KR20190104446A - 모드-전환가능 백라이트, 개인 정보 표시 및 방법 - Google Patents

모드-전환가능 백라이트, 개인 정보 표시 및 방법 Download PDF

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KR20190104446A
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Abstract

모드-전환가능 백라이트 및 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이는 제1 모드 동안 협각 방출광 및 제2 모드에서 광각 방출광을 제공하며, 광각 방출광은 협각 방출광과 양방향의 방출광과의 조합이다. 모드-전환가능 백라이트는 제1 지향성 백라이트 및 제2 지향성 백라이트를 포함한다. 제1 지향성 백라이트는 제1 모드 및 제2 모드 둘 모두 동안 협각 방출광을 제공하도록 구성되고, 제2 지향성 백라이트는 제2 모드 동안 독점적으로 양방향 방출광을 제공하도록 구성된다. 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이는 제1 또는 프라이버시 모드 동안 협각 방출광을 프라이빗 디스플레이된 이미지로서 변조하고 제2 또는 공공 모드 동안 공공 디스플레이된 이미지로서 광각 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함한다.

Description

모드-전환가능 백라이트, 개인 정보 표시 및 방법
관련출원에 대한 상호참조
이 출원은 전체 내용을 본원에 참조로 포함하는 2017년 3월 25일에 출원된 미국 가특허 출원번호 62/476,783에 대한 우선권을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 가장 일반적으로 채용되는 전자 디스플레이는 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로미러 디바이스, 일렉트로웨팅 디스플레이, 등)를 채용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 또 다른 소스에 의해 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로서 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 자명한 예 중에는 CRT, PDP, 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 국한되지 않는 유익한 성능 특징을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없기 때문에 많은 실제 응용에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이를 광을 방출하여 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게할 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 놓여지는 광원(종종 패널 백라이트)으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출되는 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어서 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에서 사용되는 다양한 색으로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적인) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 놓여질 수 있다.
본 발명은 모드-전환가능 백라이트, 개인 정보 표시 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 모드-전환가능 백라이트는 제1 모드 및 제2 모드 모두 동안에 협각 방출광을 제공하도록 구성된 제1 지향성 백라이트; 및
상기 제2 모드 동안 독점적으로, 상기 협각 방출광의 각도 범위에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는 양방향 방출광을 제공하도록 구성된 제2 지향성 백라이트를 포함하고,
상기 제2 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 양방향 방출광과의 조합은 상기 협각 방출광의 상기 각도 범위와 상기 양방향 방출광의 상기 분기된 각도 정도와의 합인 각도 범위를 갖는 광각 방출광을 제공하도록 구성된다.
본 발명은 모드-전환가능 백라이트, 개인 정보 표시 및 방법을 제공하는 효과가 있다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 경사 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 2a는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 또 다른 예에서 모드-전환가능 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3은 본원에 기술된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 광각 방출광을 제공하기 위해 협각 방출광 및 양방향 방출광의 조합의 그래픽 표현을 도시한다.
도 4a는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트의 제1 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 4b는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트의 제1 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 제2 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6은 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 7은 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예는 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이에 적용되는 모드-전환가능 백라이팅을 제공한다. 특히, 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예는 제1 모드에서 협각 방출광 및 제2 모드 동안 광각 방출광을 방출하도록 구성된 모드-전환가능 백라이트를 제공한다. 일부 실시예에서, 협각 방출광은 제1 모드 동안 제1 뷰 존에 독점적으로 조명을 제공하도록 구성되고, 광각 방출광은 제2 모드 동안 제1 뷰 존을 포함하는 제2 뷰 존에 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 모드에서 제공되는 광각 방출광은 여러 실시예에 따라, 협각 방출광의 각도 범위에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는 협각 방출광과 양방향 방출광과의 조합을 나타낸다.
모드-전환가능 백라이팅을 채용하는 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이는 제1 또는 '프라이버시' 모드 동안 프라이빗 디스플레이된 이미지를 제공하도록 구성 될 수 있으며, 프라이빗 이미지는 제1 또는 '프라이빗' 뷰 존에서 볼 수 있다. 또한, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이는 광각 방출광을 사용하여 제2 또는 '공공' 모드 동안 공공 디스플레이 이미지를 제공하도록 구성될 수 있다. 공공 디스플레이된 이미지는 다양한 실시예에 따라, 프라이빗 뷰 존과 공공 뷰 존을 모두 포함하는 제2 또는 '공공' 뷰 존에서 볼 수 있다. 본원에 설명된 모드-전환가능 백라이팅 및 모드-전환가능 디스플레이의 사용은 모바일 전화(예를 들면, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 모바일 컴퓨터(예를 들면, 랩탑 컴퓨터), 프라이빗 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 실질적으로 비-모바일 뿐만 아니라 다양한 그외 다른 모바일 디스플레이 응용 및 디바이스를 포함하는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다.
본원에서, '광 가이드'는 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 여러 예에서, 용어 '광 가이드'는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 웨이브가이드를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩' 가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 서로 대향하는 표면들)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 플레이트 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에서, '각도-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '각도-보존 스캐터러'는 산란된 광에 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 각도 스프레드를 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란하도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 특히, 정의에 의해, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드(σ)의 함수이다(즉, σS = f(σ)). 일부 실시예에서, 산란광의 각도 스프레드(σS)은 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이션 팩터(σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σS= ασ이고 α는 정수). 즉, 각도-보존 산란 피처에 의해 산란된 광의 각도 스프레드(σS)는 입사광의 각도 스프레드 또는 콜리메이션 팩터(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란된 광의 각도 스프레드(σS)은 입사광 각도 스프레드(σ)와 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σS
Figure pct00001
σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일하거나 일정한 회절 피처 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도-보존 산란 피처의 예이다. 대조적으로, 일반적인 디퓨저(예를 들어, 램버시안 산란을 갖는 또는 이에 근사한) 뿐만 아니라 램버시안 스캐터러 또는 램버시안 반사기는 본원에서 정의에 의해 각도-보존 스캐터러가 아니다.
여기에서, '편광-보존 산란 피처' 또는 등가적으로 '편광-보존 스캐터러'는 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 편광 또는 적어도 편광 정도를 산란광에 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 피처 또는 스캐터러로서 정의된다. 따라서, '편광-보존 산란 피처'는 피처 또는 스캐터러에 입사하는 광의 편광 정도가 산란광의 편광 정도와 실질적으로 동일한 임의의 피처 또는 스캐터러이다. 또한, 정의에 의해, '편광-보존 산란'은 산란되는 광의 소정의 편광을 보존하거나 실질적으로 보존하는 산란(예를 들어, 안내된 광의)이다. 산란되는 광은 예를 들어 편광된 광원에 의해 제공된 편광된 광일 수 있다.
본원에서, '일방성 산란 요소'에서와 같이 '일방성'이라는 용어는 제2 측에 대응하는 또 다른 방향과는 반대로 제1 측에 대응하는 '한쪽으로' 또는 '우선적으로 일방향으로'를 의미하는 것으로서 정의된다. 특히, '일방성 방향'으로 광을 제공 또는 방출하게 구성된 백라이트는 제1 측에 대향하는 제2 측으로부터가 아닌 제1 측으로부터 광을 방출하는 백라이트로서 정의된다. 예를 들어, 백라이트 광에 의해 제공되거나 이로부터 산란된 방출광의 일방성 방향은 대응하는 제2(예를 들어, 음의) 반-공간으로가 아니라 제1(예를 들어, 양의) 반-공간으로 우선적으로 지향되는 광에 대응할 수 있다. 제1 반-공간은 백라이트 위일 수 있고 제2 반-공간은 백라이트 아래일 수 있다. 이에 따라, 백라이트는, 예를 들어, 백라이트 위인 영역 내로 또는 방향 쪽으로 광을 방출할 수 있고, 백라이트 아래인 또 다른 영역 내로 또는 또 다른 방향 쪽으로는 광을 거의 또는 전혀 방출하지 않을 수 있다. 유사하게, 일방성 산란 요소와 같은, 그러나 이로 제한되지는 않는 '일방성'방향 스캐터러는, 본원에 정의에 의해, 제1 표면에 대향하는 제2 표면이 아닌 제1 표면을 향하여 및 밖으로 광을 산란시키도록 구성된다.
본원에서, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 넓게 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 복수의 회절 격자를 포함하는 혼합-주기 회절 격자일 수 있고, 복수의 회절 격자 각각은 상이한 주기적인 피처 배열을 갖는다. 또한, 회절 격자는 1차원(ID) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면 내 복수의 홈 또는 리지)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 회절 격자는 2차원(2D) 피처 어레이 또는 2차원으로 정의된 피처 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 표면 내 홀의 2D 어레이일 수 있다. 일부 예에서, 회절 격자는 제1 방향 또는 차원에서 실질적으로 주기적일 수 있고 회절 격자에 걸쳐 또 다른 방향으로 또는 이를 따라 실질적으로 비주기적(예를 들어, 일정하거나, 랜덤하거나, 등등)일 수 있다.
