KR20210055097A - 멀티뷰 픽셀들 및 멀티빔 방출기들의 오프셋된 행들을 갖는 멀티뷰 디스플레이 및 방법 - Google Patents

멀티뷰 픽셀들 및 멀티빔 방출기들의 오프셋된 행들을 갖는 멀티뷰 디스플레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

멀티뷰 디스플레이 및 방법은 오프셋된 행들로 배열된 멀티빔 방출기들과 극성 반전 프로토콜에 따라 구동되도록 구성된 광 밸브들을 이용한다. 멀티뷰 디스플레이는 광 밸브들을 포함하는 멀티뷰 픽셀들의 어레이 및 오프셋된 행들로 배열된 복수의 멀티빔 방출기들을 갖는 멀티빔 백라이트를 포함한다. 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법은 오프셋된 행들의 멀티빔 소자들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출하는 단계 및 이미지를 디스플레이 하기 위하여 광 밸브들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 변조하는 단계를 포함한다. 광 밸브 어레이의 광 밸브들의 세트들은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들에 대응되고 광 밸브 어레이는 극성 반전 프로토콜에 따라 구동된다. 멀티뷰 디스플레이 및 방법 모두에서, 인접한 오프셋된 행들은 행 방향으로 복수의 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리만큼 오프셋된다.

Description

멀티뷰 픽셀들 및 멀티빔 방출기들의 오프셋된 행들을 갖는 멀티뷰 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
N/A
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이들은 매우 다양한 기기들 및 제품들의 사용자들에게 정보를 전달하기 위한 아주 보편적인 매체이다. 가장 일반적으로 이용되는 전자 디스플레이들은 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 전계 발광(electroluminescent; EL) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 및 능동 매트릭스(active matrix) OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동(electrophoretic; EP) 디스플레이 및 전자 기계(electromechanical) 또는 전자 유체(electrofluidic) 광 변조를 이용하는 다양한 디스플레이들(예를 들어, 디지털 미세 거울(micromirror) 기기, 전기 습윤(electrowetting) 디스플레이 등)을 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이들은 능동형 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동형 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의하여 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동형 디스플레이들의 가장 명백한 예들로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출광을 고려하면 일반적으로 수동형으로 분류되는 디스플레이들은 LCD 및 EP 디스플레이들을 포함한다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔의 각도 성분들의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 일부의 평면도를 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 오프셋 패턴의 평면도를 도시한다.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 오프셋 패턴의 평면도를 도시한다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
일부 예들 및 실시 예들은 상술한 도면들에 도시된 특징들에 부가되거나 그 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징들은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 원리들에 따른 예들 및 실시 예들은 멀티뷰 디스플레이에 적용되는 오프셋된 행들(offset rows)로 배열된 멀티빔 방출기들(multibeam emitters) 및 멀티뷰 픽셀들(multiview pixels)을 이용하는 백라이팅을 제공한다. 본 명세서의 원리들에 일치되는 다양한 실시 예들에서, 극성 반전 프로토콜(polarity inversion protocol)에 따라 구동되는 광 밸브들(light valves)을 포함하는 멀티뷰 픽셀들의 어레이를 갖는 멀티뷰 디스플레이(multiview display)가 제공된다. 멀티뷰 디스플레이는, 행들로 배열되고 멀티뷰 픽셀들에 대응되는 복수의 멀티빔 방출기들을 갖는 멀티빔 백라이트를 더 포함한다. 멀티빔 방출기들의 행들은 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들(repeating polarities) 사이의 거리만큼 서로 오프셋된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 오프셋은 극성 반전 프로토콜과 연관될 수 있는 멀티뷰 디스플레이에 의하여 디스플레이되는 멀티뷰 이미지들 내에서의 휘도 플리커(brightness flicker)를 완화하도록, 심지어 일부 예들에서는 제거하도록, 구성된다. 특히, 멀티뷰 디스플레이의 실시 예들은, 휘도 플리커를 감소시키거나 제거하기 위하여 극성 반전 프로토콜에 따라 상이한(예를 들어, 반대의) 극성들로 구동되는 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들에 의하여 멀티뷰 이미지의 뷰 내의 인접한 이미지 픽셀들이 제공되는 것을 보장하도록, 오프셋을 이용할 수 있다.
본 명세서에서, '2차원 디스플레이(two-dimensional display)' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는 방향에 관계 없이 (즉, 2D 디스플레이의 정해진 시야각 또는 시야 범위 내에서) 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰들 및 컴퓨터 모니터들에서 찾아볼 수 있는 액정 디스플레이(LCD)는 2D 디스플레이들의 예들이다. 대조적으로, 본 명세서에서, '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'는 상이한 뷰 방향들로 또는 상이한 뷰 방향들로부터 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로서 정의된다. 특히, 상이한 뷰들은 멀티뷰 이미지의 객체 또는 장면(scene)의 상이한 시점 뷰들(perspective views)을 나타낼 수 있다. 일부 예들에서, 멀티뷰 디스플레이는, 예를 들어 멀티뷰 이미지의 2개의 상이한 뷰들을 동시에 볼 때3차원 이미지(3D 이미지)를 보는 것과 같은 인식을 제공하는 경우, 3차원(three-dimensional; 3D) 디스플레이로도 언급될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보여질 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 예를 들어, 스크린(12)은 전화기(예를 들어, 이동 전화기, 스마트 폰 등), 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터의 컴퓨터 모니터, 카메라 디스플레이 또는 실질적으로 기타 다른 기기의 전자 디스플레이의 디스플레이 스크린일 수 있다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)을 스크린(12)에 대하여 상이한 뷰 방향들(16)로 제공한다. 뷰 방향들(16)은 스크린(12)으로부터 여러 상이한 주 각도 방향들로 연장되는 화살표들로서 도시되었고, 상이한 뷰들(14)은 화살표들(즉, 뷰 방향들(16)을 묘사함)의 말단에 음영 표시된 다각형 박스들로서 도시되었으며, 제한이 아닌 예로서 단지 4개의 뷰들(14) 및 4개의 뷰 방향들(16)이 도시되었다. 도 1a에는 상이한 뷰들(14)이 스크린 위에 있는 것으로 도시되었으나, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이되는 경우 뷰들(14)은 실제로 스크린(12) 상에 또는 스크린(12)의 부근에 나타날 수 있다는 것에 유의한다. 뷰들(14)을 스크린(12) 위에 묘사한 것은 단지 도시의 간략화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 각각의 뷰 방향들(16)로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내기 위함이다.
본 명세서의 정의에 의하면, 뷰 방향 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응되는 방향을 갖는 광빔(light beam)은 일반적으로 각도 성분들(angular components) {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 각도 성분(θ)은 광빔의 '고도 성분(elevation component)' 또는 '고도각(elevation angle)'으로 언급된다. 각도 성분(φ)은 광빔의 '방위 성분(azimuth component)' 또는 '방위각(azimuth angle)'으로 언급된다. 정의에 의하면, 고도각(θ)은 수직 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 방위각(φ)은 수평 평면(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 스크린의 평면에 평행인)에서의 각도이다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치하는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a의 뷰 방향(16))에 대응되는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분들 {θ, φ}의 그래픽 표현을 도시한다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 광빔(20)은 특정 지점으로부터 방출되거나 발산된다. 즉, 정의에 의하면, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점(point of origin)과 관련된 중심 광선(central ray)을 갖는다. 또한, 도 1b는 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본 명세서에서, '멀티뷰 이미지(multiview image)' 및 '멀티뷰 디스플레이(multiview display)'라는 용어들에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰(multiview)'라는 용어는 복수의 뷰들의 뷰들 간의 각도 시차(angular disparity)를 포함하거나 상이한 시점들(perspectives)을 나타내는 복수의 뷰들로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 본 명세서에서 '멀티뷰'라는 용어는 3개 이상의 상이한 뷰들(즉, 최소 3개의 뷰들로서 일반적으로 4개 이상의 뷰들)을 명백히 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위하여 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 명백히 구분된다. 그러나, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 이미지들 및 멀티뷰 디스플레이들은 3개 이상의 뷰들을 포함하지만, 멀티뷰의 뷰들 중 단지 2개만을 동시에 보게끔(예를 들어, 하나의 눈 당 하나의 뷰) 선택함으로써 멀티뷰 이미지들이 (예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 상에서) 스테레오스코픽 쌍의 이미지들(stereoscopic pair of images)로서 보일 수 있다는 것에 유의한다.
