KR20200141459A - 지향성 백라이트용 광학 도파관 - Google Patents

지향성 백라이트용 광학 도파관 Download PDF

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KR20200141459A
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그레이엄 제이. 우드게이트
마이클 지. 로빈슨
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리얼디 스파크, 엘엘씨
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Abstract

프라이버시 디스플레이를 위한 전환식 지향성 백라이트는 제1 및 제2 대향 입력 단부를 갖는 도파관 및 공간 광 변조기로의 입력을 위해 도파관으로부터 출력된 광을 수광하도록 배치된 터닝 필름을 포함한다. 도파관은 하나의 안내면 및 대향 평면 표면에 배열된 광 편향 특징부의 어레이를 갖는다. 제1 입력 단부로부터 입력된 광은 협각 범위로 출력되고 제2 입력 단부로부터 입력된 광은 광각 범위로 출력되도록 광 편향 특징부가 배열된다.

Description

지향성 백라이트용 광학 도파관
본 개시내용은 일반적으로 광 변조 장치로부터의 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로 프라이버시 디스플레이, 실외 디스플레이, 야간 사용을 위한 저 미광 디스플레이, 및 절전 디스플레이를 포함하는 디스플레이에서 사용하도록 조명의 제어를 제공하기 위한 광학 스택에 관한 것이다.
프라이버시 디스플레이는 통상적으로 축상 위치에 있는 기본 사용자에게 이미지 가시성을 제공하고, 통상적으로 축외 위치에 있는 스누퍼에게 감소된 이미지 콘텐츠의 가시성을 제공된다. 프라이버시 기능은 축외 위치에서 저휘도와 더불어 디스플레이로부터 축상 방향으로 고휘도를 투과시키는 마이크로 루버 광학 필름에 의해 제공될 수 있지만, 이러한 필름은 전환식이 아니어서 해당 디스플레이는 프라이버시 전용 기능으로 제한된다.
전환식 프라이버시 디스플레이는 축외 광학 출력의 제어에 의해 제공될 수 있다.
제어는 휘도 감소를 통해, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD) 공간 광 변조기용 전환식 백라이트를 통해, 제공될 수 있다. 디스플레이 백라이트는 일반적으로 도파관 및 에지 발광 공급원을 이용한다. 특정한 촬상 지향성 백라이트는 조명을 디스플레이 패널을 통해 시야 윈도우로 지향시키는 추가 기능을 갖는다. 촬상 시스템은 다수의 공급원과 각각의 윈도우 이미지 사이에 형성될 수 있다. 촬상 지향성 백라이트의 일 예로는 접힌 광학 시스템을 이용할 수 있는 광학 밸브이어서, 접힌 촬상 지향성 백라이트의 예일 수도 있다. 그 전체 내용이 본원에 참고로서 원용되는 미국 특허 제9,519,153호에 기술된 바와 같이, 광은 광학 밸브를 통해 일 방향으로 실질적으로 손실 없이 전파될 수 있는 데 반해, 역전파 광은 경사 패싯의 반사에 의해 추출될 수 있다.
축외 프라이버시의 제어는 콘트라스트 감소를 통해, 예를 들어 면내 전환식 LCD에서 액정 바이어스 기울기를 조절함으로써, 더 제공될 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 지향성 조명 장치는 하나의 입력 단부에서 광 입력을 위해 좁은 광 출력 원뿔을 제공하도록 배치된 미세 구조형 도광면 및 평면 도광면을 갖는 광학 도파관을 포함할 수 있다. 광학 도파관의 대향 입력 단부에 배치된 제1 및 제2 광원의 제어에 의해 광 출력이 전환 가능하도록 미세 구조형 도광면이 배치된다. 백라이트는 광학 도파관, 광 터닝 필름 및 후방 리플렉터를 포함할 수 있다. 디스플레이는 백라이트 및 공간 광 변조기를 포함할 수 있다. 디스플레이는 전환식 액정 층, 보상 지연기 및 흡수 편광기를 포함하는 전환식 지연 광학 스택을 더 포함할 수 있다.
광각 작동 모드에서, 전환식 액정 층은 광범위한 극성 출력각에 대해 주변 조명에 높은 투과를 제공하도록 전환되고 백라이트는 제2 단부에서 입력되는 광으로부터 넓은 시야로 광을 제공하도록 배치된다. 프라이버시 작동 모드에서, 전환식 액정 층은 기본 사용자가 관찰한 방향으로 주변 조명에 높은 투과 및 스누퍼가 관찰한 방향으로 낮은 투과를 제공하도록 전환되고, 백라이트는 제1 단부에서 입력된 광으로부터 좁은 시야를 제공하도록 배치된다.
본 개시내용의 제1 양태에 따르면, 광학 도파관이 제공되고, 본 광학 도파관은 내부 전반사에 의해 광학 도파관을 따라 광을 안내하기 위한 제1 및 제2 대향 도광면; 및 제1 및 제2 도광면 사이에 배치되는 적어도 하나의 광 입력 단부를 포함하고, 광 입력 단부는 횡 방향으로 연장되고, 제2 도광면은 (i) 어레이로 배열된 복수의 비경사 광 추출 특징부로서, 각 비경사 광 추출 특징부는 세장형이고, 횡 방향에 수직인 종 방향으로 연장되고, 종 방향에 직교하는 평면에서 가변되며 종 방향으로의 기울기 성분이 없는 표면 법선 방향을 갖는, 복수의 비경사 광 추출 특징부; 및 (ii) 어레이로 배열된 복수의 경사 광 추출 특징부로서, 각 경사 광 추출 특징부는 종 방향으로의 성분을 갖는 기울기로 표면 법선 방향을 갖는, 복수의 경사 광 추출 특징부를 포함하고, 복수의 비경사 광 추출 특징부 및 복수의 경사 광 추출 특징부는 출력 광으로서 제1 및 제2 도광면을 통해 안내된 광을 지향시키도록 배향된다.
유리하게는, 단일 성형 표면은 광학 도파관의 광학 구조를 제공할 수 있다. 광 추출은 광학 도파관으로부터 디스플레이를 향하여, 추출 효율을 높일 수 있다. 광학 도파관에는 광학 코팅이 없어 효율성이 증가하고 비용과 복잡성이 감소한다. 매우 얇은 도파관이 배치될 수 있고 가요성 디스플레이를 제공하기 위해 가요성 기판 상에 또는 그 내부에 형성될 수 있다.
적어도 하나의 광 입력 단부는 제1 광 입력 단부 및 종 방향으로 제1 광 입력 단부와 대향하는 제2 광 입력 단부를 포함할 수 있다. 도파관으로부터의 광 출력에는 각각 제1 및 제2 단부로부터 입력되는 광에 대한 제1 및 제2 각도 조명 프로파일이 제공될 수 있다. 광학 도파관의 광 출력은 제1 광 입력 단부 및 제2 입력 단부에서 입력되는 광에 대해 다를 수 있다. 유리하게는, 전환식 백라이트가 제공되어 디스플레이 장치의 프라이버시 모드와 광각 모드 사이의 전환을 달성할 수 있다.
복수의 비경사 광 추출 특징부는 렌즈면 또는 세장형 프리즘면을 포함할 수 있다. 유리하게는, 특징부는 공지된 툴링 방법에 의해 툴링될 수 있고 저비용 및 높은 균일성으로 광학 도파관의 기판 상에 또는 그 내부에 형성될 수 있다.
복수의 경사 광 추출 특징부는 제1 복수의 경사 광 추출 특징부로서, 제1 복수의 경사 광 추출 특징부의 각 광 추출 특징부는 제1 광 입력 단부로부터 멀어지는 종 방향으로의 성분을 갖는 기울기로 표면 법선 방향을 갖는, 제1 복수의 경사 광 추출 특징부; 및 제2 복수의 경사 광 추출 특징부로서, 제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 각 광 추출 특징부는 제1 광 입력 단부를 향하는 종 방향으로의 성분을 갖는 기울기로 표면 법선 방향을 갖는, 제2 복수의 경사 광 추출 특징부를 포함할 수 있다. 제1 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분의 크기는 제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분의 크기와 상이할 수 있다.
제1 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분은 0.25도 내지 5도, 바람직하게는 0.5도 내지 4도, 가장 바람직하게는 1도 내지 3도일 수 있다. 유리하게는, 균일한 광 출력은 좁은 원뿔 각도로 달성될 수 있다.
제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분은 80도 내지 90도, 바람직하게는 85도 내지 90도일 수 있다. 유리하게는, 균일한 광 출력은 넓은 원뿔 각도로 달성될 수 있다.
경사 광 추출 특징부는 평면 경사 광 추출 특징부를 포함할 수 있다. 평면 경사 광 추출 특징부는 횡 방향으로의 성분이 없는 표면 법선 방향을 가질 수 있다. 경사 광 추출 특징부는 종 방향으로 연장되는 렌즈면을 포함할 수 있다. 유리하게는, 특징부는 공지된 툴링 방법에 의해 툴링될 수 있고 저비용 및 높은 균일성으로 광학 도파관의 기판 상에 또는 그 내부에 형성될 수 있다. 또한, 광 출력 원뿔은 출력 시준 광을 제공하도록 배치될 수 있다.
복수의 비경사 광 추출 특징부 중 적어도 일부는 적어도 하나의 경사 광 추출 특징부에 의해 교차될 수 있다. 적어도 하나의 제1 경사 광 추출 특징부에 의해 교차되는 복수의 비경사 광 추출 특징부는 교차 영역에서 적어도 하나의 제1 경사 광 추출 특징부에 의해 교차될 수 있고; 교차 영역에서 비경사 광 추출 특징부의 폭은 종 방향으로 가변될 수 있다. 유리하게는, 비경사 및 경사 광 추출 특징부는 동일한 도구에 편리하게 툴링될 수 있고 저비용 및 높은 충실도로 복제될 수 있다.
어레이는 2차원일 수 있다. 유리하게는, 지향성 백라이트를 달성하기 위해 공간 광 변조기의 균일한 조명이 제공될 수 있다.
제1 도광면은 평면 표면을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 제2 양태에 따르면, 제1 양태의 광학 도파관 및 적어도 하나의 입력 단부에서 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치된 적어도 하나의 광원을 포함하는 백라이트 장치가 제공된다. 유리하게는, 좁은 출력 원뿔 각도를 갖는 백라이트가 제공될 수 있다.
적어도 하나의 광원은 제1 입력 단부에서 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치될 수 있고, 적어도 하나의 추가 광원은 제2 입력 단부에서 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 적어도 하나의 광 입력 단부가 제1 광 입력 단부 및 종 방향으로 제1 광 입력 단부와 대향하는 제2 광 입력 단부를 포함할 때 제1 및 제2 각도 출력 프로파일을 갖는 백라이트가 제공될 수 있다.