이에 따라서, 그리고 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃하거나 산란시킬 수 있는 점에서 '회절 결합' 또는 '회절 산란'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 '회절 재지향'이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재표 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들면, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 및 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 실질적으로 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들면, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)는 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 산란 요소의 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.
Figure pct00002
(1)
λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피처들 사이의 거리, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수 m은 정수로 주어진다(즉, m=±1, ±2,...). 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 1차 회절 또는 보다 구체적으로 1차 회절 각(θm)은 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 제공된다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 1a는 입사각(θi)로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(50)을 도시한다. 입사 광빔(50)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 광의 빔(즉, 안내된 광빔)일 수 있다. 또한, 도 1a에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 본원에서 '주 각도 방향')을 갖는다. 회절 각(θm)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm', 예를 들어 회절 차수 m=1(즉, 제1 회절 차수)에 대응할 수 있다.
본원에서 정의에 의해, '경사진' 회절 격자는 회절 격자의 표면의 표면 법선에 대해 경사 각을 갖는 회절 피처를 갖는 회절 격자이다. 다양한 실시예에 따라, 경사진 회절 격자는 입사광의 회절에 의해 일방성 산란을 제공할 수 있다.
도 1b는 본원에 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 경사진 회절 격자(80)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 경사진 회절 격자(80)는 도 1a에 도시된 회절 격자(30)와 유사하게, 광 가이드(40)의 표면에 위치된 바이너리 회절 격자이다. 그러나, 도 1b에 도시된 경사진 회절 격자(80)는 도시된 바와 같이 격자 높이, 깊이 또는 두께(t)와 함께 표면 법선(점선으로 도시 됨)에 대하여 경사 각(γ)을 갖는 회절 피처(82)를 포함한다. 경사진 회절 격자(80)에 의한 입사 광빔(50)의 일방성 회절 산란을 나타내는 입사 광빔(50) 및 지향성 광빔(60)이 또한 도시되었다. 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 광의 회절 산란은, 다양한 예에 따라, 일방성 회절 산란에 의해 억제되는 것에 유의한다. 도 1b에서, '가위표' 점선 화살표(90)는 경사진 회절 격자(80)에 의해 2차 방향으로의 억제된 회절 산란을 나타낸다.
다양한 실시예에 따라, 회절 피처(82)의 경사 각(γ)은 2차 방향으로의 회절 산란이 억제되는 정도를 포함하는 경사진 회절 격자(80)의 일방성 회절 특징을 제어하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사 각(γ)은 약 20°내지 약 60°또는 약 30°내지 약 50° 또는 약 40°내지 약 55°사이가 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사진 회절 격자(80)에 의해 제공된 일방성 방향과 비교할 때, 약 30°- 60°범위의 경사 각(γ)은 2차 방향으로의 회절 산란의 약 40배(40x)보다 나은 억제를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 회절 피처(82)의 두께(t)는 약 100 나노미터(100nm) 내지 약 400 나노미터(400nm) 사이일 수 있다. 예를 들어, 두께(t)는 약 300nm 내지 약 500 나노미터(500nm) 범위의 격자 주기성(p)에 대해 약 150 나노미터(150nm) 내지 약 300 나노미터(300nm) 사이일 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따라, 회절 피처는 만곡될 수 있고 또한 광의 전파 방향에 대해 소정의 방위(예를 들어, 회전)을 가질 수 있다. 회절 피처의 곡선 및 회절 피처의 방위 중 하나 또는 둘 모두는 예를 들어 회절 격자에 의해 커플링-아웃된 광의 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커플링-아웃된 광의 주 각도 방향은 광이 입사광의 전파 방향에 대해 회절 격자에 입사되는 지점에서 회절 피처의 각도의 함수일 수 있다.
여기서, '마이크로프리즘 구조'는 일반적으로 마이크로프리즘 또는 경사진 측벽(들)을 갖는 복수의 마이크로프리즘을 포함하고 마이크로프리즘 구조에 입사하는 광을 굴절적으로 산란시키게 구성된 구조로서 일반적으로 정의된다. 광이 광 가이드로부터 마이크로프리즘 구조에 입사한다면, 마이크로프리즘 구조는 광 가이드로부터 광을 굴절적으로 커플링 아웃 또는 산란시키도록 구성된 마이크로프리즘 또는 복수의 마이크로프리즘을 포함하는 구조로서 이해될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로프리즘 구조는 반전 마이크로프리즘 요소를 포함할 수 있다. 본원의 정의에 의해, '반전 마이크로프리즘 요소'는 입력 애퍼처, 경사진 측벽, 및 입력 애퍼처보다 큰 출력 애퍼처를 갖는 원뿔대 형상을 갖는 마이크로프리즘이다. 특히, 입력 애퍼처는 광을 수신하도록 구성되고, 경사진 측벽은 입력 애퍼처를 통해 수신된 광을 반사시키도록 구성되고, 출력 애퍼처는 반사된 광을 방출하도록 구성된다. 따라서, 입력 애퍼처는 반전 마이크로프리즘 요소와 광 가이드 사이의 광학 연결을 포함하고 광 가이드로부터 추출되거나 커플링 아웃된 광을 수신하도록 구성된 반전 마이크로프리즘 요소의 일부이다. 경사진 측벽은 광을 반사시키도록 구성된 반전 마이크로프리즘 요소의 내부 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 경사진 측벽은 반사층 또는 반사 재료(예를 들어, 측벽의 외부 표면 상의 반사 재료층)을 포함할 수 있다. 반사층은 반전 마이크로프리즘 요소의 내부 표면에서 반사를 제공하거나 향상시키도록 구성될 수 있다. 반사된 광은 반전 마이크로프리즘 요소의 출력 애퍼처로부터 방출된다.
본원에서, '콜리메이터'는 광을 콜리메이트하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 콜리메이터는 콜리메이팅 미러 또는 반사기, 콜리메이팅 렌즈, 회절 격자, 테이퍼된 광 가이드, 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다양한 실시예에 따라, 콜리메이터에 의해 제공되는 콜리메이션 양은 실시예마다 소정의 정도 또는 양으로 다를 수 있다. 또한, 콜리메이터는 2개의 직교 방향(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다에서 콜리메이션을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라, 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 광 콜리메이tus을 제공하는 형상 또는 유사한 콜리메이팅 특징을 포함할 수 있다.
본원에서, σ로 표시된 '콜리메이션 팩터'는 광이 콜리메이트되는 정도로서 정의된다. 특히, 콜리메이션 팩터는, 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔 내에서 광선의 각도 스프레드를 정의한다. 예를 들어, 콜리메이션 팩터(σ)는 콜리메이트된 광빔의 대부분의 광선이 특정한 각도 스프레드(예를 들어, 콜리메이트된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/- σ) 내에 있음을 명시할 수 있다. 콜리메이트된 광빔의 광선은 각도 면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 각도 스프레드는 일부 예에 따라, 콜리메이트된 광빔의 피크 세기의 1/2로 결정되는 각도일 수 있다.
본원에서, '광원'은 광 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화 또는 턴 온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서, 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라즈마 기반의 광학 이미터, 형광 램프, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다) 혹은 일 범위의 파장(예를 들면, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과는 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 색은 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)를 포함할 수 있다.
본원에서, "뷰 존"은 디스플레이된 이미지가 보여질 수 있는 영역 또는 각도 범위로서 정의된다. 특히, 디스플레이된 이미지는, 본원에서 정의에 의해, 뷰 존 내에서는 볼 수 있지만, 뷰 존 밖에서는 보이지 않을 수 있다. 본원에서, '프라이빗 디스플레이 이미지' 또는 '프라이버시 디스플레이'에 의해 제공된 디스플레이된 이미지는 제약된 또는 제한된 뷰 존(즉, 프라이빗 뷰 존)을 갖는 이미지로서 정의된다. 일반적으로, 프라이빗 디스플레이 이미지는 디스플레이 앞의 제한된 또는 프라이빗 뷰 존에서 볼 수 있으며, 제한된 또는 프라이빗 뷰 존 내에 위치된 사람(들)에 의해서만 보여지게 의도된다. 일부 실시예에서, 프라이빗 디스플레이된 이미지의 또는 동등하게 프라이버시 디스플레이의 제한된 또는 프라이빗 뷰 존은 디스플레이의 법선 방향(또는 디스플레이에 수직인 방향)의 양측에서 약 45도 미만일 수 있다(즉, 뷰 존 < ±45°). 다른 실시예에서, 프라이빗 디스플레이된 이미지의 또는 프라이버시 디스플레이의 제한된 또는 프라이빗 뷰 존은 플러스 또는 마이너스 30도 미만(즉, 뷰 존 < ±30°) 또는 플러스 또는 마이너스 20도 미만(즉, 뷰 존 < ±20°)일 수 있다.
