KR20200000452A - 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 오프셋 멀티빔 소자들을 이용하는 방법 - Google Patents

멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 오프셋 멀티빔 소자들을 이용하는 방법 Download PDF

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Abstract

뷰 영역의 복수의 뷰의 뷰 방향들에 해당하는 상이한 주요각 방향들을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된 멀티빔 소자를 사용하는 멀티뷰 백라이트 및 멀티뷰 디스플레이. 상기 멀티뷰 백라이트는 가이드된 광으로서 광을 가이드하도록 구성되는 도광체, 및 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 상기 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하도록 구성된 멀티빔 소자를 포함한다. 상기 경사진 복수의 지향성 광빔의 경사각은 상기 멀티빔 소자 및 대응하는 멀티뷰 픽셀의 오프셋에 의해 제공된다. 상기 멀티뷰 디스플레이는 멀티빔 소자들의 어레이 및 멀티뷰 픽셀들의 어레이를 포함한다.

Description

멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 오프셋 멀티빔 소자들을 이용하는 방법
관련 출원의 상호 참조
해당 없음
연방정부의 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
해당 없음
전자 디스플레이는 다양한 장치 및 제품의 사용자에게 정보를 전달하기 위한 매우 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 사용되는 전자 디스플레이에는 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 표시 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광 디스플레이(electroluminescent display; EL), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스(active matrix) OLED (AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display; EP), 및 전기기계 또는 전기유체 광 변조(디지털 미소반사 장치 및 전기 습윤 디스플레이 등)를 사용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이)로 분류될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 확실한 예로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출된 빛을 고려하면 LCD 및 EP 디스플레이는 통상적으로 수동 디스플레이로 분류된다. 수동 디스플레이는 종종 내재적으로 낮은 소비전력을 포함하면서도 이에 제한되지 않는 매력적인 성능 특성을 나타내는 반면, 발광 능력이 없어 많은 실제 응용에서 용도가 다소 제한적임을 알 수 있다.
발광과 연관된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원과 결합(couple)된다. 상기 결합된 광원은 이러한 다른 수동 디스플레이가 광을 방출하여 실질적으로 능동 디스플레이로 기능하도록 할 수 있다. 상기 결합된 광원의 예에는 백라이트가 있다. 백라이트는 다른 수동 디스플레이 뒤에 배치되어 광원(종종 패널 백라이트)으로 작용하여 상기 수동 디스플레이를 조명할 수 있다. 예컨대, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 상기 백라이트는 상기 LCD 또는 EP 디스플레이를 관통하는 광을 방출한다. 상기 방출된 광은 상기 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어 상기 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 차례로 방출된다. 백라이트는 백색광을 방출하도록 구성되기도 한다. 이후 상기 백색광을 디스플레이에서 사용되는 다양한 색상으로 변환하기 위해 색상 필터가 사용된다. 예컨대, 상기 색상 필터는 상기 LCD 또는 EP 디스플레이의 출력부에 배치되거나(덜 일반적임) 상기 백라이트와 상기 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 배치될 수 있다. 또는, 원색 등 상이한 색상을 사용하는 디스플레이의 필드 순차(field-sequential) 조명에 의해 다양한 색상을 구현할 수 있다.
본 명세서에 기술된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 용이하게 이해될 수 있다. 이때, 동일한 도면 부호는 동일한 구조적 구성요소를 나타낸다.
도 1A는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이를 나타내는 사시도.
도 1B는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주요각 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들을 도시하는 그래프.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 회절 격자를 도시하는 단면도.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 단면도.
도 4A는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 단면도.
도 4B는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 평면도.
도 4C는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트를 도시하는 사시도.
도 5A는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부를 도시하는 단면도.
도 5B는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부를 도시하는 단면도.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자를 포함하는 멀티뷰 백라이트의 일부를 도시하는 단면도.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이를 도시하는 블록도.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이 동작 방법을 도시하는 흐름도.
일부 예 및 실시예는 전술한 도면에 예시된 특징들에 부가 또는 대신하는 특징들 중 하나인 기타 특징들을 갖는다. 이하 상기 도면들을 참조하여 이러한 특징 및 기타 특징들 상세히 설명한다.
본 명세서에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예는 오프셋 멀티빔 소자(offset multibeam element)를 갖는 멀티뷰 백라이트(multiview backlight)를 제공하며, 상기 멀티뷰 백라이트는 하나 이상의 뷰 영역(view zone)을 갖는 멀티뷰 또는 3차원(three-dimensional; 3D) 디스플레이에 적용된다. 특히, 본 명세서에 설명된 원리와 일치하는 실시예들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역을 향해 소정의 경사각(tilt angle)을 갖는 경사진(tilted) 복수의 지향성 광빔들(directional light beams)을 제공하도록 구성된 오프셋 멀티빔 소자를 이용하는 멀티뷰 백라이트를 제공한다. 예컨대, 멀티빔 소자는 멀티뷰 픽셀(multiview pixel)의 중심선(centerline)으로부터 오프셋될 수 있고, 이러한 오프셋은 경사진 복수의 지향성 광빔의 소정의 경사각을 제공할 수 있다. 또한, 상기 오프셋 멀티뷰 소자에 의해 제공된 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들은 소정의 경사각을 중심으로 또는 상기 경사각에 대해 복수의 상이한 주요각 방향들(principle angular directions)을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 상이한 주요각 방향들을 갖는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역 내의 (멀티뷰 영상(multiview image)의 뷰들의 세트(set of views)에서) 상이한 뷰 방향들에 대응할 수 있다. 본 명세서에 설명된 멀티뷰 백라이트를 이용하는 멀티뷰 디스플레이의 용도에는, 휴대용 전화(스마트폰 등), 시계, 태블릿 컴퓨터, 이동식 컴퓨터(노트북 컴퓨터 등), 개인용 컴퓨터, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 기타 다양한 이동식 및 실질적으로 비-이동식 디스플레이 응용기기 및 장치가 포함되지만, 이에 한정하는 되는 것은 아니다.
다양한 실시예들에 따르면, 오프셋 멀티빔 소자를 사용하는 상기 멀티뷰 디스플레이는 서로 공간적으로 분리된 복수의 뷰 영역들을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 멀티뷰 디스플레이는 한 쌍의 뷰 영역들을 제공할 수 있다. 상기 한 쌍의 뷰 영역들은 예컨대 자동차 내의 운전자 및 승객에게 상이한 뷰를 제공하도록 구성 될 수 있다. 특히, 제1 경사각을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔의 제1 세트는 제1 뷰 영역 내에 제1 영상을 제공할 수 있으면서도 동시에, 제2 경사각을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔의 제2 세트는 제2 뷰 영역 내에 제2 영상을 제공할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 뷰 영역은 상기 운전자에게 보이는 뷰 영역에 대응할 수 있고, 상기 제2 뷰 영역은 승객에게 보이는 뷰 영역에 대응할 수 있다. 또한, 주어진 뷰 영역 내에서 또는 그에 해당하는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 광빔들은 서로 다른 주요각 방향을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 상기 상이한 주요각 방향은 상기 각각의 제1 및 제2 뷰 영역에서 표시되는 멀티뷰 영상의 한 세트의 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응할 수 있다.
본 명세서에서, "멀티뷰 디스플레이"는 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들을 상이한 뷰 방향들로 제공하도록 구성된 전자적인 디스플레이(electronic display) 또는 디스플레이 시스템(display system)으로 정의된다. 도 1A는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 영상을 표시하기 위한 화면(screen; 12)을 포함한다. 상기 화면(12)은 예컨대, 전화기(이동 전화 및 스마트폰 등), 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이, 또는 실질적으로 기타 장치의 전자 디스플레이일 수 있다. 상기 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들(14)을 상기 화면(12)에 대해 상이한 뷰 방향들(16)로 제공한다. 상기 뷰 방향들(16)은 상기 화면(12)으로부터 다양한 상이한 주요각 방향으로 연장되는 화살표로 도시되어 있으며; 상기 상이한 뷰들(14)은 상기 화살표들의 말단에서 음영의 다각형 상자로 도시되어 있으며(즉, 뷰 방향(16)을 묘사함); 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)만 예시적으로 도시되어 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1A에는 상기 상이한 뷰들(14)이 화면 위쪽으로 위치하고 있는 것으로 도시되어 있지만, 멀티뷰 영상이 상기 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 표시될 때에는 상기 뷰들(14)은 실제로 상기 화면(12) 상에 또는 그 근처에 나타난다는 것을 유의해야 한다. 화면(12) 위쪽의 뷰들(14)은 단지 예시를 위하여 도시한 것일 뿐이며 특정 뷰(14)에 대응하는 각 뷰 방향(16)에서 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내는 것을 의미한다.
본 명세서의 정의에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 해당하는 방향성을 갖는 뷰 방향 또는 이와 동등한 광빔(즉, 지향성 광빔)은 일반적으로 각도 성분들(angular components; θ 및 φ)에 의해 주어진 주요각 방향을 갖는다. 상기 각도 성분(θ)은 본 명세서에서 상기 광빔의 "고도 성분(elevation component)" 또는 "앙각(elevation angle)"이라고 한다. 상기 각도 성분(φ)은 상기 광빔의 "방위 성분(azimuth component)" 또는 "방위각(azimuth angle)"이라고 한다. 정의에 따르면, 상기 앙각(θ)은 수직 평면(vertical plane)(예컨대, 멀티뷰 디스플레이 화면의 평면과 수직)에서의 각도인 반면, 상기 방위각(φ)은 수평 평면(horizontal plane)(예컨대, 멀티뷰 디스플레이 화면의 평면과 평행)에서의 각도이다.
도 1B는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예컨대, 도 1A의 뷰 방향(16))에 대응하는 특정 주요각 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분들(θ 및 φ)을 그래프로 나타내고 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 따르면, 상기 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출(emit)되거나 발산(emanate)된다. 즉, 정의에 따르면, 상기 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 시작점(point of origin)과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다. 또한, 도 1B는 상기 광빔(또는 뷰 방향)의 시작점(O)를 도시한다.
