 가이드(slab guide) 및 스트립 가이드(strip guide) 중 하나 또는 둘다 모두를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 몇개의 도광관들 중 임의의 것일 수도 있다.
또한 여기에서, '판(板) 도광관'에서처럼 도광관에 적용될 때의 '판(板)(plate)'의 용어는 구분적으로(piece-wise) 또는 별도로 평면 층 또는 시트로서 정의되며, 이것은 때때로 '슬래브' 가이드로 불리운다. 특히, 판(板) 도광관은 상기 도광관의 상면 및 하면(즉, 반대 표면들)에 의해 경계지어진 2개의 실질적으로 수직의 방향들에서 광을 안내하도록 구성된 도광관으로서 정의된다. 또한, 여기에서의 정의(定義)상, 상기 상면 및 하면은 둘다 모두 서로 분리되어 있으며 적어도 차별적인 의미로 실질적으로 서로 평행할 수도 있다. 즉, 상기 판(板) 도광관의 임의의 차별적으로 작은 영역내에서, 상기 상면 및 하면은 실질적으로 평행하거나 동일 평면형이다.
일부의 실시예들에서, 상기 판(板) 도광관은 실질적으로 평평하므로(즉, 평면에 제한된), 상기 판(板) 도광관은 평면형 도광관이다. 다른 실시예들에서, 상기 판(板) 도광관은 1개나 2개의 수직 치수들로 구부려질 수도 있다. 예컨대, 상기 판(板) 도광관은 원통형 판(板) 도광관을 형성하기 위해 단일 치수로 구부려질 수도 있다. 그러나, 임의의 만곡부는 전제 내부 반사가 광을 안내하기 위해 상기 판(板) 도광관내에서 유지되는 것을 보장하도록 충분히 큰 만곡의 반경을 갖는다.
여기에서, '회절 격자'는 일반적으로 상기 회절 격자에 입사되는 광의 회절을 제공하기 위해 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들)로서 정의된다. 일부의 예들에서, 상기 복수의 특징부들은 주기적인 또는 준주기적인 방식으로 배열될 수도 있다. 예컨대, 상기 회절 격자는 1-차원(1-D) 배열로 배열된 복수의 특징부들 (예컨대, 물질 표면에서의 복수의 홈들(grooves) 또는 리지들(ridges))을 포함할 수도 있다. 다른 예들에서는, 상기 회절 격자는 특징부들의 2-차원(2-D) 배열일 수도 있다. 상기 회절 격자는, 예컨대 물질 표면상의 범프들(bumps) 또는 물질 표면에서의 구멍들(holes)의 2-D 배열일 수도 있다.
이와 같이, 그리고 여기에서의 정의(定義)상, 상기 '회절 격자'는 상기 회절 격자에 입사되는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 만일 광이 도광관으로부터 상기 회절 격자에 입사되면, 상기 제공된 회절 또는 회절 산란은 상기 회절 격자가 상기 도광관으로부터의 광을 회절에 의해 결합할 수도 있다는 점에서 '회절 결합'을 초래하므로, '회절 결합(diffractive coupling)'이라 불리울 수도 있다. 상기 회절 격자는 또한 회절에 의해(즉, 회절 각에서) 광의 각도를 변경시킨다. 특히, 회절의 결과로서, 상기 회절 격자를 떠나는 광(즉, 1차 및 2차 광빔들의 회절된 광)은 일반적으로 상기 회절 격자에 입사되는 광(즉, 입사광)의 전달 방향과는 다른 전달 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전달 방향에서의 변화는 여기에서 '회절 방향 변경'이라 불리운다. 이런 고로, 상기 회절 격자는 상기 회절 격자에 입사되는 광의 방향을 회절하게 변경하는 회절 특징부들을 포함하는 구조로 이해될 수도 있으며, 만일 광이 도광관으로부터 입사되면, 상기 회절 격자는 또한 도광관으로부터의 광을 회절하게 커플링-아웃(couple-out)할 수도 있다.
또한, 여기에서의 정의(定義)상, 회절 격자의 특징부들은 '회절 특징부들'이라 불리우며 물질 표면(즉, 2개의 물질들 사이의 경계)에(at a surface), 물질 표면에(in a surface) 및 물질 표면상에(on a surface) 중 하나 이상에 존재할 수도 있다. 상기 표면은 예컨대, 도광관의 표면 또는 상기 도광관상에 또는 상기 도광관내에 존재하는 반사층의 표면일 수도 있다. 상기 회절 특징부들은 상기 표면에서의 또는 상기 표면상의 홈들, 리지들(ridges), 구멍들(holes) 및 범프들(bumps) 중 1개 이상을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물들 중 임의의 구조물을 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기 회절 격자는 상기 물질 표면에서의 복수의 실질적으로 평행한 홈들을 포함할 수도 있다. 다른 하나의 예에서, 상기 회절 격자는 상기 물질 표면으로부터 돌출되어 있는 복수의 평행한 리지들(ridges)을 포함할 수도 있다. 상기 회절 특징부들[예컨대, 홈들, 리지들(ridges), 구멍들(holes), 범프들(bumps), 등등]은 다양한 단면 형상들 또는 사인 곡선형 프로필, 직사각형 프로필(예컨대, 2진 회절 격자), 삼각형 프로필 및 톱니 프로필(예컨대, 블레이즈드 격자(blazed grating))중 하나 이상을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 회절을 제공하는 다양한 프로필들 중 임의의 것을 가질 수도 있다.
여기서, '반사 모드' 또는 '반사' 회절 격자는 입사광을 회절 및 반사시키는 회절 격자로서 정의된다. 유사하게, '반사 모드 회절'은 광-입사측에 해당하는 방향에서의 회절로서 정의된다(예컨대, 반사 모드 회절 격자의). 이와 같이, 반사 모드 회절 격자에 의해 회절 가능하게 산란된 광은 일반적으로 상기 광이 상기 반사 모드 회절 격자에 입사되는 측부(side)(즉, '광-입사측')와 유사한 상기 반사 모드 회절 격자의 측부로부터 방출되거나 전파된다. 이에 반해, 전송 모드 또는 전송 회절 격자는 상기 전송 모드 회절 격자를 관통하는 광을 회절시켜 회절된 광이 일반적으로 광-입사측의 반대편의 전송 모드 회절 격자의 측부로부터 방출되도록 하는 회절 격자이다. 일부의 예들에서, 반사 모드 회절 격자는 입사광을 반사시키거나 입사광을 적어도 부분적으로 반사시키는 반사물질 또는 물질층(예컨대, 반사 금속)을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 반사 모드 회절 격자의 회절 특징부들(예컨대, 리지들 또는 홈들)은 상기 반사물질의 표면에 형성되고 상기 반사물질 표면상에 또는 상기 반사물질 표면에 인접하여 형성되고 중 하나 이상일 수도 있다.
여기에서의 정의(定義)상, '다중 빔 회절 격자'는 복수의 광빔들을 포함하는 회절 가능하게 방향이 변경된 광(예컨대, 회절 가능하게 커플링-아웃(coupled-out)된 광)을 발생시키는 회절 격자이다. 반사 모드 회절 격자는 다중 빔 회절 격자를 포함할 수도 있으므로 반사 모드 다중 빔 회절 격자로서 불리울 수도 있다. 또한, 여기에서의 정의(定義)상, 다중 빔 회절 격자에 의해 발생된 복수의 광빔들은 서로 다른 주요 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의(定義)상, 상기 복수의 광빔들은 상기 다중 빔 회절 격자에 의한 입사광의 회절 결합 및 회절 방향 변경(diffractive redirection)의 결과로서 상기 복수의 광빔들 중 다른 하나의 광빔과 다른 미리 결정된 주요 각도 방향을 갖는다. 상기 복수의 광빔들은 광장(light field)을 나타낼 수도 있다. 예컨대, 상기 복수의 광빔들은 8개의 다른 주요 각도 방향들을 갖는 8개의 광빔들을 포함할 수도 있다. 결합된 상태의 상기 8개의 광빔들(즉, 상기 복수의 광빔들)은 예컨대 상기 광장(light field)을 나타낼 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 다양한 광빔들의 다른 주요 각도 방향들은 격자 피치 또는 간격 및 상기 다중 빔 회절 격자에 입사되는 광의 전달 방향에 대한 각각의 광빔들의 근원의 점들에서의 상기 다중 빔 회절 격자의 회절 특징부들의 방위 또는 회전의 결합에 의해 결정된다.
