KR20210124527A - 방출기 어레이들을 이용하는 모드 전환 가능한 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 방법 - Google Patents

방출기 어레이들을 이용하는 모드 전환 가능한 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 방법 Download PDF

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KR20210124527A
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    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0756—Stacked arrangements of devices

Abstract

모드 전환 가능한 백라이트 및 사생활 보호 디스플레이는 제 1 모드 동안 협각 방출광을 제공하고 제 2 모드에서 광각 방출광을 제공하며, 광각 방출광은 협각 방출광과 이방향 방출광의 조합이다. 모드 전환 가능한 백라이트는 제 1 지향성 백라이트 및 제 2 지향성 백라이트를 포함한다. 제 1 지향성 백라이트는 제 1 모드 및 제 2 모드 둘 다 동안 협각 방출광을 제공하도록 구성된 협각 방출기들의 어레이를 포함하고, 제 2 지향성 백라이트는 제 2 모드 동안에만 이방향 방출광을 제공하도록 구성된 이방향 방출기들의 어레이를 포함한다. 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이는 제 1 모드 동안 협각 방출광을 변조하고 제 2 모드 동안 광각 방출광을 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 포함한다.

Description

방출기 어레이들을 이용하는 모드 전환 가능한 백라이트, 사생활 보호 디스플레이 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 그 내용이 본 명세서에 참조로서 병합되는, 2019년 3월 14일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/818,639의 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 능동 디스플레이들(즉, 광을 방출하는 디스플레이들) 또는 수동 디스플레이들(즉, 다른 원천에 의해 제공되는 광을 변조하는 디스플레이들)로 분류될 수 있다. 능동 디스플레이들의 가장 명백한 예들로는 CRT, PDP 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출광을 고려하면 일반적으로 수동형으로 분류되는 디스플레이들은 LCD 및 EP 디스플레이들이다. 수동 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.
방출광과 관련된 수동 디스플레이들의 한계들을 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이들이 외부 광원과 결합된다. 결합된 광원은 이러한 다른 수동 디스플레이들이 광을 방출하고 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게끔 한다. 이러한 결합된 광원들의 예들은 백라이트들이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 수동 디스플레이 뒤에 배치되는 광의 원천(종종 패널 백라이트)으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 이후 변조된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트들은 종종 백색 광을 방출하도록 구성된다. 이후, 컬러 필터들이 백색 광을 디스플레이에서 이용되는 다양한 컬러들로 변환하는 데 이용된다. 예를 들어, 컬러 필터들은 LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에 배치되거나(덜 일반적임), 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이의 사이에 배치될 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 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 경사진 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 광각 방출광을 제공하기 위한 협각 방출광과 이방향 방출광의 조합의 그래픽 표현을 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 제 1 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 제 1 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 제 2 지향성 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 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 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(mode-switchable privacy display)에 적용되는 모드 전환 가능한 백라이팅을 제공한다. 특히, 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 실시 예들은 제 1 모드에서 협각(narrow-angle) 방출광(emitted light)을 방출하고 제 2 모드 동안 광각(broad-angle) 방출광을 방출하도록 구성된 모드 전환 가능한 백라이트를 제공한다. 일부 실시 예들에서, 협각 방출광은 제 1 모드 동안 제 1 시청 영역(view zone)에만 조명을 제공하도록 구성되고, 광각 방출광은 제 2 모드 동안 제 1 시청 영역을 포함하는 제 2 시청 영역에 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 협각 방출광은 제 1 모드 및 제 2 모드 모두 동안 협각 방출기들(emitters)에 의해 제공될 수 있다. 또한, 제 2 모드에서 제공되는 광각 방출광은 협각 방출광의 각도 범위(angular range)와 상보적인 분기된(bifurcated) 각도 범위를 갖는 이방향(bidirectional) 방출광과 협각 방출광의 조합을 나타낸다. 다양한 실시 예들에 따르면, 이방향 방출광은 제 2 동안 이방향 방출기들에 의해 제공된다.
모드 전환 가능한 백라이팅을 이용하는 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이는 제 1 또는 '사생활 보호(privacy)' 모드 동안 사적으로 디스플레이되는 이미지를 제공하도록 구성될 수 있고, 사적 이미지는 제 1 의 '사적(private)' 시청 영역에서 보일 수 있다. 또한, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이는 광각 방출광을 이용하여 제 2 또는 '공개(public)' 모드 동안 공개적 디스플레이 이미지를 제공하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 공개적으로 디스플레이되는 이미지는 사적 시청 영역 및 공개적 시청 영역 모두를 포함하는 제 2 또는 '공개적' 시청 영역에서 보일 수 있다. 본 명세서에 설명된 모드 전환 가능한 백라이팅 및 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이의 용도는, 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 다양한 기타의 이동식 및 실질적으로 비-이동식 디스플레이 응용들 및 기기들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
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. 다양한 예들에서, '도광체(light guide)'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.
또한, 본 명세서에서, '판 도광체(plate light guide)'에서와 같이 도광체에 적용되는 경우의 '판(plate)'이라는 용어는, 종종 '슬래브' 가이드로 지칭되는, 한 장씩의(piece-wise) 또는 구분적으로 평면인(differentially planar) 층 또는 시트로서 정의된다. 특히, 판 도광체는 도광체의 상단 표면 및 하단 표면(즉, 대향면들)에 의해 경계를 이루는 2개의 실질적으로 직교하는 방향들로 광을 안내하도록 구성된 도광체로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 상단 및 하단 표면들은 서로 떨어져 있고 적어도 구별적인 의미에서 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 판 도광체의 임의의 구별적으로 작은 구간 내에서, 상단 및 하단 표면들은 실질적으로 평행하거나 공면(co-planar) 상에 있다.
일부 실시 예들에서, 판 도광체는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한됨), 따라서 판 도광체는 평면형 도광체이다. 다른 실시 예들에서, 판 도광체는 1개 또는 2개의 직교하는 차원들로 만곡될 수 있다. 예를 들어, 판 도광체는 단일 차원으로 만곡되어 원통형 형상의 판 도광체를 형성할 수 있다. 그러나, 어떠한 곡률이든 광을 안내하기 위해 판 도광체 내에서 내부 전반사가 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본 명세서에서, '각도 보존 산란 특징부(angle-preserving scattering feature)' 또는 대등하게는 '각도 보존 산란체(angle-preserving scatterer)'는 특징부 또는 산란체 상에 입사되는 광의 각도 확산(angular spread)을 산란광(scattered light) 내에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 특징부 또는 산란체이다. 특히, 정의에 의하면, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)의 함수이다(즉, σs = f(σ)). 일부 실시 예들에서, 산란광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(collimation factor; σ)의 선형 함수이다(예를 들어, σs = a·σ, 여기서 a 는 정수). 즉, 각도 보존 산란 특징부에 의해 산란된 광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산 또는 시준 계수(σ)에 실질적으로 비례할 수 있다. 예를 들어, 산란광의 각도 확산(σs)은 입사광의 각도 확산(σ)과 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, σs
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σ). 균일한 회절 격자(즉, 실질적으로 균일한 또는 일정한 회절 특징부 간격 또는 격자 피치를 갖는 회절 격자)는 각도 보존 산란 특징부의 일 예이다. 대조적으로, 본 명세서의 정의에 의하면, 램버시안(Lambertian) 산란체 또는 램버시안 반사체뿐만 아니라 일반적인 확산체(diffuser)(예를 들어, 램버시안 산란을 갖거나 이에 근사하는)는 각도 보존 산란체가 아니다.
본 명세서에서, '편광 보존 산란 특징부(polarization-preserving scattering feature)', 또는 대등하게는 '편광 보존 산란체(polarization-preserving scatterer)'는 특징부 또는 산란체 상에 입사되는 광의 편광 또는 적어도 편광의 정도를 산란광 내에서 실질적으로 보존하는 방식으로 광을 산란시키도록 구성된 임의의 특징부 또는 산란체이다. 따라서, '편광 보존 산란 특징부'는 특징부 또는 산란체 상에 입사되는 광의 편광의 정도가 산란광의 편광의 정도와 실질적으로 동일한 임의의 특징부 또는 산란체이다. 또한, 정의에 의하면, '편광 보존 산란'은 산란되는 광의 정해진 편광을 보존하거나 실질적으로 보존하는 (예를 들어, 안내된 광의) 산란이다. 예를 들어, 산란되는 광은 편광된 광원에 의해 제공되는 편광된 광일 수 있다.