본 명세서에서, "멀티뷰 영상" 및 "멀티뷰 디스플레이"라는 용어에서 사용되는 "멀티뷰"라는 용어는 복수의 뷰들의 뷰들 간의 각도 차이(angular disparity)를 포함하거나 상이한 시각(perspective)을 나타내는 복수의 뷰들로 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 따르면, "멀티뷰"라는 용어는 2개 초과의 상이한 뷰들(즉, 최소한 3개의 뷰들로서 일반적으로는 3개 초과)를 명백히 포함한다. 본 명세서에 사용된 "멀티뷰 디스플레이"는 장면 또는 영상을 나타내기 위하여 상이한 2개의 뷰들만을 포함하는 입체(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구별된다. 본 명세서의 정의에 따르면, 멀티뷰 영상들 및 멀티뷰 디스플레이들은 2개 초과의 뷰들을 포함하면서도, 멀티뷰의 뷰들 중 2개만이 동시에 보이도록 선택하여 (예컨대, 한쪽 눈 당 하나의 뷰) 멀티뷰 영상들이 (예컨대, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 영상들의 입체적인 쌍(stereoscopic pair of images)으로 보일 수 있음을 유의해야 한다.
본 명세서에서 "멀티뷰 픽셀"은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들의 각각에서 "뷰" 픽셀들을 나타내는 서브 픽셀들의 세트로 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들 각각에서의 뷰 픽셀에 대응하거나 뷰 픽셀을 나타내는 개별 서브 픽셀을 가질 수 있다. 더욱이, 본 명세서의 정의에 따르면, 상기 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀들은 소위 "지향성 픽셀들(directional pixels)"로서, 상기 서브 픽셀들 각각은 상이한 뷰들 중 어느 하나에 대응하는 소정의 뷰 방향과 관련된다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀들로 표시되는 상이한 뷰 픽셀들은 상기 상이한 뷰들 각각에 있어서 동등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치나 좌표를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 영상의 상이한 뷰들 각각에서 {x1, y1}에 위치한 뷰 픽셀들에 대응하는 개별 서브 픽셀들을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상기 상이한 뷰들 각각에서 {x2, y2}에 위치한 뷰 픽셀들에 대응하는 개별 서브 픽셀들을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀 내의 서브 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 개수와 같을 수 있다. 예컨대, 상기 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련된 64개의 서브 픽셀들을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 어레이의 뷰들(즉, 32개의 뷰들)을 제공할 수 있고, 상기 멀티뷰 픽셀은 32개의 서브 픽셀들(즉, 각각의 뷰마다 1개)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 각각의 상이한 서브 픽셀은, 예컨대, 64개의 상이한 뷰들에 대응하는 뷰 방향들 중 상이한 하나에 대응하는 관련 방향(예를 들어, 광빔 주요각 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이 뷰들 내에서의 "뷰" 픽셀들(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀들)의 개수와 실질적으로 같을 수 있다. 예컨대, 뷰가 640 x 480개의 뷰 픽셀들을 포함하는 경우(즉, 640 x 480의 뷰 해상도), 상기 멀티뷰 디스플레이는 307,200개의 멀티뷰 픽셀들을 가질 수 있다. 다른 예에서, 뷰들이 100 x 100개의 픽셀들을 포함하면, 상기 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000(즉, 100 x 100 = 10,000)개의 멀티뷰 픽셀들을 포함할 수 있다.
"도광부(light guide)"는 내부 전반사(total internal reflection)를 이용하여 구조물(structure) 내에서 광을 안내하는 구조물로 정의된다. 특히, 도광체는 상기 도광체의 동작 파장(operational wavelength)에서 실질적으로 투명한(transparent) 코어(core)를 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, 일반적으로 "도광체"라는 용어는 도광체의 유전체 재료와 상기 도광체를 둘러싼 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 가이드하기 위해 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파관을 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사의 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다. 일부 실시예에서, 내부 전반사를 더 촉진하기 위해 상기 도광체는 상술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 코팅은 반사 코팅 일 수 있다. 상기 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 안내부 및 스트립(strip) 안내부 중 하나 또는 모두를 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 도파관들 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "판 도광체"에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 "판(plate)"이라는 용어는 한 장씩 또는 구분되어 평탄한 층(layer) 또는 시트(sheet)로 정의되며, "슬래브" 가이드라고 하기도 한다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상부면 및 하부면(즉, 대향면)에 의해 경계를 이루는 실질적으로 직교하는 2개의 방향들로 광을 가이드 하도록 구성된 도광체로 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 상부면 및 하부면은 서로 분리되어 있으며, 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 상기 판 도광체의 구별적으로 작은 구간 내에서, 상기 상부면 및 하부면은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시예들에서, 상기 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 한정됨), 따라서 상기 판 도광체는 평면 도광체이다. 다른 실시예에서, 상기 판 도광체는 하나 또는 두 개의 직교하는 차원들로 만곡(curved)될 수 있다. 예컨대, 상기 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 내부 전반사가 상기 판 도광체 내에서 유지되어 광을 가이드 하도록 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
일반적으로 "회절 격자(diffraction grating)"는 회절 격자에 입사되는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들)로 정의된다. 일부 예들에서, 상기 복수의 특징부들은 여러 쌍의 특징부들 사이에 하나 이상의 격자 간격을 갖는 주기적 또는 준주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예컨대, 상기 회절 격자는 1차원(one-dimensional; 1D) 어레이로 배열된 복수의 특징부들(예컨대, 재료 표면의 복수의 홈들(grooves) 또는 융기들(ridges))을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 회절 격자는 특징부들의 2차원(two-dimensional; 2D) 어레이일 수 있다. 예컨대, 상기 회절 격자는 재료 표면 상의 돌출들(bumps) 또는 구멍들(holes)의 2D 어레이일 수 있다.
따라서, 그리고 본 명세서의 정의에 따르면, 상기 "회절 격자"는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 도광체로부터 상기 회절 격자에 입사하면, 상기 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 상기 도광체로부터 광을 커플 아웃(couple out)할 수 있는 "회절 커플링(diffractive coupling)"을 야기할 수 있다. 또한, 상기 회절 격자는 회절에 의해(즉, 회절 각도로) 광의 각도를 재지향하거나 변경한다. 특히, 회절의 결과로서, 상기 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 상기 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파(propagation) 방향과 상이한 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본 명세서에서는 "회절 재지향(redirection)"이라고 한다. 따라서, 상기 회절 격자는 상기 회절 격자에 입사된 광을 회절시켜 재지향시키는 회절 특징부들을 포함하는 구조체인 것으로 이해될 수 있으며, 상기 광이 도광체로부터 입사되는 경우에 상기 회절 격자도 상기 도광체로부터 상기 광을 회절시켜 커플 아웃(couple out)할 수 있다.
또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절 격자의 상기 특징부들은 "회절 특징부들"로 지칭하며, 재료의 표면에, 표면 내에, 표면 상에(즉, 두 재료들 사이의 경계에) 하나 이상 존재할 수 있다. 예컨대, 상기 표면은 도광체의 표면일 수 있다. 상기 회절 특징부들은 상기 표면에, 표면 내에 또는 표면 상에 하나 이상의 홈, 융기, 구멍, 및 돌출을 포함하지만 이에 제한되지 않는 광을 회절시키는 다양한 구조들 중 어떠한 것도 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 회절 격자는 실질적으로 평행한 복수의 홈들을 재료 표면에 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 융기들을 포함할 수 있다. 상기 회절 특징부들(예컨대, 홈들, 융기들, 구멍들, 돌출들 등)은 하나 이상의 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예컨대, 이진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예컨대, 블레이즈 격자)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 회절을 제공하는 다양한 단면 형상들 또는 프로파일들 중 어느 하나를 가질 수 있다.
본 명세서에 기재된 다양한 예에 따르면, 회절 격자(예컨대, 후술되는 바와 같은 멀티빔 소자의 회절 격자)가 광빔으로서 도광체(예컨대, 판 도광체)로부터 광을 회절 산란하거나 커플 아웃하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 또는 이에 의해 제공되는 회절 각도 θm은 다음과 같이 수학식 (1)로 주어질 수 있다:
Figure pct00001
(1)
λ는 빛의 파장, m은 회절 차수, n은 도광체의 굴절률, d는 회절 격자의 특징부들 사이의 거리 또는 간격이며, θi는 회절 격자 상의 광 입사각이다. 단순함을 위해, 식 (1)은 상기 회절 격자가 도광체의 표면에 인접하고 도광체 외부의 재료의 굴절률이 1과 같다(즉, nout = 1)고 가정한다. 일반적으로, 상기 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 상기 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각도 θm은 상기 회절 차수가 양수(예컨대, m > 0)인 식 (1)로 주어질 수 있다. 예컨대, 상기 회절 차수 m이 1일 때(즉, m = 1) 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 회절 격자(30)를 도시하는 단면도이다. 예컨대, 상기 회절 격자(30)는 도광체(40)의 표면 상에 위치할 수 있다. 또한, 도 2는 입사각 θi에서 상기 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(50)을 도시한다. 상기 광빔(50)은 상기 도광체(40) 내에서 가이드된 광빔이다. 또한, 도 2에는 입사광빔(20)의 회절의 결과로서 상기 회절 격자(30)에 의해 회절되어 생성되고 커플 아웃되는 커플 아웃된 광빔(coupled-out light beam; 60)이 도시되어 있다. 상기 커플 아웃된 광빔(60)은 식 (1)에 의해 주어진 바와 같은 회절 각도 θm(또는 본 명세서의 "주요각 방향")를 갖는다. 예컨대, 상기 커플 아웃된 광빔(60)은 상기 회절 격자(30)의 회절 차수 "m"에 대응할 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, "멀티빔 소자(multibeam element)"는 복수의 광빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 소자이다. 일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자는 백라이트의 도광체와 광학적으로 결합되어, 도광체 내에서 가이드된 광의 일부를 커플 아웃함으로써 상기 광빔들을 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 광빔들의 광빔은 서로 다른 주요각 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의하면, 상기 복수의 광빔은 해당 복수의 광빔의 다른 광빔과는 다른 소정의 주요각 방향을 갖는다. 이와 같이, 상기 복수의 광빔들은 "지향성 광빔"으로 지칭할 수 있고, 상기 복수의 광빔은 복수의 "지향성" 광빔으로 지칭할 수 있다.
