KR20210110737A - 광 제어 필름을 갖는 멀티뷰 디스플레이 및 방법 - Google Patents

광 제어 필름을 갖는 멀티뷰 디스플레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

멀티뷰 디스플레이는, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 로우들을 가지며 지향성 광빔들을 멀티뷰 이미지의 뷰들의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된 복수의 멀티뷰 픽셀들로서 배열된 광 밸브들의 어레이를 포함한다. 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 1 로우는 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배만큼 로우 방향으로 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 2 로우로부터 오프셋된다. 제 1 및 제 2 로우들의 오프셋은 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀과 관련된 컬러 프린징을 완화시키기 위해 상이한 컬러들을 갖는 인접한 멀티뷰 픽셀들에 대응되는 컬러 서브 픽셀들을 제공하도록 구성된다. 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어하도록 구성된 광 제어 필름을 더 포함한다.

Description

광 제어 필름을 갖는 멀티뷰 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 그 내용이 본 명세서에 참조로서 병합되는, 2019년 02월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/806,807 및 2019년 04월 29일에 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT/US2019/029730의 우선권 이익을 주장한다.
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 미세거울(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 디스플레이들이다. 수동형 디스플레이들은 본질적으로 낮은 전력 소모를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 매력적인 성능 특성들을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 부족한 많은 실제 응용들에서 다소 제한적으로 사용될 수 있다.
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 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들의 어레이의 일부의 상세도를 도시한다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이의 광 밸브들의 어레이의 일부의 상세도를 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 광 제어 필름을 갖는 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 광 제어 필름의 사시도를 도시한다.
도 5c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 광 제어 필름을 갖는 멀티뷰 디스플레이의 측면도를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 설명된 원리들의 일 실시 예에 따른 일 예로서 광각 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 명세서의 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이 시스템의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이 시스템의 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 오프셋 로우들(offset rows)로 배열된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들을 갖는 광 밸브들(light valves)의 어레이를 이용하는 백라이팅을 제공한다. 또한, 다양한 예들 및 실시 예들에서, 백라이팅은 광 제어 필름(light control film; LCF)을 포함한다. 특히, 본 명세서의 원리들에 일치되는 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(multiview display)가 제공된다. 멀티뷰 디스플레이는, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들을 가지며 지향성 광빔들(directional light beams)을 멀티뷰 이미지의 뷰(view)들의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된 복수의 멀티뷰 픽셀들로서 배열된, 광 밸브들의 어레이를 포함한다. 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 1 로우(row)는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 2 로우에 대해 로우 방향으로 오프셋되거나 시프트(shift)된다. 오프셋 또는 시프트는 멀티뷰 이미지와 관련된 컬러 프린징(color fringing)을 완화시키도록 구성된다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 이미지의 시야각(view angle)을 제어하도록 구성된 광 제어 필름(LCF)을 더 포함한다.
본 명세서에서, '2차원 디스플레이(two-dimensional display)' 또는 '2D 디스플레이'는 이미지가 보여지는 방향에 관계 없이 (즉, 2D 디스플레이의 정해진 시야각 또는 범위 내에서) 실질적으로 동일한 이미지의 뷰를 제공하도록 구성된 디스플레이로서 정의된다. 스마트 폰들 및 컴퓨터 모니터들에서 찾아볼 수 있는 종래의 액정 디스플레이(liquid crystal display; 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. 본 명세서에 설명된 멀티뷰 이미지들의 디스플레이에 적용 가능한 멀티뷰 백라이팅 및 멀티뷰 디스플레이들의 용도에는, 이동식 전화기(예를 들어, 스마트 폰), 시계, 태블릿 컴퓨터, 이동식 컴퓨터(예를 들어, 랩톱 컴퓨터), 개인용 컴퓨터 및 컴퓨터 모니터, 차량 디스플레이 콘솔, 카메라 디스플레이, 및 기타 다양한 이동식 및 실질적으로 비-이동식 디스플레이 응용들 및 기기들이 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다.
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. 멀티뷰 디스플레이(10)는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들(14)을 스크린(12)에 대해 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 처리된 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 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응되는 개별적인 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 광빔은 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 일치되는 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 뷰들 중 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 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내기 위해 단지 2개의 상이한 뷰들만을 포함하는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이와는 구분될 수 있다. 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)로 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 픽셀 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 307,200 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 위해 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 의해 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 의해 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 의해 생성되는 광빔은 각도 성분들 {θ, φ}로 주어지는 주 각도 방향을 갖는다.
본 명세서에서, '멀티빔 컬럼(multibeam column)'은 라인(line)으로 또는 컬럼(column)으로 배열된 복수의 멀티빔 소자들을 포함하는 길다란(elongated) 구조물로서 정의된다. 특히, 멀티빔 컬럼은 라인으로 또는 컬럼으로 배열된 복수의 멀티빔 소자들의 멀티빔 소자들로 구성된다. 또한, 정의에 의하면, 멀티빔 컬럼은 복수의 지향성 광빔들을 포함하는 광을 제공하거나 방출하도록 구성된다. 따라서, 멀티빔 컬럼은 광 산란 특성들과 관련하여 멀티빔 소자와 기능적으로 유사할 수 있다. 즉, 본 명세서의 정의에 의하면, 멀티빔 컬럼의 소정의 멀티빔 소자에 의해 생성된 복수의 지향성 광빔들 중 지향성 광빔들은 서로 상이한 주 각도 방향들을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 컬럼은 멀티뷰 디스플레이의 백라이트 또는 이와 유사한 구성 요소의 폭에 걸쳐 실질적으로 연장되는 가늘고 길다란 구조물일 수 있다. 특히, 예를 들어, 멀티빔 컬럼은 백라이트의 폭에 걸쳐 연장되는 라인으로 배열된 복수의 개별(discrete) 멀티빔 소자들로 구성될 수 있다. 전술한 정의에 대한 예외는, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 컬럼이 개개의 개별 멀티빔 소자들 대신에 하나의 연속(continuous) 회절 격자 구조물을 포함한다는 것이다. 이 예외에서, 연속 회절 격자의 한 구획(section)은, 전술한 멀티빔 컬럼의 개별 멀티빔 소자와 실질적으로 유사한 방식으로, 효과적으로 기능한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 컬럼의 폭은 멀티빔 컬럼의 복수의 멀티빔 소자들 중 멀티빔 소자의 크기로서 정의될 수 있다. 따라서, 멀티빔 컬럼의 폭은 멀티빔 컬럼에 연관된 멀티뷰 디스플레이에 이용되는 광 밸브의 폭과 유사할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 컬럼의 폭은 광 밸브의 크기의 약 1/2 내지 약 2배 사이일 수 있다.