본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각의 '뷰' 픽셀들을 나타내는 한 세트의 픽셀들로서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 뷰 픽셀에 대응되거나 그 뷰 픽셀을 나타내는 개별 픽셀 또는 픽셀들의 세트를 가질 수 있다. 따라서, 본 명세서의 정의에 의하면, '뷰 픽셀(view pixel)'은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀의 뷰에 대응되는 픽셀 또는 픽셀들의 세트이다. 일부 실시 예들에서, 뷰 픽셀은 하나 이상의 컬러 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀들은 뷰 픽셀들 각각이 상이한 뷰들 중 대응되는 하나의 뷰의 정해진 뷰 방향과 관련된다는 점에서 소위 '지향성 픽셀들(directional pixels)'이다. 또한, 다양한 예들 및 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 픽셀의 상이한 뷰 픽셀들은 상이한 뷰들 각각에서 동등한 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치들 또는 좌표들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각의 {x1, y1}에 위치하는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있고, 제 2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰들 각각의 {x2, y2}에 위치하는 개별 뷰 픽셀들을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰들의 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이와 관련하여 64개의 뷰 픽셀들을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8x4 어레이의 뷰들(즉, 32개의 뷰들)을 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32개의 뷰 픽셀들(즉, 각각의 뷰마다 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 전술한 예들에서, 각각의 상이한 뷰 픽셀은, 예를 들어 64개의 상이한 뷰들에 대응되는 뷰 방향들 중 상이한 하나에 대응되는 관련 방향(예를 들어, 광빔의 주 각도 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들의 개수는 멀티뷰 디스플레이의 각각의 뷰들의 '뷰' 픽셀들(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀들)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 뷰가 640x480개의 뷰 픽셀들을 포함하는 경우(즉, 640x480 뷰 해상도), 멀티뷰 디스플레이는 307,220 개의 멀티뷰 픽셀들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 뷰들이 100x100개의 픽셀들을 포함하는 경우, 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000(즉, 100x100=10,000)개의 멀티뷰 픽셀들을 포함할 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '멀티빔 방출기(multibeam emitter)'는 복수의 광빔들을 포함하는 광을 생성하는 백라이트의 또는 디스플레이의 구조물 또는 소자이다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기는 도광체(light guide) 내에서 안내된 광의 일부를 커플링 아웃(coupling out)시킴으로써 광빔들을 제공하기 위하여 백라이트의 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 멀티빔 방출기는 '멀티빔 소자(multibeam element)'를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 방출기는 광빔들로서 방출되는 광을 생성할 수 있다(즉, 광원을 포함할 수 있음). 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 방출기에 의하여 생성되는 복수의 광빔들의 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 특히, 정의에 의하면, 복수의 광빔들 중 소정의 광빔은 복수의 광빔들 중 다른 광빔과는 상이한 정해진 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 복수의 광빔들은 광 필드(light field)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 광빔들은 실질적으로 원추형 공간 영역에 국한되거나 복수의 광빔들 내의 광빔들의 상이한 주 각도 방향들을 포함하는 정해진 각도 확산(angular spread)을 가질 수 있다. 따라서, 광빔들의 정해진 각도 확산은 그 조합으로써(즉, 복수의 광빔들) 광 필드를 나타낼 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 여러 광빔들의 상이한 주 각도 방향들은 멀티빔 방출기의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적 등)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 특성에 의하여 결정된다. 본 명세서의 정의에 의하면, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기는 '연장된 점 광원(extended point light source)', 즉 멀티빔 방출기의 범위(extent)에 걸쳐(across) 분포된 복수의 점 광원들로 간주될 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 그리고 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 멀티빔 방출기에 의하여 생성되는 광빔은 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '도광체(light guide)'는 내부 전반사(total internal reflection)를 이용하여 그 내에서 광을 안내하는 구조물로서 정의된다. 특히, 도광체는 도광체의 동작 파장(operational wavelength)에서 실질적으로 투명한 코어(core)를 포함할 수 있다. '도광체(light guide)'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 경계에서 광을 안내하기 위하여 내부 전반사를 이용하는 유전체 광학 도파로(dielectric optical waveguide)를 지칭한다. 정의에 의하면, 내부 전반사를 위한 조건은 도광체의 굴절률이 도광체 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 커야 한다는 것이다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위하여 전술한 굴절률 차이에 부가하여 또는 그에 대신하여 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅은 반사 코팅일 수 있다. 도광체는 판(plate) 또는 슬래브(slab) 가이드 및 스트립(strip) 가이드 중 하나 또는 모두를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 도광체들 중 임의의 것일 수 있다.
본 명세서에서, '시준 계수(collimation factor)'는 광이 시준되는 정도로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준 계수는 시준된 광의 빔 내의 광선들(light rays)의 각도 확산을 정의한다. 예를 들어, 시준 계수(σ)는 시준된 광의 빔 내의 대부분의 광선들이 특정한 각도 확산 내에(예를 들어, 시준된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대하여 +/- σ도) 있음을 명시할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 시준된 광빔의 광선들은 각도 측면에서 가우시안(Gaussian) 분포를 가질 수 있고, 각도 확산은 시준된 광빔의 피크(peak) 세기의 절반만큼에 의하여 결정되는 각도일 수 있다.
본 명세서에서, '광원(light source)'은 광의 원천(예를 들어, 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기(optical emitter))으로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화되거나 턴 온 되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 원천이거나, LED, 레이저, OLED, 중합체 LED, 플라즈마 기반 광학 방출기, 형광 램프, 백열 램프 및 사실상 임의의 다른 광의 원천 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광학 방출기를 포함할 수 있다. 광원에 의하여 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색광). 일부 실시 예들에서, 광원은 복수의 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 한 세트 또는 그룹의 광학 방출기들을 포함할 수 있으며, 광학 방출기들 중 적어도 하나는 같은 세트 또는 그룹의 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의하여 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러를, 또는 대등하게는 파장을, 갖는 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있다.
정의에 의하면, '광각(broad-angle)' 방출광(emitted light)은 멀티뷰 이미지 또는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 원추각(cone angle)보다 큰 원추각을 갖는 광으로서 정의된다. 특히, 일부 실시 예들에서, 광각 방출광은 약 20도보다 큰 원추각(예를 들어, > ± 20°)을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 약 30도 초과(예를 들어, > ± 30°), 또는 약 40도 초과(예를 들어, > ± 40°), 또는 50도 초과(예를 들어, > ± 50°)일 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광의 원추각은 약 60도 초과(예를 들어, > ± 60°)일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광각 방출광의 원추각은 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전 또는 광각 시청(broad-angle viewing)(예를 들어, 약 ± 40-65°)을 위한 유사한 디지털 디스플레이 기기의 시야각(viewing angle)과 거의 동일한 것으로 정의될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광은 또한 확산광(diffuse light), 실질적으로 확산광, 비-지향성 광(즉, 특정한 또는 정의된 방향성이 결여된), 또는 단일한 또는 실질적으로 균일한 방향을 갖는 광으로서 특징지어 지거나 설명될 수 있다.