또한, 상기 지향성 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 지향성 광빔은 실질적으로 원뿔형인 공간 영역에 한정되거나, 또는 복수의 지향성 광빔 내에서 광빔의 주요각 방향을 포함하는 소정의 각도 확산(angular spread)를 가질 수 있다. 이와 같이, 상기 조합된 광빔의 소정의 각도 확산(즉, 상기 복수의 지향성 광빔)은 광 필드를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 다양한 광빔의 주요각 방향은 멀티빔 소자의 크기(예컨대, 길이, 폭, 면적 등)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 특성에 의해 결정된다. 본 명세서의 정의에 따르면, 일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자는 본 명세서에서 정의 된 바와 같이 "확장된 점 광원", 즉 멀티빔 소자의 범위에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원으로 간주될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의 및 도 1B와 관련하여 전술한 바에 따르면, 상기 멀티빔 소자에 의해 생성된 지향성 광빔은 각도 성분(θ 및 φ)에 의해 주어진 주요각 방향을 갖는다.
본 명세서에서 "시준기(collimator)"는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로 정의된다. 예컨대, 시준기는 시준용 거울 또는 반사기, 시준용 렌즈 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 시준용 반사기를 포함하는 상기 시준기는 포물선 곡선 또는 형상을 특징으로 하는 반사면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 상기 시준용 반사기는 성형된 포물면 반사기를 포함할 수 있다. "성형된 포물선(shaped parabolic)"이란, 상기 성형 포물선 반사기의 굴곡된 반사면이 소정의 반사 특성(예컨대, 시준도(a degree of collimation))을 구현하도록 결정되는 방식에 따라 "진정한(true)" 포물선 곡선으로부터 벗어난 것을 의미한다. 유사하게, 시준용 렌즈는 구형으로 성형된 표면(예컨대, 양면 볼록 구형 렌즈)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 시준기는 연속적인(continuous) 반사기 또는 연속적인 렌즈(즉, 실질적으로 매끄럽고 연속적인 표면을 갖는 반사기 또는 렌즈)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 시준용 반사기 또는 시준용 렌즈는 광 시준을 제공하는 프레넬(Fresnel) 반사기 또는 프레넬 렌즈와 같이 실질적으로 불연속적인 표면을 포함 할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 시준기에 의해 제공되는 시준량은 실시예마다 그 정도나 분량이 다소 다를 수 있다. 또한, 상기 시준기는 두 직교 방향(예컨대, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 모두에서 시준을 제공하도록 구성 될 수 있다. 즉, 일부 실시예에 따르면, 상기 시준기는 광 시준을 제공하는 두 직교 방향 중 하나 또는 모두에서의 형상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "시준 계수(collimation factor)"는 광이 시준되는 정도로 정의된다. 특히, 본 명세서에 정의에 따르면, 시준 계수는 시준된 광빔 내에서 광선(light rays)의 각도 확산(angular spread)을 정의한다. 예컨대, 시준 계수 σ는 시준된 광의 빔에서 대다수의 광선이 특정 확산각도(예컨대, 시준된 광빔의 중심 또는 주요각 방향에 중심으로 +/- σ°) 내에 있음을 특정할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선은 각도 측면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 확산각도는 시준된 광빔의 피크 강도의 절반만큼 결정된 각도일 수 있다.
"광원(light source)"이란 광의 원천(예컨대, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 이미터)으로 정의된다. 예컨대, 상기 광원은 활성화되거나 켜질 때 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode ; LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서 상기 광원은 실질적으로 광의 원천일 수 있고, 또는 하나 이상의 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기(organic) 발광 다이오드(OLED), 고분자(polymer) 발광 다이오드, 플라즈마 기반(plasma-based) 광학 이미터, 형광등, 백열등, 및 사실상의 기타 모든 광원을 포함하지만 이에 한정되지 않는 실질적인 광학 이미터를 포함할 수도 있다. 상기 광원에 의해 생성된 광은 색상을 가질 수 있거나(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있음), 또는 일정 범위의 파장(예컨대, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원은 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 광원은 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있으며, 상기 광학 이미터의 하나 이상은 상기 세트 또는 그룹에서 하나 이상의 기타 광학 이미터에 의해 생성된 광의 색상 또는 파장과 다른 색 또는 그와 동등한 파장을 갖는 광을 생성한다. 상기 상이한 색상은 예컨대 기본색(적색, 녹색, 청색 등)을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 표현은 특허 분야에서 통상적인 의미, 즉 "하나 이상"을 갖는 것을 의미한다. 예컨대, "멀티빔 소자"는 하나 이상의 멀티빔 소자를 의미하며, 따라서 "상기 멀티빔 소자"는 본 명세서에서 "상기 멀티빔 소자(들)"를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 "상단", "하단", "상부", "하부", "상", "하", "전", "후", "제1", "제2", "좌", 또는 "우"는 본 명세서를 제한하려는 의미가 아니다. 본 명세서에서, 수치값에 적용되는 경우의 "약"이라는 용어는 일반적으로, 달리 명시되지 않는 한, 상기 수치값을 생성하는 데 사용되는 장비의 허용 범위 이내를 의미하거나, ±10 %, 또는 ±5 %, 또는 ±1 %를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로"라는 용어는 대다수, 거의 전부, 전부, 또는 약 51 % 내지 약 100 % 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리에 의한 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 백라이트(multiview backlight)가 제공된다. 도 3은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 4A는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 4B는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 멀티뷰 백라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 4C는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 멀티뷰 백라이트(100)의 사시도를 도시한다. 도 4C의 사시도는 본 명세서에서의 논의가 용이하도록 부분 절개되어 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 제공하도록 구성되며, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 서로 다른 주요각 방향을 갖는다(즉, 광 필드로서). 특히, 상기 제공된 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 상기 멀티뷰 백라이트(100)로부터 멀어지도록 지향된다. 일부 실시예에서, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 멀티뷰 영상과 같은 (그러나 이에 제한되지는 않는) 3D 또는 멀티뷰 내용을 갖는 정보의 표시가 용이하도록 (예컨대, 후술하는 광 밸브를 사용하여) 변조될 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따르면, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 뷰 영역, 즉, 멀티뷰 백라이트(100)를 사용하는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역 또는 구역을 향한 경사도(tilt)를 갖는다. 상기 경사도는 상기 멀티뷰 백라이트(100)의 표면(즉, 표면 법선)에 수직인 방향에 대한 또는 그로부터 멀어지는 방향으로 복수의 경사진 지향성 광빔의 경사각(tilted angle; φ)에 의해 정의되거나 특성화된다. 예컨대, 상기 경사도 및 그에 따른 경사각(φ)은 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 중심축에 대해 정의될 수 있다. 도 3에서, 상기 경사각(φ)을 갖는 점선은 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 중심축을 나타낸다. 또한, 뷰 영역(124)이 도 3에 도시되어 있다.
도 3 및 4A 내지 4C에 도시된 바와 같이, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 도광체(110)를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 도광체(110)는 판 도광체일 수 있다. 상기 도광체(110)는 광을 상기 도광체(110)의 길이를 따라 가이드된 광(104)으로 가이드하도록 구성된다. 예컨대, 상기 도광체(110)는 광 도파로로 구성된 유전체 재료를 포함 할 수 있다. 상기 유전체 재료는 상기 유전체 광 도파로를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는 예컨대 상기 도광체(110)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 상기 가이드된 광(104)의 내부 전반사가 용이하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 도광체(110)는 연장되고 실질적으로 평면 시트의 광학적으로 투명한 유전체 재료(즉, 판 도광체)를 포함하는 슬래브 또는 판인 광 도파로일 수 있다. 상기 실질적으로 평면 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 사용하여 상기 가이드된 광(104)을 (예컨대, 가이드된 광빔으로서) 가이드하도록 구성된다. 다양한 예에 따르면, 상기 도광체(110)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예컨대, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노 실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 붕규산 유리(borosilicate glass) 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 중합체(예컨대, 폴리(메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)) 또는 "아크릴 유리(acrylic glass)", 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유전체 재료들을 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 일부 예에서, 상기 도광체(110)는 상기 도광체(110)의 표면의 적어도 일부(예컨대, 상부면 및 하부면 중 하나 또는 모두) 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예에 따르면, 상기 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하도록 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따르면, 상기 도광체(110)는 상기 도광체(110)의 제1 표면(110') (예컨대,"정"면 또는 측면) 및 제2 표면(예컨대,"후"면 또는 측면) 사이의 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 상기 가이드된 광(104)을 가이드 하도록 구성된다. 특히, 상기 가이드된 광(104)은 0이 아닌 전파 각도로 상기 도광체(110)의 제1 표면(110')과 제2 표면(110") 사이를 반사 또는 "바운싱(bouncing)"하여 전파된다. 단, 상기 0이 아닌 전파 각도는 간략한 예시를 위해 도 3 및 4A 내지 4C에 도시되지 않았다. 그러나, 도 3 및 도 4A에서, 전파 방향(103)을 나타내는 굵은 화살표는 도광 길이를 따라 상기 가이드된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 예시적으로 나타낸다.
본 명세서에 정의된 바에 따르면, "0이 아닌 전파 각도"는 상기 도광체(110)의 표면(예컨대, 상기 제1 표면(110') 또는 제2 표면(110"))에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 상기 0이 아닌 전파 각도는 상기 도광체(110) 내에서 0 초과 및 내부 전반사의 임계각 미만이다. 예컨대, 상기 가이드된 광(104)의 0이 아닌 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도이거나, 일부 예에서는 약 20도 내지 약 40도 또는 약 25도 내지 약 35도일 수 있다. 예컨대, 상기 0이 아닌 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예들에서, 상기 0이 아닌 전파 각도는 약 20도, 약 25도, 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 0이 아닌 전파 각도가 상기 도광체(110) 내에서 내부 전반사의 임계각 미만으로 선택되는 한, 특정 0이 아닌 전파 각도는 특정 구현을 위해(예컨대, 임의로) 선택될 수 있다.