본 명세서에서, '능동 방출기(active emitter)' 또는 대등하게는 '능동 광학 방출기(active optical emitter)'는 활성화되거나 턴-온(turn on)되는 경우 광을 생성하거나 방출하도록 구성된 광학 방출기로서 정의된다. 능동 방출기는 광의 다른 원천으로부터 광을 수신하지 않는다. 대신, 광학 방출기는 활성화되는 경우 자체적인 광을 생성한다. 일부 예들에서, 능동 방출기는 발광 다이오드(LED), 미세 발광 다이오드(μLED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 능동 방출기에 의해 생성되는 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색광). 본 명세서의 정의에 의하면, '컬러 방출기(color emitter)'는 컬러를 갖는 광을 제공하는 능동 방출기이다. 일부 실시 예들에서, 능동 방출기는 복수의 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기의 적어도 하나의 광학 방출기는 복수의 광학 방출기들 중 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성된 광의 컬러 또는 파장과는 상이한 컬러(또는 대등하게는 파장)를 갖는 광을 생성할 수 있다.
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'라는 용어는 일반적으로 도광체의 유전체 재료와 도광체를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 경계에서 광을 안내하기 위해 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 위해 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.
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(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, '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 의해 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 의해 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.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수 표현은 특허 분야에서의 통상적인 의미, 즉 '하나 이상'의 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에서, '컬러 서브 픽셀(color sub-pixel)'은 하나 이상의 컬러 서브 픽셀을 의미하며, 따라서 '상기 컬러 서브 픽셀'은 '상기 컬러 서브 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 위해 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 2는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다.
멀티뷰 디스플레이(100)는 광 밸브들(110)의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 광 밸브들이 광 밸브 어레이의 광 밸브들(110)로서 이용될 수 있다. 광 밸브들(110)의 어레이는 지향성 광빔들을 멀티뷰 이미지의 뷰들의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)을 포함한다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(100)의 광 밸브들(110)의 어레이의 일부의 상세도를 도시한다. 광 밸브들(110)의 어레이는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 각각의 컬러 서브 픽셀(112)은 상이한 컬러를 갖는다. 도시된 실시 예에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)은 광 밸브들(110)의 어레이의 로우를 따라 적색, 청색 및 녹색 서브 픽셀들(RGB)의 순서의 반복되는 세트로 구성될 수 있다(반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 컬러 서브 픽셀의 각각의 컬러는 도면에서 대응되는 이니셜로 표시됨). 다른 실시 예에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)은 적색, 청색, 녹색 및 황색 서브 픽셀들(RGBY)의 반복되는 세트를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 반복되는 세트는 적색, 청색, 녹색 및 백색 픽셀들(RGBW)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들은 멀티뷰 디스플레이(100)의 복수의 멀티뷰 픽셀들(120)로서 배열된다. 복수의 멀티뷰 픽셀들 중 각각의 멀티뷰 픽셀(120)은 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 상이한 서브 세트를 포함한다. 각각의 멀티뷰 픽셀(120)은 지향성 광빔들을 멀티뷰 디스플레이(100)의 뷰들의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된다. 변조된 광빔들은 멀티뷰 디스플레이(100)의 컬러 픽셀들 내에서 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 컬러 서브 픽셀들(112)의 각각의 상이한 컬러들을 나타낸다. 도시된 실시 예에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는 4 x 4 디스플레이이다(즉, 완전 시차(full parallax) 모드에서 16 개의 뷰들을 제공함). 따라서, 복수의 멀티뷰 픽셀들 중 각각의 멀티뷰 픽셀(120)은 멀티뷰 이미지의 16개의 상이한 뷰들의 16개의 컬러 픽셀들에 대응되는 16개의 컬러 뷰 픽셀들을 제공한다. 각각의 컬러 뷰 픽셀은 적색 서브 픽셀(112), 녹색 서브 픽셀(112) 및 청색 서브 픽셀(112)을 포함하는 3개의 연속적인 컬러 서브 픽셀들(112)의 세트를 포함한다. 복수의 멀티뷰 픽셀들(120)은 멀티뷰 픽셀들(120)의 로우들 및 컬럼들로 배열될 수 있다.
반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 1 로우는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 2 로우로부터 오프셋되거나 시프트된다. 도 3은 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 2 로우(II)로부터 오프셋된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 1 로우(I)를 도시한다. 제 1 로우(I) 및 제 2 로우(II)는 로우 방향으로 오프셋되고, 컬러 서브 픽셀들(112)의 소정의 컬럼 내에서, 제 1 로우(I)의 컬러 서브 픽셀(112)은 제 2 로우(II)의 컬러 서브 픽셀(112)과는 상이한 컬러를 갖는다. 도시된 실시 예에서, 제 1 로우(I) 및 제 2 로우(II)는 인접한다. 또한, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 1 로우(I)와 제 2 로우(II) 간의 오프셋(또는 대등하게는 오프셋 거리)은 컬러 서브 픽셀(112)의 폭의 정수 배와 동일하다. 도 3에 도시된 실시 예들에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 1 로우(I)는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 2 로우(II)로부터 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 방향으로 컬러 서브 픽셀(112)의 1개의 폭의 거리만큼 오프셋되거나 시프트된다. 다른 실시 예들에서, 제 1 로우(I)와 제 2 로우(II) 간의 오프셋 거리 또는 시프트 거리는, 예를 들어 컬러 서브 픽셀(112)의 2개의 폭에 해당할 수 있다.
제 1 로우(I)와 제 2 로우(II) 간의 오프셋 또는 시프트는 상이한 컬러들을 갖는 인접한 멀티뷰 픽셀들(120)에 대응되는 컬러 서브 픽셀들(112)을 제공하도록 구성된다. 도 3은 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 1 로우(I)와 제 2 로우(II) 간의 오프셋의 결과로서, 상이한 컬러들을 갖는 인접한 멀티뷰 픽셀들(120a, 120b)의 세트의 대응되는 컬러 서브 픽셀들(112)을 도시한다. 예를 들어, 도시된 멀티뷰 픽셀(120a)의 제 1 컬러 서브 픽셀(112a)은, 오프셋에 기인하여 인접한 멀티뷰 픽셀들(120b)의 대응되는 컬러 서브 픽셀(112b)의 청색과는 상이한, 녹색을 가질 수 있다. 유사하게, 오프셋은 각각이 상이한 컬러들, 즉 청색 및 적색을 갖는 대응되는 컬러 서브 픽셀들(112b, 112c)을 초래할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 인접한 멀티뷰 픽셀들의 로우들의 오프셋에 의해 제공되는 대응되는 컬러 서브 픽셀들(112)의 상이한 컬러들은, 멀티뷰 디스플레이(100)의 컬러 픽셀과 관련된 컬러 프린징을 완화시키는 기능을 할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은), 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티빔 방출기들(130)의 어레이를 더 포함할 수 있다. 멀티빔 방출기들(130)은 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)에 의해 변조되는 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된다. 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이(100)의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 가질 수 있다. 특히, 도 2는 지향성 광빔들(102)을 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들(130)로부터 멀어지게 지향되는 것으로 묘사된 복수의 분기되는 화살표들로서 도시한다.