여기에 설명된 다양한 실시예들에 따르면, 반사 모드 회절 격자(예컨대, 다중 빔 회절 격자)는 전자표시장치의 화소들을 나타내는 커플링-아웃된(coupled-out) 광을 발생시키기 위해 사용된다. 특히, 다른 주요 각도 방향들을 갖는 상기 복수의 광빔들을 발생시키기 위해 다중 빔 회절 격자를 갖는 도광관은 '무안경식( glasses free)' 3-차원(3D) 전자표시장치(또한 다시점 또는 '홀로그래픽' 전자표시장치 또는 복합시차 지각방식(autostereoscopic) 표시장치라 불리움)와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 전자표시장치의 배면광장치의 일부일 수도 있거나 상기 전자표시장치와 결합되어 사용될 수도 있다. 이와 같이, 상기 다중 빔 회절 격자를 사용하여 상기 도광관으로부터 안내된 광을 커플링-아웃(coupling out)함으로써 발생된 다르게 방향지어진 광빔들은 3D 전자표시장치의 '화소들'일 수도 있거나 3D 전자표시장치의 '화소들'을 나타낼 수도 있다. 게다가, 상기한 바와 같이, 상기 다르게 방향지어진 광빔들은 상기 3D 전자표시장치의 시점 방향들에 해당하는 방향들을 포함하는 광장(light field)을 형성할 수도 있다.
여기에 설명된 다양한 예들에 따르면, 반사 모드 회절 격자(예컨대, 반사 모드 다중 빔 회절 격자)는 도광관(예컨대, 판(板) 도광관)으로부터의 광을 광빔으로서 산란 또는 커플링(couple)시키기 위해 사용될 수도 있다. 특히, 국부적으로 주기적인, 반사 모드 회절 격자의 또는 국부적으로 주기적인, 반사 모드 회절 격자에 의해 제공된 회절각 θm 은 다음의 방정식(1)로 주어질 수도 있다:
Figure pct00001
(1)
여기서 λ는 광의 파장이며, m은 회절 차수(回折次數)이고, n은 반사 모드 회절 격자의 '광-입사' 측에서의 물질의 굴절율이며, d는 상기 반사 모드 회절 격자의 특징부들 사이의 거리이고, θi는 상기 반사 모드 회절 격자에 입사되는 광의 입사각이다. 일반적으로, 상기 회절 차수(回折次數) m은 정수로 주어진다. 상기 반사 모드 회절 격자에 의해 발생된 광빔의 회절각 θm 은 상기 회절 차수가 양의 수인(예컨대, m > 0) 방정식(1)에 의해 주어질 수도 있다. 예컨대, 1-차 회절은 상기 회절 차수(回折次數) m 이 1과 같을 때(즉, m = 1) 제공된다.
도 1은 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 반사 모드(또는 반사) 회절 격자(10)를 예시하는 단면도이다. 예컨대, 상기 회절 격자(10)는 도광관에 광(光)적으로 결합될 수도 있다. 게다가, 도 1은 입사각 θi 로 상기 반사 모드 회절 격자(10)에 입사되는 광빔(20)을 예시한다. 상기 반사 모드 회절 격자(10)에 의해 회절 가능하게 발생된 그리고 회절각 θm (또는 주요 각도 방향)을 갖는 광빔(30)은 방정식(1)에 의해 주어진 바와 같이 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 상기 광빔(30)은 회절 차수(回折次數) 'm'에 해당한다. 게다가, 상기 회절 격자(10)의 광-입사측(40)이 예시되어 있다.
여기서, '광원(光源)(light source)'은 광의 근원(source of light)(예컨대, 광을 발생 및 방출하도록 구성된 광 방출기)으로서 정의된다. 예컨대, 상기 광원은 동작될 때 광을 방출하는 발광 다이오우드(LED)일 수도 있다. 상기 광원은 실질적으로 발광 다이오우드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오우드(OLED), 폴리머 발광 다이오우드, 플라즈마-기반 광 방출기(plasma-based optical emitter), 형광등, 백열등, 및 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 임의의 광의 근원(source of light) 또는 광 방출기일 수도 있다. 상기 광원에 의해 발생된 광은 색깔을 가질 수도 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수도 있음), 파장들의 범위(예컨대, 백색광)일 수도 있다. 일부의 실시예들에서, 상기 광원은 복수의 광 방출기들을 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기 광원은 광 방출기들의 세트 또는 그룹을 포함할 수도 있으며, 상기 광 방출기들 중 적어도 하나는 상기 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광 방출기에 의해 발생된 광의 색 또는 파장과 다른 색, 또는 동등하게는 파장을 갖는 광을 발생시킨다. 상기 다른 색들은 예컨대 원색들(예컨대, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수도 있다.
일부의 실시예들에서, 상기 광원으로부터의 광은 실질적으로 시준(視準)되지 않은 광일 수도 있으며 다른 실시예들에서는 상기 광은 시준된 광일 수도 있다. 특히, 시준(視準)기는 광을 시준하기 위해 사용될 수도 있다. 일부의 실시예들에서, 상기 광원은 상기 시준기를 포함할 수도 있다. 여기에서 '시준(視準)기(collimator)'는 실질적으로 임의의 광학장치 또는 광을 시준(視準)하도록 구성되는 장치로서 정의된다. 예컨대, 시준(視準)기는 시준(視準) 거울(collimating mirror) 또는 반사장치, 시준(視準) 렌즈, 및 그 다양한 결합들을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부의 실시예들에서, 시준(視準) 반사장치를 포함하는 상기 시준(視準)기는 포물 곡선 또는 형태에 의해 특징지어진 반사면을 가질 수도 있다. 다른 하나의 예에서, 상기 시준(視準) 반사장치는 성형 포물면 반사장치를 포함할 수도 있다. '성형 포물면'에 의하면 상기 성형 포물면 반사장치의 구부러진 반사면은 미리 결정된 반사 특성(예컨대, 시준(視準)도)을 달성하기 위해 결정된 방식으로 '진짜의(true)' 포물 곡선으로부터 벗어남을 의미한다. 유사하게, 시준(視準) 렌즈는 구형면(예컨대, 양볼록 구형 렌즈)을 포함할 수도 있다.
일부의 실시예들에서, 상기 시준(視準)기는 연속적인 반사장치 또는 연속적인 렌즈(즉, 실질적으로 매끈한, 연속적인 면을 갖는 반사장치 또는 렌즈)일 수도 있다. 다른 실시예들에서, 광 시준(視準)을 제공하는 프레넬(Fresnel) 반사장치 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 상기 시준(視準) 반사장치 또는 상기 시준(視準) 렌즈는 실질적으로 불연속면을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 시준(視準)기에 의해 제공된 시준(視準)(collimation)의 양은 1개의 실시예로부터 다른 하나의 실시예까지 미리 결정된 정도 또는 양으로 변할 수도 있다. 또한, 상기 시준(視準)기는 2개의 직각 방향들(예컨대, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘다 모두에서 시준(視準)(collimation)을 제공하도록 구성될 수도 있다. 즉, 상기 시준(視準)기는, 일부의 실시예들에 따른, 광(光) 시준(視準)(light collimation)을 제공하는 2개의 직각 방향들 중 하나 또는 둘다 모두에서의 형태를 포함할 수도 있다.
여기서, '광적으로 결합된'은 광학적 장(optical field)(예컨대, 광빔)에 의해 영향을 받도록 또는 그렇지 않으면 광학적 장(optical field)과의 상호 작용을 용이하게 하도록 설치(locate) 또는 배치(position)되는 것으로 정의된다. 예컨대, 여기에서의 정의(定義)상, 도광관에 광적으로 결합되는 격자가 설치되거나 그렇지 않으면 상기 도광관에 대해 배치되어 상기 격자가 상기 도광관내에서 안내된 광과 상호 작용하게 된다(예컨대, 회절을 제공). 상기 광적으로 결합된 격자는 예컨대 상기 도광관내에 위치될 수도 있다. 다른 하나의 예에서, 상기 광적으로 결합된 격자는 상기 도광관의 표면상에 위치될 수도 있다(예컨대, 상기 도광관에 의해 안내된 광의 순간적인 광학적 장(optical field)과 상호 작용하도록 배치).
또한, 여기에 사용된 바와 같이, 'a'의 관사는 특허 기술들에서의 그 보통의 의미, 즉 '하나 이상의', 를 가지도록 의도된 것이다. 예컨대, '격자'는 1개 이상의 격자들 및 그러한 것들을 의미하며, '그 격자'는 여기에서는 '그 격자(들)'을 의미한다. 또한, 여기에서의 '상면(top)', '하면(bottom)', '상부(upper), '하부(lower), '위(up)', 아래(down)', '앞(front)', 뒤(back)', '제1(first)', '제2(second)', '좌측(left)' 또는 우측(right)'은 여기서는 제한적으로 의도되지는 않는다. 여기서, 값에 적용될 때의 '약'의 용어는 일반적으로 그 값을 산출하도록 사용된 장치의 허용범위내를 의미하거나, 달리 명백하게 명시되지 않는한, + 또는 - 10%, 또는 + 또는 - 5%, 또는 + 또는 - 1%를 의미할 수도 있다. 또한, 여기에 사용된 '실질적으로'의 용어는 다수, 또는 거의 모든, 또는 모든, 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위내의 양을 의미한다. 게다가, 여기에서의 예들은 예시용으로만 의도된 것이며 논의용이지만 제한적이지는 않게 제공된 것이다.