백라이트 장치는 제1 및 제2 광원으로부터의 광속을 제어하도록 배치된 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 백라이트의 출력 시야가 제어될 수 있다. 백라이트는 협각 프로파일, 광각 프로파일 및 협각 프로파일과 광각 프로파일의 조합인 중간 프로파일 사이에서 전환될 수 있다.
백라이트 장치는 횡 방향으로 세장형인 프리즘 요소의 어레이를 포함하는 광 터닝 필름을 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 디스플레이의 출력 중 적어도 일부는 디스플레이의 법선 방향을 향할 수 있다. 광의 적어도 일부는 축상 관찰자에게 지향될 수 있다.
광학 도파관의 제2 표면은 광학 도파관의 제1 표면과 광 터닝 필름 사이에 배치될 수 있고; 광 터닝 필름은 광학 도파관의 제2 표면을 통해 투과된 광을 수광하도록 배치될 수 있다. 유리하게는, 광 출력의 효율은 후방 리플렉터가 광학 도파관의 제2 표면을 통해 투과된 광을 수광하는 배열에 비해 증가될 수 있다.
프리즘 요소 어레이의 프리즘 요소는 각각 대향하는 제1 및 제2 프리즘면을 포함할 수 있고, 각 제1 프리즘면은 제1 입력 단부를 향해 종 방향으로 경사진 성분을 갖는 표면 법선 방향을 갖고; 각 제2 프리즘면은 제1 입력 단부로부터 멀어지는 종 방향으로 경사진 성분을 갖는 표면 법선 방향을 갖는다. 유리하게는, 출력 원뿔 각도의 크기가 증가될 수 있다.
각 제1 프리즘면은 평면 표면을 포함하고 각 제2 프리즘면은 파상면을 포함하고; 광이 광학 도파관의 제1 입력 단부에 입력될 때, 광학 도파관으로부터의 출력 광은 제2 프리즘 패싯에 의해 굴절되며 제1 프리즘면에 의해 반사되고; 광이 광학 도파관의 제2 입력 단부에 입력될 때, 광학 도파관으로부터의 출력 광은 제1 프리즘 패싯에 의해 굴절되며 제2 프리즘면에 의해 반사된다.
유리하게는, 제1 광원으로부터의 광에 대한 광 원뿔은 작은 확산을 가질 수 있고 제2 광원으로부터의 광에 대한 광 원뿔은 더 큰 확산을 가질 수 있다. 광각 모드 광 원뿔의 크기는 증가될 수 있지만, 좁은 원뿔 각도 프로파일은 유사한 크기를 가질 수 있다. 유리하게는, 광각 가시성이 증가하고 프라이버시 가시성이 크게 저하되지 않는다.
백라이트 장치는 광학 도파관의 제1 표면을 통해 투과되는 광을 반사하도록 배치되는 제1 도광면과 대향하는 후방 리플렉터를 더 포함할 수 있다. 유리하게는, 광 출력 효율이 증가될 수 있다.
본 개시내용의 제3 양태에 따르면, 제2 양태의 백라이트 장치를 포함하며 광 터닝 필름으로부터 광을 수광하도록 배치된 공간 광 변조기를 더 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다. 유리하게는, 디스플레이에 축상 관찰자를 위해 고효율의 광학 출력이 제공될 수 있다.
디스플레이 장치는 공간 광 변조기의 측면에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 편광기; 디스플레이 편광기와 공간 광 변조기의 동일한 측면에 배치된 추가 편광기; 및 디스플레이 편광기와 추가 편광기 사이에 배치된 액정 재료의 층을 포함하는 전환식 액정 지연기를 포함할 수 있다. 광원이 제1 입력 단부에서 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치될 때에 제1 전압은 전환식 액정 지연기에 걸쳐 인가될 수 있고, 광원이 제2 입력 단부에서 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치될 때에 제1 전압과 다른 제2 전압은 전환식 액정 지연기에 걸쳐 인가될 수 있다.
유리하게는, 스누퍼에 대한 축외 휘도가 감소될 수 있고 프라이버시 모드 성능이 향상될 수 있다. 축상 효율은 실질적으로 변하지 않을 수 있다. 또한, 광각 모드 성능은 증가될 것이다.
본 개시내용의 임의의 양태는 임의의 조합으로 적용될 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 다양한 광학 시스템에서 사용될 수 있다. 본 실시예는 다양한 프로젝터, 프로젝션 시스템, 광학 구성요소, 디스플레이, 마이크로 디스플레이, 컴퓨터 시스템, 프로세서, 독립형 프로젝터 시스템, 시각 및/또는 시청각 시스템, 및 전기 및/또는 광학 장치를 포함하거나 함께 작동할 수 있다. 본 개시내용의 양태는 광학 및 전기 장치, 광학 시스템, 프리젠테이션 시스템, 또는 임의 유형의 광학 시스템을 포함할 수 있는 임의의 장치와 관련된, 임의의 장치와 실제적으로 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 실시예는 시각적 및/또는 광학적 프리젠테이션, 시각적 주변장치 등, 및 다수의 컴퓨팅 환경에서 사용되는 광학 시스템, 장치에서 이용될 수 있다.
개시된 실시예에 대해 상세히 진행하기 전에, 본 개시내용은 다른 실시예가 가능하기 때문에, 본 개시내용은 도시된 특정 배열의 상세한 설명에 대해 그 응용 및 생성이 제한되지 않음을 이해해야 한다. 또한, 본 개시내용의 양태는, 그 자체의 권리로 고유한 실시예를 정의하도록 상이한 조합 및 배열로 제공될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 용어는 설명을 위한 것으로, 제한하기 위한 것이 아니다.
본 개시내용의 이러한 그리고 다른 이점 및 특징은 본 개시내용을 전체적으로 볼 때 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
실시예는 첨부 도면에 예시로서 도시되어 있으며, 동일한 참조 부호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 공간 광 변조기를 조명하도록 배치된 전환식 백라이트를 포함하는 전환식 프라이버시 디스플레이 장치의 광학 스택을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 2는 비경사 렌즈면 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 3a 및 3b는 비경사 렌즈면 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4a는 교차 영역에 없는 광학 도파관의 비경사 렌즈면을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4b는 교차 영역에서 광학 도파관의 비경사 렌즈면을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4c는 교차 영역에서 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4d는 교차 영역에서 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역의 경사 단면 프로파일을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4e는 교차 영역에서 광학 도파관의 제2 경사 평면 영역을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 4f는 광학 도파관의 비경사 렌즈면을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 4g는 교차 영역에서 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역 및 광학 도파관의 비경사 렌즈면을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 5a는 축상 조명을 위한 평면형 비경사 영역을 포함하는 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 5b는 축상 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 6a는 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 6b는 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고;
도 6c는 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 6d는 축외 조명을 위한 경사 평면 특징부의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 6e는 축외 조명을 위한 경사 평면 특징부의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고;
도 6f는 축외 조명을 위한 경사 평면 특징부의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 6g는 경사 평면 특징부를 통해 입사 후 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 6h는 경사 평면 특징부를 통해 입사 후 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고;
도 6i는 경사 평면 특징부를 통해 입사 후 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 7은 광학 도파관의 출력을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 8a는 광 터닝 필름에 입사한 후 도 7의 배열에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 8b는 평면 대향면을 포함하는 광 터닝 필름을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 9a는 제2 입력 단부로부터의 광에 대한 경사 평면 특징부의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 9b는 제2 입력 단부로부터의 광에 대한 경사 평면 특징부의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고;
도 9c는 제2 입력 단부로부터의 광에 대한 경사 평면 특징부의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 10은 비경사 렌즈면 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관, 후방 리플렉터, 및 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트를 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 11a, 도 11b, 도 11c, 및 도 11d는 각 제1 프리즘면이 평면 표면을 포함하고 각 제2 프리즘면이 파상면을 포함하는 광 터닝 필름을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 12a는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 8b의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 12b는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 12c는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 8b의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 12d는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 13a는 광학 도파관의 제1 및 제2 입력 단부로부터 입력되는 광에 대한 각도 휘도 프로파일을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 13b는 광학 도파관의 제1 및 제2 입력 단부로부터 입력되는 광에 대한 정규화 각도 휘도 프로파일을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 14a, 도 14b, 도 14c, 도 14d, 및 도 14e는 비경사 렌즈면 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관의 표면을 제조하기 위한 도구를 형성하는 방법을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 14f 및 도 14g는 비경사 렌즈면 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관의 표면을 제조하기 위한 도구를 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 15는 본 개시내용에 따른 만곡형 입력 형상 광학 도파관을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 16은 평면 대향면 및 비틀린 대향면을 포함하는 광 터닝 필름을 제1 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 17은 평면 대향면, 비틀린 대향면, 및 평면 출력면을 포함하는 광 터닝 필름을 제2 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 18a는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 17a 및 도 17b의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 18b는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 17a 및 도 17b의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 19a는 프라이버시 모드 조명 및 전환식 액정 지연기를 제공하도록 배치된 광학 도파관을 포함하는 프라이버시 디스플레이의 광학 스택을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 19b는 프라이버시 작동 모드에서 전환식 지연기에 대한 등투과 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 20a는 광각 조명 및 전환식 액정 지연기를 제공하도록 배치된 광학 도파관을 포함하는 프라이버시 디스플레이의 광학 스택을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 20b는 광각 작동 모드에서 전환식 지연기에 대한 등투과 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 21a는 프라이버시 모드에서 작동하는 디스플레이에 대한 투과 출력 광의 관찰을 정면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 21b는 프라이버시 모드에서 작동하는 도 1a 내지 도 1c의 디스플레이의 외관을 정면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 22 및 도 23은 비경사 렌즈면 및 비경사 렌즈면과 교차하지 않는 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24a는 광학 도파관의 비경사 렌즈면을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24b는 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 24c는 광학 도파관의 제2 경사 평면 영역을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 25는 비경사 세장형 프리즘면 및 제1 및 제2 경사 교차 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 26a는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 25의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 26b는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 25의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 27a, 도 27b, 및 도 27c는 비경사 렌즈면, 경사 렌즈면, 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 28은 비경사 렌즈면 및 비경사 렌즈면 상에 배치된 제1 및 제2 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 29a 및 29b는 비경사 렌즈면 및 제1 및 제2 대향 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 29c는 비경사 렌즈면 및 제1 및 제2 대향 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관을 측면도로 나타낸 개략도이고;
도 30a는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 29c의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 30b는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 29c의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고;
도 31은 도 29c의 광학 도파관(1)을 포함하는 백라이트를 포함하는 디스플레이를 포함하는 차량 객실을 평면도로 나타낸 개략도이고;
도 32는 공간 광 변조기를 조명하도록 배치된 전환식 지향성 도파관을 포함하는 전환식 프라이버시 디스플레이 장치의 광학 스택을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고;
도 33은 공간 광 변조기를 조명하도록 배치된 전환식 지향성 도파관을 포함하는 시준형 디스플레이 장치의 광학 스택을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
디스플레이 장치에 상대적으로 좁은 출력 원뿔 각도를 제공하는 시준형 백라이트를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 본 개시내용에서, 시준형은 디스플레이 및/또는 백라이트, 예를 들어 40도 미만, 통상적으로 30도 미만의 전체 폭 절반 최대(FWHM) 휘도 원뿔 각도로부터의 협각 조명에 대해 허용되는 용어로 사용된다.