일부 실시 예들에서, 어레이의 멀티빔 방출기들(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 멀티빔 방출기들(130)을 지지하는 기판 또는 대등하게는 '멀티빔 백라이트(multibeam backlight)'의 제 1(상단) 표면에 또는 이에 인접하여 위치할 수 있다. 다른 실시 예들에서(미도시), 복수의 멀티빔 방출기들(130)은 제 1 표면에 대향되는 멀티빔 백라이트의 제 2(또는 하단) 표면에 위치할 수 있다. 또 다른 실시 예들에서(미도시), 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들(130)은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 멀티빔 백라이트의 내부에 위치할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기(130)의 크기는 멀티뷰 디스플레이(100)의 광 밸브(110)의 크기와 유사하다. 본 명세서에서, '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(110)의 크기는 그 길이일 수 있고, 멀티빔 방출기(130)의 유사한 크기는 또한 멀티빔 방출기(130)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 멀티빔 방출기(130)의 면적은 광 밸브(110)의 면적과 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브의 크기와 유사하고, 멀티빔 방출기의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광 밸브들(110)의 어레이의 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112) 중 컬러 서브 픽셀들(112)의 상이한 서브 세트들은 멀티빔 방출기 어레이의 상이한 멀티빔 방출기(130)에 대응된다. 또한, 도시된 바와 같이, 컬러 서브 픽셀들(112)의 상이한 서브 세트들 각각은 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티뷰 픽셀(120)을 나타낼 수 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들(130) 및 대응되는 멀티뷰 픽셀들(120)(예를 들어, 광 밸브들(110)의 세트들) 간의 관계는 일 대 일 관계일 수 있다. 즉, 동일한 개수의 멀티뷰 픽셀들(120)과 멀티빔 방출기들(130)이 존재할 수 있다. 도 2 및 도 3은 제한이 아닌 예로서 일 대 일 관계를 도시하며, 광 밸브들(110)의 상이한 세트를 포함하는 각각의 멀티뷰 픽셀(120)이 더 두꺼운 선으로 둘러싸인 것으로 도시되었다.
도 4는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 또 다른 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는 수평 시차(horizontal parallax) 멀티뷰 디스플레이를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는 8 x 1 수평 시차 멀티뷰 디스플레이일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 수평 시차 멀티뷰 디스플레이로서의 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티뷰 디스플레이(100)의 길이를 따라 이격된 복수의 멀티빔 컬럼들(135)을 포함한다. 복수의 멀티빔 컬럼들 중 멀티빔 컬럼(135)은 수평 전용(horizontal-only) 지향성 패턴으로 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된다. 복수의 멀티빔 컬럼들(135)에 의해 제공되는 지향성 광빔들은, 예를 들어 전술한 바와 같은 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 오프셋 로우들을 갖는 광 밸브들(110)의 어레이에 의해 변조된다. 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이(100)의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 가질 수 있고, 상이한 뷰 방향들에 대응되는 뷰들은 수평 전용 지향성 패턴에 대응되는 수평 전용 배열로 배열된다.
도 4에서, 멀티뷰 디스플레이(100)의 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 1 로우(I)는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112)의 제 2 로우(II)로부터 오프셋되거나 시프트된다. 또한, 제 1 로우(I) 및 제 2 로우(II)는 로우 방향으로 오프셋되고, 컬러 서브 픽셀들(112)의 소정의 컬럼 내에서, 제 1 로우(I)의 컬러 서브 픽셀(112)은 제 2 로우(II)의 컬러 서브 픽셀(112)과는 상이한 컬러를 갖는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 로우들 간의 오프셋 거리 또는 시프트 거리는 컬러 서브 픽셀(112)의 폭, 예를 들어 하나의 컬러 서브 픽셀(112)의 폭의 정수 배와 동일할 수 있다. 오프셋 거리는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들(112) 중 컬러 서브 픽셀들(112)이 복수의 컬러들 중 각각의 컬러에 대해 평행하게 경사진 수직 스트라이프들(stripes)로 배열되게끔 할 수 있다. 도 4에서 컬러 서브 픽셀들(112)이 RGB 컬러 모델에 대응되는 컬러들(R, G, B)에 따라 레이블링되었고(labeled), 8개의 뷰들에 대응되는 컬러 서브 픽셀들(112)이 번호 매김(즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 )되었다.
도 2 및 도 3의 실시 예들과 마찬가지로, 일부 실시 예들에서, 도 4에 도시된 경사진 수직 스트라이프들로서의 컬러 서브 픽셀들(112)의 이러한 배열은 멀티뷰 디스플레이(100)의 컬러 픽셀과 관련된 컬러 프린징을 완화시키는 기능을 할 수 있다. 또한, 컬러 서브 픽셀들(112)의 경사진 스트라이프 배열은 시청자의 머리가 수직 방향으로 또는 멀티빔 컬럼들을 따라 움직이는 경우 수평 방향으로의 뷰 시프트(view shift)를 방지할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 컬럼들(135)은 멀티빔 방출기들(130)의 어레이이다. 즉, 복수의 멀티빔 컬럼들 중 멀티빔 컬럼(135)은 컬럼들로 배열된 멀티빔 방출기들의 어레이의 복수의 멀티빔 방출기들(130)을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 각각의 멀티빔 컬럼(135)의 멀티빔 방출기들(130)은 멀티빔 방출기(130)의 크기의 폭 미만인 거리만큼 분리될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 컬럼(135)의 멀티빔 방출기들(130)은 광 밸브들의 어레이의 인접한 광 밸브들(110)을 분리하는 거리와 유사한 거리만큼 분리될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 컬럼(135)은 연속(continuous) 멀티빔 방출기(130) 또는 하나의 길다란(elongated) 멀티빔 방출기(130)를 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는 도광체(140)를 더 포함한다. 도광체(140)는 도광체의 길이를 따라 광을 안내된 광(104)(즉, 안내된 광빔(104))으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(140)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(140)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광(104)의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 도광체(140)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(140)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(140)는 도광체(140)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 위해 이용될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(140)는 도광체(140)의 제 1 표면(140')(예를 들어, 전방 또는 상단 표면 또는 앞쪽 또는 위쪽)과 제 2 표면(140")(예를 들어, 후방 또는 하단 표면 또는 뒤쪽 또는 아래쪽) 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광(104)을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광(104)은 도광체(140)의 제 1 표면(140')과 제 2 표면(140") 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 반사 또는 '바운싱(bouncing)'됨으로써 전파한다. 일부 실시 예들에서, 광의 상이한 컬러들을 포함하는 복수의 안내된 광빔들(104)은 상이한 컬러별 0이 아닌 전파 각도들 각각으로 도광체(140)에 의해 안내될 수 있다. 도시의 단순화를 위해 도 2에는 0이 아닌 전파 각도가 도시되지 않았음에 유의한다. 그러나, 도 2에서 전파 방향(103)을 묘사하는 굵은 화살표는 도광체의 길이를 따르는 안내된 광(104)의 일반적인 전파 방향을 도시한다.