본 명세서에서, '극성 반전(polarity inversion)', 더 구체적으로 '극성 반전 프로토콜(polarity inversion protocol)'은, 광 밸브들의 어레이를 구동하는 데 이용되는 구동 신호 극성 스위칭(drive signal polarity switching)의 구성을 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에 정의된 바와 같은 극성 반전 프로토콜에 따르면, 제 1 광 밸브는 제 1 시간 구간(time interval) 동안 포지티브(positive) 구동 신호 또는 자극(예를 들어, 포지티브 구동 전압(V+))을 이용하여 구동될 수 있고, 제 2 광 밸브는 제 1 시간 구간 동안 네거티브(negative) 구동 신호 또는 자극(예를 들어, 네거티브 구동 전압(V-))을 이용하여 구동될 수 있다. 이후, 제 2 시간 구간 동안, 극성 반전 프로토콜에 따라, 제 1 광 밸브는 네거티브 구동 신호 또는 자극(예를 들어, V-)에 의하여 구동될 수 있고, 제 2 광 밸브는 포지티브 구동 신호 또는 자극(예를 들어, V+)에 의하여 구동될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 시간 구간들은 시간의 함수로서 각각의 제 1 및 제 2 광 밸브들에 동일한 포지티브 및 네거티브 구동 신호들을 제공하기 위하여 시간적으로 교번(alternate)할 수 있다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 극성 반전 프로토콜은 광 밸브들의 어레이에 걸쳐 극성 반전의 패턴(pattern)을 설명할 수 있다. 극성 반전 패턴들의 예들은, 라인(line) 반전(예를 들어, 행(row) 반전, 열(column) 반전 등) 및 도트(dot) 반전 패턴들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 극성 반전 또는 극성 스위칭은 다양한 광 밸브 유형들을 스위칭하는 것의 악영향을 완화시키는 데 이용될 수 있고, 극성 반전 프로토콜은 이러한 광 밸브들에 기반한 디스플레이에서 플리커를 완화시키거나 심지어 제거하는 데 이용될 수 있다. 특히, 극성 반전은, 예를 들어, 극성 반전의 상이한 극성 상태들(polarity states) 각각에서 특정 광 밸브의 겉보기(apparent) 휘도 레벨을 고르게(average) 하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '멀티뷰 픽셀(multiview pixel)'은 하나 이상의 멀티뷰 픽셀을 의미하며, 따라서 '상기 멀티뷰 픽셀'은 '상기 멀티뷰 픽셀(들)'을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 '상단', '하단', '상부', '하부', '상', '하', '전', '후', '제1', '제 2', '좌' 또는 '우'에 대한 언급은 본 명세서에서 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 수치 값에 적용되는 경우의 '약'이라는 용어는 일반적으로 수치 값을 생성하기 위하여 이용되는 장비의 허용 오차 범위 내를 의미하거나, ±10%, 또는 ±5%, 또는 ±1%를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '실질적으로'라는 용어는 대부분, 또는 거의 전부, 또는 전부, 또는 약 51% 내지 약 100% 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본 명세서의 예들은 단지 예시적인 것으로 의도된 것이며, 제한이 아닌 논의의 목적으로 제시된다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 도 2a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 도 2b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도 3은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부의 평면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이를 포함한다. 멀티뷰 픽셀 어레이의 멀티뷰 픽셀들(110)은 멀티뷰 디스플레이(100)의 복수의 상이한 뷰들을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이는 광 밸브들(112)을 포함한다. 특히, 예를 들어 도시된 바와 같이, 멀티뷰 픽셀 어레이의 하나의 멀티뷰 픽셀(110)은 한 세트의 광 밸브들(112)을 포함하고, 멀티뷰 픽셀(110)의 하나의 뷰 픽셀(110')은 멀티뷰 픽셀(110)을 구성하는 한 세트의 광 밸브들(112) 중 하나의 광 밸브(112)에 대응된다. 다양한 실시 예들에서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 광 밸브들이 멀티뷰 픽셀 어레이의 광 밸브들(112)로서 이용될 수 있다. 후술될 바와 같이, 어레이의 광 밸브(112)는 멀티뷰 디스플레이(110)의 뷰 방향에 대응되는 지향성 광빔을 변조하도록 구성된다. 도 2b 및 도 3에서 멀티뷰 픽셀들(110)이 점선을 이용하여 묘사되었다.
다양한 실시 예들에서, 멀티뷰 픽셀 어레이의 광 밸브들(112)은 극성 반전 프로토콜에 따라 구동되도록 구성된다. 특히, 도 3은 극성 반전 프로토콜에 따라 구동되는 대응되는 광 밸브들(112)과 함께 멀티뷰 픽셀 어레이의 여러 멀티뷰 픽셀들(110)을 포함하는 멀티뷰 디스플레이(100)의 일부를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 포지티브 극성은 심볼(+)로 표시되고, 네거티브 극성은 심볼(-)로 표시된다. 멀티뷰 픽셀 어레이의 광 밸브들(112)은 많은 극성 반전 프로토콜들 중 임의의 것에 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(112)은 광 밸브들(112)의 인접한 라인들이 서로 반대되는 극성들을 이용하여 구동되는 소위 라인 반전 프로토콜에 의하여 구동될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 라인 반전 프로토콜은 광 밸브들(112)의 행(row)들을 따라 또는 행들에 대하여 구현될 수 있고, 따라서 예를 들어 '행(row)' 반전 프로토콜로 지칭될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 라인 반전 프로토콜은 광 밸브들(112)의 열(column)들을 따라 또는 열들에 대하여 구현될 수 있고, 따라서 예를 들어 '열(column)' 반전 프로토콜로 지칭될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광 밸브들(112)의 반전 프로토콜은, 소위 '도트(dot)' 반전 프로토콜 및 2-라인 반전 프로토콜(동일한 극성을 갖는 인접한 라인들의 쌍들)뿐만 아니라 상이한 반전 프로토콜들의 다양한 조합들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 다른 반전 기법에 따라 구동되는 광 밸브들(112)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광 밸브들(112)은, 제한이 아닌 예로서, 라인 반전 프로토콜 특히 열 반전 프로토콜에 따라 구동되는 것으로 묘사되었다.
다양한 실시 예들에 따르면, 극성 반전 프로토콜은 광 밸브들(112)의 스위칭과 관련된 편광(polarization) 또는 다른 극성 유도(polarity induced) 영향을 완화시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(112)이 스위칭 매질(switching medium)로서 액정 물질을 포함하는 경우, 극성 반전 프로토콜은 광 밸브들(112)의 액정 물질의 편광을 완화시키거나 심지어 방지할 수 있다. 특히, 동작 동안 단일 극성(예를 들어, 포지티브 극성 또는 네거티브 극성 중 하나를 포함하는 구동 신호)을 갖는 구동 신호(예를 들어, 전기장)를 받는 액정 물질을 포함하는 광 밸브들(112)(즉, 액정 광 밸브들)은 시간이 지남에 따라 이온 드리프트(ion drift) 또는 유사한 문제들을 발생시킬 수 있다. 액정 물질을 포함하는 광 밸브(112)의 극성의 주기적인 반전은 이러한 이온 드리프트의 발생률 및 심각성을 감소시킬 수 있고, 따라서 액정 기반의 광 밸브(112)의 사용 수명을 증가시킬 수 있다. 유사하게, 극성 반전은 또한, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 광 밸브들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 기술들에 기반한 광 밸브들(112)에서도 극성 유도 영향을 완화시키는 데 효과적일 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티빔 백라이트(120)를 더 포함한다. 멀티빔 백라이트(120)는 광 밸브들(112)을 포함하는 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이에 지향성 광을 (예를 들어, 지향성 광빔들로서) 제공하도록 구성된다. 멀티빔 백라이트(120)는 실질적으로 평행하고 대향하는 2개의 평평한 표면들(즉, 상단 및 하단 표면)을 포함하는 기판의 실질적으로 평평한 블록(block) 또는 '슬래브(slab)'로 성형될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 백라이트(120)는 행들로 배열된 복수의 멀티빔 방출기들(122)을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)은, 예를 들어 도 2a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이에 인접한 멀티빔 백라이트(120)의 제 1(또는 상단) 표면(120')에 또는 이에 인접하게 위치될 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 복수의 멀티빔 방출기들(122)은 멀티빔 백라이트(120)의 제 2 또는 후 표면(120")(즉, 제 1 표면(120')에 대향하는 표면) 상에 위치될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 소자들의 멀티빔 방출기들(122)은 제 1 표면(120')과 제 2 표면(120") 사이의 멀티빔 백라이트(120)의 내부에 위치될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기(122)는 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들(102)(즉, 지향성 광)을 멀티뷰 픽셀 어레이의 대응되는 멀티뷰 픽셀(110)에 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 지향성 광빔들(102)의 상이한 주 각도 방향들은 멀티뷰 디스플레이(100)의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응된다. 특히, 도 2a는 제한이 아닌 예로서, 지향성 광빔들(102)을 멀티빔 백라이트(120)의 제 1(또는 상단) 표면(120')으로부터 멀어지게 지향되는 것으로 묘사된 복수의 분기되는 화살표들로서 도시한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)은 서로 이격될 수 있다. 특히, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)은 서로 평행한 복수의 행들로 멀티빔 백라이트(120)의 표면에 걸쳐 분산될 수 있다. 또한, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)은 유한한 공간만큼 서로 분리되어 있을 수 있고, 행들 각각을 따라 개별적이고 구분되는 소자들을 나타낼 수 있다. 즉, 본 명세서의 정의에 의하면, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)은 마찬가지로 서로 분리된 행들 내에서 유한한(즉, 0이 아닌) 방출기간 거리(예를 들어, 유한한 중심간 거리)에 따라 서로 분리되어 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)은 행들 내에서 또는 인접한 행들 사이에서 일반적으로 서로 교차되거나 중첩되거나 또는 다른 방식으로 접촉되지 않는다.