여기에 설명된 원리들의 일부의 실시예들에 따르면, 격자-기반 배면광장치가 제공된다. 도 2a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 격자-기반 배면광장치(100)를 예시하는 단면도이다. 도 2b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 다른 한 실시예에 따른, 예에서의 격자-기반 배면광장치(100)를 예시하는 단면도이다. 다양한 실시예들에 따르면, 복수의 방출된 또는 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(102)이 상기 격자-기반 배면광장치(100)의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 향해졌으므로, 상기 격자-기반 배면광장치(100)는 상기 배면광장치내로부터 광을 커플링 아웃(couple out)하기 위해 반사 모드 회절을 사용하도록 구성된다. 다중 빔 회절 격자에 관하여 다음에 보다 자세히 설명된 일부의 실시예들에서, 상기 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(102)은 광장(light field)을 형성하도록 구성될 수도 있다. 상기 회절 가능하도록 커플링 아웃된(coupled-out) 광은 상기 격자-기반 배면광장치(100)내의 안내된 광(104)의 일부이다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 격자-기반 배면광장치(100)로부터의 광의 회절 커플링 아웃(coupling out)을 제공하는 상기 회절은 반사 회절이다(즉, 반사 모드 회절 격자를 사용한다). 도 2a-도 2b에서, 상기 안내된 광은 제한적이지는 않은 예시의 단순함을 위해 상기 안내된 광(104)의 일반적인 전달방향을 나타내는 굵은 화살표(104)로서 예시되어 있다.
일부의 실시예들에서, 상기 격자-기반 배면광장치(100)는 광원 또는 전자표시장치의 '배면광장치'일 수도 있다. 특히, 광장(light field)이 상기 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(102)에 의해 발생되는 일부의 실시예들에 따르면, 상기 전자표시장치는 상기 격자-기반 배면광장치(100)가 상기 3D 표시장치의 다른 '시점들(views)'과 관련된 화소들에 해당하거나 상기 3D 표시장치의 다른 '시점들(views)'과 관련된 화소들을 나타내는 다양한 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(102)을 발생하도록 구성되는 이른바 '무안경식(glasses free)' 3-차원(3D) 전자표시장치(예컨대, 다시점 표시장치 또는 복합시차 지각방식(autostereoscopic) 표시장치)일 수도 있다. 또한, 일부의 실시예들에서, 상기 전자표시장치는 상기 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(102)(예컨대, 상기한 바와 같이, 광 밸브에 의해)을 변조할 수도 있다. 상기 격자-기반 배면광장치(100)로부터 멀어지는 다른 각도 방향들로 향해진 다른 세트들의 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(102)의 변조는 예컨대 동적인 3D 전자표시장치의 응용분야들에 대해 특별히 유용할 수도 있다. 즉, 특별한 시점 방향들로 향해진 상기 다른 세트들의 변조된 커플링 아웃된(coupled-out) 광빔들(1 02)은 상기 특정 시점 방향들에 해당하는 상기 3D 전자표시장치의 동적 화소들을 나타낼 수도 있다.
도 2a-도 2b에 예시된 바와 같이, 상기 격자-기반 배면광장치(100)는 도광관(1 10)을 포함한다. 일부의 실시예들에서, 상기 도광관(110)은 판(板) 도광관(110)일 수도 있다. 상기 도광관(110)은 광(예컨대, 광빔)을 안내된 광빔(104)으로서 안내하도록 구성된다. 예컨대, 상기 도광관(110)은 광학적 도파관으로서 구성된 유전물질을 포함할 수도 있다. 상기 유전물질은 상기 유전 광학적 도파관을 에워싸는 매체의 제2 굴절율보다 큰 제1 굴절율을 가질 수도 있다. 굴절율들에서의 상기 차이점은, 예컨대, 상기 도광관(110)의 1개 이상의 안내된 모드들에 따른 상기 안내된 광빔(104)의 전체 내부 반사를 용이하게 하도록 구성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 광은 상기 도광관(110)의 길이에 의해 그리고 상기 도광관(110)의 길이를 따라 안내된다. 또한, 상기 도광관(110)은 전체 내부 반사를 사용하여 상기 도광관(110)의 제1 표면(110')(예컨대, '전(前)' 면 또는 측) 및 제2 표면(110")(예컨대, '후(後)' 면 또는 측) 사이의 영이 아닌 전달각에서 상기 안내된 광빔(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 상기 안내된 광빔(104)은 영이 아닌 전달각에서 상기 도광관(110)의 제1 표면(110') 및 제2 표면(110") 사이에서 반사 또는 '산란(bouncing)'시킴으로써 전달된다. 일부의 실시예들에서, 광의 다른 색들을 포함하는 복수의 안내된 광빔들(104)은 다른 색-특정(color-specific), 영이 아닌 전달각들 중 각각의 전달각들에서 상기 도광관(110)에 의해 안내될 수도 있다. 상기 영이 아닌 전달각은 예시의 단순함을 위해 도 2a-도 2b에 예시되어 있지 않다.
상기한 바와 같이, 상기 '영이 아닌 전달각'은 상기 도광관(110)의 표면(예컨대, 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 '영이 아닌 전달각'은 0보다는 크고 상기 도광관(110)내의 전체 내부 반사의 임계각보다는 작다. 예컨대, 상기 안내된 광빔(104)의 상기 영이 아닌 전달각은 약(10)도 내지 약(50)도일 수도 있거나, 일부의 실시예들에서는, 약 (20)도 내지 약(40)도일 수도 있거나, 약(25)도 내지 약(35)도일 수도 있다. 예컨대, 상기 영이 아닌 전달각은 약(30)도일 수도 있다. 다른 예들에서, 상기 영이 아닌 전달각은 약(20)도, 또는 약(25)도, 또는 약(35)도일 수도 있다. 게다가, 특정의 영이 아닌 전달각이 상기 도광관(110)내의 전체 내부 반사의 임계각보다 적게 선택되는 한, 상기 특정의 영이 아닌 전달각은 특정 실시예에 대해 선택될 수도 있다(예컨대, 임의로).
상기 도광관(110)에서의 상기 안내된 광빔(104)은 상기 영이 아닌 전달각(예컨대, 약30-35도)에서 상기 도광관(110)으로 입사되거나 결합된다. 렌즈, 거울 또는 유사한 반사기(예컨대, 경사진 시준 반사기), 및 프리즘(미예시) 중 하나 이상은, 예컨대, 상기 영이 아닌 전달각에서의 상기 안내된 광빔(104)으로서의 상기 도광관(110)의 입력단으로의 광의 결합을 용이하게 할 수도 있다. 일단 상기 도광관 (110)으로 결합되면, 상기 안내된 광빔(104)은 일반적으로 상기 입력단으로부터 멀어지는 방향으로(예컨대, 도 2a-도 2b에서의 x-축을 따라 향해진 굵은 화살표들(104)에 의해 예시된) 상기 도광관(110)을 따라 전달된다.
또한, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 도광관(110)으로의 광의 결합에 의해 발생된 상기 안내된 광빔(104)은 시준된 광빔일 수도 있다. 여기서, '시준된 광' 또는 '시준된 광빔'은 광빔의 선들(rays)이 상기 광빔(예컨대, 상기 안내된 광빔(1 04))내에서 서로 실질적으로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 여기에서의 정의(定義)상, 상기 시준된 광빔으로부터 발산하거나 산란되는 광선들은 상기 시준된 광빔의 일부로서 간주되지 않는다. 상기 시준되어 안내된 광빔(104)을 발생시키기 위한 광의 시준은 렌즈 또는 거울(예컨대, 경사진 시준 반사기, 등등)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 시준기에 의해 제공될 수도 있다.