일부 실시 예들에 따르면, 멀티빔 방출기(130)는 멀티빔 소자(130')를 포함할 수 있다. 특히, 도광체(140)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티빔 방출기들(130)의 어레이에 대응되는 멀티빔 소자들(130')의 어레이를 더 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자 어레이는 멀티빔 방출기 어레이이며, 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자(130')는 멀티빔 방출기 어레이의 상이한 멀티빔 방출기(130)에 대응될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 어레이의 멀티빔 소자들(130')은 도광체(140)의 길이를 따라 서로 이격된다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 어레이의 멀티빔 소자들(130')은 도광체(140)의 제 1(또는 '상단(top)') 표면(140')에 또는 이에 인접하여 위치할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 어레이의 멀티빔 소자들(130')은 도광체(140)의 제 2(또는 '하단(bottom)') 표면(140") 상에 위치할 수 있거나, 제 1 및 제 2 표면들(140', 140") 사이에서 도광체(140)의 내부에 위치할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자(130')는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 뷰 방향들 또는 대등하게는 멀티뷰 디스플레이(100)의 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 도광체(140)로부터 광을 산란시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자(130')는 안내된 광(104)의 일부를 지향성 광빔들로서 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 소자(130')는 안내된 광의 일부를 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들로서 회절적으로(diffractively) 산란시키도록 구성된다. 다른 실시 예들에서, 미세 반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자(130')는 안내된 광의 일부를 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로(reflectively) 산란시키도록 구성되고, 또는 미세 굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자(130')는 안내된 광의 일부를 굴절에 의해 또는 굴절을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된다(즉, 안내된 광의 일부를 굴절적으로(refractively) 산란시킴).
다른 실시 예들에서(미도시), 멀티빔 방출기들(130)은 발광 다이오드(LED), 미세 발광 다이오드(μLED) 및 미세 유기 발광 다이오드(μOLED)와 같은 능동 광학 방출기를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 실시 예들에서, 도광체(140) 및 도광체(140) 내에서 안내된 광(guided light)으로서 안내될 광을 제공하도록 구성된 광원은 생략될 수 있다. 대신, 도광체(140)는 전술한 바와 같은 멀티빔 방출기들(130)을 지지하고 멀티빔 방출기들(130)에 전력을 제공하기 위한 기판으로 대체될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 멀티뷰 디스플레이(100)는 광 제어 필름(150)을 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광 제어 필름(150)은 멀티뷰 이미지의 시야각(view angle)을 제어하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 광 제어 필름(150)은 멀티뷰 디스플레이(100)의 수평 방향에 직교하는 방향으로 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어하도록 구성된다. 특히, 광 제어 필름(150)의 광 제어 축(light control axis)은 멀티빔 방출기들(130)의 컬럼들에 정렬되거나 이들에 평행할 수 있다(예를 들어, 멀티빔 컬럼들(135) 또는 멀티빔 소자들(130')의 컬럼들에 평행함). 이러한 실시 예들에서, 광 제어 필름(150)은 수평 방향에 대응되는 방향으로 멀티뷰 이미지의 시야각에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있다.
도 5a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 광 제어 필름(150)을 갖는 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 광 제어 필름(150)의 광 제어 축(152)은, 제한이 아닌 예로서, 멀티빔 방출기들(130)을 포함하는 멀티빔 컬럼들(135)에 정렬된다(즉, 실질적으로 평행함). 도시된 바와 같이, 광 제어 축(152)은 또한 광 밸브들(110)의 어레이의 광 밸브들(110)의 컬럼들(예를 들어, 컬러 서브 픽셀들의 컬럼들)과 평행하거나 이들에 정렬된다. 일부 실시 예들에서, 예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이, 광 제어 필름(150)은 광 밸브들(110)의 어레이와 도광체(140)의 표면(예를 들어, 제 1 표면(140')) 사이에 위치할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광 밸브들(110)의 어레이는, 제한이 아닌 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 도광체(140)와 광 제어 필름(150) 사이에 위치할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 광 제어 필름(150)은 다양한 광 제어 필름들, 보안(privacy) 필터들 및 유사한 보안 필름들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 도 5b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 광 제어 필름(150)의 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 광 제어 필름(150)은 광 제어 필름(150)을 통과하는 광에 대해 불투명하도록 구성된 복수의 평행한 미세 루버들(micro-louvers) 또는 미세 배플들(micro-baffles)(154)을 포함한다. 평행한 미세 배플들(154) 사이에서, 광 제어 필름(150)은 광에 대해 실질적으로 투명하다. 평행한 미세 배플들(154)은 평행한 미세 배플들(154)의 길이 방향에 수직인 방향으로 최대량의 각도적 제어를 제공한다. 이와 같이 그리고 정의에 의하면, 도시된 바와 같이, 광 제어 축(152)은 평행한 미세 배플들(154)의 길이 방향에 수직이다. 광 제어 필름(150)으로서 이용될 수 있는 광 제어 필름들의 예들은, 광학적으로 투명한 실리콘 고무와 흑색 실리콘 고무 층이 교번하는 광학적 루버 필름을 포함하는 신 에츠 중합체 유럽 비브이(Shin-Etsu Polymers Europe B.V.) 에서 제조된 다양한 시야 제어(view control) 필름들(VC-films)(예를 들어, www.shinetsu.info/vc_film 참조)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 비제한적인 예에서, 광 제어 필름(150)은 미네소타주 세인트 폴에 위치한 쓰리엠 디스플레이 재료 및 시스템 사업부(3M Display Materials & Systems Division)에서 제조된 향상된 광 제어 필름(예를 들어, ALCF-P 또는 ALCF-A)을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 광 제어 필름(150)은 광 제어 축(152)의 방향으로 멀티뷰 이미지의 각도적 시인성(angular visibility) 또는 시야각을 최소화하거나 제한하도록 구성될 수 있다. 따라서, 광 제어 필름(150)을 갖는 멀티뷰 디스플레이(100)는 반사가 문제를 야기할 수 있는 상황에서 이용될 수 있다. 도 5c는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 광 제어 필름(150)을 갖는 멀티뷰 디스플레이(100)의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(100)는 차량의 계기판에 장착된다. 운전자(106)는 멀티뷰 디스플레이(100)(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이(100)가 수평 시차 전용(horizontal parallax-only) 디스플레이로서 구성된 경우 수평 시차의 평면)를 향하는 방향(102a)에서 멀티뷰 이미지를 용이하게 볼 수 있다. 