본 명세서에서, '일방성 산란 소자(unilateral scattering element)'에서와 같은 '일방성'이라는 용어는, 제 2 측에 대응되는 다른 방향과는 반대인 제 1 측에 대응되는 '일방적(one-sided)' 또는 '우선적으로 한 방향으로'를 의미하는 것으로서 정의된다. 특히, '일방성 방향'으로 광을 제공하거나 방출하도록 구성된 백라이트는 제 1 측에 대향되는 제 2측으로부터가 아니라 제 1 측으로부터 광을 방출하는 백라이트로서 정의된다. 예를 들어, 백라이트 광에 의해 제공되거나 백라이트 광으로부터 산란되는 방출광의 일방성 방향은 제 1(예를 들어, 양의) 반쪽 공간(half-space)으로 우선적으로 지향되지만 대응되는 제 2(예를 들어, 음의) 반쪽 공간으로는 지향되지 않는 광에 대응될 수 있다. 제 1 반쪽 공간은 백라이트 위일 수 있고, 제 2 반쪽 공간은 백라이트 아래일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 백라이트는 백라이트 위의 영역으로 또는 그 방향을 향해 광을 방출할 수 있고, 백라이트 아래의 다른 영역으로 또는 그 다른 방향을 향해 광을 거의 또는 전혀 방출하지 않을 수 있다. 유사하게, 본 명세서의 정의에 의하면, 일방성 산란 소자와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, '일방성' 지향성 산란체는 제 1 표면에 대향되는 제 2 표면이 아닌 제 1 표면을 향해 그리고 제 1 표면 외부로 광을 산란시키도록 구성된다.
본 명세서에서, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사되는 광의 회절을 제공하기 위해 배열된 복수의 특징부들(즉, 회절 특징부들)로서 광범위하게 정의된다. 일부 예들에서, 복수의 특징부들은 주기적 방식 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 다른 예들에서, 회절 격자는 복수의 회절 격자들을 포함하는 혼합-주기(mixed-period) 회절 격자일 수 있고, 복수의 회절 격자들의 각각의 회절 격자는 특징부들의 상이한 주기적 배열을 가질 수 있다. 또한, 회절 격자는 1차원(one-dimensional; 1D) 어레이로 배열된 복수의 특징부들(예를 들어, 재료 표면 내의 복수의 홈들(grooves) 또는 융기들(ridges))을 포함할 수 있다. 대안적으로, 회절 격자는 특징부들의 2차원(two-dimensional; 2D) 어레이 또는 2차원으로 정의된 특징부들의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 상의 돌출들(bumps) 또는 재료 표면 내의 구멍들(holes)의 2D 어레이일 수 있다. 일부 예들에서, 회절 격자는 제 1 방향 또는 제 1 차원으로 실질적으로 주기적일 수 있고, 회절 격자를 가로지르는 또는 회절 격자를 따르는 다른 방향으로 실질적으로 비주기적(예를 들어, 일정한, 무작위적인 등)일 수 있다.
이와 같이, 그리고 본 명세서의 정의에 의하면, '회절 격자(diffraction grating)'는 회절 격자 상에 입사되는 광의 회절을 제공하는 구조물이다. 광이 도광체로부터 회절 격자 상에 입사되면, 제공된 회절 또는 회절적 산란(diffractive scattering)은 회절 격자가 회절에 의해 도광체로부터 광을 커플 아웃(couple out) 또는 산란시킬 수 있다는 점에서 '회절적 커플링(diffractive coupling)' 또는 '회절적 산란'을 야기할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절에 의해(즉, 회절각(diffractive angle)으로) 광의 각도를 재지향시키거나 변경시킨다. 특히, 회절의 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자 상에 입사되는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 상이한 전파 방향을 갖는다. 본 명세서에서, 회절에 의한 광의 전파 방향의 변경은 '회절적 재지향(diffractive redirection)'으로 언급된다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자 상에 입사되는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 특징부들을 포함하는 구조물인 것으로 이해될 수 있으며, 도광체로부터 광이 입사되면 회절 격자는 또한 도광체로부터의 광을 회절적으로 커플 아웃시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 회절 격자의 특징부들은 '회절 특징부들(diffractive features)'로 언급되고, 재료 표면(즉, 2개의 재료들 사이의 경계)에, 표면 내에 및 표면 상에 중 하나 이상에 있을 수 있다. 예를 들어, 표면은 도광체의 표면일 수 있다. 회절 특징부들은 표면의, 표면 내의 또는 표면 상의 홈들, 융기들, 구멍들 및 돌출들 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조물들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면 내에 복수의 실질적으로 평행한 홈들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 융기들을 포함할 수 있다. 회절 특징부들(예를 들어, 홈들, 융기들, 구멍들, 돌출들 등)은 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들어, 이진 회절 격자), 삼각형 프로파일 및 톱니 프로파일(예를 들어, 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 회절을 제공하는 다양한 단면 형상들 또는 프로파일들 중 임의의 것을 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 예들에 따르면, 회절 격자(예를 들어, 후술될 바와 같은 산란 소자의 회절 격자)는 도광체(예를 들어, 판 도광체)로부터의 광을 광빔으로서 회절적으로 산란 또는 커플 아웃시키기 위해 이용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 또는 이에 의해 제공되는 회절각(diffraction angle; θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다.
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(1)
여기서, λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 도광체의 굴절률, d는 회절 격자의 특징부들 간의 거리 또는 간격, θ i 는 회절 격자 상의 광의 입사각이다. 단순화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 도광체의 표면에 인접하고 도광체 외부의 재료의 굴절률은 1인 것(즉, n out = 1)으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수(m)는 정수로 주어진다(즉, m = ± 1, ± 2, ...). 회절 격자에 의해 생성되는 광빔의 회절각(θ m )은 식(1)으로 주어질 수 있다. 회절 차수(m)가 1인 경우(즉, m = 1) 1차 회절, 더 구체적으로는 1차 회절각(θ m )이 제공된다.
도 1a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 도광체(40)의 표면 상에 위치할 수 있다. 또한, 도 1a는 입사각(θ i )으로 회절 격자(30) 상에 입사되는 광빔(50)을 도시한다. 입사 광빔(50)은 도광체(40) 내의 안내된 광의 빔(즉, 안내된 광빔)일 수 있다. 또한, 도 1a에는 입사 광빔(50)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성되고 커플 아웃된 지향성 광빔(60)이 도시되었다. 지향성 광빔(60)은 식(1)으로 주어진 바와 같은 회절각(θ m )(또는 본 명세서에서 '주 각도 방향(principal angular direction)')을 갖는다. 회절각(θ m )은 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에, 예를 들어 회절 차수 m=1(즉, 1차 회절 차수)에, 대응할 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '경사진(slanted)' 회절 격자는 회절 격자의 표면의 표면 법선에 대해 경사각을 갖는 회절 특징부들이 있는 회절 격자이다. 다양한 실시 예들에 따르면, 경사진 회절 격자는 입사광의 회절에 의해 일방성 산란을 제공할 수 있다.
도 1b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 경사진 회절 격자의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 경사진 회절 격자(80)는 도 1a에 도시된 회절 격자(30)와 유사한, 도광체(40)의 표면에 위치한 이진(binary) 회절 격자이다. 그러나, 도 1b에 도시된 경사진 회절 격자(80)는, 도시된 바와 같이, 격자 높이, 깊이 또는 두께(t)와 함께 표면 법선(점선으로 도시됨)에 대한 경사각(γ)을 갖는 회절 특징부들(82)을 포함한다. 또한, 경사진 회절 격자(80)에 의한 입사 광빔(50)의 일방성 회절적 산란을 나타내는 지향성 광빔(60) 및 입사 광빔(50)이 도시되었다. 다양한 실시 예들에 따르면, 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 광의 회절적 산란은 일방성 회절적 산란에 의해 억제된다는 점에 유의한다. 도 1b에서, '가위표 표시된' 점선 화살표(90)는 경사진 회절 격자(80)에 의한 2차 방향으로의 억제된 회절적 산란을 나타낸다.