일부의 예들에서, 상기 도광관(110)(예컨대, 판(板) 도광관(110)으로서)은 광학적으로 투명한, 유전물질의 연장된, 실질적으로 평면형의 시트를 포함하는 슬랩(slab) 또는 판(板) 광학적 도파관일 수도 있다. 상기 유전물질의 실질적으로 평면형의 시트는 전체 내부 반사를 사용하여 상기 안내된 광빔(104)을 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 상기 도광관(110)의 상기 광학적으로 투명한 물질은 다양한 형태들의 유리(예컨대, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노 규산(硅酸)염 유리(alkali-aluminosilicate glass), 붕규산(硼硅酸) 유리(borosilicate glass), 등등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱들 또는 중합체들(예컨대, 폴리(메타크릴산 메틸(methyl methacrylate)) 또는 '아크릴 유리(acrylic glass)', 폴리카보네이트(polycarbonate), 등등) 중 하나 이상을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 다양한 유전물질들 중 임의의 유전물질을 포함하거나 임의의 유전물질로 구성될 수도 있다. 일부의 예들에서, 상기 도광관(110)은 상기 도광관(110)의 표면(예컨대, 상면 및 하면 중 하나 또는 둘다 모두)의 적어도 일부상의 클래딩 층(cladding layer)(미예시)을 추가로 포함할 수도 있다. 상기 클래딩 층은, 일부의 실시예들에 따르면, 전체 내부 반사를 추가로 용이하게 하기 위해 사용될 수도 있다.
도 2a-도 2b에 예시된 바와 같이, 상기 격자-기반 배면광장치(100)는 복수의 반사 격자 아일랜드들(120)을 추가로 포함한다. 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들(120)은 서로 이격되어 있으며, 즉, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들 중 각각의 반사 격자 아일랜드들(120) 사이에는 영이 아닌 공간이 존재한다. 게다가, 상기 반사 격자 아일랜드들(120)은 상기 도광관(110)에 광학적으로 결합되며, 이것은 아래에 추가로 설명된다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들 중 각각의 반사 격자 아일랜드(120)는 반사 모드 회절 격자(즉, 반사 회절 격자)를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 반사 모드 회절 격자는 상기 안내된 광빔(104)의 일부를 미리 결정된 주요 각도 방향을 갖는 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔(102)으로서 회절 가능하게 커플링 아웃(couple out)하도록 구성된다. 특히, 일부의 실시예들에서, 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들(102)은 상기 반사 격자 아일랜드(120)의 상기 반사 모드 회절 격자에 의해 회절 가능하게 커플링-아웃될 수도 있다. 또한, 다중 빔 회절 격자에 관하여 아래에 설명된 바와 같이, 상기 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔 중 각각의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔(102)은 상기 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔 중 다른 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들과 다른 주요 각도 방향을 가질 수도 있다.
일부의 실시예들에서, 상기 반사 격자 아일랜드(120)의 상기 반사 모드 회절 격자는 반사 물질층에 인접한 회절 격자(예컨대, 유전 회절 격자)를 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기 반사 모드 회절 격자의 회절 특징부들은 유전물질로부터 형성될 수도 있거나 그렇지 않으면 유전물질을 사용하여 제공될 수도 있다. 그러므로 상기 유전물질을 포함하는 상기 회절 특징부들은 유전 회절 격자를 제공한다. 결국, 상기 유전 회절 격자는 상기 반사 모드 회절 격자를 제공하기 위해 반사물질의 층에 인접하여(예컨대, 반사물질의 층이 상기 유전 회절 격자의 뒤에) 위치될 수도 있다. 상기 반사물질 층은 반사물질의 층(예컨대, 금, 은, 알루미늄, 크롬, 니켈, 또는 등등), 반사 밀러 막(reflective Mylar®film), 또는 향상된 정반사 반사기 막(enhanced specular reflector film, ESR)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, Vikuiti®ESR는 반사물질 층으로서 사용될 수도 있다. Vikuiti™ ESR는 미네소타 St. 폴, 3M 코퍼레이션(3M CORPORATION, St. Paul, Minnesota)의 등록된 상표이다. Mylar®는 델라웨어, 윌밍턴, E. I. 듀퐁 드 네무르스 및 컴퍼니 코퍼레이션(E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY CORPORATION, Wilmington, Delaware)의 등록된 상표이다.
다른 하나의 실시예에서, 상기 반사 모드 회절 격자는 반사층으로부터 또는 상기 반사층에 형성된 또는 그렇지 않으면 제공된 회절 특징부들을 포함하는 반사층을 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기한 바와 같이, 상기 반사 모드 회절 격자의 회절 특징부들은 반사물질(예컨대, 금, 은, 알루미늄, 크롬, 니켈, 또는 등등) 또는 유사한 반사물질을 포함할 수도 있다. 특히, 상기 반사 격자 아일랜드(120)의 상기 반사 모드 회절 격자는 금속 회절 격자(예컨대, 금속 회절 특징부들을 포함하는 금속층)일 수도 있다. 다른 예들에서, 상기 반사물질(예컨대, 금속)을 포함하는 회절 특징부들은 상기 반사 모드 회절 격자를 제공하기 위해 반사층 또는 막의 앞에 또는 반사층 또는 막에 인접하여 위치될 수도 있다. 상기 반사층 또는 막은 상기 반사 회절 특징부들의 물질과 유사한 물질 또는 상기 반사 회절 특징부들의 물질과 다른 물질일 수도 있다.
도 3a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 반사 격자 아일랜드(120)를 예시하는 단면도이다. 특히, 도 3a에 예시된 바와 같이, 상기 반사 격자 아일랜드(120)는 반사 모드 회절 격자를 결합하여 제공하는 반사물질 층(124)에 인접한 유전 회절 격자(122)를 포함한다. 상기 유전 회절 격자(122)는 유전물질의 복수의 회절 특징부들(122a)을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 유전 회절 특징부들(122a)은, 예시된 바와 같이, 영이 아닌 거리만큼 서로 이격되어 있고 입사광빔(영이 아닌 전달각에서의 상기 안내된 광빔(104))의 회절을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 유전 회절 격자(122)는 상기 반사물질 층(124)상에 제공되거나(예시됨) 상기 반사물질 층(124)에 인접하지만 상기 반사물질 층(124)으로부터 이격되도록 위치(미예시)될 수도 있다.
도 3b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 다른 한 실시예에 따른, 예에서의 반사 격자 아일랜드(120)를 예시하는 단면도이다. 도 3b에 예시된 바와 같이, 상기 반사 격자 아일랜드(120)는 반사 모드 회절 격자를 제공하기 위해 상기 반사물질 층(124)의 표면에서의 복수의 반사 회절 특징부들(124a)을 포함한다. 일부의 예들에서, 상기 반사 회절 특징부들(124a)은 상기 반사물질 층(124) 자체로부터 형성될 수도 있다(예컨대, 예시됨). 예컨대, 상기 반사 회절 특징부들(124a)은 상기 반사물질 층(124)의 표면을 에칭하거나 상기 반사물질 층(124)의 표면을 패터닝하기 위해 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography)를 사용함으로써 상기 반사물질 층(124)의 표면에 형성될 수도 있다. 다른 한 예(미예시)에서, 상기 반사 회절 특징부들(124a)은 반사물질 층 표면상에 반사물질(예컨대, 다른 하나의 반사물질)을 퇴적 및 패터닝함으로써 제공될 수도 있다. 일부의 실시예들에서, 상기 퇴적된 반사 회절 특징부들(124a)은 상기 반사물질 층(124)의 반사물질과 다른 반사물질을 포함할 수도 있는 한편, 다른 일부의 실시예들에서는 상기 퇴적된 반사 회절 특징부들(124a)은, 비록 퇴적에 의해 제공된 것일지라도, 상기 반사물질 층(124)의 반사물질을 포함할 수도 있다.