종래의 광각 백라이트와 비교하면, 시준형 백라이트는 정면 관찰자에게 고효율 광 출력을 제공하여, 주어진 전력 소비에 대해 휘도를 높이거나 주어진 휘도에 대해 전력 소비를 감소시킨다. 시준형 백라이트는 프라이버시 디스플레이에 낮은 축외 이미지 가시성을 제공할 수도 있다. 제1 작동 모드에서 협각 출력을 제공하고 제2 작동 모드에서 광각 출력을 제공하기 위해 전환식 시준형 백라이트를 제공하는 것이 더 바람직할 것이다. 작동 시, 단 한 명의 정면 사용자에게는 협각 출력이 제공될 수 있는 데 반해, 다수의 디스플레이 사용자에게는 광각 출력이 제공될 수 있다.
이제 다양한 전환식 디스플레이 장치의 구조 및 작동을 설명할 것이다. 본 설명에서, 공통 요소는 공통 참조 부호를 갖는다. 임의의 요소에 관한 개시내용은 동일하거나 대응하는 요소가 제공되는 각 장치에 적용된다는 점에 유의한다. 따라서, 간결성을 위해 이러한 개시내용은 반복되지 않는다.
도 1은 전환식 액정 지연기(300) 및 공간 광 변조기(48)를 조명하도록 배치된 전환식 백라이트(20)를 포함하는 전환식 프라이버시 디스플레이(100)의 광학 스택을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
광학 도파관(1)은 내부 전반사에 의해 광학 도파관(1)을 따라 광을 안내하기 위한 제1 및 제2 대향 도광면(6, 8)을 포함한다. 적어도 하나의 광 입력 단부(2)는 제1 및 제2 도광면(6, 8) 사이에 배치되고, 광 입력 단부(2)는 횡 방향(y축 방향)으로 연장된다.
백라이트(20)는 광학 도파관(1), 후방 리플렉터(3) 및 광 터닝 필름(5)을 포함한다. 광학 도파관(1)의 제2 표면(8)은 광학 도파관의 제1 표면(6)과 광 터닝 필름(5) 사이에 배치되고; 광 터닝 필름(5)은 광학 도파관(1)의 제2 표면(8)을 통해 투과된 광을 수광하도록 배치된다.
백라이트(20)는 제1 입력 단부(2)에서 광학 도파관(1)으로 광을 입력하도록 배치된 광원(15)을 더 포함한다. 광원(15)은 백색 발광 다이오드(LED)와 같은 광원 어레이를 포함할 수 있으며, LED 어레이는 횡 방향으로 연장된다. 추가 LED 어레이일 수 있는 적어도 하나의 추가 광원(17)은 제2 입력 단부(4)에서 광학 도파관(1)으로 광을 입력하도록 배치된다.
디스플레이 제어기(310), 백라이트 제어기(314), 제1 광원(15) 구동기(315) 및 제2 광원(17) 구동기(317)를 포함하는 제어 시스템은 제1 및 제2 광원(15, 17)으로부터의 광속을 제어하도록 배치될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 백라이트(20), 전환식 액정 지연기 스택(300) 및 광(400)을 출력하기 위한 공간 광 변조기(48)를 포함한다.
공간 광 변조기는 입력 편광기(210); TFT 기판(212); 통상적으로 적색 픽셀(220), 녹색 픽셀(222) 및 청색 픽셀(224)로 픽셀화되는 액정 층(214); 컬러 필터 기판(216) 및 출력 편광기(218)를 포함한다.
전환식 액정 지연기 스택(300)은 백라이트(20) 및 공간 광 변조기(48)와 직렬로 배치된다. 스택(300)은 액정 층(314)의 제어 가능한 정렬을 제공하기 위해 투명 전극 및 정렬 층을 갖는 기판(312, 316)을 포함하는 전환식 액정 지연기(301)를 포함한다. 스택(300)은 추가 편광기(332) 및 보상 지연기(330)를 더 포함하고, 다양한 실시예는 미국 특허 제10,126,575호 및 미국 특허 공보 제2019-0086706호에 기술되어 있으며, 이들 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.
전환식 액정 지연기 스택(300) 및 공간 광 변조기(48)는 광 터닝 필름(5)에 의해 투과된 광을 수광하도록 배치된다. 디퓨저(334)는 출력 원뿔 각도의 수정을 제공하고 추가로 모아레 및 무라 인공물을 최소화하도록 배치될 수 있다.
제어 시스템은 액정 지연기(301)에 걸친 전압을 제어하기 위해 전환식 액정 지연기 스택(300) 제어기(312) 및 액정 셀 구동기(315)를 더 포함할 수 있다. 제어기(312)는 전압 구동기(350)를 어드레싱하도록 배치되어, 전환식 액정 지연기(301)는 디스플레이가 광각 모드에서 작동할 때 제1 정렬 상태에서 구동되고, 디스플레이가 협각 프라이버시 모드에서 작동할 때 제2 정렬 상태에서 구동된다.
이제 광학 도파관(1)의 구조를 더 설명할 것이다.
도 2는 비경사 렌즈면(30) 및 경사 평면 표면(32, 36)을 포함하는 광학 도파관(1)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 3a 및 3b는 비경사 렌즈면(30) 및 경사 평면 표면(32, 36)을 포함하는 광학 도파관(1)을 사시도로 나타낸 개략도이다.
광학 도파관(1)의 적어도 하나의 광 입력 단부는 제1 광 입력 단부(2) 및 제1 광 입력 단부(2)와 대향하는 제2 광 입력 단부(4)를 포함한다.
광학 도파관(1)의 제1 도광면(6)은 평면 표면을 포함한다.
제2 도광면(8)은 (i) 렌즈면(30)을 포함하는 복수의 비경사 광 추출 특징부; 및 (ii) 어레이로 배열된 경사 평면 표면(32, 36)을 포함하는 복수의 경사 광 추출 특징부를 포함한다. 본 실시예에서, 복수의 비경사 광 추출 특징부는, 각각 종 방향(x축에 평행)으로 연장되는 곡면을 포함하는, 렌즈면(30)을 포함한다.
이제 제2 도광면(8)의 구조를 더 상세히 설명할 것이다.
도 4a는 교차 영역(34)에 없는 광학 도파관의 비경사 렌즈면(30)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
제2 도광면(8)은 어레이로 배열된 렌즈면(30)에 의해 형성된 복수의 비경사 광 추출 특징부를 포함하고, 각 비경사 광 추출 특징부(30)는 세장형이고 종 방향(x축 방향에 평행)으로 연장된다. 각 비경사 광 추출 특징부(30)는 종 방향에 직교하는 평면(129)에서 가변되고 종 방향으로의 기울기 성분이 없는 표면 법선 방향(130a, 130b, 130c)을 포함한다.
도 4b는 교차 영역(34)에서 광학 도파관의 비경사 렌즈면(30)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
복수의 비경사 렌즈면(30)은 교차 영역(34)에서 경사 평면 표면(32, 36)에 의해 교차되고; 교차 영역(34)에서 비경사 광 추출 특징부(31)의 폭은 종 방향으로 가변된다. 즉, 본 실시예에서, 각 렌즈면(30)은 그 폭이 평면 표면(32, 36) 사이의 커스프(37)를 향해 감소하도록 그에 인접한 경사 평면 표면(32, 36)의 평면에 의해 양분된다.
도 4c는 교차 영역(34)에서 광학 도파관(1)의 제1 경사 평면 영역(32)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
제2 도광면(8)은 어레이로 배열된 복수의 경사 평면 표면(32)을 더 포함하고, 각 경사 평면 표면(32)은 종 방향으로의 성분을 갖는 디스플레이 법선 방향(130)에 대해 경사각(133)으로 경사진 적어도 하나의 표면 법선 방향(132)을 포함한다.
복수의 경사 광 추출 특징부는 도 4c에서 음영으로 도시된 제1 복수의 경사 평면 표면(32)을 포함한다. 제1 복수의 경사 평면 표면(32)의 각 평면 표면(32)은 경사각(133)을 갖는 표면 법선(132)을 가지며, 표면 법선(132)의 기울기는 제1 광 입력 단부(2)로부터 멀어지는 종 방향(x축에 평행)으로의 성분을 갖는다.
복수의 경사 광 추출 특징부는 더 후술될 도 4e에서 음영으로 도시된 제2 복수의 광 추출 평면 표면(36)을 포함한다. 각 평면 표면(36)은 경사각(137)을 갖는 표면 법선 방향(136)을 가지며, 표면 법선(137)의 기울기는 제1 광 입력 단부(2)를 향하는 종 방향으로의 성분을 갖는다.
경사 평면 표면(32, 36)은 평면 경사 광 추출 특징부이다. 평면 표면(32, 36)은 횡 방향으로의 성분을 갖지 않는 표면 법선 방향을 가질 수도 있으며, 즉 표면 법선(132, 136)은 x-z 평면에 배열될 수 있다.
도 4d는 교차 영역에서 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역의 경사 단면 프로파일(33)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다. 단면 프로파일(33)은 예를 들어 삼각형 영역을 포함할 수 있다. 유리하게는, 이러한 구조는 후술될 바와 같이 편리하게 툴링될 수 있다.
도 4e는 교차 영역(34)에서 광학 도파관(1)의 제2 경사 평면 표면(36)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 4f는 광학 도파관(1)의 비경사 렌즈면(30)을 측면도로 나타낸 개략도이고; 도 4g는 교차 영역에서 광학 도파관의 제1 경사 평면 영역 및 광학 도파관의 비경사 렌즈면(30)을 평면도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 2 내지 도 4g의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 경사각(133)은 2도일 수 있고 경사각(137)은 88 일 수 있다. 보다 일반적으로, 도 2에 도시된 유형의 광학 도파관(1)에서, 제1 복수의 경사 평면 표면(32)의 종 방향의 경사각(133)은 0.25도 내지 5도, 바람직하게는 0.5도 내지 4도, 가장 바람직하게는 1도 내지 3도일 수 있고; 복수의 제2 경사 평면 표면(36)의 종 방향의 경사각(137)은 80도 내지 90도, 바람직하게는 85도 내지 90도일 수 있다.