반면, 광 제어 필름(150)은, 시야 방향(102b)으로 도시된 바와 같이 차량의 윈드쉴드(108)에서 반사되는 멀티뷰 디스플레이(100)의 시야를 본질적으로 차단할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는 도광체(140)에 인접한 광각 백라이트(160)를 더 포함한다. 도 6은 본 명세서에 설명된 원리들의 일 실시 예에 따른 일 예로서 광각 백라이트(160)를 포함하는 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광각 백라이트(160)는 광 밸브 어레이에 인접한 도광체(140)의 측면(side)에 대향한다. 특히, 도시된 바와 같이, 광각 백라이트(160)는 도광체(140)의 하단 표면(즉, 제 2 표면(140"))에 인접한다. 광각 백라이트(160)는 광각 광(162)을 광각 방출광으로서 제공하도록 구성된다. 또한, 도 6에는 광 밸브들(110)의 어레이와 광 제어 필름(150)이 도시되어 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 도광체(140) 및 멀티빔 방출기들 또는 소자들(130, 130')의 어레이는, 도광체(140)의 두께를 통한 광의 통과를 용이하기 하기 위해, 도광체(140)의 표면(예를 들어, 제 1 및 제 2 표면들(140', 140"))에 실질적으로 수직으로 전파하는 광에 대해 광학적으로 투명하도록 구성될 수 있다. 특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 도광체(140) 및 멀티빔 방출기들 또는 소자들(130, 130')의 어레이는, 인접한 광각 백라이트(160)로부터 방출되는 광각 광(162)에 대해 광학적으로 투명하도록 구성될 수 있다. 따라서, 광각 광(162)은 광각 백라이트(160)로부터 방출되고 도광체(140)의 두께를 통과할 수 있다. 따라서, 광각 백라이트(160)로부터의 광각 광(162)은 도광체(140)의 하단 또는 제 2 표면(140")을 통해 수신될 수 있고, 도광체(140)의 두께를 통해 투과될 수 있으며, 광 밸브들(110)의 어레이를 향해 도광체(140)의 상단 표면(즉, 제 1 표면(140'))으로부터 방출될 수 있다. 도광체(140)가 광각 광(162)에 대해 광학적으로 투명하기 때문에, 광각 광(162)은 도광체(140)에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 6에 도시된 멀티뷰 디스플레이(100)는 2차원(2D) 모드 또는 멀티뷰 모드에서 선택적으로 동작할 수 있다. 2D 모드에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는 광각 백라이트(160)에 의해 제공되는 광각 광(162)을 방출하도록 구성된다. 멀티뷰 모드에서, 멀티뷰 디스플레이(100)는, 전술한 바와 같이, 도광체(140)에 의해 제공되는 지향성 광빔들(102)을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(140)와 광각 백라이트(160)의 조합은 이중(dual)(2D/3D) 디스플레이에서 이용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이(200)가 제공된다. 도 7은 본 명세서의 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 멀티뷰 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 멀티뷰 디스플레이(200)는 오프셋 로우들로 배열된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들을 갖는 광 밸브들(210)의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광 밸브 어레이의 광 밸브들(210)은 지향성 광빔들을 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된 멀티뷰 픽셀들로서 배열된다. 일부 실시 예들에서, 어레이의 광 밸브들(210)은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 광 밸브들(110)과 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 광 밸브들이 광 밸브 어레이의 광 밸브들(110)로서 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 각각의 컬러 서브 픽셀은 상이한 컬러를 갖는다. 예를 들어, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들은 광 밸브들(110)의 어레이의 로우를 따라 적색, 청색 및 녹색 서브 픽셀들(RGB)의 순서의 반복되는 세트로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들은 적색, 청색, 녹색 및 황색 서브 픽셀들(RGBY)의 반복되는 세트를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예들에서, 반복되는 세트는 적색, 청색, 녹색 및 백색 픽셀들(RGBW)을 포함할 수 있다.
멀티뷰 디스플레이(200)는 지향성 광빔들의 상이한 세트들로 상이한 멀티뷰 픽셀들을 조명하도록 구성된 멀티빔 방출기들(220)의 어레이를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기들(220)의 어레이의 멀티빔 방출기(220)와 광 밸브 어레이의 멀티뷰 픽셀 간에 일 대 일 대응 관계가 존재할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 어레이의 멀티빔 방출기들(220)은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 방출기들(130)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 멀티빔 방출기들 중 멀티빔 방출기들(220)은 광 밸브들(210)의 어레이에 의해 변조될 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이(200)의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는다. 또한, 복수의 멀티빔 방출기들 중 멀티빔 방출기들(220)은 멀티빔 방출기들(220)을 지지하는 데 이용되는 기판(예를 들어, 후술되는 도광체)의 표면 상에 또는 그 내에 위치할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 컬러 서브 픽셀들의 인접한 로우들은, 로우 방향으로 또는 로우 방향을 따라 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배만큼 서로 오프셋된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 인접한 로우들 간의 오프셋 또는 시프트는 제 2 멀티뷰 픽셀의 대응되는 컬러 서브 픽셀들과 상이한 컬러를 갖는 제 1 멀티뷰 픽셀의 컬러 서브 픽셀을 제공하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 오프셋 로우들은, 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 컬러 서브 픽셀들의 어레이의 제 1 로우와 컬러 서브 픽셀들의 어레이의 제 2 로우 간의 오프셋을 갖는 로우들과 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 복수의 컬러 서브 픽셀들의 인접한 오프셋 로우들의 오프셋이 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배인 것에 따르면, 인접한 로우들은 컬러 서브 픽셀의 하나의 폭(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이), 또는 컬러 서브 픽셀의 2개의 폭, 또는 컬러 서브 픽셀의 3개의 폭 등의 거리만큼 오프셋되거나 시프트될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기(220)는 능동 광학 방출기를 포함한다. 능동 광학 방출기는 광을 지향성 광빔들로서 방출하도록 구성된다. 능동 광학 방출기에 의해 방출되는 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이(200)의 각각의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 주 각도 방향들을 갖는다. 능동 광학 방출기는 광을 복수의 지향성 광빔들로서 방출하도록 구성된 임의의 개수의 상이한 구조물들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 미세 발광 다이오드(μLED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서 능동 광학 방출기는 백색광을 방출하도록 구성되고, 다른 실시 예들에서 능동 광학 방출기는 특정 컬러를 포함하는 광을 방출할 수 있다(예를 들어, 단색(monochromatic) 능동 광학 방출기일 수 있음).