다양한 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들(82)의 경사각(γ)은 2차 방향으로의 회절적 산란이 억제되는 정도를 포함하는 경사진 회절 격자(80)의 일방성 회절 특성을 제어하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 경사각(γ)은 약 20도(20º) 내지 약 60도(60º) 사이 또는 약 30도(30º) 내지 약 50도(50º) 사이 또는 약 40도(40º) 내지 약 55도(55º) 사이가 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 약 30º 내지 60º 범위의 경사각(γ)은, 경사진 회절 격자(80)에 의해 제공되는 일방성 방향과 비교할 때, 2차 방향으로의 회절적 산란을 약 40배 이상 억제할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들(82)의 두께(t)는 약 100 나노미터(100nm) 내지 약 400 나노미터(400nm) 사이일 수 있다. 예를 들어, 약 300nm 내지 약 500 나노미터(500nm) 범위의 격자 주기성(p)에 대해, 두께(t)는 약 150 나노미터(150nm) 내지 약 300 나노미터(300nm) 사이일 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 회절 특징부들은 만곡(curved)될 수 있고, 또한 광의 전파 방향에 대해 정해진 배향(orientation)(예를 들어, 회전(rotation))을 가질 수 있다. 예를 들어, 회절 특징부들의 곡선 및 회절 특징부들의 배향 중 하나 또는 둘 다는 회절 격자에 의해 커플 아웃되는 광의 방향을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커플 아웃된 광의 주 각도 방향은, 입사광의 전파 방향에 대한, 광이 회절 격자 상에 입사되는 지점에서의 회절 특징부의 각도의 함수일 수 있다.
본 명세서에서, '미세 프리즘 구조물(microprism structure)'은, 일반적으로 경사진 측벽(들)을 갖는 하나의 미세 프리즘 또는 복수의 미세 프리즘들을 포함하며 미세 프리즘 구조물 상에 입사되는 광을 굴절적으로 산란시키도록 구성된 구조물로서 정의된다. 광이 도광체로부터 미세 프리즘 구조물 상에 입사되는 경우, 미세 프리즘 구조물은 도광체로부터 광을 굴절적으로 커플 아웃시키거나 산란시키도록 구성된 하나의 미세 프리즘 또는 복수의 미세 프리즘들을 포함하는 구조물로서 이해될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 미세 프리즘 구조물은 역 미세 프리즘 소자를 포함할 수 있다. 본 명세서의 정의에 의하면, '역(inverted) 미세 프리즘 소자'는 입력 개구, 경사진 측벽 및 입력 개구보다 더 큰 출력 개구를 갖는 절단된 원추 형상을 갖는 미세 프리즘이다. 특히, 입력 개구는 광을 수신하도록 구성되고, 경사진 측벽은 입력 개구를 통해 수신되는 광을 반사시키도록 구성되며, 출력 개구는 반사된 광을 방출하도록 구성된다. 따라서, 입력 개구는 역 미세 프리즘 소자와 도광체 사이의 광학적 연결을 포함하는 역 미세 프리즘 소자의 일부이며, 도광체로부터 추출되거나 커플 아웃된 광을 수신하도록 구성된다. 경사진 측벽은 광을 반사시키도록 구성된 역 미세 프리즘 소자의 내부 표면을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 경사진 측벽은 반사 층 또는 반사 재료(예를 들어, 측벽의 외부 표면 상의 반사 재료의 층)를 포함할 수 있다. 반사 층은 역 미세 프리즘 소자의 내부 표면에서의 반사를 제공하거나 향상시키도록 구성될 수 있다. 반사광은 역 미세 프리즘 소자의 출력 개구로부터 방출된다.
본 명세서에서, '시준기(collimator)'는 광을 시준하도록 구성된 실질적으로 임의의 광학 기기 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 시준기는 시준 거울 또는 반사체, 시준 렌즈, 회절 격자, 테이퍼형(tapered) 도광체 및 이들의 다양한 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 시준기에 의해 제공되는 시준의 양은 실시 예마다 정해진 정도 또는 양이 다를 수 있다. 또한, 시준기는 2개의 직교하는 방향들(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 모두로 시준을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는 2개의 직교하는 방향들 중 하나 또는 둘 모두에 광의 시준을 제공하는 형상 또는 이와 유사한 시준 특성을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, σ로 표시되는 '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 대해 +/- σ 도) 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 절반에서 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 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 또는 파장들의 범위일 수 있다(예를 들어, 백색 광). 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.
본 명세서에서, '능동 광학 방출기(active optical emitter)'는 광의 능동 원천(예를 들어, 활성화되는 경우 광을 생성하고 방출하도록 구성된 광학 방출기)으로서 정의된다. 따라서, 정의에 의하면, 능동 광학 방출기는 광의 다른 원천으로부터 광을 수신하지 않는다. 대신, 능동 광학 방출기는 활성화되는 경우 직접 광을 생성한다. 본 명세서의 정의에 의하면, 능동 광학 방출기는, 전압 또는 전류와 같은 전원을 공급함으로써 활성화될 수 있다. 예를 들어, 능동 광학 방출기는 활성화되거나 턴-온되는 경우 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 방출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, LED의 단자들에 전압을 인가하면 LED가 활성화될 수 있다. 특히, 본 명세서에서, 광원은 실질적으로 임의의 광의 능동 원천이거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 중합체 발광 다이오드, 플라즈마-기반 광학 방출기 및 미세 LED(μLED)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 실질적으로 임의의 능동 광학 방출기를 포함할 수 있다. 능동 광학 방출기에 의해 생성된 광은 컬러를 가질 수 있거나(즉, 광의 특정 파장을 포함할 수 있음), 복수의 또는 소정 범위의 파장들일 수 있다(예를 들어, 다색(polychromatic) 광 또는 백색 광). 예를 들어, 능동 광학 방출기에 의해 제공되거나 생성되는 광의 상이한 컬러들은 원색들(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서의 정의에 의하면, '컬러 방출기(color emitter)'는 컬러를 갖는 광을 제공하는 능동 광학 방출기이다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 복수의 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 능동 광학 방출기는 한 세트의 또는 한 그룹의 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기들의 세트 또는 그룹의 능동 광학 방출기들 중 적어도 하나는, 복수의 광학 방출기들 중 적어도 하나의 다른 광학 방출기에 의해 생성되는 광의 컬러 또는 파장과는 상이한, 컬러(또는 대등하게는 파장)를 갖는 광을 생성할 수 있다.
본 명세서에서, '시청 영역(view zone)'은 디스플레이되는 이미지가 보일 수 있는 영역 또는 각도 범위로서 정의된다. 특히, 본 명세서의 정의에 의하면, 디스플레이되는 이미지는 시청 영역 내에서 보일 수 있지만, 시청 영역 외부에서는 보일 수 없다. 본 명세서에서, '사생활 보호 디스플레이(privacy display)'에 의해 제공되는 디스플레이되는 이미지 또는 '사적 디스플레이 이미지(private display image)'는 한정된 또는 제한된 시청 영역(즉, 사적 시청 영역)을 갖는 이미지로서 정의된다. 일반적으로, 사적으로 디스플레이되는 이미지는 디스플레이의 전방의 제한된 또는 사적 시청 영역에서 보일 수 있고, 제한된 또는 사적 시청 영역 내에 위치한 사람(들)에게만 보이기 위한 것이다. 일부 실시 예들에서, 사적으로 디스플레이되는 이미지의 또는 대등하게는 사생활 보호 디스플레이의 제한된 또는 사적 시청 영역은 디스플레이의 법선 방향(또는 디스플레이에 수직인 방향)의 양 측 상에서 약 45도 미만일 수 있다(즉, 시청 영역 < ±45°). 다른 실시 예들에서, 사적으로 디스플레이되는 이미지의 또는 사생활 보호 디스플레이의 제한된 또는 사적 시청 영역은 ±30도 미만(즉, 시청 영역 < ±30°) 또는 ±20도 미만(즉, 시청 영역 < ±20°)일 수 있다.
대조적으로, 공개적 디스플레이에 의해 제공되는 디스플레이되는 이미지 또는 공개적으로 디스플레이되는 이미지는 광각 시청 영역을 가지며, 본질적으로 제한되지 않는 시청을 위한 것이다. 본 명세서의 정의에 의하면, '공개적 디스플레이(public display)'에 의해 제공되는 디스플레이되는 이미지 또는 '공개적으로 디스플레이되는 이미지(public displayed image)'는, 사적으로 디스플레이되는 이미지의 제한된 또는 사적 시청 영역보다 더 큰 시청 영역을 갖는 이미지이다. 특히, 공개적으로 디스플레이되는 이미지는 디스플레이의 법선 방향의 양 측 상에서 약 45도 초과인 시청 영역(즉, 공개적 시청 영역)을 가질 수 있다(즉, 시청 영역 > ±45°). 예를 들어, 공개적으로 디스플레이되는 이미지의 또는 대등하게는 공개적 디스플레이의 공개적 시청 영역은 ±60도 보다 더 클 수 있다(즉, 시청 영역 > ±60°). 일부 실시 예들에서, 공개적 시청 영역은 광각 시청(예를 들어, 약 ±45 내지 65° 또는 그 이상)을 위한 LCD 컴퓨터 모니터, LCD 태블릿, LCD 텔레비전, 또는 이와 유사한 디스플레이 기기의 시야각에 의해 정의될 수 있다.