도 3c는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 또 다른 한 실시예에 따른, 예에서의 반사 격자 아일랜드(120)를 예시하는 단면도이다. 도 3c에 예시된 바와 같이, 상기 반사 격자 아일랜드(120)는 반사물질을 포함하는 복수의 회절 특징부들(126)에 의해 제공될 수도 있는 반사 모드 회절 격자를 포함한다. 일부의 실시예들(예컨대, 예시된 바와 같은)에서, 상기 반사 회절 특징부들(126)은 단독으로 입사광빔(예컨대, 상기 안내된 광빔(104))의 회절을 제공할 수도 있다. 다른 실시예들(미예시)에서, 상기 반사 회절 특징부들(126)은 추가로 반사물질 층(예컨대, 상기 반사물질 층(124))의 앞에 또는 반사물질 층(예컨대, 상기 반사물질 층(124))에 인접하여 위치될 수도 있다. 예컨대, 상기 반사 회절 특징부들(126)은 상기 반사 격자 아일랜드(120)의 회절 효율을 개선하기 위해 반사물질 층에 인접하지만, 반사물질 층으로부터 이격(영이 아닌 거리만큼)될 수도 있다. 또한, 여기에 설명된 원리들의 일부의 실시예들에 따르면, 위에는 명백하게 설명되지는 않았지만, 다양한 다른 반사 회절 격자들 중 임의의 반사 회절 격자가 상기 반사 격자 아일랜드(120)의 상기 반사 모드 회절 격자로서 사용될 수도 있다. 일부의 실시예들에 따르면, 균일한 회절 격자로서 예시되었지만, 도 3a-도 3c의 상기 회절 특징부들은 상기 회절 격자(예컨대, 처프(chirped) 회절 격자들)에 불균일하게 이격되고 및 상기 회절 격자(예컨대, 처프(chirped) 회절 격자들)에 불균일하게 형성되고 중 하나 또는 둘다 모두일 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 반사 격자 아일랜드들(120)이 상기 도광관 (110)에 광학적으로 결합되면, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들(120)은 상기 제1 도광관 표면(110') 아래의 상기 도광관(110)에서의 임의의 위치에 실질적으로 위치될 수도 있다. 특히, 일부의 실시예들에서, 상기 반사 격자 아일랜드들(120)은 상기 도광관(110)(예컨대, 도 2a에 예시된 바와 같은)의 상기 제1 표면(110') 및 상기 제2 표면(110") 사이의 상기 도광관(110)에 위치될 수도 있다. 상기 반사 격자 아일랜드들(120)은 예컨대 상기 도광관(110)의 유전물질에 매립될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 상기 반사 격자 아일랜드들(120)은 상기 도광관(110)(예컨대, 도 2b에 예시된 바와 같은)의 상기 제2 표면(110")에 위치될 수도 있다. 예컨대, 상기 반사 격자 아일랜드들(120)의 상기 반사 모드 회절 격자는 상기 제2 표면에서의 회절 특징부들 및 상기 회절 특징부들을 덮거나 상기 회절 특징부들의 아래에 있도록 구성된 반사물질 층을 포함할 수도 있다. 상기 회절 특징부들은 예컨대, 상기 도광관(110)의 상기 제2 표면(110")에서의 홈들 및 상기 도광관(110)의 상기 제2 표면(110")에서의 리지들 중 하나 또는 둘다 모두를 포함할 수도 있다. 도 2b는 상기 제2 표면(110")에서의 홈들을 예시한다. 상기 제2 표면(110")상의 리지들은 예시되지는 않지만, 상기 리지들은 예컨대 도 3a-도 3c에 예시된 예들 중 임의의 예에 의해 실현될 수도 있다. 도 3a-도 3c에 관해 위에 설명된 바와 같이, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 홈들 및 상기 리지들 중 하나 또는 둘다 모두는 상기 도광관(110)의 물질 또는 다른 하나의 물질(예컨대, 유전 또는 반사물질)을 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기 홈들은 상기 제2 표면(110")으로 에칭, 제분(製粉)(mill) 또는 몰딩(mold)될 수도 있거나 상기 리지들은 상기 제2 표면(110")에 형성, 퇴적, 또는 그렇지 않으면 부착될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 반사 격자 아일랜드들(120)의 상기 반사 모드 회절 격자는 다중 빔 회절 격자를 포함할 수도 있다. 상기 다중 빔 회절 격자는 상기 안내된 광빔(104)의 일부를 복수의 커플링 아웃된 광빔들(102)로서 회절 가능하게 커플링 아웃하도록 구성될 수도 있다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 다중 빔 회절 격자에 의해 회절 가능하게 커플링 아웃된 상기 커플링 아웃된 광빔들(102)은 서로 다른 주요 각도 방향들을 가진다. 게다가, 상기 다중 빔 회절 격자는 반사 모드 회절 격자(즉, 반사 모드 다중 빔 회절 격자)로서 동작하도록 구성된다. 예컨대, 도 2a 및 도 2b는 제한적이지 않은 예에 의해 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들(120)의 상기 반사 모드 회절 격자들을 다중 빔 회절 격자들로서 예시한다. 또한, 도 2a 및 도 2b는 반사 격자 아일랜드(120)의 반사 모드 다중 빔 회절 격자로부터의 상기 커플링 아웃된 광빔들(102)이 서로 다른 주요 각도 방향들을 가짐을 예시한다.
도 4a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 다중 빔 회절 격자(200)를 예시하는 단면도이다. 도 4b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 다중 빔 회절 격자(200)를 예시하는 사시도이다. 도 4a-도 4b에 예시된 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 예컨대 도 2a 및 도 2b의 반사 격자 아일랜드(120)의 반사 모드 회절 격자를 나타낼 수도 있다. 추가로 예시된 것은 도광관(210)에 의해 안내된 광빔(204)이며, 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 상기 안내된 입사광빔(204)을 수광하기 위해 상기 도광관(210)에 광학적으로 결합된다. 상기 도광관(210) 및 상기 안내된 입사광빔(204)은 예컨대 위에 설명된 상기 도광관(110) 및 상기 안내된 광빔(104)과 실질적으로 유사할 수도 있다.
또한, 도 4a-도 4b에 예시된 바와 같이, 반사 모드 회절 격자로서 동작하는상기 다중 빔 회절 격자(200)는 상기 안내된 입사광빔(204)을 복수의 커플링-아웃된 광빔들(202)로서 회절 가능하게 커플링 아웃하도록 구성될 수도 있고, 상기 커플링-아웃된 광빔들(202)은 반사 회절의 결과로서 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 광-입사측으로부터 멀어지는 방향으로 향해진다. 상기 복수의 커플링-아웃된 광빔들(202)은, 예컨대 위에 설명된, 상기 복수의 커플링-아웃된 광빔들(102)과 실질적으로 유사할 수도 있다. 특히, 상기 복수의 커플링-아웃된 광빔(202)은 다른 복수의 커플링-아웃된 광빔들(202)의 주요 각도 방향들과 다른 미리 결정된 주요 각도 방향을 갖는다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 4a-도 4b에 예시된 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 예컨대 서로 이격된 홈들 및 리지들 중 하나 또는 둘다 모두를 나타낼 수도 있는 복수의 회절 특징부들(220)을 포함한다. 일부의 실시예들에서, 상기 회절 특징부들(220)은 도 4b에 예시된 바와 같이, 만곡될 수도 있다. 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 반사층에 인접한 유전 회절 격자(예컨대, 도 3a의 상기 유전 회절 격자(122) 및 상기 반사물질 층(124))를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 다양한 실시예들(예컨대, 상기한 바와 같은)에서의 상기 반사 격자 아일랜드(120)의 상기 반사 모드 회절 격자로서 그리고 반사물질의 또는 반사층의 표면에 위치한 반사 회절 특징부들(예컨대, 도 3b-도 3c의 반사 회절 특징부들(124a) 및 상기 반사물질 층(124))으로서 실시될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 상기 안내된 광빔(204)의 일부를 위에 설명된 다른 미리 결정된 주요 각도 방향들을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔들(202)로서 회절 가능하게 산란 또는 회절 가능하게 커플링 아웃하도록 구성된다. 상기 다중 빔 회절 격자(200)를 포함하는 배면광장치가 전자표시장치에 포함될 때, 상기 다른 미리 결정된 주요 각도 방향들은 예컨대 3D 또는 다시점 전자표시장치의 다른 시점 방향들에 해당할 수도 있다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 복수의 커플링-아웃된 광빔들(202) 중 각각은 상기 다중 빔 회절 격자(2 00)의 회절 특징부들의 특성들에 의해 결정된 다른 미리 결정된 주요 각도 방향을 가질 수도 있다.
특히, 도 4a-도 4b에 예시된 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 상기 회절 특징부들(220)은 상기 도광관(210)으로부터의 상기 안내된 광빔(204)의 일부의 회절 결합(diffractive coupling)을 담당하는 회절(예컨대, 반사 회절)을 제공하도록 구성된다. 일부의 실시예들에 따르면, 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 처프(chirped) 회절 격자일 수도 있거나 처프(chirped) 회절 격자를 포함할 수도 있다. 정의(定義)상, 상기 처프(chirped) 회절 격자는, 예컨대, 도 4a-도 4b(그리고 또한 예컨대 도 2a-도 2b에)에 예시된 바와 같이, 상기 처프(chirped) 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변하는 상기 회절 특징부들의 또는 상기 회절 특징부들 사이의 회절 간격 d(즉, 회절 피치)을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 여기서, 상기 변하는 회절 간격 d는 정의되어 '처프(chirp)'로서 불리운다. 상기 처프(chirp)의 결과로서, 회절 가능하게 커플링 아웃되는 상기 안내된 광빔의 일부는 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 상기 처프(chirped) 회절 격자에 걸쳐 근원의 다른 점들에 해당하는 다른 회절각들에서 상기 처프(chirped) 회절 격자로부터 멀어지는 방향으로 전달된다. 미리 정의된 처프(chirp)에 의해, 상기 처프(chirped) 회절 격자는 상기 복수의 광빔들 중 상기 커플링-아웃된 광빔들의 상기 미리 결정된 그리고 다른 주요 각도 방향들의 원인이 된다.