또한, 능동 광학 방출기의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(210)의 크기와 유사하다. 본 명세서에서, '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식들 중 임의의 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브 어레이의 광 밸브들(210)의 크기는 그 길이일 수 있고, 능동 광학 방출기의 유사한 크기는 또한 능동 광학 방출기의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 능동 광학 방출기의 면적은 광 밸브 어레이의 광 밸브들(210)의 면적과 유사할 수 있다.
다른 실시 예들에서, 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기(220)는 실질적으로 수동형(passive)일 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이), 멀티뷰 디스플레이(200)는 도광체(230)를 더 포함한다. 도광체(230)는 도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 도광체(230)는 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 도광체(140)와 실질적으로 유사할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 도광체(230)는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광을 안내하도록 구성된다. 또한, 안내된 광은 도광체(230)에 의해 또는 도광체(230) 내에서 0이 아닌 전파 각도로 안내될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광은 시준될 수 있거나 또는 시준된 광빔일 수 있다. 특히, 다양한 실시 예들에서, 안내된 광은 시준 계수(σ)에 따라 시준될 수 있거나, 시준 계수(σ)를 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 멀티빔 방출기들(220)이 수동형인 경우), 멀티뷰 디스플레이(200)는 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 멀티빔 소자들의 어레이를 더 포함할 수 있다. 멀티빔 소자는 도광체(230) 내의 안내된 광의 일부를 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된다. 또한, 이러한 실시 예들에 따르면, 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자는 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기에 대응될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자는 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 소자(130')와 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 멀티빔 소자는 지향성 광빔들의 상이한 세트들로 상이한 멀티뷰 픽셀들을 조명하도록 구성된다. 특히, 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자와 멀티뷰 픽셀들의 어레이의 멀티뷰 픽셀 간에 일 대 일 관계가 존재할 수 있다. 멀티빔 소자는 도광체(230)의 표면 상에 또는 그 내에 위치할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브(210)의 크기와 유사하다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기와 유사하고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이이다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 여러 상이한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조물들은 회절 격자들, 미세 반사 소자들, 미세 굴절 소자들 또는 이의 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 산란시키도록 구성된다. 다른 실시 예들에서, 미세 반사 소자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 복수의 지향성 광빔들로서 반사적으로 산란시키도록 구성되고, 미세 굴절 소자를 포함하는 멀티빔 소자는 안내된 광의 일부를 굴절에 의해 또는 굴절을 이용하여 복수의 지향성 광빔들로서 산란시키도록 구성된다(즉, 안내된 광의 일부를 굴절적으로 산란시킴).
도 7에 도시된 멀티뷰 디스플레이(200)는 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어하도록 구성된 광 제어 필름(240)을 더 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면, 광 제어 필름(240)은 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 광 제어 필름(150)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 광 제어 필름(240)은 멀티빔 방출기들(220)의 컬럼에 정렬되는 광 제어 축을 갖는다. 즉, 광 제어 필름(240)의 광 제어 축은 멀티뷰 디스플레이(200)의 멀티빔 방출기 컬럼들과 평행할 수 있다. 광 제어 축은 또한 광 밸브 어레이의 광 밸브들(210)의 컬럼들에 정렬될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들(210)의 어레이는, 도 7에 도시된 바와 같이, 광 제어 필름(240)과 멀티빔 방출기들(222)을 갖는 도광체(230) 사이에 있다. 멀티뷰 디스플레이(200)와 관련하여 명시적으로 예시되지 않은 다른 실시 예들에서, 광 제어 필름(240)은 광 밸브들(210)의 어레이와 도광체(230) 사이에 위치할 수 있다.
일부 실시 예들에서(미도시), 멀티뷰 디스플레이(200)는 광원을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 광원은 도광체(230) 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원은 도광체(230)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광원은, 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원은 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, 광원은 실질적으로 광대역 광 또는 다색광(polychromatic light)을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원은 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 광은 시준될 수 있거나, 대등하게는 시준된 광빔일 수 있다(예를 들어, 후술되는 시준기에 의해 제공됨). 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔의 광선들이 광빔(예를 들어, 안내된 광) 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 예들에서, 안내된 광은 시준 계수(σ)에 따라 시준될 수 있거나 시준 계수(σ)를 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법이 제공된다. 도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 어레이의 멀티빔 방출기들은 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 방출기들(130)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들은 멀티빔 방출기들의 로우들 및 컬럼들로 배열될 수 있다. 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 상이한 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는다.
멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 광 밸브들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 변조(320)하는 단계를 더 포함한다. 광 밸브들의 어레이는 복수의 멀티뷰 픽셀들로서 배열된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들을 포함하고, 변조된 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들의 컬러 픽셀들을 제공한다. 일부 실시 예들에 따르면, 광 밸브들의 어레이는 전술한 멀티뷰 디스플레이(100)의 광 밸브들(110)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 액정 광 밸브들, 전기 영동 광 밸브들 및 전기 습윤 기반의 광 밸브들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 상이한 유형들의 광 밸브들이 광 밸브 어레이의 광 밸브들로서 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 각각의 컬러 서브 픽셀은 상이한 컬러를 갖는다. 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이(100)에 대해 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들은 광 밸브들의 어레이의 로우를 따라 적색, 청색 및 녹색 서브 픽셀들(RGB)의 순서의 반복되는 세트로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들은 적색, 청색, 녹색 및 황색 서브 픽셀들(RGBY)의 반복되는 세트를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 반복되는 세트는 적색, 청색, 녹색 및 백색 픽셀들(RGBW)을 포함할 수 있다. 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 컬러 서브 픽셀들은 광 밸브 어레이의 로우들을 따라 배열된다. 또한, 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들은 광 밸브 어레이의 로우들의 로우 방향에 대응되는 로우 방향을 갖는 로우들로 배열된다.