복수의 비경사 렌즈면(30) 중 적어도 일부는 적어도 하나의 경사 평면 표면(32, 36)에 의해 교차 영역(34)에서 교차된다. 이하의 도 14a 내지 도 14g는 광학 도파관(1)의 표면(8)을 제공하기 위한 도구에 대한 절단 방법을 도시하고 있다. 이러한 툴링 공정 동안, 평면 표면(32, 36)은 렌즈면(30)을 통해 절단될 수 있거나, 또는 평면 표면(32, 36)은 렌즈면에 의해 절단될 수 있다. 교차 영역(34)은 각각의 절단 교차부에 의해 제공된다.
본 실시예에서, 어레이는 2차원이다. 조명은 LCD 백라이트를 위해 넓은 영역에 걸쳐 제공될 수 있으며, 유리하게는 높은 균일성을 달성한다.
이제 광 추출 특징부의 작동이 제1 입력 단부(2)로부터의 광 입력에 대해 더 설명될 것이다.
도 5a는 축상 조명을 위한 광학 도파관(1)의 제1 경사 평면 표면(32)의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이다. 광선(180)은 표면(6 및 8) 사이에서 안내되어 전파된다. 광선(180)은 경사각(133)에 의해 주어진 평면 표면(32)의 테이퍼링에 의해 점진적으로 감소되는 표면(6, 8)에서 입사각을 갖는다. 광학 도파관(1)의 재료에서 임계각보다 더 작은 입사각에 있는 광선은 제1 또는 제2 안내 표면(6, 8)을 그레이징하기에 가까운 각도에서 추출된다. 작동 시, 평면 표면(32)의 경사각(133)은 광학 도파관(1)으로부터 충분한 광 누출을 단독으로 제공하지 않도록 마련되며; 즉 비경사 렌즈면(30)이 존재하지 않으면 불충분한 누출이 존재할 것이다.
도 5b는 축상 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이다. 비경사 렌즈면(30)에서의 각 반사에서, 도 5b의 도면의 평면을 벗어난 광선(182)의 편향이 제공된다. 따라서, 그 결과에 따른 광선은 렌즈면(30)의 경사면으로 인해 테이퍼 효과를 본다. 일부 반사는 입사각을 증가시키는 반면 다른 반사는 입사각을 감소시킨다. 작동 시, 순 광선 입사각 변화는 작고 광학 도파관(1)으로부터 충분한 빛 누출을 제공하지 않으며; 즉 평면 표면(32)이 존재하지 않으면 불충분한 누출이 존재할 것이다.
이제 렌즈면(30)으로부터의 광 추출의 지향성이 평면 표면(32)에서 반사를 겪지 않은 광에 대해 렌즈면(30)에 걸친 상이한 위치에서 입사되는 광선에 대해 더 설명될 것이다.
도 6a는 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고; 도 6b는 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고; 도 6c는 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이다.
광선(184a, 184b, 184c)은 렌즈면(30)에서 각각 입사 위치(185a, 185b, 185c)를 갖는다. 평면도에서, 광선(184a, 184c)은 경사 렌즈면(30)에 의해 편향된다. 단면도에서 반사각은 표면(30)에 걸쳐 가변되는 반면, 측면도에서 반사각은 수정되지 않는다. 각 반사에 대해, 광선 각도는 광이 추출되지 않는 임계각보다 충분히 높다.
도 6d는 축외 조명을 위한 경사 평면 특징부의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고; 도 6e는 축외 조명을 위한 경사 평면 특징부의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고; 도 6f는 축외 조명을 위한 경사 평면 특징부의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이다.
광선(184a, 184b, 184c)은 평면 표면(32)에서 각각 입사 위치(185a, 185b, 185c)를 갖는다. 평면도 및 단면도에서, 광선(184a, 184b, 184c)은 경사 평면 표면(32)에 의해 약간 편향된다. 측면도에서, 평면 표면(32)의 우세한 효과가 시각화될 수 있고, 각도(187b)는 각도(187a)보다 작다. 따라서, 평면 표면(32)의 경사각(133)은 광선(184b)을 임계각에 더 가깝게 지향시킨다.
이제 평면 표면(32) 및 비경사 렌즈면(30)의 결합 효과를 설명할 것이다.
도 6g는 경사 평면 표면(32)을 통해 입사 후 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고; 도 6h는 경사 평면 표면(32)을 통해 입사 후 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고; 도 6i는 경사 평면 표면(32)을 통해 입사 후 축외 조명을 위한 비경사 렌즈 구조의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c의 배열과 비교하면, 광선(184a-c)은 평면 표면(32)에서 반사 후에 감소되는 입사각을 갖는다. 광선(184a, 184b)은 렌즈면(30)에 입사할 때 여전히 임계 입사각보다 높게 유지된다. 그러나, 광선(184c)은 임계각보다 낮은 각도로 입사되어 추출된다. 추출 방향은 도 6g에 도시된 바와 같이 입사 광선 각도에 비해 종 방향을 향해 경사진다. 이러한 방식으로, 평면 표면(32) 및 렌즈면(30)은 종 방향에 가까운 방향으로 광을 추출하도록 협력한다.
도 7은 광학 도파관의 출력을 평면도로 나타낸 개략도이다. 따라서, 광선(188a, 188b, 188c)을 포함하는 광 원뿔은 렌즈면(30)으로부터 우선적으로 출력되어, 광이 경사 표면을 향해 이동하게 된다. 따라서, 반사된 광선 다발(189a-c)은 또한 대향 경사진 렌즈면으로부터 제공된다.
더 상세히 논의되지 않은 도 5a 내지 도 7의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도 8a는, 세장형 프리즘 요소(50)의 평면 대향면(52, 54)을 포함하는 광 터닝 필름을 사시도로 나타낸 개략도인 8b에 도시된 바와 같이, 터닝 필름(5)에 입사한 후 도 7의 배열에 대한 시뮬레이션된 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다. 프로파일은 x축에 평행한 방향이 고도를 나타내고 직교 방향이 관찰자를 위한 횡 방향을 나타내도록 도파관(1)의 하측을 따라 배열된 입력 LED(15)가 배열된 장치에 대해 예시되어 있다.
본 개시내용의 시야 플롯은 횡 방향 시야각에 대한 종 방향 시야각에 대해 출력 휘도의 변화를 나타낸다. 본 예시적인 실시예에서, 공급원(15)은 디스플레이(100)의 하부 에지에 배치될 수 있고 공급원(17)은 디스플레이(100)의 상부 에지에 배치될 수 있다. 이러한 배열에서, 수평 시야각 방향은 횡 방향(x축에 평행)이고 수직 시야각 방향은 종 방향(y축에 평행)이다.
종 방향에서, 광선 분포는 도광면(8) 상의 그레이징 입사각에 가까운 광에 의해 제공되어 제한된 원뿔 각도를 갖는다. 횡 시야각 방향에서, 출력 휘도 프로파일은 도 7에 도시된 바와 같이 렌즈면(30)으로부터의 광선 분포에 의해 결정된다.
유리하게는, 매우 좁은 원뿔 각도가 제공될 수 있다. 이러한 조명 프로파일은 전력 소비를 줄이거나 주어진 입력 전력 소비에 대한 출력 휘도를 높이기 위해 고효율 출력에 사용될 수 있다. 또한, 이러한 휘도 프로파일은 더 후술될 바와 같이 프라이버시 디스플레이에 사용될 수 있다.
도 8a에 제공된 것보다 더 넓은 각도의 출력 프로파일을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 9a는 제2 입력 단부로부터의 광에 대한 경사 평면 표면(36)의 작동을 평면도로 나타낸 개략도이고; 도 9b는 제2 입력 단부로부터의 광에 대한 경사 평면 특징부의 작동을 단면도로 나타낸 개략도이고; 도 9c는 제2 입력 단부로부터의 광에 대한 경사 평면 특징부의 작동을 측면도로 나타낸 개략도이다.
도 7과 비교하면, 평면 표면(36)에 입사되는 광선(190a, 190b)은 인터페이스에서 굴절에 의해 광각 확산으로 지향된다. 추가로 도시될 바와 같이, 이러한 출력은 광범위한 광학 출력을 제공한다. 유리하게는, 전환식 광각 범위를 갖는 광학 도파관(1)이 제공될 수 있다.
평면 표면(36)으로부터의 추출은 후방 리플렉터(3)가 아닌 광 터닝 필름(5)에 근접한다. 그렇지 않으면 추출이 제1 안내면(8)에서 일어난 경우에 존재하는 프레넬 반사 증가로 인해 추출 효율성은 향상된다. 유리하게, 광각 출력의 효율성이 향상된다.
이제 광학 도파관(1)을 포함하는 도 1의 백라이트(20)의 작동을 더 설명할 것이다.
도 10은 비경사 렌즈면(30) 및 경사 평면 표면(32, 36)을 포함하는 광학 도파관, 후방 리플렉터(3), 및 광 터닝 필름(5)을 포함하는 백라이트(20)를 측면도로 나타낸 개략도이다. 도 11a 내지 도 11d는 각 제1 프리즘면(40)이 평면 표면을 포함하고 각 제2 프리즘면(42)이 파상면을 포함하는 광 터닝 필름(5)을 사시도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 10 내지 도 11d의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
광 터닝 필름(5)은 통상적으로 평면인 제1 표면(55) 및 횡 방향(y축에 평행)으로 세장형인 프리즘 요소(50)의 어레이를 포함하는 제1 표면(55)과 대향하는 제2 표면을 포함한다. 프리즘 요소 어레이의 프리즘 요소(50)의 각각은 대향하는 제1 및 제2 프리즘면(52, 54)을 포함한다. 각 제1 프리즘면(52)은 디스플레이 법선 방향(z축 방향)으로부터 경사각(151)만큼 경사진 표면 법선(152) 방향을 가지며, 제1 입력 단부(2)를 향해 종 방향(x축에 평행)으로 경사진 성분을 갖는다. 각 제2 프리즘면(54)은 디스플레이 법선 방향(z축 방향)으로부터 경사각(153)만큼 경사진 표면 법선 방향(154)을 가지며, 제1 입력 단부(2)로부터 멀어지는 종 방향으로 경사진 성분을 갖는다.