상기 도광체(110) 내의 상기 가이드된 광(104)은 상기 0이 아닌 전파 각도(예컨대, 약 30도 내지 35도)로 상기 도광체(110) 내부로 유입되거나 커플될 수 있다. 다양한 예에 따르면, 렌즈, 거울 또는 유사한 반사기(예컨대, 경사진 반사기), 회절 격자 및 프리즘(미도시) 중 하나 이상은 상기 도광체(110)의 입력단 내부로 광을 상기 가이드된 광(104)으로서 상기 0이 아닌 전파 각도로 커플되는 것을 용이하게 할 수 있다. 일단 상기 도광체(110)에 커플되면, 상기 가이드된 광(104)은 상기 입력단으로부터 일반적으로 멀어질 수 있는 방향으로 상기 도광체(110)을 따라 전파된다(예컨대, 도 3 및 4A에서 x축을 따라 가리키는 굵은 화살표(들)로 도시).
또한, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 가이드된 광(104) 또는 이와 동등하게 광을 상기 도광체(110)와 커플함으로써 생성된 가이드된 광(104)은 시준된 광빔일 수 있다. 일반적으로, "시준된 광" 또는 "시준된 광빔"은 광빔의 광선들(rays of light beam)이 상기 광빔(예컨대, 상기 가이드된 광(104)) 내에서 실질적으로 서로 평행한 광의 빔으로 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 따르면, 상기 시준된 광빔으로부터 분기(diverge)되거나 산란된 광선은 상기 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시예들에서, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 광원 등으로부터 광을 시준하기 위해, 전술한 바와 같이 렌즈, 반사기 또는 거울과 같은 시준기(예컨대, 경사진 시준용 반사기)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원은 시준기를 포함한다. 상기 도광체(110)에 제공된 상기 시준된 광은 시준되어 가이드된 광(104) 또는 시준되어 가이드된 빔이다. 일부 실시예에서, 상기 가이드된 광(104)은 시준 계수(σ)에 따라 또는 시준 계수(σ)를 구비하며 시준될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도광체(110)는 상기 가이드된 광(104)을 '재순환(recycle)'시키도록 구성될 수 있다. 특히, 도광 길이를 따라 가이드되었던 상기 가이드된 광(104)은 상기 전파 방향(103)과 다른 다른 전파 방향(103')으로 그 길이를 따라 다시 방향 전환될 수 있다. 예컨대, 상기 도광체(110)는 상기 광원에 인접한 입력단에 대향하는 상기 도광체(110)의 단부에서의 반사기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 반사기는 상기 가이드된 광(104)을 재순환된 가이드된 광으로서 상기 입력단을 향해 다시 반사하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 가이드된 광(104)을 재순환하는 것은, 예컨대, 가이드된 광을 후술하는 멀티빔 소자에 대해 한번 이상 이용 가능하게 함으로써 상기 멀티뷰 백라이트(100)의 밝기(예컨대, 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 강도(intensity))를 증가시킬 수 있다.
도 3에서, 재순환된 가이드된 광의 전파 방향(103')을 나타내는 굵은 화살표(예컨대, 음의 x방향으로 지향)는 상기 도광체(110) 내에서 재순환된 상기 가이드된 광의 일반적인 전파 방향을 도시한다. 또는(예컨대, 재순환 가이드된 광과 반대로), 상기 다른 전파 방향(103')으로 전파되는 가이드 광(104)은 상기 다른 전파 방향(103')과 함께(예컨대, 상기 전파 방향(103)을 갖는 가이드된 광(104)에 추가하여) 상기 도광체(110) 내부로 광을 유입함으로써 제공될 수 있다.
다시 도 3 및 4A 내지 4C를 참조하면, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 멀티빔 소자(120)를 더 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 멀티빔 소자(120)는 상기 가이드된 광(104)의 일부를 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로서 커플 아웃(couple out)하도록 구성된다. 특히, 도 3, 4A 및 4C는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 상기 도광체(110)의 제1(또는 전방) 표면(110')으로부터 지향하는 복수의 분기된 화살표들로 도시한다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 멀티빔 소자(120)는 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)의 중심선(106a)으로부터의 물리적인 변위 또는 오프셋(126)을 갖는다. 상기 오프셋(126)은 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 경사도 또는 경사각(φ)을 제공하도록 구성된다. 또한, 상기 경사각(φ)은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역(124)의 방향에 대응하고, 상기 뷰 영역(124) 내의 상이한 주요각 방향은 상기 뷰 영역(124) 내의 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 세트에 대응한다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 멀티뷰 픽셀(106) 내의 광 밸브들(light valves; 108) 중 상이한 것을 통과하고 변조될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 다양한 상이한 뷰 영역(124)에서의 멀티뷰 뷰 또는 멀티뷰 영상은 동일하거나 상이한 영상 내용에 해당할 수 있음을 유의한다. 특히, 뷰 영역(124)에서의 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공되는 멀티뷰 영상은 다른 뷰 영역에서의 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공되는 멀티뷰 영상의 내용과 다른 내용을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 상기 내용은 상이한 뷰 영역들 사이에서 유사하거나 심지어 동일할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 예컨대 도 4A 내지 4C에 도시된 바와 같은 복수의 멀티빔 소자(120)를 포함한다. 다양한 실시예들에 의하면, 복수의 멀티빔 소자 중 멀티빔 소자들(120)은 도광체 길이를 따라 서로 이격된다. 특히, 상기 멀티빔 소자들(120)은 서로 분리되어 도광체 길이를 따라 개별적이고 별개의 소자를 나타낸다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 멀티빔 소자(120)는 유한한 (즉, 0이 아닌) 소자간 거리(예컨대, 유한한 중심간 거리)에 따라 상호 이격된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상기 복수의 멀티빔 소자들 중에서 멀티빔 소자들(120)은 일반적으로 서로 교차하거나 중첩하거나 또는 다른 방식으로 접촉하지 않는다. 즉, 각각의 멀티빔 소자(120)는 일반적으로 복수의 멀티빔 소자들 내의 멀티빔 소자들(120) 중 다른 것들과 구별되고 분리된다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 멀티빔 소자(120)의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에서의 서브 픽셀의 크기와 유사할 수 있다. 이러한 구성을 통해 멀티뷰 디스플레이에 사용되는 다양한 방향으로 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 최적 또는 거의 최적의 빔 폭 또는 빔 중첩을 제공할 수 있다. 논의의 목적 상, 도 3은 상기 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 서브 픽셀(또는 광 밸브(108))을 포함하는 멀티뷰 픽셀(106)을 도시한다. 도 4A 내지 4C는 복수의 멀티뷰 픽셀(106)뿐만 아니라 서브 픽셀(106') 및 광 밸브(108)를 도시한다.
상기 멀티빔 소자(120)의 '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 예컨대, 서브 픽셀(106')의 크기는 그 길이일 수 있고, 멀티빔 소자(120)의 유사한 크기도 해당 멀티빔 소자(120)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기라 함은 멀티빔 소자(120)의 면적이 서브 픽셀(106')의 면적(또는 동등하게는 광 밸브(108)의 면적)과 유사할 수 있는 면적을 지칭할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자(120)의 크기는 서브 픽셀 크기와 유사하여, 멀티빔 소자 크기가 서브 픽셀 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이에 해당한다. 예컨대, 멀티빔 소자 크기를 's'로 표시하고 서브 픽셀 크기를 'S'로 표시하는 경우(예컨대, 도 4A에 도시된 바와 같이), 멀티빔 소자 크기(s)는 다음과 같이 식 (2)로 주어질 수 있다.
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(2)
다른 예에서, 멀티빔 소자 크기는 서브 픽셀 크기의 약 60% 초과, 서브 픽셀 크기의 약 70% 초과, 서브 픽셀 크기의 약 80% 초과, 서브 픽셀 크기의 약 90% 초과, 멀티빔 소자는 서브 픽셀 크기의 약 180% 미만, 서브 픽셀 크기의 약 160% 미만, 서브 픽셀 크기의 약 140% 미만, 서브 픽셀 크기의 약 120% 미만이다. 예컨대, "유사한 크기"에 의하면, 상기 멀티빔 소자 크기는 상기 서브 픽셀 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 다른 예에서, 상기 멀티빔 소자(120)는 서브픽셀(106')과 크기가 유사할 수 있으며, 이 경우 상기 멀티빔 소자 크기는 서브 픽셀 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이이다. 일부 실시예에 따르면, 멀티빔 소자(120)와 서브 픽셀(106')의 상기 유사한 크기는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 사이의 어두운 영역을 감소시키거나, 또는 일부 실시예에서는 최소화하면서도, 동시에 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 중첩을 감소시키도록, 또는 일부 실시예에서는, 최소화하도록, 선택될 수 있다.
도 3 및 4A 내지 4C는 상기 멀티뷰 백라이트(100)와 함께 어레이(즉, 광 밸브 어레이)로서 배열된 복수의 광 밸브들(108)을 더 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브들(108)은 경사진 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔들(102)을 변조하도록 구성된다. 예컨대, 상기 광 밸브 어레이는 멀티뷰 백라이트를 사용하는 멀티뷰 디스플레이의 일부일 수 있다. 다양한 실시예에서, 액정(liquid crystal) 광 밸브들, 전기 영동(electrophoretic) 광 밸브들, 및 전기 습윤(electrowetting) 기반 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지 않는 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)로서 상이한 유형의 광 밸브가 사용될 수 있다.
도 3 및 4A 내지 4C에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이의 표면 법선(surface normal)에 대한 경사각(예컨대, 도 3에 도시된 경사각(φ) 등)뿐만 아니라 상이한 주요각 방향을 전체적으로 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔(102)이 통과하여 광 밸브 어레이 내의 상이한 광 밸브들(108)에 의해 변조될 수 있다. 상기 멀티빔 소자(120)는 각각의 또는 해당 멀티뷰 픽셀들(106)의 중심선(예컨대, 중심선 (106a))으로부터 오프셋(126)을 갖는다는 점에 유의한다. 다양한 실시예에 의하면, 상기 오프셋(126)은 경사도를 제공하거나 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 경사각(φ)를 결정하도록 구성된다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 어레이의 광 밸브(108)는 서브 픽셀(106')에 대응하며, 광 밸브(108)의 세트는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀(106)에 대응한다. 특히, 도시된 바와 같이, 광 밸브 어레이의 광 밸브(108)의 상이한 세트는 멀티빔 소자(120) 중 상이한 것들로부터 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 즉, 멀티빔 소자(120) 각각에 대하여 하나의 고유한 광 밸브(108) 세트가 존재한다.