다양한 실시 예들에 따르면, 광 밸브 어레이의 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 로우들은 서로 오프셋되거나 시프트된다. 특히, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 1 로우는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 2 로우로부터 오프셋되어, 상이한 컬러들을 갖는 인접한 멀티뷰 픽셀들에 대응되는 컬러 서브 픽셀들을 제공한다. 로우들의 오프셋은 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀들과 관련된 컬러 프린징을 완화시키도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 로우 간의 오프셋은 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 제 1 및 제 2 로우 간의 오프셋과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 1 및 제 2 로우들 간의 오프셋 또는 시프트는, 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 방향으로 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배와 동일할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계는 멀티뷰 디스플레이의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 컬럼들을 이용하여 지향성 광빔들을 방출하는 단계를 포함한다. 특히, 복수의 멀티빔 컬럼들 중 멀티빔 컬럼은 복수의 지향성 광빔들을 방출하도록 구성된다. 지향성 광빔들은 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들에 대응되는 주 방향들을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 복수의 멀티빔 컬럼들은 멀티빔 방출기들의 어레이이다. 즉, 복수의 멀티빔 컬럼들 중 멀티빔 컬럼은 멀티빔 방출기들의 어레이의 멀티빔 방출기들의 컬럼을 포함하고, 멀티빔 방출기들은 로우 방향으로 서로 오프셋되어 멀티빔 방출기들의 경사진 컬럼을 형성한다. 일부 실시 예들에서, 멀티빔 컬럼은 연속 멀티빔 소자 또는 하나의 길다란 멀티빔 소자를 포함할 수 있다. 멀티빔 컬럼들은, 멀티뷰 디스플레이(100)의 수평 시차 전용 배열에 대해 도 4에 도시된 바와 같이, 뷰들이 수평 시차 배열로 배열된 수평 시차 전용 디스플레이에서 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계는 도광체 내에서 광을 안내된 광으로서 안내하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 멀티뷰 디스플레이(100)의 도광체(140)와 실질적으로 유사할 수 있고, 광은 도광체의 대향하는 내부 표면들 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 안내될 수 있다. 멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출(310)하는 단계는 지향성 광빔들을 제공하기 위해 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자를 이용하여 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 멀티빔 소자는 멀티뷰 디스플레이의 멀티빔 소자(130')와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 멀티빔 소자는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기와 유사할 수 있고, 멀티빔 소자의 크기는 광 밸브의 크기의 약 50% 내지 약 200% 사이일 수 있다. 또한, 멀티빔 소자는 멀티빔 방출기 어레이일 수 있고, 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 멀티빔 방출기 어레이의 상이한 멀티빔 방출기에 대응될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법(300)은 광 제어 필름을 이용하여 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어(330)하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이가 수평 시차 멀티뷰 디스플레이인 경우), 시야각은 수평 시차에 수직인 방향으로 제어될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 광 제어 필름은 멀티뷰 디스플레이(100)의 전술한 광 제어 필름(150)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 광 제어 필름은 미세 루버들을 포함할 수 있고, 광 제어 축은 미세 루버들의 방향에 수직인 방향으로 정의될 수 있다. 일부 실시 예들에서 광 제어 필름은 광 밸브들의 어레이와 도광체의 표면 사이에 위치할 수 있고, 다른 실시 예들에서 광 밸브 어레이는 광 제어 필름과 도광체의 표면 사이에 위치할 수 있다.
이상에서는, 광 제어 필름을 갖고, 로우들로 배열되며 멀티뷰 이미지와 관련된 컬러 프린징을 완화시키도록 구성된 오프셋 또는 시프트를 갖는 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들을 포함하는, 멀티뷰 디스플레이 및 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,
    반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 로우(row)들을 가지며, 지향성 광빔들을 멀티뷰 이미지의 뷰들의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된 복수의 멀티뷰 픽셀들로서 배열된 광 밸브들의 어레이 - 상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 1 로우는 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배만큼 로우 방향으로 상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 2 로우로부터 오프셋 됨 -; 및
    상기 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어하도록 구성된 광 제어 필름을 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 로우들의 오프셋은 상기 멀티뷰 이미지의 상기 컬러 픽셀과 관련된 컬러 프린징(color fringing)을 완화시키기 위해 상이한 컬러들을 갖는 인접한 멀티뷰 픽셀들에 대응되는 컬러 서브 픽셀들을 제공하도록 구성되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 각각의 컬러 서브 픽셀은 상이한 컬러를 가지며,
    상기 변조된 광빔들은 상기 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀들 내에서 각각의 상이한 컬러들을 나타내는,
    멀티뷰 디스플레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    서로 이격되며 상기 지향성 광빔들을 제공하도록 구성된 멀티빔 방출기들의 어레이를 더 포함하고,
    상기 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기의 1/2 내지 2배 사이의 크기를 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 밸브들의 어레이의 상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 컬러 서브 픽셀들의 상이한 서브 세트는 상기 멀티빔 방출기 어레이의 각각의 멀티빔 방출기에 대응되고,
    상기 상이한 서브 세트는 상기 멀티뷰 디스플레이의 상기 복수의 멀티뷰 픽셀들 중 멀티뷰 픽셀을 나타내는,
    멀티뷰 디스플레이.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 멀티뷰 디스플레이의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 컬럼(column)들을 더 포함하고,
    상기 복수의 멀티빔 컬럼들 중 멀티빔 컬럼은 상기 지향성 광빔들을 수평 전용 지향성 패턴으로 제공하도록 구성되며,
    상기 복수의 멀티빔 컬럼들은 상기 멀티빔 방출기들의 어레이이고,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 수평 시차 전용(horizontal parallax-only) 디스플레이이며,
    상기 광 제어 필름은 상기 지향성 광빔들의 상기 수평 전용 지향성 패턴에 직교하게 배향된 광 제어 축을 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 멀티빔 컬럼은 연속 멀티빔 소자를 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  8. 제 4 항에 있어서,
    도광체의 길이를 따라 광을 안내하도록 구성된 상기 도광체; 및
    상기 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 멀티빔 소자들의 어레이를 더 포함하고,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 광빔들로서 상기 도광체로부터 산란시키도록 구성되며,