광원(15)이 작동될 때, 광선(172, 174)은 광학 도파관(1)의 제1 입력 단부(2)로 입력되고 도파관(1) 내에서 내부 전반사에 의해 안내된다. 더 후술될 바와 같이, 복수의 비경사 렌즈면(30) 및 경사 평면 표면(32)은 출력 광선(172, 174)으로서 제1 및 제2 도광면(6, 8)을 통해 안내된 광선(170)을 지향시키도록 배향된다. 평면 표면(36)은 제1 입력 단부(2)로부터 전파되는 광을 위해 숨겨져 있어서 실질적으로 출력 광에 기여하지 않는다.
표면(8)으로부터의 출력 방향은 광학 도파관(1) 내의 임계각에 가까워서 통상적으로 공기 중의 표면(8)으로부터의 그레이징 입사에 가까운 광선(172, 174)에 대한 것이다.
백라이트(20)는 광학 도파관(1)의 제1 표면(6)을 통해 투과되는 광선(174)을 반사하도록 배치된 제1 도광면(6)과 대향하는 후방 리플렉터(3)를 더 포함한다. 표면(6)을 통과하는 광선은 후방 리플렉터(3)에 입사되고 광학 도파관(1)을 통해 다시 반사된다.
광학 도파관으로부터 출력된 후, 광학 도파관(1)으로부터의 출력 광선(172, 174)은 터닝 필름(5)으로 입력되고, 이에 따라 이들은 제2 프리즘면(54)에 의해 굴절되고 내부 전반사에 의해 제1 프리즘면(52)에 의해 반사된다.
광선은 디스플레이 표면 법선 방향(z축에 평행)을 향해 반사되어, 유리하게 높은 정면 휘도를 달성한다.
제2 프리즘면(54)의 파상은 광선(172, 174)에 광선 방향의 일부 편향을 제공할 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 표면(54)은 횡 방향에 직교하는 x-z 평면에서 파상으로서 도시되어 있다. 그러나, 파상은 주로 x-y 평면에 있다. 따라서, 광선은 종 방향으로 확산되는 것으로 도시되어 있지만, 도 11a 내지 도 11d에 도시된 이러한 파상 패싯은 주로 횡 방향으로 확산을 제공하도록 배열된다.
이러한 편향은 파상면(54)에서의 굴절에 의해 제공되어 상대적으로 작다. 소량의 원뿔 확산은 파상 프리즘면(54)에 의해 광선(172, 174)에 제공될 수 있다.
본 실시예는 제1 단부(2)에서 단일 광원(15)을 제공할 수 있다. 유리하게는, 좁은 출력 원뿔 각도가 제공되어, 더 후술될 바와 같이 프라이버시 작동을 위한 낮은 축외 휘도 및 높은 정면 효율을 달성할 수 있다. 또한, 좁은 베젤 폭을 달성할 수 있다.
제1 작동 모드에 비해 더 넓은 시야각을 제공하는 제2 작동 모드를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
제2 광원(17)은 광학 도파관(1)의 제2 입력 단부(4)에 입력 광을 입력하도록 배치될 수 있다. 복수의 비경사 광 추출 특징부(30) 및 경사 평면 표면(32)은 안내 광선으로서 광학 도파관(1) 내에서 안내된 광선(176c)을 지향시키도록 배향된다. 평면 표면(36)은 입사 광선(176a, 176b)이 평면 표면(36)에 의해 출력 광으로서 굴절되도록 제2 입력 단부(4)와 대향한다. 후술될 바와 같이, 투과된 광선(176a, 176b)에 대해 평면 표면(36)으로부터 출력된 광의 원뿔 각도는 광선(172, 174)에 대한 것보다 실질적으로 클 수 있다.
평면 표면(36)은 광 터닝 필름(5)의 프리즘 요소(50)와 광학 도파관(1)의 동일한 측면에 배열된다. 출력 광은 후방 리플렉터(3)에 의해 반사되지 않거나 또는 제1 평면 표면(6)을 통해 출력되지 않는다. 리플렉터(3) 근처에 배열된 평면 표면(36)을 갖는 배열과 비교하면, 본 실시예에서 프레넬 반사 손실은 감소되어, 유리하게는 추출 효율이 제2 작동 모드에서 개선된다.
광학 도파관(1)으로부터의 출력 광선(176a, 176b)은 제1 프리즘 패싯(52)에 의해 굴절되고 내부 전반사에 의해 제2 프리즘면(54)에 의해 반사된다. 광선(172, 174)과 비교하면, 광선은 굴절보다는 오히려 파상 패싯(54)에서 반사를 겪는다. 반사면의 유효 광학 파워는 굴절 광에 대한 동일면의 광학 파워의 약3 배이므로, 파상은 광선(172, 174)에 비해 실질적인 확산 효과를 제공할 수 있다.
평면 표면(36) 및 파상 프리즘면(54)은 공급원(15)에 의해 입력 단부(2)로부터 입력된 광에 대해 달성된 출력 원뿔 각도보다 실질적으로 더 큰 공급원(17)에 의해 제2 단부로부터 입력되는 광에 대한 출력 원뿔 각도를 달성할 수 있다. 유리하게는, 광각 모드에서 출력 원뿔 각도가 실질적으로 증가될 수 있다. 이러한 백라이트(20)는 광범위한 시야각에서 편리하게 볼 수 있는 디스플레이(100)를 제공할 수 있다.
이제 도 2 내지 도 6d의 예시적인 실시예의 시뮬레이션된 휘도 분포가 광원(15) 및 광원(17)에 의한 조명에 대해 설명될 것이다.
도 12a는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 8b의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고; 도 12b는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관(1) 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름(5)을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다.
따라서, 도 12a 및 도 12b는 광원(15)에 의한 본 예시적인 실시예의 광학 도파관(1) 및 터닝 필름(5)의 조명에 대한 시뮬레이션된 외관을 도시하고 있으며, 각 윤곽은 20% 휘도 윤곽 간격을 나타낸다. 파라미터 X는 제1 입력 단부(2)로부터의 상대 거리를 나타내며 식 1에 의해 주어지고, 도 10에 도시된 바와 같이 x는 입력 단부(2)로부터의 거리이고 L은 광학 도파관(1)의 길이이다.
X = x / L 식 1
휘도 출력 프로파일은 디스플레이 법선 방향(130)에 대해 대략 +/-20도 횡 방향 시야각 및 +/-10도 종 방향 시야각 내에서 제공된다.
유리하게는, 이러한 조명 프로파일은 정면 사용자에게 높은 조명 효율을 달성할 수 있다. 또한, 이러한 프로파일은 광학 도파관(1)의 길이를 따라 실질적으로 균일하여, 높은 휘도 균일성을 달성한다. 이러한 프로파일은 또한 더 후술될 바와 같이 프라이버시 디스플레이의 프라이버시 모드 작동을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 12b는 평면 표면에 비해 터닝 필름(5)의 면(45) 상의 파상에 의해 실질적으로 증가된 횡 방향 확산이 제공되지 않는 점에서 도 12a와 다르다. 유리하게는, 파상에 의해 횡 방향 시야의 작은 변화만이 제공되며 프라이버시 성능은 유사하다.
도 12c는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 8b의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고; 도 12d는 광이 광학 도파관(1)의 제2 입력 단부(2)로 광원(17)에 의해 입력될 때 도 2의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다. 도 12b의 출력과 비교하면, 시야는 횡 방향으로 약 +/-40도까지 증가된다. 유리하게는, 디스플레이는 광각 작동 모드에 대해 증가된 범위의 횡 시야 방향에서 볼 수 있다.
도 12d는 평면 표면에 비해 터닝 필름(5)의 면(45) 상의 파상에 의해 증가된 횡 방향 확산이 제공되는 점에서 도 12c와 다르다. 유리하게는, 횡 방향 시야가 증가되고 광각 성능이 향상된다.
도 12a 내지 도 12d의 시야 프로파일은 디퓨저(334) 및 출력 편광기(218)와 같은 다른 디스플레이 표면에 배열된 디퓨저에 의해 더 확장될 수 있다. 디퓨저는 대칭 또는 비대칭 디퓨저일 수 있다. 예를 들어, 비대칭 표면 릴리프 미세 구조를 포함하는 비대칭 디퓨저는 예를 들어 종 방향으로 증가된 원뿔 각도를 제공하면서 횡 방향 각도 프로파일에 실질적으로 변화를 제공하지 않을 수 있다. 유리하게는, 종 방향(통상적으로 수직 방향일 수 있음)의 시야 자유가 확장될 수 있고, 횡 방향의 프라이버시 시야각은 실질적으로 수정되지 않는다. 또한, 광학 도파관(1)의 반복 커스프(37), 광 터닝 필름(5), 및 각각 종 방향으로의 주요 성분을 갖는 공간 광 변조기(48)의 픽셀 사이의 모아레 비팅이 최소화될 수 있다.
이제 단일 종 방향 시야각에 대한 시야각 프로파일을 설명할 것이다.
도 13a는 광학 도파관(1)의 제1 및 제2 입력 단부(2, 4)로부터 입력되는 광에 대해 횡 방향 시야각(72) 프로파일(76, 78)에 대한 각도 휘도(70)를 나타낸 개략적 그래프이고; 도 13b는 광학 도파관(1)의 제1 및 제2 입력 단부(2, 4)로부터 입력되는 광에 대한 정규화 각도 휘도 프로파일을 나타낸 개략적 그래프이다. 프라이버시 작동 모드에서, 프로파일(76)은 광원(15)에 의해 조명에 제공될 수 있는 반면, 광각 모드에서 프로파일(78)은 광원(17)에 의해 조명에 제공될 수 있다. 프로파일(78)에 대한 전체 폭 절반 최대 폭은 프로파일(76)에 대해 실질적으로 더 크다. 또한, 축외 시야 위치의 경우, 휘도가 실질적으로 감소된다.
유리하게는, 전환식 프라이버시 디스플레이가 제공될 수 있다.
이제 광학 도파관(1)의 표면(8)을 형성하는 데 사용될 도구를 제공하는 방법을 설명할 것이다.
도 14a 내지 도 14e는 비경사 렌즈면 및 경사 평면 표면을 포함하는 광학 도파관의 표면을 제조하기 위한 도구를 형성하는 방법을 사시도로 나타낸 개략도이다.
도 14a에 도시된 바와 같은 제1 단계에서, 평면 도구(60) 블랭크가 제공된다. 도구 블랭크는 예를 들어 구리 또는 니켈일 수 있다. 도 14b에 도시된 바와 같은 제2 단계에서, 만곡형 절단면(63)을 갖는 다이아몬드(62)는 도구(60)의 표면에서 종 방향에 평행하게 정렬된 원통형 홈(64) 스크라이브하는 데 사용되며, 균일한 렌즈면은 도 14c에 도시된 바와 같이 제공된다.