대조적으로, 공공 디스플레이된 이미지 또는 공공 디스플레이에 의해 제공되는 디스플레이된 이미지는 광각 뷰 존을 가지며 본질적으로 제약없이 보게 의도된다. 본원에서 정의에 의해, '공공 디스플레이된 이미지' 또는 '공공 디스플레이'에 의해 제공된 디스플레이된 이미지는 프라이빗 디스플레이된 이미지의 제한된 또는 프라이빗 뷰 존보다 큰 뷰 존을 갖는 이미지이다. 특히, 공공 디스플레이된 이미지는 디스플레이의 법선 방향의 양측에서 약 45도보다 큰 뷰 존(즉, 뷰 존 > ±45°)(즉, 공공 뷰 존)을 가질 수 있다. 예를 들어, 공공 디스플레이된 이미지의 또는 동등하게 공공 디스플레이의 공공 뷰 존은 플러스 또는 마이너스 60도 보다 클 수 있다(즉, 뷰 존 > ±60°). 일부 실시예에서, 공공 뷰는 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전, 또는 광각으로 보게 의도된(예를 들어, 약 ±45 - 65° 또는 그 이상) 유사한 디지털 디스플레이 디바이스의 뷰 각도에 의해 정의될 수 있다.
본원에 정의에 의해, '협각 방출광'에서 사용되는 바와 같이 용어 '협각'은 프라이빗 뷰 존 내에서 디스플레이되는 또는 아니면 사용될 수 있게 한 프라이빗 존 또는 프라이빗 이미지의 조명을 제공하는 것과 일관되는 각도 범위 또는 정도(예를 들어, 원뿔 각도)를 갖는 광이다. 따라서, 협각 방출광은, 본원에서 정의에 의해, 약 ±45°미만, 또는 약 ±30°미만, 또는 약 ±20°미만의 각도 범위를 가질 수 있다. 또한, 정의에 의해, '광각 방출광' 또는 보다 일반적으로 '광각'은 일반적으로 협각 방출광의 각도 범위 또는 정도보다 큰 각도 범위 또는 정도를 갖는 광을 지칭하기 위해 사용된다. 대안적으로, '광각'은 공공 디스플레이된 이미지를 디스플레이하도록 구성된 공공 디스플레이된 이미지 또는 디스플레이의 뷰 존과 일관되는 각도 범위 또는 정도를 지칭한다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 광각 방출광은 디스플레이의 법선 방향에 대해 플러스 마이너스 45도보다 큰 각도 범위(예를 들어, > ±45°)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 광각 방출광의 각도 범위는 플러스 마이너스 50도보다 크거나(예를 들어, > ±50°), 또는 플러스 마이너스 60도보다 크거나(예를 들어, > ±60°), 또는 플러스 마이너스 -65도보다 클 수 있다(예를 들어, > ±65°). 예를 들어, 광각 방출광의 각도 범위는 디스플레이의 법선 방향의 양측에서 약 70도보다 클 수 있다(예를 들어, > ±70°).
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사 'a'는 특허 분야에서 보통의 의미, 즉 '하나 이상'을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '요소'는 하나 이상의 요소를 의미하며, 따라서 '요소'는 본원에서 '요소(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 모드-전환가능 백라이트가 제공된다. 도 2a는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 2b는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 또 다른 예에서 모드-전환가능 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 모드-전환가능 백라이트(100)는 제1 모드(예를 들어, 프라이버시 모드)에서 또는 동안에 협각 방출광(102) 또는 제2 모드(예를 들어, 공공 모드)에서 광각 방출광(104)으로서 광을 제공하거나 방출하도록 구성된다. 특히, 도 2a는 협각 방출광(102)을 갖는 제1 모드에서 모드-전환가능 백라이트(100)를 도시하고, 도 2b는 광각 방출광(104)을 제공하는 제2 모드에서 모드-전환가능 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 협각 및 광각의 방출광(102, 104)의 방향은 도 2a-도 2b에서 모드-전환가능 백라이트(100)의 표면 위의 반-공간에 대응한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 모드-전환가능 백라이트(100)는 제1 지향성 백라이트(110)를 포함한다. 제1 지향성 백라이트(110)는 모드-전환가능 백라이트(100)의 제1 모드 및 제2 모드 모두 동안 협각 방출광(102)을 방출하거나 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 협각 방출광(102)은 각도 범위(γ)를 가지며, 제1 및 제2 모드 모두 동안 제1 지향성 백라이트(110)에 의해 제1 뷰 영역(I)으로 지향될 수 있다. 또한, 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)는 두 모드 동안 협각 방출광(102)을 제1 뷰 존(1)에 국한하거나 실질적으로 국한하도록 구성된다. 따라서, 협각 방출광(102)은 다양한 실시예에 따라, 제1 뷰 존(I) 내에서 독점적으로 볼 수 있다. 도 2a-도 2b에서, 협각 방출광(102)은 제1 뷰 존(I)에 대응하는 점선으로 도시된 각도 범위(γ) 내의 복수의 화살표로서 도시되었다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 모드-전환가능 백라이트(100)는 제2 지향성 백라이트(120)를 더 포함한다. 제2 지향성 백라이트(120)는 예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같이 제2 모드 동안 독점적으로 양방향 방출광(106)을 방출하거나 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 양방향 방출광(106)은 분기된 각도 범위를 갖는다. 또한, 분기된 각도 정도는 협각 방출광(102)의 각도 범위에 상보적이다. 다양한 실시예에서, 제2 모드 동안 협각 방출광(102)과 양방향 방출광(106)과의 조합은 협각 방출광(102)의 각도 범위와 양방향 방출광(106)의 분기된 각도 정도와의 합인 각도 범위((
Figure pct00003
)를 갖는 광각 방출광(104)을 제공하도록 구성된다.
특히, 도 2b에 도시된 바와 같이, 양방향 방출광(106)은 제1 방향으로 향하는 제1 세그먼트(106a) 및 제2 방향으로 향하는 제2 세그먼트(106b)를 갖는다. 양방향 방출광(106)의 분기된 각도 정도는 제1 방향 주위에 또는 이를 중심으로 하는 제1 세그먼트(106a)의 각도 범위(φ a)와 제2 방향 주위에 또는 이를 중심으로 하는 제2 세그먼트(106b)의 각도 범위(φ b)와의 조합이다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 제2 지향성 백라이트(120)에 의해 제공되는 양방향 방출광(106)은 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)에서 실질적으로 배제된다. 제2 모드에서, 협각 방출광(102)은 제1 지향성 백라이트(110)에 의해 제공되고 양방향 방출광(106)은 제2 지향성 백라이트(120b)에 의해 제공된다. 이와 같이, 광각 방출광(104)은 도 2b에 도시된 바와 같이 협각 방출광(102)과 양방향 방출광(106)과의 조합에 의해 제공된다.
본원에서 정의에 의해, 양방향 방출광(106)은 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)에 대해 '상보적인' 분기된 각도 범위(즉, φ a + φ b )를 갖는다. 즉, 양방향 방출광(106) 및 협각 방출광(102)이 제2 모드 동안 조합되었을 때, 결과적인 광각 방출광(104)은 각도 범위(
Figure pct00004
)를 갖는데, 이는 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)와 양방향 방출광(106)의 각도 정도와의 합, 즉
Figure pct00005
=γ+(φ a + φ b)이다. 달리 말하면, 양방향 방출광(106)은 협각 방출광(102)에 의해 제공되지 않는 광각 방출광(104)의 부분을 제공하거나 본질적으로 '채운다'. 따라서, 양방향 방출광(106)의 각도 정도(φa + φb)는 도 2b에 도시된 바와 같이 협각 방출광(102)의 각도 범위((γ)에 상보적이다.
도 3은 본원에 기술된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 광각 방출광(104)을 제공하기 위해 협각 방출광(102)과 양방향 방출광(106)과의 조합의 그래픽 표현을 도시한다. 도시된 바와 같이, 협각 방출광(102)은 양방향 방출광(106)에 더해져 광각 방출광(104)을 생성한다. 협각 방출광(102)과 양방향 방출광(106)과의 합은 도 3에서 플러스 부호 '+'와 등호 '=' 로 그래픽적으로 표현된다. 양방향 방출광(106)의 제1 세그먼트(106a) 및 제2 세그먼트(106b)는 양방향 방출광(106)이 존재하는 영역을 나타내고, 반면 도시된 바와 같이, 합 전에 제1 세그먼트와 제2 세그먼트(106a, 106b) 사이엔 광이 존재하지 않는 것에 주목한다. 또한, 양방향 방출광(106)의 분기된 각도 정도는 제1 및 제2 세그먼트(106a, 106b) 사이의 각도 범위가 도시된 바와 같이 협각 방출광(102)의 각도 범위와 동일하기 때문에 협각 방출광(102)의 각도 범위에 상보적이다.