본 명세서의 정의에 의하면, '협각 방출광(narrow-angle emitted light)'에서 사용되는 바와 같은 '협각'이라는 용어는, 사적 시청 영역 내에 디스플레이되거나 다른 방식으로 이용 가능하게 되는 사적 이미지 또는 사적 시청 영역의 조명을 제공하는 것과 일치되는 각도 범위 또는 정도(예를 들어, 원추각(cone angle))를 갖는 광이다. 따라서, 본 명세서의 정의에 의하면, 협각 방출광은 약 ±45° 미만, 또는 약 ±30° 미만, 또는 약 ±20° 미만의 각도 범위를 가질 수 있다. 또한, 정의에 의하면, '광각 방출광(broad-angle emitted light)' 또는 보다 일반적으로 '광각'은 협각 방출광의 각도 범위 또는 정도보다 일반적으로 더 큰 각도 범위 또는 정도를 갖는 광을 지칭하는 데 이용된다. 대안적으로, '광각'은 공개적으로 디스플레이되는 이미지를 디스플레이 하도록 구성된 디스플레이 또는 공개적으로 디스플레이되는 이미지의 시청 영역과 일치되는 각도 범위 또는 정도를 지칭한다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 광각 방출광은 디스플레이의 법선 방향에 대해 ±45도보다 더 큰(예를 들어, > ±45°) 각도 범위를 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 광각 방출광의 각도 범위는 ±50도 초과(예를 들어, > ±50°), 또는 ±60도 초과(예를 들어, > ±60°), 또는 ±65도 초과(예를 들어, > ±65°)일 수 있다. 예를 들어, 광각 방출광의 각도 범위는 디스플레이의 법선 방향의 양 측에서 약 70도 초과(예를 들어, > ±70°)일 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, '소자(element)'는 하나 이상의 소자를 의미하며, 따라서 '상기 소자'는 '상기 소자(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 개시된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 백라이트가 제공된다. 도 2a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 2b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트(100)는, 제 1 모드(예를 들어, 사생활 보호 모드)에서 또는 제 1 모드 동안 협각 방출광(102)으로서 그리고 제 2 모드(예를 들어, 공개 모드)에서 광각 방출광(104)으로서, 광을 제공하거나 방출하도록 구성된다. 특히, 도 2a는 협각 방출광(102)이 있는 제 1 모드의 모드 전환 가능한 백라이트(100)를 도시하고, 도 2b는 광각 방출광(104)을 제공하는 제 2 모드의 모드 전환 가능한 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 도 2a 및 도 2b에서, 협각 및 광각 방출광(102, 104)의 방향은 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 표면 위의 반쪽 공간에 대응된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 모드 전환 가능한 백라이트(100)는 제 1 지향성 백라이트(110)을 포함한다. 제 1 지향성 백라이트(110)는 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 모드 및 제 2 모드 둘 다 동안 협각 방출광(102)을 방출 또는 제공하도록 구성된 협각 방출기들(114)의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들(114)에 의해 제공되는 협각 방출광(102)은 각도 범위(γ)를 가지며, 제 1 및 제 2 모드들 둘 다 동안 제 1 지향성 백라이트(110)에 의해 제 1 시청 영역(I)으로 지향될 수 있다. 또한, 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)는 두 모드들 동안 협각 방출광(102)을 제 1 시청 영역(I)으로 국한시키거나 실질적으로 국한시키도록 구성된다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따르면, 협각 방출광(102)은 제 1 시청 영역(I) 내에서만 보일 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 협각 방출기들(114)에 의해 제공되는 협각 방출광(102)은 제 1 시청 영역(I)에 대응되는 점선으로 표시된 각도 범위(γ) 내의 복수의 화살표들로서 도시되었다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트(100)는 제 2 지향성 백라이트(120)를 더 포함한다. 예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 2 지향성 백라이트(120)는 제 2 모드 동안에만 이방향 방출광(106)을 방출 또는 제공하도록 구성된 이방향 방출기들(124)의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기들(124)에 의해 제공되는 이방향 방출광(106)은 분기된 각도 범위를 갖는다. 또한, 분기된 각도 범위는 협각 방출광(102)의 각도 범위에 대해 상보적이다. 다양한 실시 예들에서, 제 2 모드 동안 협각 방출광(102)과 이방향 방출광(106)의 조합은, 협각 방출광(102)의 각도 범위와 이방향 방출광(106)의 분기된 각도 범위의 합인 각도 범위(φ)를 갖는 광각 방출광(104)을 제공하도록 구성된다.
특히, 도 2b에 도시된 바와 같이, 이방향 방출기들(124)에 제공되는 이방향 방출광(106)은 제 1 방향으로 지향되는 제 1 단편(106a) 및 제 2 방향으로 지향되는 제 2 단편(106b)을 갖는다. 이방향 방출광(106)의 분기된 각도 범위는, 제 1 방향 주위의 또는 그 중심의 제 1 단편(106a)의 각도 범위(Φ a )와 제 2 방향 주위의 또는 그 중심의 제 2 단편(106b)의 각도 범위(Φ b )의 조합이다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 제 2 지향성 백라이트(120)에 의해 제공되는 이방향 방출광(106)은 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)로부터 실질적으로 제외된다. 제 2 모드에서, 협각 방출광(102)이 제 1 지향성 백라이트(110)에 의해 제공되고 또한 이방향 방출광(106)이 제 2 지향성 백라이트(120)에 의해 제공된다. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광각 방출광(104)은 협각 방출광(102)과 이방향 방출광(106)의 조합에 의해 제공된다.
본 명세서의 정의에 의하면, 이방향 방출광(106)은 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)에 '상보적인(complementary)' 분기된 각도 범위(즉, Φ a + Φ b )를 갖는다. 즉, 제 2 모드 동안 이방향 방출광(106)과 협각 방출광(102)이 조합되는 경우, 결과적인 광각 방출광(104)은 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)와 이방향 방출광(106)의 각도 범위의 합인 각도 범위(φ)를 갖는다(즉, φ = γ + (Φ a + Φ b )). 달리 말하면, 이방향 방출광(106)은 협각 방출광(102)에 의해 제공되지 않는 광각 방출광(104)의 부분을 제공하거나 본질적으로 '채운다(fill in)'. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 이방향 방출광(106)의 각도 범위(Φ a + Φ b )는 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)와 상보적이다.
도 3은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 광각 방출광(104)을 제공하기 위한 협각 방출광(102)과 이방향 방출광(106)의 조합의 그래픽 표현을 도시한다. 도시된 바와 같이, 협각 방출광(102)이 이방향 방출광(106)에 더해져 광각 방출광(104)이 생성된다. 협각 방출광(102)과 이방향 방출광(106)의 합이 도 3에서 덧셈 기호 '+' 와 등호 '='로 그래픽적으로 표현되었다. 도시된 바와 같이, 이방향 방출광(106)의 제 1 단편(106a) 및 제 2 단편(106b)은 이방향 방출광(106)이 존재하는 영역을 나타내는 반면, 합산 이전에 제 1 및 제 2 단편들(106a, 106b) 사이에는 어떠한 광도 존재하지 않는다는 것에 유의한다. 또한, 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 단편들(106a, 106b) 사이의 각도 범위는 협각 방출광(102)의 각도 범위와 동일하기 때문에, 이방향 방출광(106)의 분기된 각도 범위는 협각 방출광(102)의 각도 범위와 상보적이다.