예컨대, 도 4A에 도시된 바와 같이, 제1 광 밸브 세트(108a)는 제1 멀티빔 소자(120a)로부터 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 수신 및 변조하도록 구성되는 반면, 제2 광 밸브 세트(108b)는 제2 멀티빔 소자(120b)로부터 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 수신 및 변조하도록 구성된다. 따라서, 도 4A에 도시된 바와 같이, 상기 광 밸브 어레이 내의 각각의 광 밸브 세트(예컨대, 상기 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b)) 각각은, 상기 각 멀티뷰 픽셀(106)의 서브 픽셀(106')에 대응하는 광 밸브 세트의 개별 광 밸브(108)와 함께, 상이한 멀티뷰 픽셀(106)에 대응한다.
도시된 바와 같이, 상기 제1 멀티빔 소자(120a)는 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들의 제1 세트의 구성원일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제2 멀티빔 소자(120b)는 상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들의 제2 세트의 구성원일 수 있다. 마찬가지로, 예컨대, 제1 광 밸브 세트(108a)는 멀티빔 소자의 제1 세트에 대응하거나 연관된 멀티뷰 픽셀들의 제1 세트의 구성원일 수 있고, 제2 광 밸브 세트(108b)는 멀티빔 소자의 제2 세트에 대응하는 멀티뷰 픽셀들의 제2 세트의 구성원일 수 있다.
도 4A 내지 4B에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀(106')의 크기(즉, 's'로 표기)는 광 밸브 어레이에서의 광 밸브(108)의 크기(즉, 'S'로 표기)에 대응할 수 있음에 유의한다. 다른 예들에서, 상기 서브 픽셀 크기는 광 밸브 어레이의 인접한 광 밸브들(108) 사이의 거리(예컨대, 중심간 거리)로서 정의될 수 있다. 예컨대, 상기 광 밸브(108)는 광 밸브 어레이에서 광 밸브들(108) 사이의 중심간 거리보다 작을 수 있다. 예컨대, 서브 픽셀 크기는 광 밸브(108)의 크기 또는 광 밸브들(108) 사이의 중심간 거리에 해당하는 크기로 정의될 수 있다.
도 4B에 도시된 바와 같이, 상이한 광 밸브의 세트를 포함하는 멀티뷰 픽셀(106) 각각은 멀티빔 소자(120) 중 대응하는 하나와 연관될 수 있다(멀티뷰 픽셀(106) 중심의 점선으로 도시). 도 4A에서, 오프셋(126)은 인접 멀티뷰 픽셀(106)에 의해 변조된 멀티빔 소자(120) 각각으로부터 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들을 야기한다. 또한, 도 3 및 도 4A에 도시된 바와 같이, 각각의 멀티빔 소자(120)로부터의 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 멀티뷰 디스플레이의 해당 뷰 영역을 향해 지향될 수 있다(즉, 경사각(φ)을 가질 수 있다). 또한, 도 4A에 도시된 바와 같이, 교번적인 멀티빔 소자(120)로부터의 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 교번적인 멀티뷰 픽셀(106)을 향하여 유사하게 지향될 수 있다(즉, 상이한 뷰 영역과 연관된 멀티빔 소자(120) 및 해당 멀티뷰 픽셀들이 인터리브(interleave)될 수 있다).
일부 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 형상은 멀티뷰 픽셀(106)의 형상과 유사하거나, 동등하게는 멀티뷰 픽셀(106)에 대응하는 광 밸브(108)의 세트(또는 "서브 어레이")의 형상과 유사하다. 예컨대, 상기 멀티빔 소자(120)는 정사각형일 수 있고, 상기 멀티뷰 픽셀(106)(또는 광 밸브(108)의 해당 세트의 배치)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(120)는 직사각형일 수 있다. 즉, 폭 또는 횡방향의 치수보다 큰 길이 또는 종방향의 치수를 가질 수 있다. 본 예에서, 멀티빔 소자(120)에 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)(또는 동등하게는 광 밸브(108)의 세트의 배치)은 유사한 직사각형일 수 있다. 도 4B는 광 밸브(108)의 정사각형 세트를 포함하는 정사각형 멀티빔 소자(120) 및 그에 대응하는 정사각형 멀티뷰 픽셀(106)의 평면도를 도시한다. 또 다른 예(미도시)에서, 멀티빔 소자(120) 및 그에 대응하는 멀티뷰 픽셀(106)은 삼각형, 육각형 및 원형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 형상을 갖는다.
또한, (예컨대, 도 4A에 도시된 바와 같이), 일부 실시예에 의하면, 각각의 멀티빔 소자(120)는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 오직 하나의 멀티뷰 픽셀(106)에 제공하도록 구성된다. 특히, 도 4A에 도시된 바와 같이, 상기 멀티빔 소자(120) 중 주어진 하나에 대해, 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에서 주요각 방향을 갖는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)은 실질적으로 단일의 해당 멀티뷰 픽셀(106) 및 그 서브 픽셀(106), 즉 멀티빔 소자(120)에 대응하는 광 밸브(108)의 단일 세트에 한정된다. 따라서, 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120) 각각은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들 중 하나에서 주요각 방향을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 해당 세트를 제공할 수 있다.
상기 경사진 복수의 지향성 광빔은 도 4A에 공통 크기 및 반대 부호와 함께 경사각을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 상기 경사각의 크기 및 부호 중 하나 또는 모두가 상이할 수 있다. 특히, 한 쌍의 멀티빔 소자(120)는 대응하는 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 인접 멀티뷰 픽셀(106)에 제공할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 픽셀(106)의 중심선에 대한 멀티빔 소자(120a, 120b)의 상이한 오프셋(126a, 126b)은 서로 다른 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 경사각을 야기할 수 있다. 예컨대, 상기 상이한 경사각은 뷰 영역들의 위치상의 차이를 수용할 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀 중심선에 대한 멀티빔 소자(120)의 오프셋(126)은 도광체(110)의 길이를 따라 변할 수 있다. 따라서, 멀티빔 소자들(120)에 대한 부호들(signs)뿐만 아니라 연속적이거나 순차적인 변화, 또는 상이한 오프셋 크기들은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 영역들에 위치된 상이한 뷰들 또는 뷰 방향들에 대한 경사각을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔들(102)을 제공할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 오프셋(126)은 멀티뷰 디스플레이로부터 유한한 거리에서 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)을 집중시키거나 수렴시키기 위해 도광체(110)의 길이를 따라 변할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 경사각(θ)은 멀티빔 소자(120) 및 해당 멀티뷰 픽셀(106)의 중심선(106a) 사이의 오프셋에 의해 제공된다. 또한, 일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자(120) 자체에서도 경사진 방출 패턴을 제공할 수 있다. 특히, 일부 실시예들에 의하면, 상기 멀티빔 소자(120)는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 경사각(θ)에 상응하거나 적합한 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3, 도 4A 및 도 4C는 멀티빔 소자 오프셋(들)(126, 126a, 126b)에 기인한 멀티빔 소자(120) 및 경사진 복수의 지향성 광빔의 경사도 모두의 경사 방출 패턴을 도시할 수있다. 다양한 실시예들에 따르면, 멀티빔 소자(120)의 특성은 멀티빔 소자(120)의 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 특성은 멀티빔 소자(120)의 특정 구조 또는 유형에 따라 다를 수 있다.
특히, 멀티빔 소자(120)는 상기 가이드된 광(104)의 일부를 커플 아웃하거나 산란하도록 구성된 다수의 상이한 구조 또는 유형 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 상이한 구조는 회절 격자, 미세(micro) 반사 소자, 미세 굴절 소자 또는 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 회절 격자를 사용하는 경우, 멀티빔 소자(120)는 상기 가이드된 광 부분을 상기 경사진 방출 패턴을 갖는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로서 회절되어 커플 아웃하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 멀티빔 소자(120)가 미세 반사 소자를 포함하는 실시예에서, 상기 미세 반사 소자는 상기 가이드된 광 부분을 상기 경사진 방출 패턴을 갖는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로서 반사하여 커플 아웃시키도록 구성될 수 있다. 마지막으로, 멀티빔 소자(120)가 미세 굴절 소자를 포함하는 실시예에서, 상기 가이드된 광 부분은 굴절에 의하거나 굴절을 사용함으로써 상기 경사진 방출 패턴을 갖는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로 커플 아웃되거나 산란 될 수 있다(즉, 상기 가이드된 광 부분을 굴절적으로 커플 아웃함).