일부 실시예에서, 협각 방출광(102)은 제1 모드 동안 제1 뷰 존(I)에독점적으로 조명을 제공하도록 구성된다. 또한, 광각 방출광(104)은, 일부 실시예에서, 제2 모드 동안 제1 뷰 영역(I)을 포함하는 제2 뷰 영역(II)에 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 다시 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 모드-전환가능 백라이트(100)는 제1 및 제2 모드 둘 모두 동안 제1 뷰 존(I)에서 뷰어에게 조명되는 것처럼 보일 수 있다. 유사하게, 제1 뷰 존(1) 밖의 제2 뷰 존(II) 내 또 다른 뷰어는 모드-전환가능 백라이트(100)를 제2 모드 동안 조명되는 것으로서 인식할 수 있다. 그러나, 모드-전환가능 백라이트(100)는 다양한 실시예에 따라, 제1 모드 동안 제2 뷰 존(II) 내 다른 뷰어에겐 어둡거나 조명되지 않은 것처럼 보일 수 있다. 따라서, 예를 들어 제1(프라이버시) 모드 동안 제1(프라이버시) 뷰 존(I) 내에 뷰어에게만 조명이 제공되기 때문에, 제1 모드는 프라이버시 모드라 지칭될 수 있고, 제1 뷰 존(I)은 프라이버시 뷰 존일 수 있다. 다른 한편으로, 제2 모드 동안 두 뷰어는 조명을 인식할 수 있기 때문에, 제2 모드는 공공 모드라 지칭될 수 있고, 예를 들어, 제1 뷰 존(II)(제1 뷰 존(I)을 포함하는)은 공공 뷰 존일 수 있다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이), 모드-전환가능 백라이트(100)의 제1 지향성 백라이트(110)는 광 가이드(112)를 포함한다. 유사하게, 모드-전환가능 백라이트(100)의 제2 지향성 백라이트(120b)는 일부 실시예에서(예를 들어, 도시된 바와 같이) 광 가이드(122)를 포함한다. 광 가이드(112, 122)는 일부 실시예에 따라 플레이트 광 가이드일 수 있다. 광 가이드(112, 122)는 광 가이드로서 광 가이드(112, 122)의 길이를 따라 광을 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 광 가이드(112, 122)는 광학 웨이브가이드로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 웨이브가이드를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률에 차이는, 예를 들어, 광 가이드(112, 122)의 하나 이상의 안내 모드에 따른 안내된 광빔의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
특히, 광 가이드(112, 122)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평면의 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 웨이브가이드일 수 있다. 실질적으로 평면의 유전체 재료 시트는 안내된 광을 전반사를 사용하여 안내하도록 구성된다. 다양한 예에 따라, 광 가이드(112, 122)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 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료 중 임의의 것을 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 광 가이드(112, 122)는 광 가이드(112, 122)의 표면의 적어도 일부(예를 들어, 상부 표면 및 하부 표면 중 하나 또는 둘 모두) 상에 클래딩층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 클래딩층은, 일부 예에 따라, 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따라, 광 가이드(112, 122)는 광 가이드(112, 122)의 제1 표면(110')(예를 들어, '전방' 표면 또는 측면)과 제2 표면(110")(예를 들어, '후방' 표면 또는 측면) 사이에서 비제로 전파 각도로 전반사에 따라 안내 광빔을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내되는 광은 비제로 전파 각도로 광 가이드(112, 122)의 제1 표면과 제2 표면 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파한다. 일부 실시예에서, 안내된 광은 상이한 색의 광의 복수의 안내된 광빔을 포함한다. 복수의 안내된 광빔의 광빔은 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도의 각각로 광 가이드(112, 122)에 의해 안내될 수 있다. 비-제로 전파 각도는 설명의 간략화를 위해 도시되지 않은 것에 유의한다.
본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(112, 122)의 표면(예를 들면, 제1 표면 또는 제2 표면)에 대한 각도이다. 또한, 비제로 전파 각도는, 다양한 실시예에 따라, 0보다 크고 광 가이드(112, 122) 내의 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광의 비제로 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도 또는 일부 예에선 약 20도 내지 약 40도, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 비제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 비제로 전파 각도는 약 20도 또는 약 25도 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 비제로 전파 각도가 광 가이드(112, 122) 내에 전반사의 임계각보다 작도록 선택되는 한, 특정 비제로 전파 각도는 특정 구현을 위해(예를 들어, 임의로) 선택될 수 있다.
광 가이드(112, 122) 내 안내된 광은 비제로 전파 각도(예를 들어, 약 30°-35°)로 광 가이드(112, 122) 내로 도입되거나 결합될 수 있다. 예를 들어, 안내된 광은 모드-전환가능 백라이트(100)의 광원에 의해 제공될 수 있다. 렌즈, 미러 또는 유사한 반사기(예를 들어, 틸트된 콜리메이팅 반사기), 회절 격자, 및 프리즘(도시되지 않음) 중 하나 이상은 예를 들어, 비제로 전파 각도로 안내된 광으로서 광을 광 가이드(112, 122)의 입력 단부에 결합시키는 것을 용이하게할 수 있다. 일단 광 가이드(112, 122)에 결합되면, 안내된 광은 광 가이드(112, 122)를 따라 일반적으로 입력 단부로부터 멀어질 수 있는 방향으로(예를 들어, 도 2a-도 2b에서 x-축 따라 가리키는 굵은 화살표로 도시된) 전파한다.
또한, 다양한 실시예에 따라, 안내된 광은 콜리메이트될 수 있다. 여기서, '콜리메이트된 광' 또는 '콜리메이트된 광빔'은 광빔의 광선이 광빔(예를 들면, 안내된 광) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광빔으로서 일반적으로 정의된다. 또한, 콜리메이트된 광빔으로부터 발산되거나 산란된 광선은 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔의 부분인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시예에서, 모드-선택가능 백라이트(100)는 예를 들어 광원으로부터 광을 콜리메이트하도록 구성된 렌즈, 반사기 또는 미러, 회절 격자, 또는 테이퍼된 광 가이드와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 콜리메이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 콜리메이터를 포함한다. 광 가이드(112, 122)에 제공되는 콜리메이트된 광은 콜리메이트된 안내된 광이다. 안내된 광은 다양한 실시예에서 콜리메이션 팩터(σ)에 따라 또는 이를 갖고 콜리메이트될 수 있다.
일부 실시예에서, 모드-전환가능 백라이트(100)의 제1 지향성 백라이트(110)는 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 산란 요소 어레이(114)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 일방성 산란 요소 어레이(114)는 안내된 광의 일부를 일방성 방향을 갖는 협각 방출광(102)으로서 산란시키도록 구성된다. 특히, 어레이의 일방성 산란 요소(114)는 유한 공간에 의해 서로 분리될 수 있고 광 가이드 길이를 따라 개별적인 별개의 요소를 나타낼 수 있다. 즉, 본원에 정의에 의해, 일방성 산란 요소(114)는 유한한(즉, 비제로) 요소간 거리(예를 들어, 유한한 중심간 거리)에 따라 서로 이격된다. 또한, 일부 실시예에 따라, 복수의 일방성 산란 요소(114)는 일반적으로 서로 교차하거나, 겹치거나 또는 서로 접촉하지 않는다. 따라서, 일방성 산란 요소 어레이의 각각의 일방성 산란 요소(114)는 일방성 산란 요소(114)의 다른 것으로부터 일반적으로 구별되고 분리된다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 일방성 방향은 제2 지향성 백라이트(120)로부터 멀어진다.
일부 실시예에 따라, 일방성 산란 요소 어레이의 일방성 산란 요소(114)는 1차원(ID) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 일방성 산란 요소(114)는 선형 ID 어레이로서 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 일방성 산란 요소(114)는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 어레이(즉, ID 또는 2D 어레이)는 일부 실시예에서 규칙적인 또는 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 일방성 산란 요소(114) 간의 요소간 거리(예를 들어, 중심 대 중심간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예에서, 일방성 산란 요소(114) 간의 요소간 거리는 어레이에 걸쳐 그리고 제1 지향성 백라이트(110)의 광 가이드(112)의 길이를 따라서 중 하나 또는 둘 다로 다를 수 있다.