도 3에 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는 4x4 뷰 구성으로 배열된 16개의 상이한 뷰들을 제공한다. 즉, 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티뷰 픽셀(110)은 4x4 어레이의 뷰들(즉, 16개의 뷰들)을 제공하고 따라서 16개의 뷰 픽셀들(110')을 포함하며, 각각의 뷰 픽셀들(110')은 멀티뷰 픽셀 어레이의 광 밸브들(112)의 상이한 광 밸브(112)에 대응된다. 따라서, 뷰 픽셀들(110')의 각각은 멀티뷰 디스플레이(100)의 상이한 뷰 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이(100) 상에 디스플레이되는 멀티뷰 이미지에 대응된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이 및 대등하게는 이의 광 밸브들(112)은 광 밸브들(112)의 열들을 따라 라인 반전 프로토콜에 따라 구동된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 멀티빔 방출기들(122)의 어레이의 멀티빔 방출기들(122)은 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이를 통해 보일 수 있다. 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기들(122)과 대응되는 멀티뷰 픽셀들(110)(예를 들어, 광 밸브들(112)의 세트들) 사이의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 픽셀들(110)의 개수와 동일한 개수의 멀티빔 방출기들(122)이 존재할 수 있다. 도 2b 및 도 3은 예로서, 상이한 세트의 광 밸브들(112)을 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(110)이 더 두꺼운 선으로 구분된 것으로 도시되고 각각의 멀티뷰 픽셀(110)은 도시된 멀티빔 방출기들(1220) 중 하나에 대응되는, 일대일 관계를 명시적으로 도시한다. 도 3은 또한 멀티뷰 이미지 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이(100)의 번호 매김된 뷰들에 대응되는 레이블들(labels)(예를 들어, '1', '2', '3', ...)을 포함한다는 것에 유의한다.
도 3을 참조하면, 제 2 행(II)을 따르는 멀티빔 방출기들(122)의 위치는 제 1 행(I)을 따르는 멀티빔 방출기들(122)의 위치에 대해 행 방향으로 오프셋된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 행(II)의 멀티빔 방출기들(122)의 위치는 제 1 행(I)의 멀티빔 방출기들(122)의 대응되는 위치로부터 오프셋 거리(offset distance; Δ)만큼 오프셋되고, 오프셋 거리(Δ)는 행 방향에 있다. 또한, 멀티빔 방출기들(122)과 멀티뷰 픽셀들(110) 간의 일대일 관계로 인하여, 제 1 행(I) 및 제 2 행(II)의 멀티뷰 픽셀들(110) 또한 서로 오프셋된다. 도 2b에서, 제 1 및 제 2 행들(I, II)의 멀티뷰 픽셀들(110) 또한 멀티빔 방출기들(122)과 멀티뷰 픽셀들(110) 간의 대응 관계로 인하여 오프셋 거리(Δ)만큼 오프셋된다는 것에 유의한다. 결과적으로, 동일한 뷰 번호에 대응되는 뷰 픽셀들(110')은 제 1 행(I)과 제 2 행(II) 사이에서 동일한 열들을 공유하지 않는다. 예를 들어, 제 1 멀티뷰 픽셀(110-1)의 뷰('1')에 대응되는 뷰 픽셀(110')은 제 2 멀티뷰 픽셀(110-2)의 뷰('1')에 대응되는 다른 뷰 픽셀(110')과 동일한 열의 광 밸브들(112)에 있지 않다. 유사하게, 제 1 멀티뷰 픽셀(110-1)의 뷰('5')에 대응되는 뷰 픽셀(110')은 제 2 멀티뷰 픽셀(110-2)의 뷰('5')에 대응되는 다른 뷰 픽셀(110')과 동일한 열의 광 밸브들(112)에 있지 않다.
일부 실시 예들에 따르면, 제 1 행(I)의 멀티빔 방출기들에 대한 제 2 행(II)을 따르는 멀티빔 방출기들(122)의 위치의 오프셋 거리(Δ)는, 행 방향을 따르는 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리의 정수 배이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 라인 반전(열 반전) 프로토콜은 행을 따라 또는 행 방향으로 모든 다른 뷰 픽셀(110')에 대하여 또는 대등하게는 모든 다른 광 밸브(112)에 대하여 반복되는 극성을 생성한다. 즉, 도시된 바와 같이, 극성들(+/-)은 하나의 뷰 픽셀(110') 또는 광 밸브(112)로부터 행을 따라 또는 행 방향으로 교번한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리는 뷰 픽셀(110') 또는 광 밸브(112)의 크기이다. 또한, 제 1 행(I)의 멀티빔 방출기들(122)에 대한 제 2 행(II)을 따르는 멀티빔 방출기들(122)의 위치의 오프셋 거리(Δ)는 뷰 픽셀(110') 또는 광 밸브(112)의 크기의 정수 배일 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 행(II)의 멀티빔 방출기들(122)은 제 1 행(I)의 멀티빔 방출기들(122)로부터 오프셋 거리(Δ)만큼 행 방향으로 뷰 픽셀(110')에 의하여 오프셋된다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 행(I)과 제 2 행(II) 사이의 오프셋 거리(Δ)는, 극성 반전 기법에 따라, 대응되는 광 밸브(112)의 상이한 광 밸브 극성을 갖는 제 1 멀티뷰 픽셀(110-1) 및 제 2 멀티뷰 픽셀(110-2) 각각으로부터 선택된 지향성 광빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 특정 뷰(예를 들어, 뷰(1) 또는 뷰(5))에 대응되는 주어진 뷰 픽셀(110')에 대하여, 제 1 멀티뷰 픽셀(110-1)의 광 밸브 극성은 제 2 멀티뷰 픽셀(110-2)의 광 밸브 극성과 상이하다. 예를 들어, 제 1 행(I)의 멀티뷰 픽셀(110-1)의 뷰 픽셀(110')(예를 들어, 뷰(1) 또는 뷰(5)에 대응되는)의 광 밸브 극성은, 제 2 행(II)의 제 2 멀티뷰 픽셀(110-2)의 대응되는 뷰 픽셀(110')(예를 들어, 뷰(1) 또는 뷰(5)에 대응되는)의 광 밸브 극성과 상이하다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 멀티뷰 픽셀(110-1)의 뷰(1)에 대응되는 광 밸브(112)는 포지티브 극성(+)을 갖고, 인접한 제 2 멀티뷰 픽셀(110-2)의 뷰(1)에 대응되는 광 밸브(112)는 네거티브 극성(-)을 갖는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 방출기들(122)의 또는 멀티뷰 픽셀들(110)의(멀티빔 방출기들(122)과 그들에 대응되는 멀티뷰 픽셀들(110) 간의 일대일 관계에 기인함) 제 1 행(I)과 제 2 행(II) 사이의 오프셋 거리(Δ)는 다양한 상이한 패턴들로 멀티뷰 디스플레이(100)에 걸쳐 반복될 수 있다.