제3 단계에서, 평면 절단면(65)을 갖는 다른 다이아몬드(66)는 도구(60)의 표면에 대해 각도(67)로 경사지고, 각도(67)는 통상적으로 평면 표면 법선의 각도(133)와 동일하다. 도구가 교차 영역(34)에서 렌즈 홈(64)을 통해 절단하도록 도구는 종 방향에 직교하는 횡 방향으로 평면 홈을 스크라이브하는 데 사용된다.
도 14e는 대안적인 절단 순서를 도시하고 있다. 제2 단계(미도시)에서, 선형 패싯(68)은 횡 방향으로 절단되고, 제3 단계에서 렌즈 홈은 만곡형 절단면(63)을 갖는 다이아몬드(62)에 의해 선형 패싯(68)을 통해 절단된다.
도 14f 및 도 14g는 도 14a 내지 도 14e에 도시된 바와 같이 절단되고 홈(64) 및 평면 영역(61, 69)을 포함하는 경사 평면 표면 및 비경사 렌즈면을 포함하는 광학 도파관의 표면을 제조하기 위한 도구를 사시도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 14a 내지 도 14g의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
이러한 도구는 예를 들어 광학 도파관(1)의 사출 성형, 핫 엠보싱 또는 UV 캐스팅에 사용될 수 있다.
유리하게는, 광학 표면(6)은 평면이고 지지 기판 또는 평면 사출 금형에 의해 편리하게 제공될 수 있다. 또한, 높은 충실 특징을 제공하여 높은 추출 효율을 달성할 수 있다. 표면(8)은 도광판(LGP)을 제공하기 위해 0.4mm 이상 두께의 PMMA 또는 PET 기판과 같은 단단한 기판 상에 제공될 수 있다. 대안적으로, 0.4mm 미만 두께의 박형 가요성 기판을 사용하여 가요성 디스플레이에 사용하기 위한 도광 필름(LGF)을 제공할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 영역에 만곡형 코너 또는 노치를 제공하기 위해 디스플레이(100)를 위한 자유형 형상을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 15는 만곡형 입력 형상 광학 도파관(1)을 평면도로 나타낸 개략도이다. 입력 측면(2)에는 성형 부품의 성형 또는 절단에 의해 선형 영역(21a) 및 만곡 영역(21c, 21b)이 제공될 수 있다. 유리하게는, 자유형 형상의 디스플레이가 제공될 수 있다. 더 상세히 논의되지 않은 도 15의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
통상적인 프라이버시 모드 작동에서, 디스플레이에는 횡 방향으로 상대적으로 좁은 시야각 및 종 방향으로 더 넓은 시야 자유가 제공될 수 있다. 통상적으로 수평 방향일 수 있는 횡 방향의 축을 중심으로 디스플레이 회전을 가능하게 하기 위해 종 방향의 시야 자유를 최대화하는 것이 바람직할 것이다.
도 16은 서로에 대해 각도(57)로 경사진 패싯(56a, 56b)을 포함하는 비틀린 대향면(54) 및 평면 대향면(52)을 포함하는 광 터닝 필름(5)을 제1 사시도로 나타낸 개략도이다. 도 17은 평면 대향면(52), 비틀린 대향면(54), 및 평면 출력면을 포함하는 광 터닝 필름(5)을 제2 사시도로 나타낸 개략도이다. 더 상세히 논의되지 않은 도 16 및 도 17의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
면(54)은 2개보다 많은 패싯을 포함할 수 있거나 또는 곡면일 수 있다. 도 11a 내지 도 11d의 파상 표면과 비교하면, 패싯은 주로 종 방향으로 확산을 제공하도록 배열된다.
작동 시, 제2 단부(4)에 배치된 광원(17)으로부터의 광선은 터닝 필름(5)의 면(54)에서 내부 전반사에 의해 편향되고, 도 11a 내지 도 11d의 파상 표면에 의해 횡 방향으로 확산되는 것에 비해 종 방향으로 확산된다.
도 18a는 광이 광학 도파관(1)의 제1 단부(2)로 입력될 때 도 2의 광학 도파관(1) 및 도 16 및 도 17의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트(20)에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고; 도 18b는 광이 광학 도파관(1)의 제2 단부(4)로 입력될 때 도 2의 광학 도파관(1) 및 도 16 및 도 17의 광 터닝 필름(5)을 포함하는 백라이트(20)에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다.
프라이버시 작동 모드에서, 고효율과 낮은 프라이버시 누화 레벨을 유리하게 달성하기 위해 좁은 시야가 제공된다. 광각 모드에서, 종 방향 시야는 예를 들어 도 12d에 비해 실질적으로 증가된다. 유리하게는, 디스플레이는 더 넓은 범위의 시야각에서 볼 수 있다. 또한, 디스플레이는 랜드스케이프 및 포트레이트 시야 양자에 대해 실질적으로 균일한 조명 프로파일을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 광각 모드에 대한 총 출력은 광원(15 및 17) 양자로부터의 조명에 의해 제공될 수 있으며, 이에 따라 결합된 출력은 피동 공급원(15, 17)의 상대적 광속에 의해 결정되는 비율로 도 18a 및 18b의 조합일 수 있다. 유리하게는, 출력 지향성은 광원(15, 17)의 제어에 의해 조정될 수 있다.
프라이버시 작동 모드에서, 본 실시예의 백라이트(20)는 스누퍼가 예를 들어 백라이트(20)에서의 산란 및 확산으로부터 발생하는 디스플레이 상의 이미지 데이터를 인지할 수 있게 하는 시야 영역에 미광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 스누퍼는 주변 조명 조건에 따라 피크 정면 휘도의 0.5%보다 큰 휘도에서 이미지 데이터를 관찰할 수 있다. 통상적인 협각 백라이트는 축외 시야 위치(예를 들어 +-45도의 횡 방향 시야 위치)에 대해 2% 이상의 축외 휘도를 달성할 수 있다. 스누퍼에 대한 축외 이미지의 가시성을 최소화하는 것이 바람직할 것이다.
도 19a는 프라이버시 모드 조명 및 제1 액정 정렬 상태에서 구동되는 전환식 액정 지연기(300)를 제공하도록 배치된 제1 단부(2)에서 광원(15)에 의해 조명되는 광학 도파관(1)을 포함하는 백라이트(20)를 포함하는 프라이버시 디스플레이의 광학 스택을 평면도로 나타낸 개략도이다.
프라이버시 디스플레이 향상을 위한 전환식 액정 지연기(300)는 미국 특허 제10,126,575호 및 미국 특허 공보 제2019-0086706호에 기술되어 있으며, 이들 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 원용된다.
도 1과 비교하면, 공간 광 변조기(48)는 백라이트(20)와 전환식 액정 지연기(300) 사이에 배치되지만, 성능은 두 배열에 대해 실질적으로 동일할 것으로 예상된다. 따라서, 디스플레이 장치(100)는 공간 광 변조기(48)의 측면에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 편광기(218 또는 210); 디스플레이 편광기(218)와 공간 광 변조기(48)의 동일한 측면에 배치된 추가 편광기(318); 및 디스플레이 편광기(218)와 추가 편광기(318) 사이에 배치된 액정 재료(314)의 층을 포함하는 전환식 액정 지연기(330, 314)를 포함한다.
도 1로 돌아가면, 프라이버시 작동을 위한 제2 상태에서 작동 시, 광원 구동기(315)가 활성화되어 제1 광원(15)을 구동한다. 또한, 액정 지연기(300) 제어기(312)는 협각 시야를 제공하도록 작동된다. 다시 말해서, 광원(15)이 제1 입력 단부(2)에서 광학 도파관(1)에 광을 입력하도록 배치될 때, 제1 전압(V1)은 전극(311a, 311b)을 통해 전환식 액정 지연기(300)에 걸쳐 인가되어 액정 층(314)의 분자가 제1 배향 배열을 갖는다.
작동 시, 백라이트(20)로부터의 편광되지 않은 광선(400, 402)은 전기 벡터 투과 방향(211)을 갖는 공간 광 변조기(48) 입력 편광기(210)에 의해 편광된다. 픽셀 층(214)에 의한 변조 후, 전기 벡터 투과 방향(219)을 갖는 출력 편광기(218)는 편광 상태(360, 361)를 광선(400, 402)에 제공한다. 보상 지연기(300) 및 전환식 액정 층(314)은 광선(400)에 대한 편광 상태(362)에 실질적으로 변화를 제공하지 않고, 축외 광선(402)에 수정된 편광 상태(364)를 제공하도록 배치된다. 방향(219)에 평행한 전기 벡터 투과 방향(319)을 갖는 추가 편광기(318)는 광선(400)을 투과시키지만 광선(402) 상의 광을 흡수하여 축외 방향에 대한 투과를 실질적으로 감소시킨다.
도 19b는 프라이버시 작동 모드에서 보상된 전환식 지연기에 대한 등투과 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다.
시야 프로파일의 배향은 프라이버시 모드에서 미광 휘도의 감소를 제공하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 축외 휘도는 도 18a의 출력 광 원뿔과 도 19b의 투과 시야 프로파일의 조합에 의해 넓은 시야에 대한 피크 정면 휘도의 1% 미만으로 감소될 수 있다.
유리하게는, 스누퍼에 의해 보이는 출력은 전환식 액정 지연기를 포함하지 않는 디스플레이에 비해 실질적으로 감소되고 향상된 프라이버시 성능이 달성된다. 또한, 정면 휘도는 실질적으로 영향을 받지 않으므로 기본 사용자에게 고효율을 제공한다.
전환식 프라이버시 디스플레이를 위해 전환 가능한 넓은 시야를 제공하는 것이 더 바람직할 것이다.
도 20a는 시야각 조명 및 제2 액정 정렬 상태에서 구동되는 전환식 액정 지연기(300)를 제공하도록 배치된 제2 단부(4)에서 광원(17)에 의해 조명되는 광학 도파관(1)을 포함하는 백라이트(20)를 포함하는 프라이버시 디스플레이의 광학 스택을 평면도로 나타낸 개략도이다.
도 1로 돌아가면, 시야각 작동을 위한 제2 상태에서 작동 시, 광원 구동기(317)가 활성화되어 제2 광원(17)을 구동한다. 또한, 액정 지연기(300) 제어기(312)는 광각 시야를 제공하도록 작동된다. 다시 말해서, 광원(17)이 제2 입력 단부(4)에서 광학 도파관(1)에 광을 입력하도록 배치될 때, 제1 전압과 다른 제2 전압(V2)은 전극(311a, 311b)을 통해 전환식 액정 지연기(300)에 걸쳐 구동기(350)에 의해 인가되어 액정 층(314)의 분자가 제2 배향 배열을 갖는다.