일부 실시예에 따라, 일방성 산란 요소 어레이(114)의 일방성 산란 요소(114)는 경사 회절 격자를 포함한다. 일부 실시예에서, 모든 일방성 산란 요소(114)는 경사 회절 격자이거나 이를 포함할 수 있다. 일방성 산란 요소(114)의 경사 회절 격자는 다양한 실시예에 따라 일방성 방향으로 회절 산란을 제공하고 추가로 2차 회절 산란을 억제하도록 구성된다.
도 4a는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트(100)의 제1 지향성 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 4a는 일방성 산란 요소(114)와 함께 광 가이드(112)를 포함하는 제1 지향성 백라이트(110)를 도시한다. 또한, 도 4a에 도시된 바와 같이, 일방성 산란 요소(114)는 경사 회절 격자(114')를 포함한다. 경사 회절 격자(114')에 입사하는 복수의 화살표로 도시된 콜리메이션 팩터(σ)를 갖는 안내된 광(116)은 도시된 바와 같이 협각 방출광(102)으로서 일방성 방향으로 광 가이드(112)로부터 회절적으로 산란될 수 있다.
일부 실시예에서, 일방성 산란 요소(114)의 경사 회절 격자(114')는 도 1b에 도시된 경사 회절 격자(80)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 경사각(γ)에 대응하는, 경사 회절 격자(114')의 경사각은 일부 실시예에서, 광 가이드(112)의 표면 법선에 대해 약 30도 내지 약 50도 사이일 수 있다. 또한, 경사 회절 격자(114')는 일부 실시예(도시되지 않음)에서, 복수의 서브-격자를 포함할 수 있고, 각각의 서브 격자는 경사 회절 격자이다. 도 1b에서와 같이, 도 4a에 도시된 일방성 산란 요소(114)의 경사 회절 격자(114')는 예를 들어, 도 4a에서 가위표 화살표(103)로 도시된, 일방성 방향과는 반대 방향으로 2차 산란을 억제할 수 있다.
일부 실시예에서, 일방성 산란 요소 어레이(114)의 일방성 산란 요소(114)는 반사 모드 회절 격자를 포함할 수 있다. 반사 모드 회절 격자는 다양한 실시예에 따라, 회절 산란 및 반사의 조합을 사용하여 안내된 광 부분을 일방성 방향으로 선택적으로 산란시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 모든 일방성 산란 요소(114)는 반사 모드 회절 격자이거나이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 모드 회절 격자는 회절 격자 및 반사성 재료층(예를 들어, 금속층)을 포함하고, 회절 격자는 회절 산란을 제공하도록 구성되고, 반사성 재료층은 회절 산란이 일방성 방향을 갖는 산란광을 생성함을 보장하도록 회절적으로 산란된 광의 반사를 제공하도록 구성된다
도 4b는 본원에 기술된 원리와 일관되는 또 다른 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트(100)의 제1 지향성 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 4b는 일방성 산란 요소(114)와 함께 광 가이드(112)를 포함하는 제1 지향성 백라이트(110)를 도시한다. 또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 일방성 산란 요소(114)는 회절 격자(114") 및 반사 재료층(114"')을 포함하는 반사 모드 회절 격자를 포함한다. 회절 격자(114")에 입사하는 복수의 화살표로서 도시된 콜리메이션 팩터(σ)를 갖는 안내된 광(116)은 협각 방출광(102)으로서 일방성 방향으로 광 가이드(112)로부터 회절적으로 산란될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 회절 격자(114")에 의해 제2 방향으로 회절적으로 산란된 광은 반사 재료층(114"')에 의해 일방성 방향으로 반사적으로 재지향될 수 있다.
다른 실시예(미도시)에서, 일방성 산란 요소(114)는 마이크로-굴절 요소 및 마이크로-반사 요소를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 또 다른 유형의 일방성 산란 구조를 포함할 수 있다. 마이크로-굴절 요소는 광 가이드(112)의 표면에 마이크로프리즘을 포함할 수 있고, 예를 들어, 안내된 광 부분을 협각 방출광(102)으로서 광 가이드(112)로부터 굴절적으로 커플링-아웃하도록 구성될 수 있다. 마이크로-반사 요소의 예는 안내된 광 부분을 협각 방출광(102)으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 표면 각도를 갖는 패싯을 갖는 패싯 반사기를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 일방성 산란 요소(114)는 광 가이드(112) 내에서 안내된 광의 콜리메이션 팩터(σ)에 비례하는 각도 범위를 갖는 안내된 광 부분을 산란시키도록 구성된 각도-보존 스캐터러를 포함한다. 따라서, 안내된 광의 콜리메이션 팩터(σ)는 일부 실시예에서, 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)를 결정할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 지향성 백라이트(120)는 양방향 방출광(106)으로서 광 가이드(122) 내에서 안내된 광의 일부 또는 일부들을 산란시키도록 구성된 지향성 산란 피처(124)를 더 포함한다. 특히, 제2 지향성 백라이트(120)의 지향성 산란 피처(124)는 제1 복수의 지향성 산란 요소(124a) 및 제2 복수의 지향성 산란 요소(124b)를 포함할 수 있다. 제1 복수의 지향성 산란 요소(124a)는 분기된 각도 정도의 제1 방향을 갖는 양방향 방출광(106)의 제1 세그먼트(106a)로서 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 복수의 지향성 산란 요소(124b)는 분기된 각도 정도의 제2 방향을 갖는 양방향 방출광(106)의 제2 세그먼트(106b)로서 안내된 광의 또 다른 부분을 산란시키도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 및 제2 세그먼트(106a, 106b)의 각도 범위와 조합된 제1 및 제2 방향은 전술된 바와 같이 양방향 방출광(106)의 분기된 각도 정도를 결정한다.
다양한 실시예에 따라, 지향성 산란 요소(124a, 124b)로서 다양한 지향성 스캐터러 중 임의의 것이 채용될 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 제1 복수의 지향성 산란 요소(124a) 및 제2 복수의 지향성 산란 요소(124b) 중 하나 또는 둘 모두의 지향성 산란 요소(124a, 124b)는 회절 격자를 포함할 수 있다. 회절 격자의 격자 피치는 예를 들어 회절 격자에 의해 회절적으로 산란된 광의 방향을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 회절 격자는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 다른 실시예에서, 회절 격자는 투과 모드 회절 격자일 수 있고, 제2 지향성 백라이트(120)는 양방향 방출광(106)이 제공되거나 방출되는 방출 표면에 대향하는 광 가이드의 표면에 반사층을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예(미도시)에서, 지향성 산란 요소(124) 또는 등가적으로 지향성 산란 요소(124a, 124b)는 마이크로-굴절 요소 및 마이크로-반사 요소를 포함하지만 이에 제한되지 않는 또 다른 유형의 산란 구조를 포함할 수 있다. 마이크로-굴절 요소는 광 가이드(122)의 표면에 있고, 예를 들어, 안내된 광 부분을 양방향 방출광(106)으로서 또는 등가적으로 그의 제1 및 제2 세그먼트(106a, 106b)로서 광 가이드(122)로부터 굴절적으로 커플링 아웃하도록 구성된 마이크로프리즘을 포함할 수 있다. 마이크로-반사 요소의 예는 양방향 방출광(106)으로서 안내된 광 부분을 반사적으로 산란시키도록 구성된 표면 각도를 갖는 패싯을 갖는 패싯 반사기를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 지향성 산란 피처(124)는 광 가이드(122) 내에서 안내된 광의 콜리메이션 팩터(σ)에 비례하는 각도 범위를 갖는 안내된 광 부분을 산란시키도록 구성된 각도-보존 스캐터러를 포함한다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 안내된 광의 콜리메이션 팩터(σ)는 양방향 방출광(106)의 각도 정도(즉, 제1 및 제2 세그먼트(106a, 106b)의 각도 범위(φa, φb)를 결정할 수 있다.