일부 실시 예들에서, 협각 방출광(102)은 제 1 모드 동안 제 1 시청 영역(I)에만 조명을 제공하도록 구성된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 광각 방출광(104)은 제 2 모드 동안 제 1 시청 영역(I)을 포함하는 제 2 시청 영역(II)에 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 모드 전환 가능한 백라이트(100)는 제 1 및 제 2 모드들 둘 다 동안 제 1 시청 영역(I)의 시청자에게 조명되는 것으로 나타날 수 있다. 유사하게, 제 1 시청 영역(I) 외부의 제 2 시청 영역(II)의 다른 시청자는 모드 전환 가능한 백라이트(100)가 제 2 모드 동안 조명되는 것으로 인지할 수 있다. 그러나, 다양한 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 백라이트(100)는 제 2 시청 영역(II)의 다른 시청자에게 제 1 모드 동안 어두운 것으로 또는 조명되지 않은 것으로 나타날 수 있다. 따라서, 예를 들어, 조명은 제 1(사생활 보호) 모드 동안 제 1(사생활 보호) 시청 영역(I)의 시청자에게만 제공되기 때문에, 제 1 모드는 사생활 보호 모드로 지칭될 수 있고, 제 1 시청 영역(I)은 사생활 보호 시청 영역일 수 있다. 반면, 예를 들어, 제 2 모드 동안 시청자들 둘 다는 조명을 인지할 수 있기 때문에, 제 2 모드는 공개 모드로 지칭될 수 있고, 제 2 시청 영역(II)(제 1 시청 영역(I)을 포함함)은 공개적 시청 영역일 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은), 협각 방출기들(114) 및 이방향 방출기들(124) 중 하나 또는 둘 다는 수동 방출기들을 포함한다. 특히, 수동 방출기들로서의 협각 방출기들(114) 및 이방향 방출기들(124)은 자체적으로 광을 생성하지 않지만, 대신 다른 원천으로부터의 광을 재지향시켜 협각 방출광(102) 및 이방향 방출광(106)을 각각 나타내는 방출광을 제공한다. 다른 실시 예들에서(예를 들어, 후술되는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은), 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들(114) 및 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기들(124) 중 하나 또는 둘 다는 능동 광학 방출기들을 포함한다. 능동 광학 방출기들로서의 협각 방출기들(114) 및 이방향 방출기들(124)은 협각 방출광(102) 및 이방향 방출광(106)을 각각 나타내는 방출광을 생성한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 지향성 백라이트(110)는 도광체(112)를 포함한다. 유사하게, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 2 지향성 백라이트(120)는 도광체(122)를 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면, 도광체(112, 122)는 판 도광체일 수 있다. 도광체(112, 122)는 도광체(112, 122)의 길이를 따라 광을 안내된 광으로서 안내하도록 구성된다. 예를 들어, 도광체(112, 122)는 광학 도파로로서 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(112, 122)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내된 광의 내부 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
특히, 도광체(112, 122)는 연장된, 광학적으로 투명한 실질적으로 평면형 시트의, 유전체 재료를 포함하는 슬래브 또는 판 광학 도파로일 수 있다. 실질적으로 평면형 시트의 유전체 재료는 내부 전반사를 이용하여 안내된 광을 안내하도록 구성된다. 다양한 예들에 따르면, 도광체(112, 122)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들어, 실리카 유리(silica glass), 알칼리-알루미노실리케이트 유리(alkali-aluminosilicate glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 등) 및 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(112, 122)는 도광체(112, 122)의 표면(예를 들어, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나 또는 모두)의 적어도 일부 상에 클래딩 층(cladding layer)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 클래딩 층은 내부 전반사를 더 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에 따르면, 도광체(112, 122)는 도광체(112, 122)의 제 1 표면(예를 들어, '전'면 또는 앞쪽)과 제 2 표면(예를 들어, '후'면 또는 뒤쪽) 사이에서, 0이 아닌 전파 각도로 내부 전반사에 따라 안내된 광을 안내하도록 구성된다. 특히, 안내된 광은 도광체(112, 122)의 제 1 표면과 제 2 표면 사이에서 0이 아닌 전파 각도로 반사되거나 '바운싱(bouncing)'됨으로써 전파된다. 일부 실시 예들에서, 안내된 광은 광의 상이한 컬러들의 복수의 안내된 광빔들을 포함한다. 복수의 안내된 광빔들 중 광빔들은 도광체(112, 122)에 의해 상이한 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 중 개별적인 하나로 안내될 수 있다. 도시의 단순화를 위해 0이 아닌 전파 각도는 도시되지 않았음에 유의한다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, '0이 아닌 전파 각도(non-zero propagation angle)'는 도광체(112, 122)의 표면(예를 들어, 제 1 표면 또는 제 2 표면)에 대한 각도이다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 0이 아닌 전파 각도는 0보다 크고 도광체(112, 122) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광의 0이 아닌 전파 각도는 약 10도(10º) 내지 약 50도(50º) 사이, 일부 예들에서는 약 20도(20º) 내지 약 40도(40º) 사이, 또는 약 25도(25º) 내지 약 35도(35º) 사이일 수 있다. 예를 들어, 0이 아닌 전파 각도는 약 30도(30º)일 수 있다. 다른 예들에서, 0이 아닌 전파 각도는 약 20도(20º), 또는 약 25도(25º), 또는 약 35도(35º)일 수 있다. 또한, 도광체(112, 122) 내의 내부 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정한 0이 아닌 전파 각도가 특정한 구현을 위해 선택(예를 들어, 임의로)될 수 있다.
도광체(112, 122) 내의 안내된 광은 0이 아닌 전파 각도(예를 들어, 약 30º 내지 약 35º)로 도광체(112, 122) 내부로 유입되거나 커플링될 수 있다. 예를 들어, 안내된 광은 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 광원에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 렌즈, 거울 또는 유사한 반사체(예를 들어, 기울어진 시준 반사체), 회절 격자 및 프리즘(미도시) 중 하나 이상이 안내된 광으로서 0이 아닌 전파 각도로 도광체(112, 122)의 입력 단부의 내부로 광을 커플링(coupling)하는 것을 용이하게 할 수 있다. 도광체(112, 122)의 내부로 커플링되면, 안내된 광은 일반적으로 입력 단부로부터 멀어질 수 있는 방향(예를 들어, 도 2a 및 도 2b에서 x-축을 따라 가리키는 굵은 화살표들로서 도시됨)으로 도광체(112, 122)를 따라 전파한다.
또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 안내된 광은 시준될 수 있다. 본 명세서에서, '시준된 광(collimated light)' 또는 '시준된 광빔(collimated light beam)'은 일반적으로 광빔(예를 들어, 안내된 광)의 광선들이 광빔 내에서 실질적으로 서로 평행한 광의 빔으로서 정의된다. 또한, 본 명세서의 정의에 의하면, 시준된 광빔으로부터 분기되거나 산란되는 광의 광선들은 시준된 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 모드 전환 가능한 백라이트(100)는, 예를 들어 광원으로부터의, 광을 시준하도록 구성된 렌즈, 반사체 또는 거울, 회절 격자, 또는 테이퍼형 도광체와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 시준기를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원은 시준기를 포함한다. 도광체(112, 122)에 제공되는 시준된 광은 시준된 안내된 광이다. 다양한 실시 예들에서, 안내된 광은 시준 계수(σ)에 따라 시준되거나 시준 계수를 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 지향성 백라이트(110)는 협각 방출기들(114)의 어레이를 더 포함한다. 특히, 도시된 협각 방출기들(114)은 일방성 산란 소자들을 포함하는 수동 광학 방출기들이다. 이와 같이, 협각 방출기 어레이는 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 일방성 산란 소자들의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 협각 방출기들(114)의 어레이를 나타내는 일방성 산란 소자들의 어레이는 안내된 광의 일부를 일방성 방향을 갖는 협각 방출광(102)으로서 산란시키도록 구성된다. 특히, 협각 방출기 어레이의 일방성 산란 소자들로서의 협각 방출기들(114)은 유한한 공간만큼 서로 분리되어 있을 수 있으며 도광체의 길이를 따라 개별적이고 구분되는 소자들을 나타낸다. 즉, 본 명세서의 정의에 의하면, 협각 방출기들(114)은 유한한(즉, 0이 아닌) 소자간 거리(예를 들어, 유한한 중심간 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들(114) 또는 대등하게는 일방성 산란 소자 어레이의 일방성 산란 소자들은 일반적으로 서로 교차되거나, 중첩되거나 또는 다른 방식으로 접촉되지 않는다. 따라서, 일방성 산란 소자 어레이의 각각의 일방성 산란 소자는 일반적으로 일방성 산란 소자들 중 다른 것들로부터 구분되고 떨어져 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 일방성 방향은 제 2 지향성 백라이트(120)로부터 멀어진다.
일부 실시 예들에 따르면, 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들(114) 또는 일방성 산란 소자 어레이의 일방성 산란 소자들은 1차원(1D) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 협각 방출기들(114)은 선형 1D 어레이로서 배열될 수 있다. 다른 예에서, 협각 방출기들(114)은 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 어레이(즉, 1D 또는 2D 어레이)는 규칙적이거나 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 협각 방출기들(114) 간의 소자간 거리(예를 들어, 중심간 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예들에서, 협각 방출기들(114) 간의 소자간 거리는 어레이에 걸쳐 변할 수 있거나, 제 1 지향성 백라이트(110)의 도광체(112)의 길이를 따라 변할 수 있거나, 또는 두 경우 모두에 대해 변할 수 있다.