도 5A는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 5B는 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 5A 및 5B는 회절 격자(122)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120)를 도시한다. 상기 회절 격자(122)는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로서 가이드된 광(104)의 일부를 회절시켜 커플 아웃(또는 동등하게는 회절시켜 산란)하도록 구성된다. 상기 회절 격자(122)는 가이드된 광의 일부의 회절 커플 아웃(diffractive coupling out)을 제공하도록 구성된 회절 특징부 간격('격자 간격'으로 지칭하기도 함) 또는 회절 격자 피치(pitch)에 의해 서로 이격된 복수의 회절 특징부를 포함한다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 회절 격자(122)에서 회절 특징부의 간격 또는 격자 피치는 서브 파장(즉, 가이드된 광(104)의 파장 미만)일 수 있다. 도 5A 및 5B는, 예시를 단순화하되 이에 제한되지 않도록, 단일한 격자 간격(즉, 일정한 격자 피치)을 갖는 회절 격자(122)를 도시한다. 그러나, 다양한 실시예에서, 후술되는 바와 같이, 상기 회절 격자(122)는 도 5A 및 5B에 도시된 상기 경사진 방출 패턴을 제공하도록 복수의 상이한 격자 간격(예컨대, 2개 이상의 격자 간격) 또는 가변 격자 간격이나 피치를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자(120)의 회절 격자 (122)는 도광체(110)의 표면에 또는 인접하여 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 회절 격자(122)는 도 5A에 도시된 바와 같이 도광체(110)의 제1 표면(110')에 또는 인접하여 위치할 수 있다. 상기 도광체의 제1 표면(110')에서의 회절 격자(122)는, 예컨대 해당 멀티뷰 픽셀 중심선에 대한 멀티빔 소자(120)의 오프셋을 기초로, 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로서 상기 제1 표면(110')을 통해 상기 가이드된 광 부분을 회절시켜 커플 아웃하도록 구성된 투과 모드(transmission mode) 회절 격자일 수 있다. 다른 예에서, 도 5B에 도시된 바와 같이, 멀티빔 소자(120)의 회절 격자(122)는 도광체(110)의 제2 표면(110")에 또는 인접하여 위치할 수 있다. 제2 표면(110 ")에 위치할 때, 상기 회절 격자(122)는 반사 모드(reflection mode) 회절 격자일 수 있다. 반사 모드 회절 격자로서, 상기 회절 격자(122)는, 예컨대 해당 멀티뷰 픽셀에 대한 멀티빔 소자(120)의 오프셋을 기초로, 상기 가이드된 광 부분을 회절시키고 상기 회절된 가이드된 광 부분을 제1 표면(110')을 향하여 반사시켜, 회절되어 경사진 복수의 지향성 광빔으로서 제1 표면(110')을 빠져 나가도록 구성된다.
다른 실시예(미도시)에서, 상기 회절 격자는 예컨대 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 모두로서 도광체(110)의 표면 사이에 위치할 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 실시예에서, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 주요각 방향은 도광체 표면에서 도광체(110)를 빠져 나가는 경사진 복수의 지향성 광빔(102)으로 인한 굴절 효과를 포함할 수 있음에 유의한다. 예컨대, 도 5B는 경사진 복수의 지향성 광빔(102)이 제1 표면(110')을 가로 지르면서 굴절률이 변화하는 것으로 인한 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 굴절(즉, 만곡(bending))을 도시하지만 이에 한정하는 것은 아니다.
일부 실시예에 따르면, 상기 회절 격자(122)의 회절 특징부는 서로 이격된 홈 및 융기의 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 홈 또는 융기는 도광체(110)의 재료를 포함할 수 있고, 예컨대, 도광체(110)의 표면에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 상기 홈 또는 융기는 도광체(110)의 표면 상에 도광체 재료 이외의 재료, 예컨대, 다른 재료의 필름 또는 층으로 형성될 수 있다. 정의에 의하면, 회절 격자(예컨대, 회절 격자(122))를 포함하는 멀티빔 소자(120)의 산란 특성은 상기 회절 격자에 의한, 상기 회절 격자로부터의, 또는 상기 회절 격자를 통한 회절(예컨대, 회절 커플 또는 회절 산란)을 포함한다. 예컨대, 위상 함수(예컨대, 격자 피치 또는 회절 특징부 간격)는 뷰 영역의 중심을 향하여 회절 커플에 의해 광의 방출 패턴을 조종하거나 기울이도록 구성되거나 조정될 수 있다. 즉, 경사진 복수의 지향성 광빔(102)의 기울기는 회절 격자(122)의 적절한 회절 산란 특성을 선택함으로써 제공될(제어될) 수 있다. 도 5A 및 5B는 회절 격자(122)를 포함하는 멀티빔 소자(120)의 산란 특성(예컨대, 회절 산란)에 의해 제공되는 경사도의 예를 도시한다.
일부 실시예에서, 상기 회절 격자(122)는 상기 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성된 가변 또는 처프 회절 격자이거나 이를 포함할 수 있다. 정의에 따르면, '처프(chirped)' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변하는 회절 특징부 (즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 또한, 일부 실시예에서, 상기 처프 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변하는 회절 특징부 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 따라서, 정의에 의하면, 상기 처프 회절 격자는 '선형으로 처프된(linearly chirped)' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 멀티빔 소자(120)의 처프 회절 격자는 회절 특징부 간격의 비선형 처프(non-linear chirp)를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그적 처프, 또는 실질적으로 불균일하거나 임의적이지만 여전히 단조로운 방식으로 변하는 다른 처프를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형이나 톱니형 처프와 같은 단조롭지 않은 처프도 사용될 수 있다. 이들 유형의 처프 중 임의의 조합도 사용될 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 상기 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성된 멀티빔 소자(120)의 회절 격자는 복수의 회절 격자이거나 이들을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 복수의 회절 격자의 개별 회절 격자는 서로 중첩될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 회절 격자는 예컨대 어레이로서 서로 나란히 배열된 별도의 회절 격자일 수 있다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서 멀티빔 소자(120)를 포함하는 멀티뷰 백라이트(100)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 6은 미세 반사 소자(128)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 도시한다. 멀티빔 소자(120)로서 또는 그 내부에 사용된 미세 반사 소자(128)는 반사 재료 또는 그 층(예컨대, 반사 금속)을 사용하는 반사기 또는 내부 전반사(total internal reflection ; TIR)에 기초한 반사기를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에 따르면(예컨대, 도 6에 도시 된 바와 같이), 미세 반사 소자 (128)를 포함하는 멀티빔 소자(120)는 도광체(110)의 표면 (예컨대, 제2 표면(110"))에 또는 인접하여 위치할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 상기 미세 반사 소자는 제1 및 제2 표면(110', 110") 사이의 도광체(110) 내에 위치할 수 있다.
특히, 도 6은 반사면을 갖는 미세 반사 소자(128)(예컨대, '프리즘' 미세 반사 소자)를 포함하는 멀티빔 소자(120)를 도시한다. 상기 도시된 프리즘형 미세 반사 소자(128)의 면은 도광체(110)로부터 상기 가이드된 광(104)의 일부를 반사(즉, 반사시켜 커플)하도록 구성된다. 예컨대, 상기 면은 상기 가이드된 광 부분을 도광체(110)로부터 반사하기 위해 상기 가이드된 광(104)의 전파 방향에 대해 경사지거나 기울어질 수 있다(즉, 경사각을 가질 수 있다). 다양한 실시예에 따르면, 상기 면은 (예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이) 도광체(110) 내의 반사 물질을 사용하여 형성될 수 있거나, 제2 표면(110")에서 프리즘형 캐비티(prismatic cavity)의 표면일 수 있다. 일부 실시예에서, 프리즘형 캐비티가 사용될 때, 캐비티 표면에서의 굴절률 변화가 반사(예컨대, TIR 반사)를 제공할 수 있거나, 상기 면을 형성하는 캐비티 표면이 반사 재료로 코팅되어 반사를 제공할 수 있다. 또한, 도 6에서, 멀티빔 소자(120)의 미세 반사 소자(128)는 비대칭 면을 갖는 것으로 도시되어 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 비대칭 면은 상기 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성된다.
상기 멀티뷰 백라이트(100)는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 광원(130)은 도광체(110) 내에서 가이드될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 상기 광원(130)은 예컨대 도 3 및 4A 내지 4C에 도시된 바와 같이 도광체(110)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 광원(130)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예컨대, 레이저 다이오드)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 어떠한 광의 원천(예컨대, 광 이미터)이든지 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원(130)은 특정한 색상으로 표시된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색광을 생성하도록 구성된 광 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 상기 단색광의 색상은 특정한 색 공간 또는 색 모델(예컨대, RGB 색 모델)의 기본 색일 수 있다. 다른 예들에서, 상기 광원(130)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예컨대, 상기 광원(130)은 백색광 또는 실질적으로 백색인 광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원(130)은 상이한 색상의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광 이미터를 포함할 수 있다. 상기 상이한 광 이미터는 상이한 색의 각각의 광에 대응하는 가이드된 광의 상이한 색상별로 0이 아닌 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시예에서, 색상별 시준 계수는 상기 광원(130)에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 광원(130)은 광을 도광체(110)에 효율적으로 커플하기 위한 시준기를 더 포함할 수 있다. 상기 시준기는 상기 광원(130)의 하나 이상의 광 이미터로부터 실질적으로 시준되지 않은 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 시준기는 상기 실질적으로 시준되지 않은 광을 시준된 광으로 변환하도록 구성된다. 특히, 일부 실시예에 따르면, 상기 시준기는 0이 아닌 전파각을 가지고 소정의 시준 계수(σ)에 따라 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 색상의 광 이미터를 사용하는 경우, 상기 시준기는 색상별로 상이한 0이 아닌 전파각 및 색상별로 상이한 시준 계수 중의 하나 또는 모두를 갖는 시준된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 시준기는 시준된 광빔을 도광체(110)에 연통(communicate)하여 상기 가이드된 광(104)으로서 전파하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 멀티뷰 백라이트(100)는 가이드된 광(104)의 전파 방향(103, 103')에 직교하는 도광체(110)를 통한 방향의 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 일부 실시예에서, 상기 도광체(110) 및 이격된 복수의 멀티빔 소자(120)는 제1 표면(110') 및 제2 표면(110") 모두를 통해 광이 도광체(110)를 관통하도록 한다. 멀티빔 소자(120)의 상대적으로 작은 크기 및 멀티빔 소자(120)의 상대적으로 큰 소자간 간격(예컨대, 멀티뷰 픽셀(106)과의 일대일 대응)으로 인해, 투명도가 적어도 부분적으로 촉진될 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따르면, 특히 멀티빔 소자(120)가 회절 격자를 포함하는 경우, 멀티빔 소자(120)는 도광면(110', 110")에 직교하여 전파되는 광에 대해 실질적으로 투명할 수도 있다.