도 4a는 본 명세서에 개시된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 오프셋 패턴의 평면도를 도시한다. 도 4b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 오프셋 패턴의 평면도를 도시한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 정사각형(square)은 특정 멀티뷰 픽셀(110)에 대응되는 특정 멀티빔 방출기(122)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 멀티빔 방출기들(122)의 제 1 및 제 2 행들(그리고 점선으로 표시된 연장 멀티뷰 픽셀들(110))은 인접하고 오프셋 거리(Δ)만큼, 예를 들어 광 밸브(112)의 폭만큼, 행 방향으로 오프셋된다. 또한, 도 4a에서, 멀티빔 방출기들(122)의 제 3 행은 제 2 행에 인접하고, 멀티빔 방출기들(122)의 제 2 행과 동일한 방향으로 제 2 행으로부터 오프셋 거리(Δ)만큼 오프셋된다. 또한, 도시된 바와 같이, 제 3 행에 인접한 제 4 행은 동일한 방향으로 제 3 행으로부터 오프셋되는 식이다. 도 4b에서 오프셋 패턴들은 상이하게 반복된다. 멀티빔 방출기들(122) 또는 대등하게는 멀티뷰 픽셀들(110)의 연속적으로 번호가 매겨진 행들의 순서대로, 제 1, 제 3, 제 5 행 등이 서로 정렬되고(즉, 오프셋되지 않음), 제2, 제 4 및 제 6 행이 오프셋 거리(Δ)만큼 행 방향으로 제 1, 제3, 제 5 행들로부터 각각 오프셋된다. 이와 같이, 도 4b에 도시된 바와 같이, 짝수 행들 및 홀수 행들은 행 방향으로 서로 오프셋된다.
다시 도 2a를 참조하면, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기(122)의 크기는 멀티뷰 디스플레이(100)의 광 밸브(122)의(또는 대등하게는 멀티뷰 픽셀(110)의 뷰 픽셀(110')의) 크기와 유사할 수 있다. 본 명세서에서, '크기(size)'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(112)의 크기는 그 길이일 수 있고, 멀티빔 방출기(122)의 유사한 크기는 또한 멀티빔 방출기(122)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 의미할 수 있고, 따라서 멀티빔 방출기(122)의 면적은 광 밸브(112)의 면적과 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기(122)의 크기는 광 밸브의 크기와 유사하고, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이일 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 방출기의 크기를 's'로 나타내고 광 밸브의 크기를 'S'로 나타내면(예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이), 멀티빔 방출기의 크기(s)는 식(1)으로 주어질 수 있다.
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(1)
다른 예들에서, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브 크기의 약 60% 보다, 또는 광 밸브 크기의 약 70%, 또는 광 밸브 크기의 약 80% 보다, 또는 광 밸브 크기의 약 90% 보다 크고, 멀티빔 방출기(122)는 광 밸브 크기의 약 180% 보다, 또는 광 밸브 크기의 약 160% 보다, 또는 광 밸브 크기의 약 140% 보다, 또는 광 밸브 크기의 약 120% 보다 작다. 예를 들어, '유사한 크기(comparable size)'에 의하면, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브 크기의 약 75% 내지 약 150% 사이일 수 있다. 다른 예들에서, 멀티빔 방출기(122)는 크기면에서 광 밸브(112)와 유사할 수 있고, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브의 크기의 약 125% 내지 약 85% 사이일 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 방출기(122)와 광 밸브(112)의 유사한 크기들은, 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 암 영역들(dark zones)을 감소시키도록, 또는 일부 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있고, 동시에, 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 중첩을 감소시키도록, 일부 예들에서는 최소화시키도록, 선택될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기(122)의 형상은 멀티뷰 픽셀(110)의 형상 또는 대등하게는 멀티뷰 픽셀(110)에 대응되는 광 밸브들(112)의 세트(또는 서브 어레이)의 형상과 유사할 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 멀티빔 방출기(122)는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(110)(또는 대응되는 광 밸브들(112)의 세트의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 방출기(122)는 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 즉 폭 또는 횡방향 치수보다 더 큰 길이 또는 종방향 치수를 가질 수 있다. 이러한 예에서, 멀티빔 방출기(122)에 대응되는 멀티뷰 픽셀(110)(또는 대등하게는 광 밸브들(112)의 세트의 배열)은 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 다른 예들에서(미도시), 멀티빔 방출기들(122) 및 대응되는 멀티뷰 픽셀들(110)은, 삼각형 형상, 육각형 형상 및 원형 형상을 포함하거나 적어도 이에 근접하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 형상들을 갖는다.
또한, 복수의 멀티빔 방출기들의 인접한 멀티빔 방출기들(122) 사이의 거리는 인접한 멀티뷰 픽셀들(110) 사이의 거리에 비례(commensurate)할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 방출기들 중 한 쌍의 인접한 멀티빔 방출기들(122) 간의 방출기간 거리(예를 들어, 중심간 거리)는, 예를 들어 광 밸브 세트들로 표현되는 대응되는 한 쌍의 인접한 멀티뷰 픽셀들(110) 간의 픽셀간 거리(예를 들어, 중심간 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 멀티빔 방출기(122a)와 제 2 멀티빔 방출기(122b) 간의 중심간 거리(d)는 인접한 멀티뷰 픽셀들(110)의 제 1 광 밸브 세트(112a)와 제 2 광 밸브 세트(112b) 간의 중심간 거리(D)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티빔 방출기들(122)의 쌍들과 대응되는 광 밸브 세트들의 상대적인 중심간 거리들은 상이할 수 있는데, 예를 들어 멀티빔 방출기들(122)은 멀티뷰 픽셀들(110)을 나타내는 광 밸브 세트들 간의 간격(즉, 중심간 거리(D))보다 크거나 작은 방출기간 간격(즉, 중심간 거리(d))을 가질 수 있다.
도 2a를 더 참조하면, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 백라이트(120)는 도광체(124)를 더 포함한다. 도광체(124)는 도광체의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)(즉, 안내된 광빔)으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(124)는 광학 도파로(optical waveguide)로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제 2 굴절률보다 큰 제 1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴절률들의 차이는 도광체(124)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 도광체(124)는 연장된, 광학적으로 투명한 실질적으로 평면형 시트의, 유전체 재료를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로(즉, 판 도광체)일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(124)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등), 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱들 또는 중합체들(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)) 또는 '아크릴 유리(acrylic glass)', 폴리카보네이트(polycarbonate) 등) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 유전체 재료들 중 임의의 것으로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 도광체(124)는 도광체(124)의 표면(예를 들어, 제 1 표면 및 제 2 표면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위하여 이용될 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 도광체(124)는 도광체(124)의 대향 표면들 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)은 도광체(124)의 표면들 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 반사 또는 '바운싱(bouncing)'됨으로써 전파한다. 일부 실시 예들에서, 광의 상이한 컬러들을 포함하는 안내된 광(104)의 복수의 안내된 광빔들은 상이한 컬러별 0이 아닌 전파 각도들 중 개별적인 하나로 도광체(124)에 의하여 안내될 수 있다. 도시의 간략화를 위하여 도 2a에는 0이 아닌 전파 각도가 도시되지 않았음에 유의한다. 그러나, 도 2a에서 전파 방향(103)을 묘사하는 굵은 화살표는 도광체의 길이를 따르는 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 도시한다.
일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 방출기(122)는 멀티빔 소자를 포함한다. 멀티빔 방출기(122)의 멀티빔 소자는 멀티뷰 이미지의 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이(100)의 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들(102)로서 광을 도광체(124)로부터 산란시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자는 안내된 광(104)의 일부를 산란시키도록 구성된 많은 상이한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조물들은, 회절 격자들(diffraction gratings), 미세 반사 소자들(micro-reflective elements), 미세 굴절 소자들(micro-refractive elements) 또는 이들의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로(diffractively) 산란시키도록 구성된다. 다른 실시 예들에서, 미세 반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로(reflectively) 산란시키도록 구성되고, 또는 미세 굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 굴절에 의하여 또는 굴절을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된다(즉, 안내된 광의 일부를 굴절적으로(refractively) 산란시킴).
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이), 멀티뷰 디스플레이(100)는 광원(126)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광원(126)은 도광체(124) 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(126)은 도광체(124)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광원(126)은, 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(126)은 특정한 컬러로 나타나는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색광(monochromatic light)을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 컬러는 특정한 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, 적-녹-청(red-green-blue; RGB) 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예들에서, 광원(126)은 실질적으로 광대역 또는 다색광(polychromatic light)을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(126)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(126)은 광의 상이한 컬러들을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 상이한 광학 방출기들은 광의 상이한 컬러들 각각에 대응되는 안내된 광의 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들을 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 안내된 광(104)은 시준될 수 있거나 실질적으로 시준된 광빔(예를 들어, 후술될 바와 같이 시준기에 의하여 제공되는)일 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔(예를 들어 안내된 광(104))의 광선들(rays)이 광빔 내에서 정해진 또는 정의된 각도 확산에 실질적으로 국한되는 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 안내된 광(104)은 시준 계수(σ)에 따라 시준되거나 시준 계수(σ)를 가질 수 있다.