일부 실시 예들에 따르면, 일방성 산란 소자들의 어레이의 일방성 산란 소자는 경사진 회절 격자를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 모든 일방성 산란 소자들은 경사진 회절 격자들이거나 경사진 회절 격자를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 일방성 산란 소자의 경사진 회절 격자는 일방성 방향으로 회절적 산란을 제공하고 추가적으로 2차(secondary) 회절적 산란을 억제하도록 구성된다.
도 4a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 지향성 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 4a는 일방성 산란 소자로서의 협각 방출기(114)와 함께 도광체(112)를 포함하는 제 1 지향성 백라이트(110)를 도시한다. 또한, 도 4a에 도시된 바와 같이, 일방성 산란 소자는 경사진 회절 격자(114')를 포함한다. 도시된 바와 같이, 경사진 회절 격자(114') 상에 입사되는 복수의 화살표들로서 도시된 시준 계수(σ)를 갖는 안내된 광(116)은, 협각 방출광(102)으로서 일방성 방향으로 도광체(112)로부터 회절적으로 산란될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 일방성 산란 소자의 경사진 회절 격자(114')는 도 1b에 도시된 경사진 회절 격자(80)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 도 1b에 도시된 경사각(γ)에 대응되는 경사진 회절 격자(114')의 경사각은, 도광체(112)의 표면 법선에 대해 약 30도(30º) 내지 약 50도(50º) 사이일 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서(미도시), 경사진 회절 격자(114')는 복수의 서브 격자들을 포함할 수 있으며, 각각의 서브 격자는 경사진 회절 격자이다. 도 1b에서와 같이, 도 4a에 도시된 일방성 산란 소자의 경사진 회절 격자(114')는, 예를 들어 도 4a에서 가위표 표시된 화살표들(103)로 도시된 바와 같이, 일방성 방향의 반대 방향으로의 2차 산란을 억제할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 일방성 산란 소자들의 어레이의 일방성 산란 소자는 반사 모드(reflection mode) 회절 격자를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 반사 모드 회절 격자는 회절적 산란과 반사의 조합을 이용하여 일방성 방향으로 안내된 광의 일부를 선택적으로 산란시키도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 모든 일방성 산란 소자들은 반사 모드 회절 격자들이거나 반사 모드 회절 격자들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 반사 모드 회절 격자는 회절 격자 및 반사 재료의 층(예를 들어, 금속 층)을 포함하고, 회절 격자는 회절적 산란을 제공하도록 구성되며, 반사 재료 층은 회절적으로 산란된 광의 반사를 제공하도록 구성되어, 회절적 산란이 일방성 방향을 갖는 산란광을 생성하는 것을 보장한다.
도 4b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 다른 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 지향성 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 4b는 일방성 산란 소자로서의 협각 방출기(114)와 함께 도광체(112)를 포함하는 제 1 지향성 백라이트(110)를 도시한다. 또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 일방성 산란 소자는 반사 재료 층(114"') 및 회절 격자(114")를 포함하는 반사 모드 회절 격자를 포함한다. 회절 격자(114") 상에 입사되는 복수의 화살표들로서 도시된 시준 계수(σ)를 갖는 안내된 광(116)은, 협각 방출광(102)으로서 일방성 방향으로 도광체(112)로부터 회절적으로 산란될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 회절 격자(114")에 의해 2차 방향으로 회절적으로 산란된 광은 반사 재료 층(114"')에 의해 일방성 방향으로 반사적으로 재지향될 수 있다.
다른 실시 예들에서(미도시), 협각 방출기들(114)의 일방성 산란 소자는, 미세 굴절 소자 및 미세 반사 소자를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 유형의 일방성 산란 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 굴절 소자는 도광체(112)의 표면에 미세 프리즘을 포함할 수 있으며, 안내된 광의 일부를 협각 방출광(102)으로서 도광체(112)로부터 굴절적으로 커플 아웃시키도록 구성될 수 있다. 미세 반사 소자의 예들은, 안내된 광의 일부를 협각 방출광(102)으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 표면 각도를 갖는 작은 면(facet)을 갖는 작은 면이 있는 반사체들(faceted reflectors)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 수동 광학 방출기로서의 협각 방출기(114)는 도광체(112) 내의 안내된 광의 시준 계수(σ)에 비례하는 각도 범위를 갖는 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 각도 보존 산란체를 포함한다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 안내된 광의 시준 계수(σ)는 협각 방출광(102)의 각도 범위(γ)를 결정할 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제 2 지향성 백라이트(120)는 이방향 방출기들(124)의 어레이를 더 포함한다. 특히, 도시된 이방향 방출기들(124)은 도광체(122) 내의 안내된 광의 일부 또는 부분들을 이방향 방출광(106)으로서 산란시키도록 구성된 지향성 산란 특징부를 포함하는 수동 광학 방출기들이다. 특히, 지향성 산란 특징부로서의 이방향 방출기(124)는 제 1 지향성 산란 소자(124a) 및 제 2 지향성 산란 소자(124b)를 포함할 수 있다. 제 1 지향성 산란 소자(124a)는 안내된 광의 일부를 분기된 각도 범위 중 제 1 방향을 갖는 이방향 방출광(106)의 제 1 단편(106a)으로서 산란시키도록 구성될 수 있다. 또한, 제 2 지향성 산란 소자(124b)는 안내된 광의 다른 일부를 분기된 각도 범위 중 제 2 방향을 갖는 이방향 방출광(106)의 제 2 단편(106b)으로서 산란시키도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 및 제 2 단편들(106a, 106b)의 각도 범위와 조합되는 제 1 및 제 2 방향들은, 전술한 바와 같이, 이방향 방출광(106)의 분기된 각도 범위를 결정한다. 또한, 제 1 지향성 산란 소자(124a) 및 제 2 지향성 산란 소자(124b)는 함께 이방향 방출기(124)의 한 쌍의 수동 광학 방출기들을 나타낸다.
다양한 실시 예들에 따르면, 다양한 지향성 산란체들 중 임의의 것이 지향성 산란 소자들(124a, 124b)로서 이용될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 제 1 지향성 산란 소자(124a) 및 제 2 지향성 산란 소자(124b) 중 하나 또는 둘 다의 지향성 산란 소자(124a, 124b)는 회절 격자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회절 격자의 격자 피치는 회절 격자에 의해 회절적으로 산란되는 광의 방향을 결정하는 데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 회절 격자는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 회절 격자는 투과 모드(transmission mode) 회절 격자일 수 있고, 제 2 지향성 백라이트(120)는 수동 광학 방출기들에 의해 이방향 방출광(106)이 제공되거나 방출되는 방출 표면에 대향되는 도광체의 표면에 반사 층을 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예들에서(미도시), 이방향 방출기(124)의 지향성 산란 소자 또는 대등하게는 지향성 산란 소자들(124a, 124b)은, 미세 굴절 소자 및 미세 반사 소자를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 유형의 산란 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세 굴절 소자는 도광체(122)의 표면에 미세 프리즘을 포함할 수 있고, 안내된 광의 일부를 이방향 방출광(106)으로서 또는 대등하게는 이의 제 1 및 제 2 단편들(106a, 106b)로서 도광체(122)로부터 굴절적으로 커플 아웃시키도록 구성될 수 있다. 미세 반사 소자의 예들은, 안내된 광의 일부를 이방향 방출광(106)으로서 반사적으로 산란시키도록 구성된 표면 각도를 갖는 작은 면(facet)을 갖는 작은 면이 있는 반사체들(faceted reflectors)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 수동 광학 방출기로서의 이방향 방출기(124)는 도광체(112) 내의 안내된 광의 시준 계수(σ)에 비례하는 각도 범위를 갖는 안내된 광의 일부를 산란시키도록 구성된 각도 보존 산란체를 포함한다. 따라서, 일부 실시 예들에서, 안내된 광의 시준 계수(σ)는 이방향 방출광(106)의 각도 범위(즉, 제 1 및 제 2 단편들(106a, 106b)의 각도 범위들(Φ a , Φ b ))를 결정할 수 있다. 또한, 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기들(124)은, 예를 들어 협각 방출기들(114)과 관련하여 전술한 1D 및 2D 어레이들과 유사한, 1D 어레이 또는 2D 어레이로 배열될 수 있다.