도 5는 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 제2 지향성 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제2 지향성 백라이트(120)는 광 가이드(122) 및 지향성 산란 피처(124)의 한쌍의 지향성 산란 요소(124a, 124b)를 포함한다. 또한, 쌍의 지향성 산란 요소(124a, 124b)는 도시된 바와 같이 회절 격자를 포함한다. 회절 격자의 격자 피치는 분기된 각도 정도의 제1 및 제2 방향을 갖는 양방향 방출광(106)을 제공하기 위해 서로 상이하다. 특히, 회절 격자에 입사하는 복수의 화살표로 도시된 콜리메이션 팩터(σ)를 갖는 안내된 광(126)은 회절 격자의 서로 상이한 격자 피치의 결과로서 양방향 방출광(106)의 제1 세그먼트(106a) 및 제2 세그먼트(106b)에 대응하는 각각의 제1 및 제2 방향 각각으로 광 가이드(122)로부터 회절적으로 산란될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 작은 격자 피치 또는 회절 피처 간격은 제1 방향을 갖는 산란된 광을 제공할 수 있는 반면, 비교적 큰 격자 피치 또는 회절 피처 간격은 도 5에 도시된 바와 같이 제2 방향을 갖는 산란된 광을 제공할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 모드-전환가능 백라이트(100)는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 특히, 광원(130)은 제1 지향성 백라이트(110)의 광 가이드(112)의 입력에 광학적으로 결합된 제1 광원(132)을 포함 할 수 있고, 제1 광원(132)은 광을 광 가이드(112)에 제공하도록 구성된다. 광원(130)은 제2 지향성 백라이트(120)의 광 가이드(122)의 입력에 광학적으로 결합된 제2 광원(134)을 더 포함할 수 있고, 제2 광원(134)은 광 가이드(122)에 광을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 제1 및 제2 광원(132, 134)에 의해 각각 제공되는 광 가이드(112, 122)에서 안내된 광은 소정의 콜리메이션 팩터에 따라 콜리메이트될 수 있다. 다양한 실시예에서, 광원(130)은 제1 모드 동안 제1 광원(132)을 사용하여 제1 지향성 백라이트(110)의 광 가이드(112)에 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 광원(130)은 제2 모드 동안 제1 지향성 백라이트(110)의 광 가이드(112) 및 제2 지향성 백라이트(120)의 광 가이드(122) 모두에 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 2a-도 2b에서, 크로스-해칭은 제1 및 제2 광원(132, 134)이 활성화되어 예를 들어 각각 제1 모드(도 2a) 및 제2 모드(도 2b)에서 광을 제공하는지의 여부를 나타내기 위해 사용된다.
제1 및 제2 광원(132, 134)을 포함하는 광원(130)은 발광 다이오드(LED), 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드) 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 광원(예를 들어, 광학 이미터)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 특정 색으로 표기된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색 광을 생성하도록 구성된 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 색은 특정 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, 적-녹-청(RGB) 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예에서, 광원(130)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(130)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(130)은 상이한 색의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 이미터를 포함할 수 있다. 상이한 광학 이미터는 광의 상이한 색 각각에 대응하는 안내된 광의 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(130)의 제1 광원(132) 및 제2 광원(134) 중 하나 또는 둘 모두는 콜리메이터를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터는 광원(130)의 하나 이상의 광학 이미터로부터 실질적으로 비콜리메이트된 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 실질적으로 비콜리메이트된 광을 콜리메이트된 광으로 전환하도록 더욱 구성된다. 특히, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라, 비제로 전파 각도를 가지며 소정의 콜리메이션 팩터에 따라 콜리메이트되는 것 중 하나 또는 둘 다로 콜리메이트된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 색의 광학 이미터가 채용될 때, 콜리메이터는 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도 및 상이한, 색에 특정한, 콜리메이션 팩터를 갖는 것 중 하나 또는 둘 다를 갖는 콜리메이트된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 안내된 광으로서 전파하기 위해 콜리메이트된 광빔을 광 가이드(112, 122)에 전달하되도록 더욱 구성된다.
일부 실시예에서, 모드-선택가능 백라이트(100)의 제1 지향성 백라이트(110)는 광 가이드(112) 내에서 안내된 광의 전파 방향에 직교하는(또는 실질적으로 직교하는) 방향으로 광 가이드(112)를 통해 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 광 가이드(112) 및 이격된 일방성 산란 요소(114)는, 일부 실시예에서, 광이 제1(예를 들어, 바닥) 표면으로부터 제2(예를 들어, 상부) 표면으로 광 가이드(112)를 통과하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 일방성 산란 요소(114)의 비교적 작은 크기 및 일방성 산란 요소(114)의 비교적 큰 요소간 간격으로 인해, 투명성은 적어도 부분적으로 용이해질 수 있다. 또한, 경사 회절 격자(114')가 일방성 산란 요소(114)로서 사용될 때, 경사 회절 격자(114')는 일부 실시예에 따라 광 가이드(112)의 표면에 직교하여 전파하는 광에 실질적으로 투명할 수 있다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 2a-도 2b에 도시된 바와 같이), 제1 지향성 백라이트(110)는 제1(예를 들어, 상부) 표면으로부터 협각 방출광(102)을 제공하도록 구성된다. 또한, 제2 지향성 백라이트(120)는 제1 표면에 대향하는 제1 지향성 백라이트(110)의 제2 표면에 인접할 수 있다. 제2 지향성 백라이트(120)는 양방향 방출광(106)을 제1 지향성 백라이트(110)의 제2 표면에 제공하도록 구성될 수 있다. 이들 실시예에 따라, 제1 지향성 백라이트(110)는 양방향 방출광(106)에 대해 투명할 수 있다.
일부 실시예에서, 본원에 설명된 회절 격자(예를 들어, 경사 회절 격자 또는 또 다른 회절 격자)는 회절 피처 간격이 회절 격자 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 변하지 않는 균일한 회절 격자일 수 있다. 다른 실시예에서, 회절 격자는 처프된 회절 회절 격자이다. 정의에 의해, '치프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 정도 또는 길이에 걸쳐 변하는 회절 피처(즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시예에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변하는 회절 피처 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는 정의에 의해, '선형 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 처프된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그 처프, 또는 또 다른, 실질적으로 불균일하거나 임의이지만 여전히 단조로운 방식으로 변하는 처프를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는 비-단조 처프도 채용될 수 있다. 이들 유형의 처프의 임의의 조합이 또한 채용될 수도 있다. 또한, 일방성 산란 요소(114)의 경사 회절 격자(114')의 경사 각도는 경사 회절 격자(114')의 길이, 폭, 또는 정도에 걸쳐 다를 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 본원에서 회절 격자의 회절 피처는 만곡될 수 있는데, 예를 들어, 광 가이드의 표면에서 만곡된 홈 또는 리지일 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이가 제공된다. 다양한 실시예에 따라, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이는 제1 또는 프라이버시 모드 동안 프라이빗 디스플레이된 이미지를 제공하고 제2 또는 공공 모드 동안 공공 디스플레이된 이미지를 제공하도록 구성된다.
도 6은 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 프라이버시 모드(모드 1)에서 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)의 동작은 도 6의 왼쪽 절반에 도시되어 있고, 오른쪽 절반은 공공 모드(모드 2)에서의 동작을 도시한다.
일부 실시예에 따라, 프라이빗 디스플레이된 이미지는 프라이빗 뷰 존(I)에서 볼 수 있도록 구성되고, 공공 디스플레이 이미지는 프라이빗 뷰 존(I)을 포함하는 공공 뷰 존(II)에서 볼 수 있도록 구성된다. 특히, 프라이버시 뷰 존(I)에 위치된 뷰어(200a)는 프라이버시 모드에서 프라이빗 디스플레이된 이미지와 공공 모드에서 공공 디스플레이 이미지를 모두 볼 수 있다. 유사하게, 공공 뷰 존(II)에 위치되었지만 프라이빗 뷰 존 밖에 있는 또 다른 뷰어(200b)는 도시된 바와 같이 공공 모드 동안 공공 디스플레이된 이미지를 볼 수 있다. 그러나, 다양한 실시예에 따라, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)는 프라이버시 모드 동안 어둡게 보일 수 있고 프라이빗 디스플레이된 이미지는 다른 뷰어(200b)에게 보이지 않을 수 있다. 이와 같이, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)는 디스플레이된 이미지가 프라이빗 뷰 존(1) 내 뷰어(200a)에 의해 사적으로 보여지도록 의도되는지 아니면 예를 들어, 프라이빗 뷰 존(I)을 포함하는 공공 뷰 존(II) 내 실질적으로 임의의 곳에 위치된 뷰어(200a, 200b) 둘 다에 의해 공공으로 보여지게 한 것인지에 따라 프라이버시 모드와 공공 모드 간에 선택적으로 전환될 수 있다.
도시된 바와 같이, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)는 제1 지향성 백라이트(210)를 포함한다. 제1 지향성 백라이트(210)는 프라이버시 모드(모드 1) 및 공공 모드(모드 2) 모두의 동안에 협각 방출광(202)을 제공하도록 구성된다. 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)는 제2 지향성 백라이트(220)를 더 포함한다. 제2 지향성 백라이트(220)는 공공 모드 동안(모드 2) 독점적으로 양방향 방출광(204)을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 양방향 방출광(204)은 협각 방출광(202)에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는다. 공공 모드 동안, 모드-선택 가능한 프라이버시 디스플레이는 다양한 실시예에 따라, 제1 지향성 백라이트(210)에 의해 제공되는 협각 방출광(202)과 제2 지향성 백라이트(220)에 의해 제공되는 양방향 방출광(204)과의 조합을 포함하는 광각 방출광을 제공하도록 구성된다.