다른 실시 예들에서(미도시), 멀티빔 방출기(122)는 능동 광학 방출기를 포함한다. 본 명세서에서, '능동(active)' 광학 방출기는, 활성화되는 경우(예를 들어, 전압 또는 전류가 능동 광학 방출기에 인가되는 경우) 광을 생성하도록 구성된 광학 방출기이다. 멀티빔 방출기들(122)로서 이용될 수 있는 광학 방출기들은 미세(micro) 발광 다이오드(μLED), 유기(organic) 발광 다이오드(OLED) 및 유사한 발광 구조물들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 멀티빔 방출기(122)가 광학 방출기를 포함하는 경우, 멀티빔 백라이트(120)는 도광체(124) 또는 광원(126)을 포함하지 않을 수 있다. 대신, 멀티빔 백라이트(120)는 능동 광학 방출기들을 포함하는 멀티빔 방출기들(122)을 지지하도록 구성된 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 기판은 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티빔 백라이트(120)에 인접한 광각(broad-angle) 백라이트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광각 백라이트는 2차원(2D) 모드에서 2D 이미지를 디스플레이하는 것을 용이하게 하는 데 이용될 수 있고, 멀티빔 백라이트(120)는 멀티뷰 모드에서 멀티뷰 이미지를 디스플레이하는 데 이용될 수 있다. 도 5는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 일부 실시 예들에서, 도 5에 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는, 광각 백라이트의 부가를 제외하고는, 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)와 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 도 5는 전술한 바와 같은 멀티빔 방출기들(122)을 갖는 멀티빔 백라이트(120)와 함께 멀티뷰 픽셀들(110)의 어레이의 광 밸브들(112)을 포함하는 멀티뷰 디스플레이(100)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티빔 백라이트(120)는 광 밸브들(1120)에 인접한 도광체(124)의 표면, 즉 멀티빔 백라이트(120)의 제 1 표면(120') 상에 위치된 복수의 멀티빔 방출기들(122)을 갖는 도광체(124)를 더 포함한다. 도 5의 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는 광각 백라이트(130)를 더 포함한다. 광각 백라이트(130)는 광 밸브 어레이에 인접한 일 측에 대향하는 멀티빔 백라이트(120)의 일 측 상에 위치된다. 특히, 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(130)는 제 1 표면(120')에 대향하는 멀티빔 백라이트(120)의 제 2 표면(120")에 인접한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 백라이트(130)는 광각 방출광(106)을 제공하도록 구성된다.
멀티뷰 디스플레이(100)에서, 멀티빔 백라이트(120)(예를 들어, 도광체(124)를 포함하는)는 광각 백라이트(130)로부터 방출되는 광각 방출광(106)에 광학적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 멀티빔 백라이트(120)의 복수의 멀티빔 방출기들(122)과 함께 도광체(124)는, 일반적으로 멀티빔 백라이트(120)의 제 2 표면(120")으로부터 제 1 표면(120')까지의 방향으로 전파하는 광각 방출광(106)에 광학적으로 투명하도록 구성된다. 따라서, 광각 방출광(106)은 광각 백라이트(130)로부터 방출된 후 멀티빔 백라이트(120)의 두께(thickness)를(또는 대등하게는 도광체(124)의 두께를) 통과할 수 있다. 따라서, 광각 백라이트(130)로부터의 광각 방출광(106)은 멀티빔 백라이트(120)의 제 2 표면(120")(또는 대등하게는 도광체(124)의 제 2 표면)을 통해 수신되고, 멀티빔 백라이트(120)의 두께를(또는 대등하게는 도광체(124)의 두께를) 투과한 후, 멀티빔 백라이트(120)의 제 1 표면(120')(또는 대등하게는 도광체(124)의 제 1 표면)으로부터 방출될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 백라이트(120)는 광각 방출광(106)에 광학적으로 투명하도록 구성되기 때문에, 광각 방출광(106)은 멀티빔 백라이트(120)에 의하여 실질적으로 영향을 받지 않는다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 5의 멀티뷰 디스플레이(100)는 2D 모드('2D') 또는 멀티뷰 모드('멀티뷰')에서 선택적으로 동작할 수 있다. 2D 모드에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는 광각 백라이트(130)에 의하여 제공되는 광각 방출광(106)을 방출하도록 구성된다. 광각 방출광(106)은 2D 모드 동안 2D 이미지를 제공하기 위하여 광 밸브들(112)에 의하여 변조될 수 있다. 대안적으로, 멀티뷰 모드에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는 전술한 바와 같은 멀티빔 백라이트(120)에 의하여 제공되는 지향성 광빔들(102)을 방출하도록 구성된다. 또한, 전술한 바와 같이, 방출되는 지향성 광빔들(102)은 멀티뷰 이미지를 제공하거나 디스플레이하기 위하여 멀티뷰 픽셀들(110)의 광 밸브들(112)에 의하여 변조될 수 있다. 결과적으로, 멀티빔 백라이트(120)와 광각 백라이트(130)의 조합은, 예를 들어, 2D 이미지들 및 멀티뷰 이미지들을 디스플레이하는 것 사이에서 스위칭될 수 있는 듀얼(dual) 모드(2D/3D) 디스플레이에서 이용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(200)가 개시된다. 도 6은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 도광체(210)를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(210)는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광을 안내하도록 구성될 수 있다. 또한, 안내된 광은 도광체(210)에 의하여 도는 도광체(210) 내에서 0이 아닌 전파 각도로 안내될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도광체(210)는 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 도광체(124)와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광은 시준될 수 있거나, 시준된 광빔일 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에서, 안내된 광은 시준 계수(σ)에 따라 시준되거나 시준 계수(σ)를 가질 수 있다.
도 6에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 행들로 배열된 멀티빔 소자들(220)의 어레이를 더 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220)은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 복수의 멀티빔 방출기들(122)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 멀티빔 소자들(220)의 어레이는 안내된 광의 일부를 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀들과 관련된 지향성 방출광(202)으로서 산란시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 방출광(202)은 멀티뷰 디스플레이(200)의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 포함한다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들은 도광체(210)의 표면에 또는 도광체(210) 내에 위치될 수 있다.