도 5는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 제 2 지향성 백라이트(120)의 일부의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 2 지향성 백라이트(120)는 한 쌍의 지향성 산란 소자(124a, 124b)를 포함하는 이방향 방출기(124)와 함께 도광체(122)를 포함한다. 또한, 도시된 바와 같이, 한 쌍 중 지향성 산란 소자들(124a, 124b)은 회절 격자들을 포함한다. 분기된 각도 범위의 제 1 및 제 2 방향들을 갖는 이방향 방출광(106)을 제공하기 위해 회절 격자의 격자 피치는 서로 상이하다. 특히, 회절 격자들 상에 입사되는 복수의 화살표들로서 도시된 시준 계수(σ)를 갖는 안내된 광(126)은, 회절 격자들의 상이한 격자 피치의 결과로서, 이방향 방출광(106)의 제 1 단편(106a) 및 제 2 단편(106b)에 대응되는 제 1 및 제 2 방향들 각각으로 도광체(122)로부터 회절적으로 산란될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대적으로 더 작은 격자 피치 또는 회절 특징부 간격은 제 1 방향을 갖는 산란광을 제공할 수 있는 반면, 상대적으로 더 큰 격자 피치 또는 회절 특징부 간격은 제 2 방향을 갖는 산란광을 제공할 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 수동 광학 방출기들을 갖는 모드 전환 가능한 백라이트(100)는 광원(130)을 더 포함할 수 있다. 특히, 광원(130)은 제 1 지향성 백라이트(110)의 도광체(112)의 입력에 광학적으로 결합된 제 1 광원(132)을 포함할 수 있고, 제 1 광원(132)은 도광체(112)에 광을 제공하도록 구성된다. 광원(130)은 제 2 지향성 백라이트(120)의 도광체(122)의 입력에 광학적으로 결합된 제 2 광원(134)을 더 포함할 수 있고, 제 2 광원(134)은 도광체(122)에 광을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 및 제 2 광원들(132, 134)에 의해 각각 제공되는 도광체(112, 122) 내의 안내된 광은 정해진 시준 계수에 따라 시준될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 광원(130)은 제 1 모드 동안 제 1 광원(132)을 이용하여 제 1 지향성 백라이트(110)의 도광체(112)에 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 광원(130)은 제 2 모드 동안 제 1 지향성 백라이트(110)의 도광체(112) 및 제 2 지향성 백라이트(120)의 도광체(122) 둘 다에 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 평행선 무늬는, 예를 들어 제 1 모드(도 2a) 및 제 2 모드(도 2b) 각각에서, 제 1 및 제 2 광원들(132, 134)이 활성 상태이고 광을 제공하는지 여부를 나타내는 데 이용된다.
제 1 및 제 2 광원들(132, 134)을 포함하는 광원(130)은 발광 다이오드(light emitting diode; LED), 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드) 또는 이의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 광의 원천(예를 들어, 광학 방출기)를 실질적으로 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(130)은 특정한 컬러로 나타나는 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색 광(monochromatic light)을 생성하도록 구성된 광학 방출기를 포함할 수 있다. 특히, 단색 광의 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(130)은 실질적으로 광대역 광 또는 다색 광(polychromatic light)을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(130)은 백색 광을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원(130)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, 광원(130)의 제 1 광원(132) 및 제 2 광원(134) 중 하나 또는 둘 다는 시준기를 더 포함할 수 있다. 시준기는 광원(130)의 광학 방출기들 중 하나 이상으로부터 실질적으로 비-시준된(uncollimated) 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 시준기는 실질적으로 비-시준된 광을 시준된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 시준기는, 0이 아닌 전파 각도를 갖는 것 및 정해진 시준 계수에 따라 시준되는 것 중 하나 또는 둘 다에 해당되는, 시준된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 컬러들의 광학 방출기들이 이용되는 경우, 시준기는 상이한, 컬러별, 0이 아닌 전파 각도들 및 상이한 컬러별 시준 계수들 중 하나 또는 모두를 갖는 시준된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 시준기는 안내된 광으로서 전파될 수 있도록 시준된 광빔을 도광체(112, 122)에게 전달하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 지향성 백라이트(110)는 도광체(112) 내의 안내된 광의 전파 방향에 직교하는(또는 실질적으로 직교하는) 도광체(112)를 관통하는 방향으로의 광에 대해 실질적으로 투명하도록 구성될 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에서, 도광체(112) 및 협각 방출기 어레이의 이격된 일방성 산란 소자들은, 제 1(예를 들어, 하단) 표면으로부터 제 2(예를 들어, 상단) 표면으로 광이 도광체(112)를 통과하도록 할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 투명성은, 적어도 부분적으로, 일방성 산란 소자들의 비교적 작은 크기 및 일방성 산란 소자들의 비교적 큰 소자간 간격 둘 다로 인해 용이해질 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 따르면, 경사진 회절 격자들(114')이 협각 방출기 어레이의 일방성 산란 소자들로서 이용되는 경우, 경사진 회절 격자(114')는 또한 도광체(112)의 표면들에 직교하게 전파하는 광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은), 제 1 지향성 백라이트(110)는 제 1(예를 들어, 상단) 표면으로부터 협각 방출광(102)을 제공하도록 구성된다. 또한, 제 2 지향성 백라이트(120)는 제 1 표면에 대향되는 제 1 지향성 백라이트(110)의 제 2 표면에 인접할 수 있다. 제 2 지향성 백라이트(120)는 제 1 지향성 백라이트(100)의 제 2 표면에 이방향 방출광(106)을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예들에 따르면, 제 1 지향성 백라이트(110)는 이방향 방출광(106)에 대해 투명할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 본 명세서에 설명된 회절 격자(예를 들어, 경사진 회절 격자 또는 다른 회절 격자)는 회절 특징부 간격이 회절 격자 전체에서 실질적으로 일정하거나 변하지 않는 균일한 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 회절 격자는 처프된(chirped) 회절 격자이다. 정의에 의하면, '처프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위(extent) 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 특징부들의 회절 간격(즉, 격자 피치)을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형으로 변화하는 회절 특징부 간격의 처프를 갖거나 나타낼 수 있다. 따라서, 정의에 의하면, 처프된 회절 격자는 '선형으로 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시 예들에서, 처프된 회절 격자는 회절 특징부 간격의 비-선형 처프를 나타낼 수 있다. 지수적 처프, 로그적 처프 또는 실질적으로 비-균일 또는 랜덤하지만 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 비-선형 처프들이 이용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 비-단조(non-monotonic) 처프들도 이용될 수 있다. 이러한 유형의 처프들 중 임의의 조합도 이용될 수 있다. 또한, 일방성 산란 소자의 경사진 회절 격자(114')의 경사각은 경사진 회절 격자(114')의 길이, 폭 또는 범위에 걸쳐 변화할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 본 명세서의 회절 격자들의 회절 특징부들은 만곡될 수 있고, 예를 들어 도광체의 표면의 만곡된 홈들 또는 융기들일 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들(114) 및 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기들(124) 중 하나 또는 둘 다는 능동 광학 방출기들을 포함한다. 도 6a는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 도 6b는 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 다른 예로서 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 단면도를 도시한다. 특히, 도 6a 및 도 6b는 협각 방출기들(114) 및 이방향 방출기들(124) 모두가 능동 광학 방출기들을 포함하는 모드 전환 가능한 백라이트(100)를 도시한다. 또한, 도 6a 및 도 6b는, 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하여 전술한 것과 실질적으로 유사한 특성들을 갖는, 협각 방출광(102), 광각 방출광(104) 및 이방향 방출광(106)을 도시한다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트(100)는 협각 방출기들(114)의 어레이를 포함하는 제 1 지향성 백라이트(110) 및 이방향 방출기들(124)의 어레이를 포함하는 제 2 지향성 백라이트(120)를 포함한다.