일부의 예들에서, 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 상기 처프(chirped) 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변하는 상기 회절 간격 d의 처프(chirp)를 가질 수도 또는 나타낼 수도 있다. 이와 같이, 상기 처프(chirped) 회절 격자는 정의(定義)상, '선형으로 처프된(linearly chirped)' 회절 격자이다. 도 4a-도 4b는 제한적이지 않은 예에 의해 상기 다중 빔 회절 격자(200)를 선형으로 처프된 회절 격자로서 예시한다. 특히, 예시된 바와 같이, 상기 회절 특징부들은 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 제2 단부에서보다 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 제1 단부에서 함께 근접해 있다. 또한, 상기 예시된 회절 특징부들(220)의 상기 회절 간격 d는, 예시된 바와 같이, 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 선형으로 변한다.
다른 한 예(미도시)에서, 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 상기 처프(chirped) 회절 격자는 상기 회절 간격의 비선형 처프를 나타낼 수도 있다. 상기 다중 빔 회절 격자(200)를 실현하기 위해 사용될 수도 있는 다양한 비선형 처프들은 지수 처프(exponential chirp), 대수 처프(logarithmic chirp) 또는 다른 하나의, 실질적으로 불균일의 또는 임의의 그러나 여전히 단조로운 방식으로 변하는 처프를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 사인 곡선적 처프(sinusoidal chirp) 또는 삼각 또는 톱니 처프(sawtooth chirp)와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 비단조 처프들이 또한 사용될 수도 있다. 이러한 형태들의 처프들 중 임의의 처프의 결합들도 또한 사용될 수도 있다.
일부의 실시예들에 따르면, 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 만곡된 그리고 처프된 중 하나 또는 둘다 모두인 회절 특징부들(220)을 포함할 수도 있다. 예컨대, 도 4b에 예시된 바와 같이, 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 만곡되고 처프되는 회절 특징부들(220)을 포함한다(즉, 도 4b에서의 상기 다중 빔 회절 격자(200)는 만곡되고 처프된 회절 격자이다). 도 4b에 추가로 예시된 바와 같이, 상기 안내된 광빔(204)은 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 제1 단부에서 상기 다중 빔 회절 격자(200)에 대해 입사 방향으로 향하는 굵은 화살표에 의해 표시된다. 또한 예시된 것은 상기 다중 빔 회절 격자(200)의 상기 광-입사측으로부터 멀어지는 방향으로 향하는 화살표들에 의해 표시된 복수의 커플링-아웃된 광빔들(202)이다. 상기 커플링-아웃된 광빔들(202)은 복수의 미리 결정된 다른 주요 각도 방향들에서 상기 다중 빔 회절 격자(200)로부터 멀어지는 방향으로 전달된다. 특히, 상기 커플링-아웃된 광빔들(202)의 상기 미리 결정된 다른 주요 각도 방향들은, 여기에 예시된 바와 같이, 방위각 및 고도에서 서로 다르다. 다양한 예들에 따르면, 상기 회절 특징부들(220)의 미리 정의된 처프 및 상기 회절 특징부들(220)의 만곡부는 상기 커플링-아웃된 광빔들(202)의 상기 미리 결정된 다른 주요 각도 방향들의 원인이 될 수도 있다.
여기에 설명된 원리들의 일부의 실시예들에 따르면, 전자표시장치가 제공된다. 다양한 실시예들에서, 상기 전자표시장치는 변조된 광빔들을 상기 전자표시장치의 화소들로서 방출하도록 구성된다. 또한, 다양한 예들에서, 상기 방출되어 변조된 광빔들은 복수의 다르게 방향지어진 광빔들로서 상기 전자표시장치의 시점 방향쪽으로 우선적으로 향해질 수도 있다. 일부의 예들에서, 상기 전자표시장치는 3-차원(3D) 또는 다시점 전자표시장치이다. 다양한 예들에 따르면, 상기 변조된, 다르게 방향지어진 광빔들 중 다른 광빔들은 상기 3D 전자표시장치와 관련된 다른 '시점들(views)'에 해당할 수도 있다. 상기 다른 시점들은 예컨대, 상기 3D 전자표시장치에 의해 표시되어지는 정보의 '무안경식(glasses free)'(예컨대, 복합시차 지각방식(autostereoscopic)의) 표기를 제공할 수도 있다.
도 5a는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 3-차원(3D) 전자표시장치(300)를 예시하는 블록도이다. 도 5b는 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 3-차원(3D) 전자표시장치(300)를 예시하는 단면도이다. 예컨대, 도 5b에 예시된 상기 3D 전자표시장치(300)는 도 5a의 상기 3D 전자표시장치(300)의 실시예를 표시할 수도 있다. 부가적으로, 상기 3D 전자표시장치(300)는 또한 예컨대 다시점 표시장치로 불리울 수도 있다. 예시된 바와 같이, 상기 3D 전자표시장치(300)는 상기 3D 전자표시장치(300)의 다른 시점 방향들과 관련된 다른 시점들에 해당하는 화소들을 나타내는 변조된 광빔들(302)을 방출하도록 구성된다.
도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 상기 3D 전자표시장치(300)는 광빔, 예컨대 도 5b에서 안내된 광빔(306)을 나타내는 연장된 화살표들로 예시된, 을 안내하기 위한 판(板) 도광관(310)을 포함한다. 상기 판(板) 도광관(310)에서의 상기 안내된 광빔(306)은 상기 3D 전자표시장치(300)에 의해 방출된 상기 변조된 광빔들(302)이 되는 광의 근원(source of the light)이다. 일부의 실시예들에 따르면, 상기 판(板) 도광관(3 10)은 격자-기반 배면광장치(100)에 관해 위에 설명된 상기 도광관(110)과 실질적으로 유사할 수도 있다. 예컨대, 상기 판(板) 도광관(310)은 전체 내부 반사에 의해 광을 안내하도록 구성된 유전물질의 평면형 시트인 슬랩(slab) 광학적 도파관일 수도 있다. 상기 안내된 광빔(306)은 영이 아닌 전달각에서 광의 빔으로서 안내될 수도 있다. 그러므로, 상기 판(板) 도광관(310)에 의해 안내된 상기 안내된 광빔(30 6)은 상기 격자-기반 배면광장치(100)의 상기 안내된 광빔(104)과 실질적으로 유사할 수도 있다. 예컨대, 일부의 실시예들에 따르면, 상기 안내된 광빔(306)은 시준된 광빔일 수도 있다.
도 5a-도 5b에 예시된 상기 3D 전자표시장치(300)는 반사 격자 아일랜드들 (320)의 배열을 추가로 포함한다. 상기 반사 격자 아일랜드들(320)의 배열은 상기 판(板) 도광관(310)(예컨대, 상기 판(板) 도광관(310)의 표면에 또는 상기 판(板) 도광관(310)의 표면상에)에 광학적으로 결합된다. 상기 반사 격자 아일랜드들(32 0)의 배열은 상기 격자-기반 배면광장치(100)의 상기 반사 격자 아일랜드들(120)과 실질적으로 유사할 수도 있다. 예컨대, 반사 격자 아일랜드(320)는 반사 모드 회절 격자를 포함한다. 좀더 구체적으로 설명하자면, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 반사 격자 아일랜드(320)는 반사 모드 다중 빔 회절 격자를 포함한다. 상기 반사 모드 다중 빔 회절 격자는 다른 주요 각도 방향들을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔들(304)로서 상기 안내된 광빔(306)의 일부를 회절 가능하도록 커플링 아웃하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 커플링-아웃된 광빔들(304)의 상기 다른 주요 각도 방향들은 상기 3D 전자표시장치(300)의 다른 시점들의 각각의 시점 방향들에 해당한다. 일부의 실시예들에서, 상기 반사 격자 아일랜드(320)의 상기 반사 모드 다중 빔 회절 격자는 위에 설명된 상기 다중 빔 회절 격자(200)와 실질적으로 유사할 수도 있다.
또한, 일부의 실시예들에서, 상기 반사 격자 아일랜드(320)의 상기 다중 빔 회절 격자는 처프(chirped) 회절 격자를 포함할 수도 있다. 일부의 예들에서, 상기 다중 빔 회절 격자들의 회절 특징부들(예컨대, 홈들, 리지들, 등등)은 만곡된 회절 특징부들이다. 예컨대, 상기 만곡된 회절 특징부들은 만곡되는(즉, 연속적으로 만곡되거나 구분적으로 만곡되는) 리지들 또는 홈들을 포함할 수도 있고 상기 만곡된 회절 특징부들 사이의 간격들은 상기 다중 빔 회절 격자에 걸쳐 거리의 함수로서 변한다.