멀티뷰 디스플레이(200)는 광 밸브들(230)의 어레이를 더 포함한다. 광 밸브들(230)의 어레이는 멀티뷰 이미지를 제공하기 위하여 지향성 방출광(202)을 변조하도록 구성된다. 광 밸브 어레이의 광 밸브들(230)의 상이한 세트들은 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티뷰 픽셀들의 상이한 각각에 대응된다. 일부 실시 예들에 따르면, 광 밸브들(230)의 어레이의 광 밸브들(230)은 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 복수의 광 밸브들의 광 밸브들(112)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들(230)은 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 여러 상이한 유형들의 광 밸브들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 광 밸브 어레이의 광 밸브들(230)은 극성 반전 프로토콜에 따라 구동되도록 구성된다. 극성 반전 프로토콜은 광 밸브 어레이의 액정 광 밸브들의 액정 매질의 편광뿐만 아니라 다른 유형의 광 밸브들에서의 유사한 영향을 완화시키도록 구성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 광 밸브들(230)의 어레이는 임의의 개수의 극성 반전 프로토콜들에 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 광 밸브들(230)의 어레이는 라인 반전 프로토콜에 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 라인 반전 프로토콜은 광 밸브들(230)의 어레이의 행을 따르거나(행 반전) 또는 열을 따르거나(열 반전) 할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광 밸브들(230)의 어레이는 도트 반전 프로토콜에 따라 구동될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광 밸브들(230)의 어레이는 2-라인 반전 프로토콜에 따라 구동될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광 밸브들(230)의 어레이는 이러한 반전 프로토콜들의 다양한 조합들에 따라 구동될 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220)의 제 1 행은 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220)의 제 2 행에 대하여 오프셋될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 오프셋은 멀티빔 소자들(220)의 어레이의 행 방향에 있을 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이 내의 멀티빔 소자들(220)의 제 1 행 및 제 2 행 사이의 오프셋의 크기 또는 오프셋 거리는 광 밸브 어레이의 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리의 정수 배일 수 있다. 예를 들어, 광 밸브 어레이가 도트 반전 프로토콜에 따라 구동되는 경우, 반복되는 극성들 사이의 거리는 대략 광 밸브의 폭 또는 대등하게는 뷰 픽셀의 폭이다. 따라서, 멀티빔 소자들의 제 1 행 및 제 2 행은, 예를 들어 광 밸브의 폭의 거리만큼 오프셋될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들의 제 1 및 제 2 행들 사이의 오프셋은 광 밸브 어레이의 극성 반전 프로토콜과 연관될 수 있는 멀티뷰 이미지 내에서의 픽셀들의 플리커를 완화시키도록 구성된다. 예를 들어, 오프셋은, 제 1 행의 멀티빔 소자(220)로부터의 지향성 광빔이, 제 2 행의 다른 멀티빔 소자(220)로부터의 다른 지향성 광빔을 변조하는 다른 광 밸브(230)의 극성과 비교할 때, 극성 반전 프로토콜에 따라 반대의 또는 상이한 극성을 갖는 광 밸브(230)에 의하여 변조되는 것을 보장할 수 있다. 또한, 지향성 광빔들이 극성 반전 프로토콜에 따라 반대의 또는 상이한 극성들을 갖는 광 밸브들(230)을 이용하여 변조되는 경우, 특히 지향성 광빔들이 멀티뷰 이미지의 뷰의 인접한 픽셀들에 대응되는 경우, 극성 반전 프로토콜의 극성 스위칭과 관련된 플리커가 완화되거나 심지어 제거될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(220)의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(230)의 크기와 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자(220)의 크기는 광 밸브의 크기와 유사할 수 있고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이일 수 있다. 또한, 멀티빔 소자(220)의 형상은 멀티뷰 픽셀의 형상과 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자(220)는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 소자(220)는 직사각형 형상을 가질 수 있고, 즉 폭 또는 횡방향 치수보다 큰 길이 또는 종방향 치수를 가질 수 있고, 멀티빔 소자(220)는 실질적으로 직사각형일 수 있다. 또한, 멀티빔 소자 어레이의 인접한 멀티빔 소자들(220) 사이의 거리는 멀티뷰 디스플레이(200)의 인접한 멀티뷰 픽셀들 사이의 거리에 비례할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자 어레이의 한 쌍의 인접한 멀티빔 소자들(220) 사이의 소자간 거리(예를 들어, 중심간 거리)는, 예를 들어 광 밸브 어레이의 광 밸브들(230)의 세트들로 표현되는 멀티뷰 픽셀들의 대응되는 한 쌍의 인접한 멀티뷰 픽셀들 사이의 픽셀간 거리(예를 들어, 중심간 거리)와 동일할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들(220)은 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 많은 상이한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조물들은 회절 격자들, 미세 반사 소자들, 미세 굴절 소자들 또는 이들의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 소자(220)는 안내된 광의 일부를 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성된다. 다른 실시 예들에서, 미세 반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자(220)는 안내된 광의 일부를 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로(reflectively) 산란시키도록 구성되고, 또는 미세 굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자(220)는 안내된 광의 일부를 굴절에 의하여 또는 굴절을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된다(즉, 안내된 광의 일부를 굴절적으로(refractively) 산란시킴).
일부 실시 예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(200)는 도광체(210)의 입력에 광학적으로 결합된 광원(240)을 더 포함할 수 있다. 광원(240)은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 광원(126)과 실질적으로 유사할 수 있다. 광원(240)은안내된 광으로서 안내될 광을 도광체(210)에 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광원(240)은 도광체(210)의 입구 표면에 인접하여 위치될 수 있고, LED 및 레이저를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 광의 원천을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(240)은 광의 상이한 컬러들을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원에 의하여 제공되는 광은 시준될 수 있거나, 대등하게는 시준된 광빔일 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 광은 시준 계수(σ)에 따라 시준될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)이 제공된다. 도 7은 본 명세서의 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 멀티빔 백라이트의 멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계를 포함하고, 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들은 오프셋된 행들로 배열된다. 예를 들어, 멀티빔 방출기들의 행들은 멀티빔 방출기 어레이의 열의 방향 또는 행의 방향으로 오프셋될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기들은 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 복수의 멀티빔 소자들의 멀티빔 방출기들(122)과 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는다.
방법(300)은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위하여 광 밸브들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 변조(320)하는 단계를 더 포함한다. 광 밸브 어레이의 광 밸브들은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 광 밸브들(112)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들, 전기 습윤 광 밸브들 중 하나 이상이 지향성 광빔들을 변조(320)하기 위하여 광 밸브 어레이의 광 밸브들로서 이용될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광 밸브 어레이의 광 밸브들의 세트들은 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들에 대응될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브 어레이의 광 밸브들의 4 x 4 세트는 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에 대응될 수 있다. 유사하게, 예를 들어, 광 밸브 어레이의 광 밸브는 멀티뷰 픽셀의 뷰 픽셀에 대응될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 광 밸브 어레이는 극성 반전 프로토콜에 따라 구동될 수 있다. 전술한 바와 같이, 극성 반전 프로토콜은 액정 광 밸브들로서 구현되는 광 밸브들의 액정 매질의 편광을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 영향을 완화시키도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광 밸브들의 어레이는 임의의 개수의 극성 반전 프로토콜들에 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브들의 어레이는 라인 반전 프로토콜에 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 라인 반전 프로토콜은 광 밸브들의 어레이의 행을 따르거나(행 반전) 또는 열을 따르거나(열 반전) 할 수 있다. 다른 예들에서, 광 밸브들의 어레이는 도트 반전 프로토콜 또는 2-라인 반전 프로토콜에 따라 구동될 수 있다. 다른 예들에서, 광 밸브들의 어레이는 이러한 반전 프로토콜들의 조합뿐만 아니라 가능한 기타의 반전 프로토콜들을 이용하여 구동될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기들의 행들 사이의 오프셋은 오프셋된 행을 따르는 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리의 정수 배이다. 예를 들어, 도트 반전 프로토콜을 따라 구동되는 광 밸브 어레이에서, 반복되는 극성들 사이의 거리는 광 밸브의 폭이거나 또는 대등하게는 뷰 픽셀의 폭이다. 따라서, 멀티빔 소자들의 제 1 행 및 제 2 행은 광 밸브의 폭의 거리만큼 오프셋될 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 오프셋된 행들 사이의 오프셋은, 극성 반전 프로토콜에 따라 상이한 광 밸브 극성을 갖는 제 1 멀티뷰 픽셀 및 제 2 멀티뷰 픽셀 각각의 선택된 지향성 광빔을 제공한다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀의 특정 뷰(예를 들어, 뷰(1))에 대응되는 광 밸브는 포지티브 극성을 가질 수 있고, 오프셋된 행 내에서 동일한 열에 있는 다른 멀티뷰 픽셀의 동일한 뷰에 대응되는 광 밸브는 네거티브 극성을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 방법(300)에 이용되는 멀티빔 백라이트는 도광체를 더 포함한다. 예를 들어, 도광체는 멀티뷰 디스플레이(100)의 도광체(124)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계는 광을 도광체 내에서 안내된 광으로서 안내하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 광은 도광체의 대향하는 내부 표면들 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 안내될 수 있다. 또한, 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계는 안내된 광의 일부를 멀티빔 소자를 포함하는 멀티빔 방출기를 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 도광체로부터 산란시키는 단계를 포함할 수 있다. 멀티빔 방출기는 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 방출기(122)와 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 멀티빔 방출기의 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 안내된 광의 일부를 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 구조물, 및 안내된 광의 일부를 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 구조물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 멀티빔 방출기의 멀티빔 소자는 발광 다이오드(LED) 및 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 능동 방출기를 포함할 수 있다.
또한, 멀티빔 방출기는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한 크기를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사할 수 있고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이일 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 도광체에 의하여 안내될 광을 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 이용하여 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 광원은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 광원(126)과 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원은 0이 아닌 전파 각도를 갖는 광을 제공할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 광원은 시준된 광 또는 대등하게는 시준 계수(σ)를 갖는 광을 제공할 수 있다.