본 명세서에 설명된 원리에 의한 일부 실시예에 따르면, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 특히, 상기 멀티뷰 디스플레이는 서로 공간적으로 분리된 복수의 상이한 뷰 영역에 멀티뷰 영상을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 영상을 상이한 뷰 영역에 동시에 제공할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이는 '멀티 영역(multi-zone)' 멀티뷰 디스플레이로 지칭될 수 있다. 예컨대, 상기 멀티뷰 디스플레이가 2개의 서로 다른 공간적으로 분리된 뷰 영역으로 2개의 멀티뷰 영상을 제공하도록 구성된 경우, 상기 멀티뷰 디스플레이는 '듀얼 뷰(dual view)' 또는 '듀얼 존(dual zone)' 멀티뷰 디스플레이로 지칭될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 디스플레이의 픽셀들로서 변조된 경사진 복수의 지향성 광빔들을 방출하도록 구성된다. 또한, 상기 방출된 경사진 복수의 지향성 광빔은 경사진 복수의 지향성 광빔의 경사각을 기초로 상기 경사진 복수의 지향성 광빔을 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역쪽으로 우선적으로 지향시키도록 구성된 경사도 또는 경사각을 갖는다. 전술한 바와 같이, 상기 멀티뷰 디스플레이는 복수의 뷰 영역을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에 따르면, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔은 우선적으로 복수의 뷰 영역 중 소정의 하나로 지향될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 복수의 지향성 광빔의 경사도는 멀티뷰 디스플레이에서 멀티빔 소자 및 해당 멀티뷰 픽셀 사이의 오프셋에 의해 제공될 수 있다. 또한, 상기 멀티빔 소자는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔의 중심 광선(ray) 또는 방향에 대해 또는 이를 중심으로 상이한 주요각 방향을 갖는 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔들을 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 상기 지향성 광빔의 상이한 주요각 방향은 특정 뷰 영역 내에서의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 세트에서 상이한 뷰에 대한 상이한 뷰 방향에 대응한다.
일부 예들에서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 3D 또는 멀티뷰 영상을 다양한 뷰 영역(들)에 제공하거나 '표시' 하도록 구성된다. 다양한 예에 따르면, 변조되고 상이하게 지향된 광빔 중 서로 다른 것들은 멀티뷰 영상과 관련된 상이한 '뷰'의 개별 픽셀에 대응할 수 있다. 예컨대, 상기 상이한 뷰는 멀티뷰 디스플레이에 의해 표시되는 멀티뷰 영상 내의 정보에 "안경 불필요"(예컨대, 무안경 입체)라는 표현을 제공할 수 있다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)는 서로 다른 뷰에 따라 멀티뷰 영상을 서로 다른 뷰 방향으로 표시하도록 구성된다. 특히, 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출된 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202)은 멀티뷰 영상을 표시하도록 사용될 수 있고 상이한 뷰의 픽셀(즉, 뷰 픽셀)에 대응할 수 있다. 상기 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202)은 도 7에서 멀티뷰 픽셀(210)로부터 시작하는 화살표로 도시되어 있다. 점선은 상기 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202)의 화살표로 사용되어, 제한이 아닌 일예로서 변조를 강조한다.
제한이 아닌 예로서, 한 쌍의 뷰 영역(206)이 추가적으로 예시된다. 특히, 도 7은 제1 뷰 영역(206a) 및 제2 뷰 영역(206b)을 도시한다. 따라서, 도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 듀얼 뷰 멀티뷰 디스플레이로서 기능할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)는 각각의 뷰 영역(206), 예컨대, 제1 및 제2 뷰 영역(206a, 206b) 각각에 대해 멀티뷰 영상을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 디스플레이 (200)에 의해 제1 뷰 영역(206a)에 제공되는 멀티뷰 영상은 제2 뷰 영역(206b)에 제공된 멀티뷰 영상과 상이할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 뷰 영역(206a)에 제공된 제1 멀티뷰 영상은 자동차의 운전자가 보면서 사용하기 위해 의도된 데이터(예컨대, 위치 데이터, 그래픽 성능 데이터 등)를 포함할 수 있다. 상기 제2 뷰 영역(206b)에 제공된 제2 멀티뷰 영상은 예컨대 자동차의 승객이 시청하기 위해 의도된 예능 컨텐츠(예컨대, 영화, 비디오 게임 등)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 뷰 영역(206)에서의 멀티뷰 영상들은 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 제1 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202a)은 각각의 경사도에 의해 상기 제1 뷰 영역(206a)에 대응하거나 이를 향할 수 있다. 유사하게, 제2 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202b)은 각각의 경사도에 의해 상기 제2 뷰 영역(206b)에 대응하거나 이를 향할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202a, 202b)은 경사진 변조된 지향성 광빔(202)의 서브 세트일 수 있다.
도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 픽셀(210)의 어레이를 포함한다. 상기 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 복수의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 어레이의 멀티뷰 픽셀(210)은 경사진 복수의 지향성 광빔(204)을 변조하도록 구성되고 멀티뷰 디스플레이(200)에 의해 방출된 경사진 복수의 변조된 지향성 광빔(202)을 생성하도록 구성된 복수의 서브 픽셀 또는 동등하게는 복수의 광 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 픽셀(210)은 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 상술된 광 밸브(108) 어레이의 광 밸브(108) 세트와 실질적으로 유사하다. 특히, 멀티뷰 픽셀 (210)의 서브 픽셀 또는 광 밸브는 전술한 광 밸브(108)와 실질적으로 유사할 수 있다. 즉, 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀(210)은 광 밸브 세트(예컨대, 광 밸브(108) 세트)를 포함할 수 있고, 멀티뷰 픽셀(210)의 서브 픽셀은 상기 세트의 광 밸브(예컨대, 단일 광 밸브(108))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티빔 소자들의 어레이(220)를 더 포함한다. 상기 어레이의 멀티빔 소자(220) 각각은 경사진 복수의 지향성 광빔(204)을 해당 멀티뷰 픽셀(210)에 제공하도록 구성된다. 특히, 각각의 멀티빔 소자(220)는 대응하는 멀티뷰 픽셀(210)의 중심선으로부터 오프셋되어, 경사진 복수의 지향성 광빔(204)의 경사각을 발생시킨다. 즉, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔의 경사각은 멀티빔 소자 및 해당 멀티뷰 픽셀 사이의 오프셋에 의해 결정된다. 또한, 경사진 복수의 지향성 광빔(204)의 지향성 광빔은 경사각을 중심으로 서로 다른 주요각 방향을 가질 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 상기 상이한 주요각 방향은 뷰 영역(206) 내의 멀티뷰 디스플레이의 뷰 세트에서 상이한 뷰의 상이한 뷰 방향에 대응한다.
또한, 일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)의 크기는 복수의 서브 픽셀 또는 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀(또는 광 밸브)의 크기와 유사할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 멀티빔 소자(220)의 크기는 서브 픽셀 크기의 절반보다 크고 서브 픽셀 크기의 두 배보다 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀(210) 및 상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220) 사이에는 일대일 대응 관계가 있을 수 있다. 이와 같이, 멀티뷰 픽셀(210) 내의 서브 픽셀 각각은 대응하는 멀티빔 소자(220)에 의해 제공된 경사진 복수의 지향성 광빔(204) 중 상이한 하나를 변조하도록 구성될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따르면, 상기 멀티뷰 픽셀(210) 각각은 하나의 멀티빔 소자(220)로부터 상기 경사진 복수의 지향성 광빔(204)을 수신하고 변조하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)는 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 멀티빔 소자(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예컨대, 상기 멀티빔 소자(220)는 전술되고 예컨대 도 5A 및 도 5B에서 멀티빔 소자(120)에 대해 도시한 회절 격자와 실질적으로 유사한 회절 격자를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(220)는 미세 반사 소자를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 멀티빔 소자(220)는 미세 굴절 소자를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광을 가이드하도록 구성된 도광체(230)를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)는 픽셀 어레이의 해당 멀티뷰 픽셀(210)에 제공된 경사진 복수의 지향성 광빔(204)으로서 상기 도광체(230)로부터의 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하도록 구성된다. 특히, 상기 멀티빔 소자(220)는 도광체(230)에 광학적으로 연결되어 상기 가이드된 광의 일부를 커플 아웃한다. 일부 실시예에서, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)의 도광 체는 멀티뷰 백라이트(100)에 대해 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 도광체(230)와 조합된 멀티빔 소자(220)는 멀티뷰 백라이트(100)와 실질적으로 유사할 수 있다.
이들 실시예 중 일부(도 7에 미도시)에서, 상기 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원을 더 포함 할 수 있다. 예컨대, 상기 광원은 0이 아닌 전파각으로 광을 도광체에 제공하도록 구성될 수 있고, 일부 실시예에서는, 상기 도광체 내에서의 가이드된 광의 소정의 각도 확산을 제공하도록 시준 계수(예컨대, 시준 계수σ)에 따라 시준된다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 광원은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리의 다른 실시예에 따르면, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법이 제공된다. 도 8은 본 명세서에 설명된 원리에 일치하는 실시예에 따른 일 예로서의 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 도광체의 길이를 따라 광을 가이드하는 단계(310)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 광은 0이 아닌 전파각으로 가이드될 수 있다(310). 또한, 상기 가이드된 광은 소정의 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 상기 도광체는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 도광체(110)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 도시 된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 경사진 복수의 지향성 광빔을 제공하기 위해 멀티빔 소자를 사용하여 도광체로부터 가이드된 광의 일부를 커플 아웃하는 단계(320)를 더 포함한다. 다양한 실시예에서, 멀티뷰 백라이트의 멀티빔 소자는 멀티뷰 디스플레이 내의 해당 멀티뷰 픽셀의 중심선으로부터 오프셋된다. 즉, 경사진 복수의 광빔을 커플 아웃하는 단계(320)에서 오프셋 멀티빔 소자를 사용하고 상기 경사각은 오프셋에 의해 결정되거나 상기 오프셋에 대응한다. 상기 경사진 복수의 지향성 광빔의 주요각 방향은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰들의 상이한 뷰 방향에 대응할 수 있음을 유의한다. 또한, 상기 상이한 뷰 방향은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역 내에 있을 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 멀티빔 소자의 크기는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에서의 서브 픽셀의 크기와 유사할 수 있다. 예컨대, 멀티빔 소자는 서브 픽셀 크기의 절반보다 크고 서브 픽셀 크기의 두 배보다 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀에 대한 멀티빔 소자 및 그 오프셋은 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 멀티빔 소자(120) 및 그 오프셋과 실질적으로 유사하다. 예컨대, 멀티빔 소자는 복수의 구성원 또는 멀티빔 소자의 어레이일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 멀티빔 소자는 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에 따르면, 멀티빔 소자는 경사진 방출 패턴을 제공할 수 있다.