도 6에 도시된 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)는 광 밸브 어레이(230)를 더 포함한다. 광 밸브 어레이(230)는 프라이버시 모드 동안 협각 방출광(202)을 프라이빗 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된다. 또한, 광 밸브 어레이(230)는 공공 모드 동안 광각 방출광(206)을 공공 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된다. 일부 실시예에서(도시된 바와 같이), 제1 지향성 백라이트(210)는 제2 지향성 백라이트(220)와 광 밸브 어레이(230) 사이에 있으며, 제1 지향성 백라이트(210)는 양방향 방출광(204)에 대해 투명하다. 다양한 실시예에서, 상이한 유형의 광 밸브는 액정 광 밸브, 전기영동 광 밸브, 및 일렉트로웨팅에 기초한 광 밸브 중 하나 이상을 포함하지만 이로 제한되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(230)로서 채용될 수 있다. 변조된 협각 방출광(202) 및 광각 방출광(206)은 변조를 강조하기 위해 점선 화살표를 사용하여 도시되었다.
일부 실시예에 따라, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)의 제1 지향성 백라이트(210)는 전술한 모드-전환가능 백라이트(100)의 제1 지향성 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 제1 지향성 백라이트(210)는 광 가이드의 길이를 따라 광원으로부터의 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드를 포함할 수 있다. 또한, 제1 지향성 백라이트(210)는 안내된 광의 일부를 일방성 방향을 갖는 협각 방출광(202)으로서 산란시키도록 구성된 일방성 산란 요소 어레이를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 일방성 방향은 광 밸브 어레이(230)를 향하고 제2 지향성 백라이트(220)로부터 멀어질 수 있다. 일부 실시예에서, 일방성 산란 요소 어레이의 일방성 산란 요소는 일방상 산란을 제공하기 위해 경사 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 일방성 산란 요소가 채용될 수 있다. 일부 실시예에 따라, 제1 지향성 백라이트(210)는 광원 및 보다 구체적으로 광 가이드 내에서 안내된 광으로서 안내될 광을 제공하도록 구성된 콜리메이트된 광원을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)의 제2 지향성 백라이트(220)는 전술한 모드-전환가능 백라이트(100)의 제2 지향성 백라이트(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 제2 지향성 백라이트(220)는 광 가이드의 길이를 따라 광원으로부터의 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드를 포함할 수 있다. 또한, 제2 지향성 백라이트(220)는 분기된 각도 정도의 제1 방향을 갖는 양방향 방출광(204)의 제1 세그먼트로서 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 제1 복수의 지향성 산란 요소를 포함할 수 있다. 또한, 제2 지향성 백라이트(220)는 분기된 각도 정도의 제2 방향을 갖는 양방향 방출광의 제2 세그먼트로서 안내된 광의 또 다른 부분을 산란시키도록 구성된 제2 복수의 지향성 산란 요소를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 및 제2 세그먼트의 각도 범위와 조합된 제1 및 제2 방향은 양방향 방출광(204)의 분기된 각도 정도를 결정한다.
본원에 설명된 원리의 다른 실시예에 따라, 모드-전환가능 백라이트 동작 방법이 제공된다. 도 7은 본원에서 설명된 원리와 일관되는 실시예에 따라, 예에서 모드-전환가능 백라이트 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 모드-전환가능 백라이트 동작 방법(300)은 제1 뷰 존을 조명하기 위해 제1 모드 및 제2 모드 모두 동안에 제1 지향성 백라이트를 사용하여 협각 방출광을 방출하는 단계(310)를 포함한다. 일부 실시예에 따라, 제1 지향성 백라이트는 모드-전환가능 백라이트(100)에 대해 상술된 제1 지향성 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 협각 방출광은 제1 지향성 백라이트(110)에 의해 제공되는 협각 방출광(102)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 협각 방출광을 방출하는 단계(310)는 안내된 광으로서 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내하는 단계를 포함한다. 협각의 방출광을 방출하는 단계(310)는 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 산란 요소 어레이를 사용하여 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 일방성 산란 요소 어레이는 일방성 방향을 갖는 협각 방출광으로서 안내된 광의 일부를 산란하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 및 일방성 산란 요소 어레이는 전술한 광 가이드(112) 및 일방성 산란 요소 어레이(114)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 모드-전환가능 백라이트 동작 방법(300)은 제2 지향성 백라이트를 사용하여 제2 모드 동안 독점적으로 양방향 방출광을 방출하는 단계(320)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 양방향 방출광은 협각 방출광에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는다. 일부 실시예에서, 제2 지향성 백라이트 및 양방향 방출광은 모드-전환가능 백라이트(100)에 대하여 위에서 설명된 제2 지향성 백라이트(120) 및 양방향 방출광(106)과 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 양방향 방출광을 방출하는 단계(320)는 안내된 광으로서 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내하는 단계를 포함한다. 광 가이드는 일부 실시예에서, 제2 지향성 백라이트(120)의 광 가이드(122)와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 양방향 방출광을 방출하는 단계(320)는 분기 각도 정도의 제1 방향을 갖는 양방향 방출광의 제1 세그먼트로서 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 제1 복수의 지향성 산란 요소를 사용하여 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 더 포함한다. 양방향 방출광을 방출하는 단계(320)는 분기된 각도 정도의 제2 방향을 갖는 양방향 방출광의 제2 세그먼트로서 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 제2 복수의 지향성 산란 요소를 사용하여 안내된 광의 또 다른 부분을 산란시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 복수의 지향성 산란 요소는 전술한 제2 지향성 백라이트(120)의 제1 및 제2 복수의 지향성 산란 요소(124a, 124b)와 실질적으로 유사할 수 있다. 마찬가지로, 양방향 방출광의 제1 및 제2 세그먼트는 양방향 방출광(106)의 전술한 제1 및 제2 세그먼트(106a, 106b)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 세그먼트의 각도 범위와 조합된 제1 및 제2 방향은 양방향 방출광의 분기된 각도 정도를 결정한다.
도 7에 도시된 모드-전환가능 백라이트 동작 방법(300)은 광각 방출광을 제공하기 위해 제2 모드 동안 협각 방출광과 양방향 방출광을 결합하는 단계(330)를 더 포함한다. 다양한 실시예에서, 광각 방출광은 제1 뷰 존을 포함하는 제2 뷰 존을 조명한다. 또한, 협각 방출광은 제1 뷰 영역을 독점적으로 조명한다. 이와 같이, 제1 모드에서, 다양한 실시예에 따라, 제1 뷰 존만이 조명된다.
일부 실시예에서(예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이), 모드-전환가능 백라이트 동작의 방법(300)은 이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브 어레이를 사용하여 협각 방출광 및 광각 방출광을 변조하는 단계(340)를 더 포함한다. 디스플레이된 이미지는 제1 모드 또는 프라이버시 모드 동안 프라이빗 디스플레이된 이미지이고 제2 모드 또는 공공 모드 동안 공공 디스플레이된 이미지이다. 또한, 프라이빗 이미지는 협각 방출광의 각도 범위에 의해 제한되는 뷰 범위를 갖는다. 즉, 프라이빗 디스플레이된 이미지는 제1 뷰 영역 내에서만 보여질 수 있다. 한편, 공공 디스플레이된 이미지는 다양한 실시예에 따라 제1 뷰 존을 포함하는 광각 범위를 갖는 제2 뷰 존에서 볼 수 있다. 일부 실시예에서, 광 밸브 어레이는 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)에 관해 상술된 광 밸브 어레이(230)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 프라이빗 디스플레이 이미지 및 공공 디스플레이 이미지는 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이(200)와 관련하여 전술한 프라이빗 및 공공 디스플레이된 이미지와 실질적으로 유사할 수 있다.