이상에서는, 오프셋된 행들로 배열된 멀티빔 방출기들 및 멀티뷰 픽셀들의 어레이를 포함하는 멀티뷰 디스플레이 및 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법의 예들 및 실시 예들이 설명되었다. 전술한 예들은 단지 본 명세서에 설명된 원리들을 나타내는 많은 구체적인 예들 중 일부를 예시하는 것임을 이해하여야 한다. 명백히, 당업자는 다음의 청구 범위에 의하여 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (21)

  1. 멀티뷰 디스플레이로서,
    극성 반전 프로토콜에 따라 구동되도록 구성된 광 밸브들을 포함하는 멀티뷰 픽셀들의 어레이; 및
    행(row)들로 배열된 복수의 멀티빔 방출기들을 갖는 멀티빔 백라이트 - 상기 복수의 멀티빔 방출기들의 멀티빔 방출기는 상기 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 상기 멀티뷰 픽셀들의 어레이의 멀티뷰 픽셀에 제공하도록 구성됨 -; 를 포함하되,
    제 2 행을 따르는 멀티빔 방출기들의 위치는, 제 1 행을 따르는 멀티빔 방출기들의 위치에 대해 행 방향으로 오프셋 거리만큼 오프셋되고,
    상기 오프셋 거리는, 상기 행 방향을 따르는 상기 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리의 정수 배인,
    멀티뷰 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 행들 사이의 상기 오프셋 거리는, 상기 극성 반전 프로토콜에 따라 상이한 광 밸브 극성을 갖는 제 1 멀티뷰 픽셀 및 제 2 멀티뷰 픽셀 각각의 선택된 지향성 광빔을 제공하도록 구성된,
    멀티뷰 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 극성 반전 프로토콜은, 상기 멀티뷰 픽셀들의 어레이 내의 광 밸브들의 인접한 열(column)들의 열 극성 반전을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티빔 방출기의 크기는, 상기 멀티뷰 픽셀의 광 밸브의 크기의 1/2 내지 상기 광 밸브의 크기의 2배 사이인,
    멀티뷰 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티빔 방출기의 형상이 상기 멀티뷰 픽셀의 형상과 유사한 것, 및 상기 복수의 멀티빔 방출기들 중 인접한 멀티빔 방출기들 사이의 거리가 상기 멀티뷰 픽셀들의 어레이의 인접한 멀티뷰 픽셀들 사이의 거리에 비례하는 것 중 하나 또는 모두에 해당하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티빔 백라이트는, 광을 도광체의 길이를 따라 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 상기 도광체를 더 포함하고,
    상기 멀티빔 방출기는, 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된 멀티빔 소자를 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자들은,
    상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 구조물, 및 상기 안내된 광의 일부를 상기 복수의 지향성 광빔들로서 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 구조물 중 하나 이상을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하고,
    상기 광원은, 상기 도광체에 상기 광을 제공하도록 구성되며,
    상기 안내된 광은, 0이 아닌 전파 각도를 갖는 것 및 정해진 시준 계수에 따라 시준 되는 것 중 하나 또는 모두에 해당하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티뷰 픽셀들의 어레이의 상기 광 밸브들은, 액정 광 밸브들을 포함하고,
    상기 극성 반전 프로토콜은, 상기 액정 광 밸브들의 액정 매질의 편광(polarization)을 완화시키도록 구성된,
    멀티뷰 디스플레이.
  10. 멀티뷰 디스플레이로서,
    광을 안내하도록 구성된 도광체;
    행(row)들로 배열되고, 상기 안내된 광의 일부를 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들과 관련된 지향성 방출광으로서 산란시키도록 구성된 멀티빔 소자들의 어레이; 및
    멀티뷰 이미지를 제공하기 위하여 상기 지향성 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이 - 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브들의 상이한 세트들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 상기 멀티뷰 픽셀들의 상이한 각각에 대응됨 -; 를 포함하되,
    상기 멀티빔 소자들의 제 1 행은, 상기 광 밸브들의 어레이의 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리의 정수 배만큼 상기 멀티빔 소자들의 제 2 행에 대하여 오프셋된,
    멀티뷰 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 극성 반전 프로토콜은, 상기 광 밸브들의 어레이의 열(column) 극성 반전 및 도트(dot) 극성 반전 중 하나를 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자가 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한 것, 상기 멀티빔 소자의 형상이 상기 멀티뷰 픽셀들의 형상과 유사한 것, 및 상기 멀티빔 소자들의 어레이 내의 인접한 멀티빔 소자들 사이의 거리가 상기 멀티뷰 디스플레이의 인접한 멀티뷰 픽셀들 사이의 거리에 비례하는 것 중 하나 또는 모두에 해당하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자들은,
    상기 안내된 광의 일부를 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 상기 안내된 광의 일부를 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 구조물, 및 상기 안내된 광의 일부를 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 구조물 중 하나 이상을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하고,
    상기 광원은, 0이 아닌 전파 각도를 갖는 것 및 정해진 시준 계수에 따라 시준되는 것 중 하나 또는 모두에 해당하는 광을, 상기 도광체에 제공하도록 구성된,
    멀티뷰 디스플레이.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 밸브들의 어레이의 상기 광 밸브들은, 액정 광 밸브들을 포함하고,
    상기 극성 반전 프로토콜은, 상기 액정 광 밸브들의 액정 매질의 편광(polarization)을 완화시키도록 구성된,
    멀티뷰 디스플레이.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자들의 상기 제 1 및 제 2 행들 사이의 상기 오프셋은, 상기 극성 반전 프로토콜과 관련된 상기 멀티뷰 이미지 내에서의 픽셀들의 휘도 플리커(brightness flicker)를 완화시키도록 구성된,
    멀티뷰 디스플레이.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 밸브들의 어레이에 인접한 상기 도광체의 일 측에 대향하는 상기 도광체의 일 측에 인접한 광각 백라이트를 더 포함하고,
    상기 광각 백라이트는, 상기 멀티뷰 디스플레이의 2차원(two-dimensional; 2D) 모드 동안 광각 방출광을 제공하도록 구성되고,
    상기 도광체 및 멀티빔 소자들의 어레이는, 상기 광각 방출광에 투명하도록 구성되며,
    상기 지향성 방출광은, 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 모드 동안 선택적으로 산란되도록 구성되고,
    상기 멀티뷰 디스플레이는, 상기 멀티뷰 모드 동안 상기 멀티뷰 이미지를 디스플레이하고 상기 2D 모드 동안 2D 이미지를 디스플레이하도록 구성된,
    멀티뷰 디스플레이.
  18. 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법으로서,
    멀티빔 백라이트의 멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출하는 단계 - 상기 멀티빔 방출기들의 어레이의 멀티빔 방출기들은 오프셋된 행들로 배열됨 -; 및
    멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위하여 광 밸브들의 어레이를 이용하여 상기 지향성 광빔들을 변조하는 단계 - 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브들의 세트들은 상기 멀티뷰 디스플레이의 멀티뷰 픽셀들에 대응되고, 상기 광 밸브들의 어레이는 극성 반전 프로토콜에 따라 구동됨 -; 를 포함하되,
    오프셋된 행들 사이의 오프셋 거리는, 오프셋된 행을 따르는 상기 극성 반전 프로토콜의 반복되는 극성들 사이의 거리의 정수 배인,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 오프셋된 행들 사이의 상기 오프셋 거리는, 상기 극성 반전 프로토콜에 따라 상이한 광 밸브 극성을 갖는 제 1 멀티뷰 픽셀 및 제 2 멀티뷰 픽셀 각각의 선택된 지향성 광빔을 제공하는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 멀티빔 백라이트는 도광체를 더 포함하고,
    상기 지향성 광빔들을 방출하는 단계는,
    광을 상기 도광체 내에서 안내된 광으로서 안내하는 단계; 및
    상기 안내된 광의 일부를 멀티빔 소자를 포함하는 멀티빔 방출기들을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 상기 도광체로부터 산란시키는 단계를 포함하며,
    상기 멀티빔 소자는, 회절 격자, 미세 반사 구조물 및 미세 굴절 구조물 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 멀티빔 소자는, 상기 광 밸브들의 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한 크기를 갖는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 도광체의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 이용하여 상기 도광체에 의하여 안내될 광을 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 광원은, 0이 아닌 전파 각도를 가지며 정해진 시준 계수에 따라 시준되는 광을 제공하는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
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