작동 시, 보상 지연기(300) 및 전환식 액정 층(314)은 광선(400) 및 축외 광성(402)에 대한 편광 상태(362)에 실질적으로 변화를 제공하지 않도록 배치된다. 방향(219)에 평행한 전기 벡터 투과 방향(319)을 갖는 추가 편광기(318)는 광선(400, 402)을 투과시켜 축외 방향에 대해 실질적으로 휘도를 유지시킨다.
도 20b는 광각 작동 모드에서 전환식 지연기에 대한 등투과 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다. 유리하게는, 축외 뷰어에 의해 보이는 출력은 고휘도를 가지며 고효율 작동이 유지된다. 또한, 정면 휘도는 실질적으로 영향을 받지 않으므로 기본 사용자에게 고효율을 제공한다.
더 상세히 논의되지 않은 도 19a 내지 도 20b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
이제, 프라이버시 디스플레이의 시야를 더 설명할 것이다.
도 21a는 프라이버시 모드에서 작동하는 디스플레이에 대한 투과 출력 광의 관찰을 정면 사시도로 나타낸 개략도이다. 디스플레이(100)에는 백색 영역(603) 및 흑색 영역(601)이 제공될 수 있다. 관찰된 영역(601, 603) 사이의 휘도 차이가 인지될 수 있다면, 스누퍼(47)는 디스플레이 상의 이미지를 관찰할 수 있다. 작동 시, 기본 사용자(45)는 지향성 디스플레이의 광학 윈도우일 수 있는 시야 위치(26)에 대한 광선(400)에 의해 전체 휘도 이미지를 관찰한다. 스누퍼(47)는 광학 도파관 및 선택적인 전환식 액정 지연기(300)로부터 축외 위치에 대한 휘도 감소로 인해 시야 위치(27)에서 감소된 휘도 광선(402)을 관찰한다.
도 21b는 축외 휘도 감소를 갖는 프라이버시 모드(1)에서 작동하는 도 1의 디스플레이의 외관을 정면 사시도로 나타낸 개략도이다. 따라서, 상부 시야 사분면(530, 532), 하부 시야 사분면(534, 536) 및 횡 방향 시야 위치(526, 528)는 감소된 휘도를 제공하는 반면, 상하 중앙 시야 영역(522, 520) 및 정면 시야는 훨씬 더 높은 휘도를 제공한다.
유리하게는, 횡축을 중심으로 회전하기에 편안한 시야를 갖는 프라이버시 디스플레이가 제공될 수 있다.
이제 광학 도파관(1)의 다른 구조를 설명할 것이다.
도 22 및 도 23은 비경사 렌즈면(30) 및 비경사 렌즈면(30)과 교차하지 않는 경사 평면 표면(32, 36)을 포함하는 광학 도파관(1)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 24a는 광학 도파관(1)의 비경사 렌즈면(30)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 24b는 광학 도파관(1)의 제1 경사 평면 표면(32)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이고; 도 24c는 광학 도파관(1)의 제2 경사 평면 표면(36)을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다.
시뮬레이션에서, 이러한 구조는 도 2에 대해 전술한 바와 유사한 시야 휘도 특성을 제공한다. 도 2의 실시예와 비교하면, 이러한 구조는 교차 절단되지 않은 균일한 세장형 렌즈면을 제공할 수 있다. 교차 절단면의 교차점에서 산란을 줄일 수 있다. 유리하게는, 프라이버시 성능이 향상될 수 있다.
이제 광학 도파관(1)의 다른 구조를 설명할 것이다.
도 25는 광학 도파관(1)을 측면 사시도로 나타낸 개략도로서, 제2 도광면은 반대 각도로 경사진 횡 방향에 수직인 평면에서 표면 법선을 각각 갖는 두 표면(80, 82)을 포함하는 프리즘 특징부인 비경사 세장형 특징부를 포함하여 표면 법선은 횡 방향으로 세장형 프리즘 특징부의 폭에 걸쳐 가변된다. 제2 도광면은 또한 경사 광 추출 특징부를 형성하는 제1 및 제2 경사 교차 평면 표면(32, 36)을 포함한다.
더 상세히 논의되지 않은 도 22 내지 도 25의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도26a는 광이 광학 도파관의 제1 단부로 입력될 때 도 25의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고; 도 26b는 광이 광학 도파관의 제2 단부로 입력될 때 도 25의 광학 도파관 및 도 11a 내지 11d의 광 터닝 필름(5)을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다. 유리하게는, 프리즘면은 평면 표면 다이아몬드로 편리하게 제조될 수 있다. 또한, 프라이버시 모드에서 출력 프로파일을 확대하여 축상 시야에 대한 균일성을 높일 수 있다.
이제 광학 도파관(1)의 다른 구조를 설명할 것이다.
도 27a 내지 도 27c는 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도로서, 제2 안내면은 비경사 광 추출 특징부인 비경사 렌즈면(30) 및, 또한 경사 광 추출 특징부인 경사 렌즈면(432) 및 경사 평면 표면(436)을 포함한다. 즉, 경사 광 추출 특징부는 종 방향으로 연장되는 렌즈면(432) 및 평면 표면(436)을 포함한다. 유리하게는, 비경사 렌즈면(30)을 절단하는 데 사용되는 동일한 다이아몬드를 사용하여 경사 렌즈면(432)을 절단해서 비용과 복잡성을 줄일 수 있다.
이제 광학 도파관(1)의 다른 구조를 설명할 것이다.
도 28은 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도로서, 제2 안내면은 비경사 광 추출 특징부인 비경사 렌즈면(30) 및 비경사 렌즈면(30) 상에 배열된 경사 광 추출 특징부인 제1 및 제2 경사 평면 표면(632, 636)을 포함한다. 도 2와 비교하면, 평면 표면(632, 636)은 도광면(8)에 걸쳐 랜덤으로 배열될 수 있으며, 유리하게는 모아레의 출현을 감소시킨다.
2개의 상이한 협각 조명 지향성을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 29a 및 도 29b는 광학 도파관을 사시도로 나타낸 개략도로서, 제2 안내면은 비경사 광 추출 특징부인 비경사 렌즈면(730) 및 경사 광 추출 특징부인 제1 및 제2 대향 경사 평면 표면(732, 736)을 포함하고; 도 29c는 동일한 광학 도파관을 측면도로 나타낸 개략도이다.
x-z 평면에서 비 경사 렌즈면(730)에 대한 법선(731)의 기울기는 0이며, 즉 횡 방향으로 기울기가 없다.
제1 경사 평면 표면(732)은 제2 입력 단부(4)를 향해 종 방향으로 경사진 표면 법선(735)을 갖고, 제2 경사 평면 표면(736)은 제1 입력 단부(2)를 향해 경사진 표면 법선(737)을 갖는다. 제1 및 제2 복수의 경사 평면 표면(732, 736)의 각각의 종 방향에서 법선 방향(735, 737)의 경사각(733, 739)은 0.25도 내지 5도, 바람직하게는 0.5도 내지 4도, 가장 바람직하게는 1도 내지 3도이다.
더 상세히 논의되지 않은 도 27a 내지 도 29c의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
도30a는 광이 광학 도파관(1)의 제1 단부(2)로 광원(15)에 의해 입력될 때 도 29c의 광학 도파관(1) 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름(5)을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이고; 도 30b는 광이 광학 도파관(1)의 제2 단부(2)로 입력될 때 도 29c의 광학 도파관 및 도 11a 내지 도 11d의 광 터닝 필름(5)을 포함하는 백라이트에 걸친 상이한 위치에 대한 등휘도 시야 극성 플롯을 나타낸 개략적 그래프이다.
따라서, 광원(15)을 조명함으로써 제공되는 제1 작동 모드에서, 축외 조명 프로파일에는 종 방향으로 법선 방향으로부터의 30도 오프셋이 제공된다. 제2 작동 모드에서, 축상 조명 프로파일은 광원(17)의 조명에 의해 제공될 수 있다.
두 조명 프로파일의 상대적 오프셋은 광 터닝 필름(5)의 프리즘면(52, 54) 표면 법선 방향의 각도를 조절함으로써 제어될 수 있다.
유리하게는, 이러한 디스플레이는 두 명의 개별 사용자에게 제어 가능한 조명을 제공할 수 있다. 이제 이러한 디스플레이를 자동차 객실 환경에 적용하는 방법을 설명할 것이다.
도 31은 도 29c의 광학 도파관(1)을 포함하는 백라이트(20)를 포함하는 디스플레이(100)를 포함하는 차량(550)의 차량 객실(552)을 평면도로 나타낸 개략도이다. 제1 모드에서 작동 시, 광원(15)은 조명 원뿔(554)에서 승객에게 조명을 제공하도록 조명된다. 이러한 디스플레이는 운전자에게 저휘도를 제공할 수 있으므로, 예를 들어 운전자에게 방해가 되지 않는 엔터테인먼트 기능을 제공할 수 있다. 축외 휘도는 도 1의 전환식 액정 지연기(300)에 의해 더 감소될 수 있다.
야간 작업의 경우, 미광이 감소되어 바람직하지 않은 내부 객실 조명으로 인한 안전성을 유리하게 증가시킨다. 차량 객실의 낮은 주변 조명을 위해 디스플레이 크기를 늘릴 수 있다.
제2 작동 모드에서, 백라이트(20)는 운전자가 디스플레이로부터 이미지를 인지할 수 있도록 제2 공급원(17)에 의해 대안적으로 또는 추가적으로 조명될 수 있다.
공간 광 변조기에 디스플레이되는 이미지는 시간 다중화될 수 있다. 제1 단계에서, 광원(15)이 조명될 수 있고, 예를 들어 100Hz 이상의 프레임률이 가능한 고속 응답 액정 디스플레이일 수 있는 공간 광 변조기(48) 상에 제1 이미지가 디스플레이될 수 있다. 제2 단계에서, 광원(17)은 조명될 수 있고 공간 광 변조기(48)의 제2 이미지가 디스플레이될 수 있다. 제1 이미지는 운전자에게 공급되고 제2 이미지는 승객에게 공급될 수 있다. 유리하게는, 디스플레이(100)는 저렴한 비용과 복잡성으로 각 사용자에 대한 전체 공간 해상도로 승객 및 운전자에게 상이한 이미지를 제공할 수 있다.
이제 다양한 디스플레이 배열을 설명할 것이다.