따라서, 제1 모드에서 협각 방출광과 제2 모드에서 협각 방출광과 양방향 방출광을 포함하는 광각 방출광과의 전환가능한 조합을 채용하는 모드-전환가능 백라이트, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이, 및 모드-전환가능 백라이트 동작 방법의 예 및 실시예가 설명되었다. 위에 설명된 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 특정한 예 중 일부를 예시하는 것임을 이해해야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 수많은 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (20)

  1. 모드-전환가능 백라이트에 있어서,
    제1 모드 및 제2 모드 모두 동안에 협각 방출광을 제공하도록 구성된 제1 지향성 백라이트; 및
    상기 제2 모드 동안 독점적으로, 상기 협각 방출광의 각도 범위에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는 양방향 방출광을 제공하도록 구성된 제2 지향성 백라이트를 포함하고,
    상기 제2 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 양방향 방출광과의 조합은 상기 협각 방출광의 상기 각도 범위와 상기 양방향 방출광의 상기 분기된 각도 정도와의 합인 각도 범위를 갖는 광각 방출광을 제공하도록 구성된, 모드-전환가능 백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 협각 방출광은 상기 제1 모드 동안 제1 뷰 존에 독점적으로 조명을 제공하도록 구성되고, 상기 광각 방출광은 상기 제2 모드 동안 상기 제1 뷰 존을 포함하는 제2 뷰 존에 조명을 제공하도록 구성되는, 모드-전환가능 백라이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 지향성 백라이트는
    상기 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드; 및
    상기 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 산란 요소 어레이를 포함하고, 상기 일방성 산란 요소 어레이는 일방성 방향을 갖는 상기 협각 방출광으로서 상기 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된, 모드-전환가능 백라이트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 일방성 산란 요소 어레이의 일방성 산란 요소는 상기 협각 방출광으로서 상기 안내된 광의 상기 부분을 상기 광 가이드로부터 산란시키도록 구성된 경사 회절 격자를 포함하는, 모드-전환가능 백라이트.
  5. 제3항에 있어서, 상기 일방성 산란 요소 어레이의 일방성 산란 요소는 상기 일방성 방향을 갖는 상기 협각 방출광으로서 상기 안내된 광의 상기 일부를 상기 광 가이드로부터 산란시키도록 구성된 반사 모드 회절 격자를 포함하는, 모드-전환가능 백라이트.
  6. 제3항에 있어서, 상기 광 가이드의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 광을 상기 광 가이드에 제공하도록 구성되며, 상기 안내된 광은 소정의 콜리메이션 팩터에 따라 콜리메이트되는, 모드-전환가능 백라이트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 지향성 백라이트는
    상기 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드;
    상기 분기된 각도 정도의 제1 방향을 갖는 상기 양방향 방출광의 제1 세그먼트로서 상기 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 제1 복수의 지향성 산란 요소들; 및
    상기 분기된 각도 정도의 제2 방향을 갖는 상기 양방향 방출광의 제2 세그먼트로서 상기 안내된 광의 또 다른 일부를 산란시키도록 구성된 제2 복수의 지향성 산란 요소들을 포함하고;
    상기 제1 및 제2 세그먼트들의 각도 범위와 조합되어 상기 제1 및 제2 방향들은 상기 양방향 방출광의 상기 분기된 각도 정도를 결정하는, 모드-전환가능 백라이트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 복수의 지향성 산란 요소들 및 상기 제2 복수의 지향성 산란 요소들 중 하나 또는 둘 모두의 지향성 산란 요소는 회절 격자를 포함하는, 모드-전환가능 백라이트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 지향성 백라이트는 제1 표면으로부터의 상기 협각 방출광을 제공하도록 구성되고, 상기 제2 지향성 백라이트는 상기 제1 표면에 대향하는 상기 제1 지향성 백라이트의 제2 표면에 인접하고, 상기 제1 지향성 백라이트는 상기 양방향 방출광에 대해 투명한, 모드-전환가능 백라이트.
  10. 제1항의 모드-전환가능 백라이트를 포함하는 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이로서, 상기 디스플레이는 상기 제1 모드 동안 상기 협각 방출광을 프라이빗 디스플레이된 이미지로서 변조하고 상기 제2 모드 동안 상기 광각 방출광을 공공 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함하고, 상기 프라이빗 디스플레이된 이미지의 뷰 범위는 상기 협각 방출광의 상기 각도 범위에 의해 제한되고, 상기 제1 모드는 프라이버시 모드이고 상기 제2 모드는 상기 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이의 공공 모드인, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  11. 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이에 있어서,
    프라이버시 모드 및 공공 모드 모두 동안에 협각 방출광을 제공하도록 구성된 제1 지향성 백라이트;
    상기 공공 모드 동안 독점적으로, 상기 협각 방출광의 각도 범위에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는 양방향 방출광을 제공하도록 구성된 제2 지향성 백라이트; 및
    상기 프라이버시 모드 동안 상기 협각 방출광을 프라이빗 디스플레이된 이미지로서 변조하고 상기 공공 모드 동안 상기 광각 방출광을 공공 디스플레이된 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함하고,
    상기 광각 방출광은 상기 공공 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 양방향 방출광과의 조합을 포함하는, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프라이빗 디스플레이된 이미지는 프라이빗 뷰 존에서 볼 수 있도록 구성되고 상기 공공 디스플레이된 이미지는 상기 프라이빗 뷰 존을 포함하는 공공 뷰 존에서 볼 수 있도록 구성되는, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 지향성 백라이트는 상기 제2 지향성 백라이트와 상기 광 밸브 어레이 사이에 있으며, 상기 제1 지향성 백라이트는 상기 양방향 방출광에 대해 투명한, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 지향성 백라이트는
    상기 광 가이드의 길이를 따라 광원으로부터의 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드; 및
    일방성 방향을 갖는 상기 협각 방출광으로서 상기 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성되는 일방성 산란 요소 어레이를 포함하고, 상기 일방성 방향은 상기 광 밸브 어레이를 향하고 제2 지향성 백라이트로부터 멀어지는 것인, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  15. 제14항에 있어서, 상기 일방성 산란 요소 어레이의 일방성 산란 요소는 경사 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 다를 포함하는, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제2 지향성 백라이트는
    광 가이드의 길이를 따라 광원으로부터의 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 광 가이드;
    상기 분기된 각도 정도의 제1 방향을 갖는 상기 양방향 방출광의 제1 세그먼트로서 상기 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 제1 복수의 지향성 산란 요소들; 및
    상기 분기된 각도 정도의 제2 방향을 갖는 상기 양방향 방출광의 제2 세그먼트로서 상기 안내된 광의 또 다른 일부를 산란시키도록 구성된 제2 복수의 지향성 산란 요소들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 세그먼트들의 각도 범위와 조합되어 상기 제1 및 제2 방향들은 상기 양방향 방출광의 상기 분기된 각도 정도를 결정하는, 모드-전환가능 프라이버시 디스플레이.
  17. 모드-전환가능 백라이트 동작 방법에 있어서,
    제1 뷰 존을 조명하기 위해 제1 지향성 백라이트를 사용하여 제1 모드 및 제2 모드 둘 모두 동안 협각 방출광을 방출하는 단계;
    제2 지향성 백라이트를 사용하여 상기 제2 모드 동안 독점적으로 양방향 방출광을 방출하는 단계로서, 상기 양방향 방출된 광은 협각 방출된 광의 각도 범위에 상보적인 분기된 각도 정도를 갖는, 단계;
    상기 광각 방출광을 제공하기 위해 상기 제2 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 양방향 방출된 광을 조합하는 단계를 포함하고,
    상기 광각 방출광은 상기 제1 뷰 존을 포함하는 제2 뷰 존을 조명하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 협각 방출광을 방출하는 단계는
    안내된 광으로서 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내하는 단계; 및
    상기 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 일방성 산란 요소 어레이를 사용하여 상기 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계로서, 상기 일방성 산란 요소 어레이는 일방성 방향을 갖는 상기 협각 방출광으로서 상기 안내된 광의 상기 부분을 산란하도록 구성된, 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 양방향 방출광을 방출하는 단계는
    안내된 광으로서 광 가이드의 길이를 따라 광을 안내하는 단계;
    상기 분기된 각도 정도의 제1 방향을 갖는 상기 양방향 방출광의 제1 세그먼트로서 상기 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 제1 복수의 지향성 산란 요소들을 사용하여 상기 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계; 및
    상기 분기된 각도 정도의 제2 방향을 갖는 상기 양방향 방출광의 제2 세그먼트로서 상기 안내된 광의 또 다른 일부를 산란시키도록 구성된 제2 복수의 지향성 산란 요소들을 사용하여 상기 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 세그먼트들의 각도 범위와 조합되어 상기 제1 및 제2 방향들은 상기 양방향 방출광의 상기 분기된 각도 정도를 결정하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서, 이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브 어레이를 사용하여 상기 협각 방출광 및 상기 광각 방출광을 변조하는 단계를 더 포함하고, 상기 디스플레이된 이미지는 상기 제1 모드 동안 프라이빗 디스플레이된 이미지이고 상기 제2 모드 동안 공공 디스플레이된 이미지이고, 상기 프라이빗 이미지는 상기 협각 방출광의 상기 각도 범위에 의해 제한된 뷰 범위를 가지며, 프라이빗 이미지는 제1 뷰 존에서 볼 수 있고 상기 공공 이미지는 상기 제1 뷰 존을 포함하는 상기 제2 뷰 존에서 볼 수 있는, 방법.
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