도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 상기 3D 전자표시장치(300)는 광 밸브 배열(330)을 추가로 포함한다. 다양한 예들에 따르면, 상기 광 밸브 배열(330)은 상기 커플링-아웃된 광빔들(304)을 변조하도록 구성된 복수의 광 밸브들을 포함한다. 특히, 상기 광 밸브 배열(330) 중 상기 광 밸브들은 상기 변조된 광빔들(302)을 제공하기 위해 상기 커플링-아웃된 광빔들(304)을 변조한다. 상기 변조된 광빔들(302)은 상기 3D 전자표시장치(300)의 다른 시점들의(즉, 그리고 상기 3D 전자표시장치(300)의 다른 시점 방향들에서) 화소들을 나타낸다. 다양한 예들에서, 액정 (LC) 광 밸브들, 전기 습윤(electrowetting) 광 밸브들, 및 전기 영동(電氣泳動) 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 상기 광 밸브 배열(330)에서의 다른 형태들의 광 밸브들이 사용될 수도 있다. 점선들은, 예에 의해, 상기 변조된 광빔들(302)의 변조를 강조하기 위해 도 5a에 사용되어 있다.
일부의 예들(예컨대, 도 5a-도 5b에 예시된)에서, 상기 3D 전자표시장치(30 0)는 상기 판(板) 도광관(310)의 입력에 광학적으로 결합된 광원(340)을 추가로 포함한다. 상기 광원(340)은 광, 일부의 실시예들에서는, 시준된 광을 상기 판(板) 도광관 입력에 제공하도록 구성된다. 특히, 일부의 실시예들에 따르면, 상기 판(板) 도광관(310)은 상기 영이 아닌 전달각에서 상기 시준된 광을 시준된 광빔으로서 안내하도록 구성된다.
일부의 실시예들에서, 상기 광원(340)은 발광 다이오우드(LED) 또는 레이저와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 광 방출기를 포함한다. 예컨대, 상기 광원(340)은 단색광을 제공하기 위한 특정 색(예컨대, 적색, 녹색, 청색)의 LED를 포함할 수도 있다. 일부의 실시예들에서, 상기 광원(340)은 광의 복수의 다른 색들을 제공하도록 구성된 복수의 광 방출기들을 포함한다. 예컨대, 상기 광원(340)은 적색 광을 제공하도록 구성된 제1 LED, 녹색 광을 제공하도록 구성된 제2 LED, 청색 광을 제공하도록 구성된 제3 LED를 포함할 수도 있다. 광의 다른 색들이 상기 광원(340)에 의해 제공되는 일부의 실시예들에 따르면, 상기 판(板) 도광관(310)은 다른 색-특정, 영이 아닌 전달각들에서 광의 다른 색들을 나타내는 광빔들을 안내하도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 상기 광원(340)이 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 제공하도록 구성될 때, 적색 광, 녹색 광 및 청색 광 중 각각은 상기 광원(340)에 의해 시준된, 다른 색의 광빔으로서 제공될 수도 있다. 또한, 상기 판(板) 도광관(310)은 상기 시준된, 다른 색의 광빔들 중 각각을 각각의 다른 색-특정, 영이 아닌 전달각에서 안내하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 상기 광원(34 0)은 형광등 및 백색 또는 광대역 광(예컨대, 백색 또는 다색광)을 제공하도록 구성된 보다 일반적으로는 다색 LED와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 광대역 광원일 수도 있다. 또한, 상기 광원(340)은 상기 광의 근원으로부터의 광을 시준하기 위한, 위에 설명된 상기 시준기들 중 임의의 시준기와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는, 시준기를 포함할 수도 있다.
여기에 설명된 원리들의 일부의 실시예들에 따르면, 격자-기반 배면광장치의 동작방법이 제공된다. 도 6은 여기에 설명된 원리들과 일치하는 실시예에 따른, 예에서의 격자-기반 배면광장치의 동작방법(400)을 예시하는 순서도이다. 도 6에 예시된 바와 같이, 상기 격자-기반 배면광장치의 동작방법(400)은 광빔을 도광관에서 안내하는 단계(410)를 포함한다. 일부의 실시예들에서, 상기 도광관 및 상기 안내된 광빔은, 상기 격자-기반 배면광장치(100)에 관하여 위에 설명된, 상기 도광관(110) 및 상기 안내된 광빔(104)과 실질적으로 유사할 수도 있다. 특히, 일부의 실시예들에서, 상기 도광관은 전체 내부 반사(예컨대, 시준된 광의 빔으로서)에 따라 상기 안내된 광을 안내할 수도 있다(410). 또한, 상기 광빔은 상기 도광관의 제1 표면 및 제2 표면 사이의 영이 아닌 전달각에서 안내(410)될 수도 있다. 또한, 상기 도광관은, 일부의 실시예들에서, 실질적으로 평면형 유전 광 도파관(예컨대, 판(板) 도광관)일 수도 있다.
상기 격자-기반 배면광장치의 동작방법(400)은 복수의 반사 격자 아일랜드들을 사용하여 상기 안내된 광빔의 일부를 커플링-아웃된 광빔으로서 회절 가능하도록 커플링 아웃하는 단계(420)를 추가로 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 커플링-아웃된 광빔들은 미리 결정된 주요 각도 방향에서 상기 도광관의 제1 표면으로부터 멀어지는 방향으로 향해진다. 또한, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들은 서로 이격되어 상기 도광관에 광학적으로 결합된다. 게다가, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들 중 반사 격자 아일랜드는 반사 모드 회절 격자를 포함한다.
일부의 실시예들에서, 상기 안내된 광빔의 일부를 회절 가능하도록 커플링 아웃하는 단계(420)에 사용된 상기 반사 격자 아일랜드들은 상기 격자-기반 배면광장치(100)에 관하여 위에 설명된 상기 반사 격자 아일랜드들(120)과 실질적으로 유사하다. 또한, 상기 커플링-아웃된 광빔들은, 위에 설명된, 상기 커플링-아웃된 광빔들(102)과 실질적으로 유사할 수도 있다. 예컨대, 상기 반사 격자 아일랜드의 상기 반사 모드 회절 격자는 반사물질 층에 인접한 유전 격자를 포함할 수도 있다. 다른 한 예에서, 상기 반사 모드 회절 격자는 반사 회절 특징부들을 갖는 금속 회절 격자 또는 회절 격자를 포함할 수도 있다.
일부의 실시예들에서, 상기 반사 격자 아일랜드의 상기 반사 모드 회절 격자는 다중 빔 회절 격자를 포함할 수도 있다. 상기 다중 빔 회절 격자는 위에 설명된 상기 다중 빔 회절 격자(200)와 실질적으로 유사할 수도 있다. 특히, 상기 다중 빔 회절 격자는 상기 안내된 광빔의 일부를 복수의 커플링-아웃된 광빔들로서 회절 가능하게 커플링 아웃하도록 구성될 수도 있다. 상기 복수의 커플링-아웃된 광빔들 중 상기 커플링-아웃된 광빔들은, 다양한 실시예들에 따르면, 서로 다른 주요 각도 방향들을 가질 수도 있다. 또한, 상기 커플링-아웃된 광빔들의 상기 다른 주요 각도 방향들은, 일부의 실시예들에서, 3차원(3D) 또는 다시점 전자표시장치의 다른 시점들의 각각의 시점 방향들에 해당할 수도 있다.
일부의 실시예들(예컨대, 도 6에 예시된)에서, 상기 격자-기반 배면광장치의 동작방법(400)은 광 밸브를 사용하여 상기 커플링-아웃된 광빔을 변조하는 단계(4 30)를 추가로 포함한다. 상기 변조된 커플링-아웃된 광빔은, 다양한 실시예들에 따르면, 전자표시장치의 화소를 형성할 수도 있다. 일부의 실시예들(예컨대, 다중 빔 회절 격자가 상기 반사 모드 회절 격자로서 사용되는)에서, 상기 커플링-아웃된 광빔을 변조하는 단계(430)는 복수의 광 밸브들의 사용에 의한 복수의 다르게 방향지어진 커플링-아웃된 광빔들의 변조를 제공할 수도 있다. 게다가, 상기 변조된(430) 다르게 방향지어진 커플링-아웃된 광빔들은 예컨대, 상기 3D 전자표시장치의 다양한 시점 방향들 중 다른 시점 방향들로 향해질 수도 있다.
일부의 실시예들에 따르면, 상기 커플링-아웃된 광빔을 변조하는 단계(430)에 사용된 상기 광 밸브는 상기 광 밸브 배열(330) 중 광 밸브와 실질적으로 유사할 수도 있다. 예컨대, 상기 광 밸브는 액정 광 밸브를 포함할 수도 있다. 다른 한 예에서, 상기 광 밸브는 전기 습윤(electrowetting) 광 밸브 및 전기 영동(電氣泳動) 광 밸브 중 하나 또는 둘다 모두, 또는 액정 광 밸브들 또는 다른 광 밸브 형태들과의 그 결합들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는, 다른 한 형태의 광 밸브일 수도 있다.