    상기 멀티빔 소자 어레이는 상기 멀티빔 방출기 어레이이고,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 상기 멀티빔 방출기 어레이의 상이한 멀티빔 방출기에 대응되며,
    상기 광 제어 필름은 상기 도광체와 상기 광 밸브들의 어레이 사이에 위치하고, 상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자들의 컬럼에 정렬되는 광 제어 축을 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 광빔들로서 회절적으로 산란시키도록 구성된 회절 격자, 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 광빔들로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 미세 반사 구조물, 및 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 광빔들로서 굴절적으로 산란시키도록 구성된 미세 굴절 구조물 중 하나 이상을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 밸브 어레이에 인접한 측면에 대향하는 상기 도광체의 측면에 인접한 광각 백라이트를 더 포함하고,
    상기 광각 백라이트는 상기 멀티뷰 디스플레이의 2차원(2D) 모드 동안 광각 방출광을 제공하도록 구성되며,
    상기 광 밸브 어레이는 상기 광각 방출광을 2D 이미지로서 변조하도록 구성되고,
    상기 도광체 및 멀티빔 소자 어레이는 상기 광각 방출광에 대해 투명하도록 구성되며,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 모드 동안 상기 멀티뷰 이미지를 디스플레이하고 상기 2D 모드 동안 상기 2D 이미지를 디스플레이하도록 구성되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 제어 필름은 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브들의 컬럼에 정렬되는 광 제어 축을 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  12. 멀티뷰 디스플레이로서,
    오프셋 로우들(offset rows)로 배열된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들을 갖는 광 밸브들의 어레이 - 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브들은 지향성 광빔들을 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀들로서 변조하도록 구성된 멀티뷰 픽셀들로서 배열됨 -;
    상기 지향성 광빔들의 상이한 세트들로 상이한 멀티뷰 픽셀들을 조명하도록 구성된 멀티빔 방출기들의 어레이; 및
    상기 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어하도록 구성된 광 제어 필름 - 상기 광 제어 필름의 광 제어 축은 상기 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들의 컬럼에 정렬됨 -; 을 포함하되,
    인접한 오프셋 로우들은 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배만큼 서로 오프셋되고,
    상기 인접한 로우들 간의 오프셋은 제 2 멀티뷰 픽셀의 대응되는 컬러 서브 픽셀과는 상이한 컬러를 갖는 제 1 멀티뷰 픽셀의 컬러 서브 픽셀을 제공하도록 구성되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 각각의 컬러 서브 픽셀은 상이한 컬러를 가지며,
    상기 변조된 광빔들은 상기 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀들 내에서 각각의 상이한 컬러들을 나타내는,
    멀티뷰 디스플레이.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기는 광을 상기 지향성 광빔들로서 방출하도록 구성된 능동 광학 방출기를 포함하고,
    상기 능동 광학 방출기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한 크기를 갖는,
    멀티뷰 디스플레이.
  15. 제 12 항에 있어서,
    도광체의 길이를 따르는 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 상기 도광체; 및
    상기 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 멀티빔 소자들의 어레이를 더 포함하되,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 멀티빔 소자는 상기 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기에 대응되고, 상기 멀티뷰 픽셀 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한 크기를 가지며, 상기 안내된 광의 일부를 상기 지향성 광빔들로서 상기 도광체로부터 산란시키도록 구성되고,
    상기 광 밸브 어레이는 상기 광 제어 필름과 상기 도광체 사이에 위치하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 멀티빔 소자는 상기 안내된 광의 일부를 산란시키기 위해 상기 도광체에 광학적으로 연결된 회절 격자, 미세 반사 소자 및 미세 굴절 소자 중 하나 이상을 포함하는,
    멀티뷰 디스플레이.
  17. 제 15 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 둘 다에 해당하는 안내된 광으로서 상기 도광체 내에서 안내될 광을 제공하도록 구성되는,
    멀티뷰 디스플레이.
  18. 멀티뷰 디스플레이의 동작 방법으로서,
    멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 지향성 광빔들을 방출하는 단계;
    멀티뷰 이미지를 제공하기 위해 복수의 멀티뷰 픽셀들로서 배열된 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 로우들을 갖는 광 밸브들의 어레이를 이용하여 상기 지향성 광빔들을 변조하는 단계; 및
    상기 멀티빔 방출기 어레이의 멀티빔 방출기들의 컬럼에 정렬되는 광 제어 축을 갖는 광 제어 필름을 이용하여 상기 멀티뷰 이미지의 시야각을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 1 로우는 상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들의 제 2 로우로부터 오프셋되어, 상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀과 관련된 컬러 프린징을 완화시키기 위해 상이한 컬러들을 갖는 인접한 멀티뷰 픽셀들에 대응되는 컬러 서브 픽셀들을 제공하는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 반복되는 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 각각의 컬러 서브 픽셀은 상이한 컬러를 가지며,
    상기 변조된 광빔들은 상기 멀티뷰 이미지의 컬러 픽셀들 내에서 각각의 상이한 컬러들을 나타내며,
    상기 제 2 로우는 상기 복수의 컬러 서브 픽셀들 중 컬러 서브 픽셀의 폭의 정수 배만큼 로우 방향으로 상기 제 1 로우로부터 오프셋되는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 지향성 광빔들을 방출하는 단계는 상기 멀티뷰 디스플레이의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 컬럼들을 이용하여 상기 지향성 광빔들을 방출하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 멀티빔 컬럼들 중 각각의 멀티빔 컬럼은 상기 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향들에 대응되는 방향들을 갖는 복수의 지향성 광빔들을 방출하도록 구성되며,
    상기 복수의 멀티빔 컬럼들은 상기 멀티빔 방출기들의 어레이이고,
    상기 멀티뷰 디스플레이는 수평 시차 전용 디스플레이이며,
    상기 뷰 방향들은 수평 시차 배열로 배열되고,
    상기 광 제어 필름은 상기 뷰 방향들의 상기 수평 시차 배열에 직교하게 배향된 광 제어 축을 갖는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 멀티빔 방출기들의 어레이를 이용하여 상기 지향성 광빔들을 방출하는 단계는,
    도광체 내에서 광을 안내된 광으로서 안내하는 단계; 및
    상기 지향성 광빔들을 제공하기 위해 멀티빔 소자들의 어레이의 멀티빔 소자를 이용하여 상기 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 포함하고,
    상기 멀티빔 소자의 크기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사하며,
    상기 멀티빔 소자 어레이는 상기 멀티빔 방출기 어레이이고,
    상기 멀티빔 소자 어레이의 각각의 멀티빔 소자는 상기 멀티빔 방출기 어레이의 상이한 멀티빔 방출기에 대응되는,
    멀티뷰 디스플레이의 동작 방법.
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