특히, 가이드된 광을 커플 아웃하는 단계(320)에서 사용된 멀티빔 소자는 멀티뷰 디스플레이의 하나 이상의 뷰 영역에 대응하는 하나 이상의 경사각을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔으로서 상기 가이드된 광 부분을 회절하여 커플 아웃(320)시키기 위해 상기 도광체에 광학적으로 결합된 회절 격자를 포함할 수 있다. 회절 격자에 의해 생성된 상기 경사진 복수의 지향성 광빔의 지향성 광빔들은 뷰 영역의 뷰 세트 내에서 상이한 뷰에 대응하는 상이한 주요각 방향을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 회절 격자는 멀티빔 소자(120)의 회절 격자(122)와 실질적으로 유사할 수 있다. 다른 예에서, 상기 멀티빔 소자는 경사진 복수의 지향성 광빔을 반사하여 커플 아웃(320)시키기 위해 도광체에 광학적으로 결합된 미세 반사 소자를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 멀티빔 소자는 경사진 복수의 지향성 광빔을 굴절적으로 커플 아웃(320)시키기 위해 도광체에 광학적으로 결합된 미세 굴절 소자를 포함할 수있다.
일부 실시예(미도시)에서, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 광원을 사용하여 광을 도광체에 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 제공된 광은 도광체 내에서 0이 아닌 전파각을 가지며, 시준 계수에 따라 도광체 내에서 시준되어 도광체 내에서 상기 가이드된 광의 소정의 각도 확산을 제공하는 가이드된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 광원은 전술한 멀티뷰 백라이트(100)의 광원(130)과 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀로 구성된 광 밸브를 사용하여 상기 경사진 복수의 지향성 광빔을 선택적으로 변조하는 단계(330)를 더 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 복수의 광 밸브 또는 광 밸브의 어레이는 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀에 대응한다. 즉, 예컨대, 멀티빔 소자는 하나 이상의 서브-픽셀 그룹에 대한 복수의 광 밸브들 사이의 광 밸브의 크기 또는 중심간 간격과 유사한 크기를 가질 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 상기 복수의 광 밸브는 멀티뷰 백라이트(100)와 관련하여 전술한 광 밸브(108)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 상이한 광 밸브 세트는 전술한 바와 같이 제1 및 제2 광 밸브 세트(108a, 108b)의 상이한 멀티뷰 픽셀(106)에 대한 대응 관계와 유사한 방식으로 상이한 멀티뷰 픽셀에 대응할 수 있다. 또한, 도 4A 내지 도 4C의 상기 참조 논의에서의 서브 픽셀(106')에 광 밸브(108)가 대응한 것과 같이, 광 밸브 어레이의 개별 광 밸브는 멀티뷰 픽셀의 하나 이상의 서브 픽셀의 그룹에 대응할 수 있다.
따라서, 경사진 복수의 지향성 광빔을 제공하기 위해 오프셋 멀티빔 소자를 이용하는 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 멀티뷰 디스플레이 동작 방법의 예들 및 실시예들이 설명되었다. 상기 설명된 예들은 본 명세서에서 설명된 원리를 나타내는 다수의 특정 예들 중 일부만을 예시할 뿐임을 유의하여야 한다. 명백히, 당업자는 아래의 청구 범위에 의해 정의를 벗어나지 않는 범위 내에서 수많은 다른 배치들도 용이하게 적용할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 가이드된 광으로서 광을 가이드하도록 구성된 도광체; 및
    멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역에서 복수의 뷰들의 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주요각 방향들을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 상기 가이드된 광의 일부를 커플 아웃(couple out)하도록 구성되는 멀티빔 소자를 포함하며, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 경사각은 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에 대응하는 중심선으로부터 상기 멀티빔 소자의 오프셋에 의해 제공되고,
    상기 경사각은 상기 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역에서 상기 복수의 뷰들을 제공하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 서브 픽셀의 크기와 유사하며, 상기 멀티빔 소자는 상기 서브 픽셀의 크기의 50% 내지 200%인, 멀티뷰 백라이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 오프셋에 따른 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 상기 가이드된 광의 상기 일부를 회절시켜 커플 아웃하도록 구성된 회절 격자를 포함하는, 멀티뷰 백라이트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 또는 모두를 포함하며, 상기 미세 반사 소자는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 상기 가이드된 광의 일부를 반사시켜 커플 아웃하도록 구성되고, 상기 미세 굴절 소자는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 상기 가이드된 광의 일부를 굴절시켜 커플 아웃하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성되며, 상기 경사진 방출 패턴은 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 상기 경사각에 대응하는 경사각을 가지는, 멀티뷰 백라이트.
  6. 제1항에 있어서,
    멀티뷰 디스플레이의 다른 뷰 영역에서의 다른 복수의 뷰들의 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주요각 방향들을 갖는 다른 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 상기 가이드된 광의 다른 일부를 상기 도광체로부터 커플 아웃하도록 구성된 다른 멀티빔 소자를 더 포함하며,
    상기 다른 경사진 복수의 지향성 광빔들의 경사각은 상기 다른 멀티빔 소자에 대응하는 멀티뷰 픽셀의 중심선으로부터 상기 다른 멀티빔 소자의 오프셋에 의해 제공되며,
    상기 다른 경사진 복수의 지향성 광빔들의 상기 경사각은 상기 멀티뷰 디스플레이의 상기 다른 뷰 영역에서 다른 복수의 뷰들를 제공하도록 구성되며, 상기 뷰 영역들은 서로 공간적으로 변위되는, 멀티뷰 백라이트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 뷰 영역에서 상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공된 멀티뷰 영상은 상기 다른 뷰 영역에서 상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공된 멀티뷰 영상의 내용과 다른 내용을 포함하는, 멀티뷰 백라이트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자와 상기 다른 멀티빔 소자의 오프셋들 각각은 상호 반대 부호를 갖는, 멀티뷰 백라이트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 상기 가이드된 광으로서 가이드되는 광을 제공하도록 구성되는, 멀티뷰 백라이트.
  10. 제1항의 멀티뷰 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이로서,
    상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하며, 상기 어레이의 광 밸브는 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀 내의 서브 픽셀에 대응하고, 상기 어레이의 광 밸브들의 세트는 상기 멀티뷰 픽셀에 대응하는, 멀티뷰 디스플레이.
  11. 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역에 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성되는, 멀티뷰 픽셀들의 어레이;
    가이드된 광으로서 광을 가이드하도록 구성된 도광체; 및
    상기 도광체에 광학적으로 결합되는 멀티빔 소자들의 어레이를 포함하고,
    상기 멀티뷰 픽셀들의 어레이의 멀티뷰 픽셀은 상기 상이한 뷰들의 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주요각 방향들을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔들을 변조하도록 구성되는 복수의 광 밸브들을 포함하고,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 대응하는 멀티뷰 픽셀에 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들을 제공하며,
    상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 경사각은 상기 멀티빔 소자 및 상기 대응하는 멀티뷰 픽셀 사이의 오프셋에 의해 결정되는, 멀티뷰 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 제1 뷰 영역 및 상기 제1 뷰 영역으로부터 공간적으로 오프셋된 제2 뷰 영역을 갖는 멀티영역 멀티뷰 디스플레이이며, 상기 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자들의 제1 세트 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들의 제1 세트는 상이한 뷰들의 제1 세트를 상기 제1 뷰 영역에 제공하고, 상기 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자들의 제2 세트 및 대응하는 멀티뷰 픽셀들의 제2 세트는 상이한 뷰들의 제2 세트를 상기 제2 뷰 영역에 제공하는, 멀티뷰 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 뷰 영역에 상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공된 멀티뷰 영상은 상기 제2 뷰 영역에 상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공된 멀티뷰 영상의 내용과 다른 내용을 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 멀티영역 멀티뷰 디스플레이의 상기 제1 뷰 영역은 차량의 운전자에게 시인되도록 구성되고, 상기 멀티영역 멀티뷰 디스플레이의 상기 제2 뷰 영역은 상기 차량의 승객에게 시인되도록 구성되는 멀티뷰 디스플레이.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 멀티뷰 픽셀의 광 밸브의 크기와 유사하며, 상기 멀티빔 소자는 상기 광 밸브 크기의 50% 내지 200%인, 멀티뷰 디스플레이.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티뷰 소자는 상기 가이드된 광의 일부를 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들로서 커플 아웃하도록 구성된 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나를 포함하는, 멀티뷰 디스플레이.
  17. 제11항에 있어서,
    각각의 멀티빔 소자는 경사진 방출 패턴을 제공하도록 구성되고, 상기 경사진 방출 패턴의 경사는 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들 각각의 상기 경사각에 대응하는, 멀티뷰 디스플레이.
  18. 도광체의 길이를 따라 전파(propagation) 방향으로 광을 가이드하는 단계; 및
    멀티뷰 디스플레이의 상이한 복수의 뷰들의 상이한 뷰 방향들 각각에 대응하는 상이한 주요각 방향들을 갖는 경사진 복수의 지향성 광빔들을 제공하기 위해 멀티빔 소자를 이용하여 상기 도광체로부터 상기 가이드된 광의 일부를 커플하는 단계를 포함하고, 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 중심선으로부터 상기 멀티빔 소자의 오프셋에 대응하는 경사각을 가지며,
    상기 복수의 상이한 뷰들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 뷰 영역에 제공되는, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 상이한 뷰들을 멀티뷰 영상들로서 제공하기 위해 광 밸브들의 어레이를 사용하여 상기 경사진 복수의 지향성 광빔들의 광빔들을 변조하는 단계를 더 포함하는, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 복수의 뷰 영역들을 제공하고,
    상기 방법은 제1 뷰 영역에 제1 멀티뷰 영상을 표시하고 제2 뷰 영역에 제2 멀티뷰 영상을 표시하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 뷰 영역은 상기 제2 뷰 영역으로부터 공간적으로 분리되는, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법.
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