도 32는 공간 광 변조기를 조명하도록 배치된 전환식 지향성 도파관을 포함하는 전환식 프라이버시 디스플레이 장치의 광학 스택을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다. 따라서, 도 1의 전환식 액정 지연기(300)는 생략될 수 있다. 유리하게는, 두께 및 비용이 감소된다. 이러한 디스플레이는 비사용자에게 미광을 감소시키기 위해 야간 작동뿐만 아니라 고휘도 또는 감소된 전력 소비를 편리하게 제공할 수 있다.
도 33은 공간 광 변조기를 조명하도록 배치된 비전환식 지향성 도파관을 포함하는 시준형 디스플레이 장치의 광학 스택을 측면 사시도로 나타낸 개략도이다. 이러한 디스플레이는 광원(17) 및 연관된 연결부를 생략하므로 도 1과 비교하여 더 좁은 베젤 폭을 가지며 이에 따라 더 작은 폼 팩터로 배치될 수 있다. 평면 표면(32, 36) 및 광 터닝 필름(5)의 형상은 예를 들어 전환식 액정 지연기(300)에 의해 제공되는 프라이버시 전환으로 바람직한 광각 프로파일을 달성하기 위해 도 12a에 도시된 것보다 더 큰 원뿔 각도를 제공하도록 조절될 수 있다.
더 상세히 논의되지 않은 도 33a 및 도 33b의 배열의 특징은, 특징의 임의의 잠재적인 변화를 포함하여, 전술한 바와 같은 동등한 참조 부호를 갖는 특징에 대응하는 것으로 가정될 수 있다.
본원에서 사용될 수 있는 바와 같이, "실질적" 및 "대략적"이란 용어는 항목 간의 대응하는 용어 및/또는 상대성에 대해 산업적으로 허용되는 오차를 제공한다. 이러한 산업적으로 허용되는 오차는 0% 내지 10%의 범위이고, 성분 값, 각도, 등에 대응하지만, 이에 한정되지 않는다. 항목 간의 이러한 상대성은 대략 0% 내지 10%이다.
본원에 개시된 원리에 따른 다양한 실시예를 앞서 설명하였지만, 이들은 단지 예로서 제시되었고, 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시내용의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예 중 임의의 실시예에 의해 제한되지 않고, 본 개시내용로부터 등록되는 임의의 청구항 및 이들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다. 또한, 전술한 장점 및 특징은 설명된 실시예에서 제공되지만, 그와 같은 청구범위의 적용을 전술한 장점의 일부 또는 전부를 달성하는 공정 및 구조로 제한해서는 안된다.
또한, 본원에서의 섹션 표제는 37 CFR 1.77에 따른 제안사항과의 일관성을 위해 제공되거나, 또는 그렇지 않으면 구조적 단서를 제공하기 위해 제공된 것이다. 이러한 표제는 본 개시내용로부터 등록될 수 있는 임의의 청구항에 기재된 실시예(들)을 제한하거나 특징화하지 않는다. 구체적으로, 예를 들어, 표제가 "기술 분야"를 지칭하더라도, 청구항은 그렇게 불리는 분야를 설명하기 위해 이러한 표제 하에 선택된 언어에 의해 제한되지 않는다. 또한, "배경기술"의 기술에 대한 설명은 본 개시내용에서 특정 기술이 임의의 실시예(들)에 대한 종래 기술이라는 것을 용인하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, "요약서"는 등록된 청구항에 제공된 실시예(들)의 특징으로서 간주되지 않는다. 게다가, 본 개시내용에서 "발명"이라고 하는 언급은 그 어떠한 것도 본 개시내용에 오직 신규성이라는 한 가지 점만 존재한다고 논쟁하는 데 사용되어서는 안 된다. 다수의 실시예는 본 개시내용로부터 등록되는 다수의 청구항의 제한에 따라 제공될 수 있으며, 따라서 이러한 청구항은 그에 의해 보호되는 실시예(들), 및 이들의 균등물을 정의한다. 모든 경우에, 이러한 청구항의 범위는 본 개시내용에 비추어 그 자체의 장점에 대해 고려되어야 하지만 본원에 기재된 표제에 의해 제약되어서는 안 된다.

Claims (25)

  1. 광학 도파관으로서,
    내부 전반사에 의해 상기 광학 도파관을 따라 광을 안내하기 위한 제1 및 제2 대향 도광면; 및
    상기 제1 및 제2 도광면 사이에 배치되는 적어도 하나의 광 입력 단부를 포함하고, 상기 광 입력 단부는 횡 방향으로 연장되고,
    상기 제2 도광면은,
    (i) 어레이로 배열된 복수의 비경사 광 추출 특징부로서, 각 비경사 광 추출 특징부는 세장형이고, 상기 횡 방향에 수직인 종 방향으로 연장되고, 상기 종 방향에 직교하는 평면에서 가변되며 상기 종 방향으로의 기울기 성분이 없는 표면 법선 방향을 갖는, 복수의 비경사 광 추출 특징부; 및
    (ii) 어레이로 배열된 복수의 경사 광 추출 특징부로서, 각 경사 광 추출 특징부는 상기 종 방향으로의 성분을 갖는 기울기로 표면 법선 방향을 갖는, 복수의 경사 광 추출 특징부를 포함하고,
    상기 복수의 비경사 광 추출 특징부 및 상기 복수의 경사 광 추출 특징부는 출력 광으로서 상기 제1 및 제2 도광면을 통해 안내된 광을 지향시키도록 배향되는, 광학 도파관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 입력 단부는 제1 광 입력 단부 및 상기 종 방향으로 상기 제1 광 입력 단부와 대향하는 제2 광 입력 단부를 포함하는, 광학 도파관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 경사 광 추출 특징부는,
    제1 복수의 경사 광 추출 특징부로서, 상기 제1 복수의 경사 광 추출 특징부의 각 광 추출 특징부는 상기 제1 광 입력 단부로부터 멀어지는 상기 종 방향으로의 성분을 갖는 기울기로 표면 법선 방향을 갖는, 제1 복수의 경사 광 추출 특징부; 및
    제2 복수의 경사 광 추출 특징부로서, 상기 제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 각 광 추출 특징부는 상기 제1 광 입력 단부를 향하는 상기 종 방향으로의 성분을 갖는 기울기로 표면 법선 방향을 갖는, 제2 복수의 경사 광 추출 특징부를 포함하는, 광학 도파관.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분의 크기는 상기 제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분의 크기와 상이한, 광학 도파관.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분은 0.25도 내지 5도, 바람직하게는 0.5도 내지 4도, 가장 바람직하게는 1도 내지 3도인, 광학 도파관.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 표면 법선 방향의 기울기의 종 방향으로의 성분은 80도 내지 90도, 바람직하게는 85도 내지 90도인, 광학 도파관.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2 복수의 경사 광 추출 특징부의 종 방향으로의 기울기는 0.25도 내지 5도, 바람직하게는 0.5도 내지 4도, 가장 바람직하게는 1도 내지 3도인, 광학 도파관.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사 광 추출 특징부는 평면 경사 광 추출 특징부를 포함하는, 광학 도파관.
  9. 제8항에 있어서, 상기 평면 경사 광 추출 특징부는 상기 횡 방향으로의 성분이 없는 표면 법선 방향을 갖는, 광학 도파관.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사 광 추출 특징부는 상기 종 방향으로 연장되는 렌즈면을 포함하는, 광학 도파관.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비경사 광 추출 특징부는 렌즈면 또는 세장형 프리즘면을 포함하는, 광학 도파관.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 비경사 광 추출 특징부는 상기 경사 광 추출 특징부에 의해 교차되는, 광학 도파관.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이는 2차원인, 광학 도파관.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 도광면은 평면 표면을 포함하는, 광학 도파관.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 상기 광학 도파관을 포함하고 상기 적어도 하나의 입력 단부에서 상기 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치된 적어도 하나의 광원을 더 포함하는, 백라이트 장치.
  16. 제15항에 있어서, 제2항에 추가될 때, 상기 제1 입력 단부에서 상기 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치된 적어도 하나의 광원, 및 상기 제2 입력 단부에서 상기 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치된 적어도 하나의 추가 광원을 포함하는, 백라이트 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광속을 제어하도록 배치된 제어 시스템을 더 포함하는, 백라이트 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡 방향으로 세장형인 프리즘 요소의 어레이를 포함하는 광 터닝 필름을 더 포함하는, 백라이트 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광학 도파관의 제2 표면은 상기 광학 도파관의 제1 표면과 상기 광 터닝 필름 사이에 배치되고;
    상기 광 터닝 필름은 상기 광학 도파관의 제2 표면을 통해 투과된 광을 수광하도록 배치되는, 백라이트 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 프리즘 요소 어레이의 프리즘 요소는 대향하는 제1 및 제2 프리즘면을 포함하고,
    각 제1 프리즘면은 상기 제1 입력 단부를 향해 상기 종 방향으로 경사진 성분을 갖는 표면 법선 방향을 갖고;
    각 제2 프리즘면은 상기 제1 입력 단부로부터 멀어지는 상기 종 방향으로 경사진 성분을 갖는 표면 법선 방향을 갖는, 백라이트.
  21. 제20항에 있어서, 각 제1 프리즘면은 평면 표면을 포함하고 각 제2 프리즘면은 파상면을 포함하고,
    광이 상기 광학 도파관의 제1 입력 단부에 입력될 때, 상기 광학 도파관으로부터의 출력 광은 상기 제2 프리즘 패싯에 의해 굴절되며 상기 제1 프리즘면에 의해 반사되고;
    광이 상기 광학 도파관의 제2 입력 단부에 입력될 때, 상기 광학 도파관으로부터의 출력 광은 상기 제1 프리즘 패싯에 의해 굴절되며 상기 제2 프리즘면에 의해 반사되는, 백라이트.
  22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 도파관의 제1 표면을 통해 투과되는 광을 반사하도록 배치되는 상기 제1 도광면과 대향하는 후방 리플렉터를 더 포함하는, 백라이트 장치.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항의 상기 백라이트 장치를 포함하고, 상기 광 터닝 필름으로부터 광을 수광하도록 배치된 공간 광 변조기를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기의 측면에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 편광기;
    상기 디스플레이 편광기와 상기 공간 광 변조기의 동일한 측면에 배치된 추가 편광기; 및
    상기 디스플레이 편광기와 상기 추가 편광기 사이에 배치된 액정 재료의 층을 포함하는 전환식 액정 지연기를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  25. 제24항에 있어서, 제2항에 추가될 때, 광원이 상기 제1 입력 단부에서 상기 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치될 때에 제1 전압은 상기 전환식 액정 지연기에 걸쳐 인가되고, 광원이 상기 제2 입력 단부에서 상기 광학 도파관에 광을 입력하도록 배치될 때에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압은 상기 전환식 액정 지연기에 걸쳐 인가되는, 디스플레이 장치.
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