그러므로, 반사 격자 아일랜드들을 사용하는 격자-기반 배면광장치, 3D 전자표시장치 및 격자-기반 배면광장치의 동작방법의 예들이 설명되어져 왔다. 상기 예들은 여기에 설명된 원리들을 나타내는 다수의 특정 예들 및 실시예들 중 일부를 단지 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 분명히, 이 기술분야에서의 통상의 기술자들은 다음의 청구항들에 의해 정의된 범위로부터 벗어나지 않으면서도 다수의 다른 배열들을 용이하게 창작할 수 있다.

Claims (23)

  1. 도광관으로서, 영이 아닌 전달각에서 상기 도광관의 제1 표면 및 제2 표면 사이에서 광빔을 안내하도록 구성된, 도광관; 및
    서로 이격된 그리고 상기 도광관에 광학적으로 결합된 복수의 반사 격자 아일랜드들(islands)로서, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들(islands) 중 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 안내된 광빔의 일부를 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔으로서 회절 가능하게 커플링-아웃(couple out)하도록 구성된 반사 모드 회절 격자를 포함하는, 복수의 반사 격자 아일랜드들(islands);
    을 포함하며,
    상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔은 미리 결정된 주요 각도 방향에서 상기 도광관의 상기 제1 표면으로부터 멀어지는 방향으로 향해지는, 격자-기반 배면광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 모드 회절 격자는 반사물질 층에 인접한 유전 회절 격자를 포함하는, 격자-기반 배면광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 모드 회절 격자는 반사 금속 회절 격자를 포함하는, 격자-기반 배면광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 도광관의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이에 위치하는, 격자-기반 배면광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 도광관의 상기 제2 표면에 위치하는, 격자-기반 배면광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)의 상기 반사 모드 회절 격자는 상기 도광관의 상기 제2 표면 및 반사물질 층에서의 회절 특징부들을 포함하며, 상기 회절 특징부들은 상기 도광관의 상기 제2 표면에서의 홈들 및 상기 도광관의 상기 제2 표면에서의 리지들 중 하나 또는 둘다 모두를 포함하고 상기 반사물질 층은 상기 회절 특징부들을 덮기 위해 상기 제2 표면에 위치하는, 격자-기반 배면광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)의 상기 반사 모드 회절 격자는 상기 안내된 광빔의 일부를 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들로서 회절 가능하게 커플링-아웃(couple out)하도록 구성된 다중 빔 회절 격자를 포함하며, 상기 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들 중의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들은 서로 다른 주요 각도 방향들을 갖는, 격자-기반 배면광장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다중 빔 회절 격자는 처프(chirped) 회절 격자를 포함하는, 격자-기반 배면광장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다중 빔 회절 격자는 서로 이격되는 만곡된 회절 특징부들을 포함하는, 격자-기반 배면광장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들의 상기 다른 주요 각도 방향들은 3차원(3D) 전자표시장치의 다른 시점들의 각각의 시점 방향들에 해당하는, 격자-기반 배면광장치.
  11. 제7항의 상기 격자-기반 배면광장치를 포함하는 3차원(3D) 전자표시장치로서, 상기 3D 전자표시장치는 :
    상기 도광관의 입력에 광학적으로 결합된 광원으로서, 상기 광원은 상기 광빔으로서 안내되는 시준된 광을 제공하도록 구성되는, 광원; 및
    상기 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들 중 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브로서, 상기 광 밸브는 상기 도광관의 상기 제1 표면에 인접해 있는, 광 밸브;
    를 포함하며,
    상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔의 상기 주요 각도 방향은 상기 3D 전자표시장치의 시점 방향에 해당하고, 상기 변조된 광빔은 상기 시점 방향에서의 상기 3D 전자표시장치의 화소를 나타내는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  12. 3차원(3D) 전자표시장치로서,
    판(板) 도광관으로서, 상기 판(板) 도광관 내에서 영이 아닌 전달각에서 광빔을 안내하도록 구성된, 판(板) 도광관;
    상기 판(板) 도광관에 광학적으로 결합된 반사 격자 아일랜드들(islands)의 배열로서, 상기 반사 격자 아일랜드들(islands)의 배열 중 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 안내된 광빔의 일부를 상기 3D 전자표시장치의 다른 시점들의 각각의 시점 방향들에 해당하는 서로 다른 주요 각도 방향들을 갖는 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들로서 회절 가능하게 커플링-아웃(couple out)하도록 구성된 반사 모드 다중 빔 회절 격자를 포함하는, 반사 격자 아일랜드들(islands)의 배열; 및
    상기 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들 중 상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브 배열로서, 상기 변조된 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들은 상기 3D 전자표시장치의 상기 다른 시점들의 화소들을 나타내는, 광 밸브 배열;
    을 포함하는 3차원(3D) 전자표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 판(板) 도광관의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 추가로 포함하며, 상기 광원은 시준된 광을 상기 판(板) 도광관의 입력에 제공하도록 구성되고, 상기 판(板) 도광관은 상기 시준된 광을 시준된 광빔으로서 상기 영이 아닌 전달각에서 안내하도록 구성되는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광원은 적색 광을 제공하도록 구성된 제1 발광 다이오우드(LED), 녹색 광을 제공하도록 구성된 제2 발광 다이오우드(LED), 청색 광을 제공하도록 구성된 제3 발광 다이오우드(LED)를 포함하며, 상기 적색 광, 상기 녹색 광, 상기 청색 광 중 각각은 상기 광원에 의해 다른 색의 시준된 광빔으로서 제공되고, 상기 판(板) 도광관은 각각의 색-특정(color-specific), 영이 아닌 전달각에서 상기 다른 색의, 시준된 광빔들 중 각각을 안내하도록 구성되는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)의 상기 반사 모드 다중 빔 회절 격자는 만곡된 회절 특징부들을 갖는 처프(chirped) 회절 격자를 포함하는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 판(板) 도광관의 제1 표면 및 상기 판(板) 도광관의 제2 표면 사이에 위치되고, 상기 광 밸브 배열은 상기 제1 표면에 인접하여 위치되는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 광 밸브 배열에 인접한 제1 표면의 반대편의 상기 판(板) 도광관의 제2 표면에 위치되고, 상기 반사 격자 아일랜드(island)는 상기 반사 모드 다중 빔 회절 격자의 회절 특징부들을 덮도록 구성된 반사물질 층을 추가로 포함하며, 상기 회절 특징부들은 상기 제2 표면에서의 홈들 및 상기 제2 표면에서의 리지들 중 하나 또는 둘다 모두를 포함하는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 광 밸브 배열은 복수의 액정 광 밸브들을 포함하는, 3차원(3D) 전자표시장치.
  19. 영이 아닌 전달각에서 도광관의 제1 표면 및 제2 표면 사이에서의 상기 도광관에서 광빔을 안내하는 단계; 및
    복수의 반사 격자 아일랜드들(islands)을 사용하여 상기 안내된 광빔의 일부를 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔으로서 회절 가능하게 커플링-아웃(couple out)하는 단계로서, 상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔은 미리 결정된 주요 각도 방향에서 상기 도광관의 상기 제1 표면으로부터 멀어지는 방향으로 향해지는, 안내된 광빔의 일부를 커플링-아웃(couple out)하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 복수의 반사 격자 아일랜드들(islands)은 서로 이격되어 있고 상기 도광관에 광학적으로 결합되며, 상기 복수의 반사 격자 아일랜드들(islands) 중 반사 격자 아일랜드(island)는 반사 모드 회절 격자를 포함하는, 격자-기반 배면광장치의 동작방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)의 상기 반사 모드 회절 격자는 반사물질 층에 인접한 유전 회절 격자 및 반사 금속 회절 격자 중 하나를 포함하는, 격자-기반 배면광장치의 동작방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 반사 격자 아일랜드(island)의 상기 반사 모드 회절 격자는 상기 안내된 광빔의 일부를 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들로서 회절 가능하게 커플링-아웃(couple out)하도록 구성된 다중 빔 회절 격자를 포함하며, 상기 복수의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들 중의 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들은 서로 다른 주요 각도 방향들을 갖는, 격자-기반 배면광장치의 동작방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔들의 상기 다른 주요 각도 방향들은 3차원(3D) 전자표시장치의 다른 시점들의 각각의 시점 방향들에 해당하는, 격자-기반 배면광장치의 동작방법.
  23. 제19항에 있어서,
    광 밸브를 사용하여 상기 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔을 변조하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 변조된 커플링-아웃된(coupled-out) 광빔은 전자표시장치의 화소를 형성하는, 격자-기반 배면광장치의 동작방법.
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