도 6a 및 도 6b에서(또한 도 2a 및 도 2b에서도), 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기(124)는 협각 방출기 어레이의 대응되는 협각 방출기(114)와 정렬되는 것으로 도시되었다. 또한, 이방향 방출기(124) 및 대응되는 협각 방출기(114)는 도 6b의 제 2 모드 동안 광각 방출광(104)을 협력적으로 제공하는 것으로 도시된 반면, 도 6a는 제 1 모드 동안 제공되는 협각 방출광(102)을 도시한다. 제 1 시청 영역(I) 및 제 2 시청 영역(II) 또한 도시되었다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 능동 광학 방출기를 포함하는 협각 방출기 어레이의 협각 방출기(114)는 협각 방출광(102)을 제공하기 위해 제공하도록 구성된다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기(124)는 한 쌍의 능동 광학 방출기들을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 예를 들어 도시된 바와 같이, 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 1 광학 능동 방출기는 이방향 방출광(106) 중 제 1 단편(106a)을 제공하도록 구성되고, 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 2 능동 광학 방출기는 이방향 방출광(106) 중 제 2 단편(106b)을 제공하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 따르면, 협각 방출기(114) 및 이방향 방출기(124) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기는 미세 발광 다이오드(microLED 또는 μLED)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, μLED는 미세한(microscopic) 발광 다이오드(LED), 즉 미세한 치수들을 갖는 LED로서 정의된다. 일부 실시 예들에서, μLED는 복수의 μLED들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 능동 방출기는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 본 명세서의 정의에 의하면, OLED는 전류 또는 유사한 전기적인 자극에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 유기 화합물을 포함하는 방출형 전계발광 필름 또는 층을 갖는 방출기이다. 다른 실시 예들에서, LED, 고강도(high intensity) LED 및 양자점(quantum dot) LED와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다른 유형의 광학 방출기가 능동 광학 방출기로서 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 협각 방출기(114) 및 이방향 방출기(124) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기는 특정 컬러를 갖는 실질적으로 단색인 광(즉, 광은 광의 특정 파장을 포함할 수 있음)을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 복수의 또는 소정 범위의 파장들을 포함하는 백색 광과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다색 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 능동 광학 방출기는 적색 광, 녹색 광, 청색 광 또는 이의 조합 중 하나 이상을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 능동 광학 방출기는 실질적으로 백색 광인 광을 제공하도록 구성될 수 있다(즉, 능동 광학 방출기는 백색 μLED 또는 백색 OLED일 수 있음). 일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기는 능동 광학 방출기에 의해 방출되는 광의 시준(예를 들어, 시준 계수에 따라), 편광 제어 및 방향 중 하나 이상을 제공하도록 구성된 미세 렌즈, 회절 격자 또는 기타의 광학 필름 또는 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 협각 방출기(114) 및 이방향 방출기(124) 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기들은 로컬 디밍(local dimming)의 제공 및 모드들 간의 전환 중 하나 또는 둘 다를 위해 독립적으로 제어, 활성화 또는 구동될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 능동 광학 방출기들은 기판, 예를 들어 제 1 및 제 2 지향성 백라이트들(110, 120)의 기판에 의해 지지될 수 있다. 일부 실시 예들에서(예를 들어 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은), 제 1 지향성 백라이트(110)는 제 1 표면으로부터 협각 방출광(102)을 제공하도록 구성되고, 제 2 지향성 백라이트(120)는 제 1 표면에 대향되는 제 1 지향성 백라이트(110)의 제 2 표면에 인접하며, 제 1 지향성 백라이트(110)는 이방향 방출광(106)에 대해 투명하다. 투명성은 실질적으로 투명한 기판 및 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들(114) 간의 상대적인 간격 및 협각 방출기들(114)의 크기의 조합에 의해 제공될 수 있다. 또한, 전술한 수동 광학 방출기들처럼, 협각 방출기 어레이 및 이방향 방출기 어레이 중 하나 또는 둘 다의 능동 광학 방출기들은 1D 또는 2D 어레이로 배열될 수 있다.
본 명세서에 개시된 원리들의 일부 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이가 제공된다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이는, 제 1 또는 사생활 보호 모드 동안 사적으로 디스플레이되는 이미지를 제공하고, 제 2 또는 공개 모드 동안 공개적으로 디스플레이되는 이미지를 제공하도록 구성된다. 도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)의 블록도를 도시한다. 사생활 보호 모드(모드 1)에서의 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)의 동작이 도 7의 좌측 절반에 도시되었고, 공개 모드(모드 2)에서의 동작이 우측 절반에 도시되었다.
일부 실시 예들에 따르면, 사적으로 디스플레이되는 이미지는 사적 시청 영역(I)에서 보여질 수 있도록 구성되고, 공개적으로 디스플레이되는 이미지는 사적 시청 영역(I)을 포함하는 공개적 시청 영역(II)에서 보여질 수 있도록 구성된다. 특히, 사적 시청 영역(I)에 위치하는 시청자(200a)는, 사생활 보호 모드에서 사적으로 디스플레이되는 이미지 및 공개 모드에서 공개적으로 디스플레이되는 이미지 둘 다를 볼 수 있다. 유사하게, 도시된 바와 같이, 공개적 시청 영역(II)에 위치하지만 사적 시청 영역(I) 외부에 위치하는 다른 시청자(200b)는, 공개 모드 동안 공개적으로 디스플레이되는 이미지를 볼 수 있다. 그러나, 다양한 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)는 사생할 보호 모드 동안 어둡게 나타날 수 있으며 사적으로 디스플레이되는 이미지는 다른 시청자(200b)에게 보이지 않을 수 있다. 이와 같이, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)는 디스플레이되는 이미지가 사적 시청 영역(I)의 시청자(200a)에 의해 사적으로 보여지도록 의도되었는지 또는 예를 들어 사적 시청 영역(I)을 포함하는 공개적 시청 영역(II)의 실질적으로 임의의 지점에 위치한 시청자들(200a, 200b) 둘 다에 의해 공개적으로 보여지도록 의도되었는지에 따라 사생활 보호 모드와 공개 모드 사이에서 선택적으로 전환될 수 있다.
도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)는 제 1 지향성 백라이트(210)를 포함한다. 제 1 지향성 백라이트(210)는 사생활 보호 모드(모드 1) 및 공개 모드(모드 2) 둘 다 동안 협각 방출광(202)을 제공하도록 구성된 협각 방출기들의 어레이를 포함한다. 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)는 제 2 지향성 백라이트(220)를 더 포함한다. 제 2 지향성 백라이트(220)는 공개 모드(모드 2) 동안에만 이방향 방출광(204)을 제공하도록 구성된 이방향 방출기들의 어레이를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 이방향 방출광(204)은 협각 방출광(202)에 대해 상보적인 분기된 각도 범위를 갖는다. 다양한 실시 예들에 따르면, 공개 모드 동안, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이는 제 1 지향성 백라이트(210)에 의해 제공되는 협각 방출광(202)과 제 2 지향성 백라이트(220)에 의해 제공되는 이방향 방출광(204)의 조합을 포함하는 광각 방출광을 제공하도록 구성된다.
도 7에 도시된 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)는 광 밸브들(230)의 어레이를 더 포함한다. 광 밸브들(230)의 어레이는 사생활 보호 모드 동안 협각 방출광(202)을 사적으로 디스플레이되는 이미지로서 변조하도록 구성된다. 또한, 광 밸브들(230)의 어레이는 공개 모드 동안 광각 방출광(206)을 공개적으로 디스플레이되는 이미지로서 변조하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서(도시된 바와 같은), 제 1 지향성 백라이트(210)는 제 2 지향성 백라이트(220)와 광 밸브들(230)의 어레이 사이에 있고, 제 1 지향성 백라이트(210)는 이방향 방출광(204)에 대해 투명하다. 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 광 밸브 어레이의 광 밸브들(230)로서 이용될 수 있다. 변조된 협각 방출광(202) 및 광각 방출광(206)이 변조를 강조하기 위해 점선 화살표들을 이용하여 도시되었다.
일부 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)의 제 1 지향성 백라이트(210)는 전술한 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 1 지향성 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 도 2a 및 도 2b와 관련하여 설명한 바와 같이 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들이 수동 광학 방출기들인 일부 실시 예들에서, 제 1 지향성 백라이트(210)는 광원으로부터의 광을 도광체의 길이를 따라 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 도광체를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 지향성 백라이트(210)의 협각 방출기들의 어레이는 안내된 광의 일부를 일방성 방향을 갖는 협각 방출광(202)으로서 산란시키도록 구성된 일방성 산란 소자들의 어레이를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 일방성 방향은 광 밸브들(230)의 어레이를 향하고 제 2 지향성 백라이트(220)로부터 멀어질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 일방성 산란 소자들의 어레이의 일방성 산란 소자는 일방성 산란을 제공하기 위해 경사진 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 기타의 일방성 산란 소자들이 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 제 1 지향성 백라이트(210)는 도광체 내에서 안내된 광으로서 안내될 광을 제공하도록 구성된 광원, 보다 구체적으로는 시준된 광원을 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예들에서, 협각 방출기 어레이는 협각 방출광(202)을 제공하도록 구성된 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 협각 방출기 어레이의 협각 방출기는 도 6a 및 도 6b와 관련하여 전술한 협각 방출기(114)의 능동 광학 방출기와 실질적으로 유사한 능동 광학 방출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 협각 방출기의 능동 광학 방출기는, 전술한 바와 같은 μLED, OLED 및 고강도 LED를 포함하지만 이에 제한되지 않는, LED를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)의 제 2 지향성 백라이트(220)는 전술한 모드 전환 가능한 백라이트(100)의 제 2 지향성 백라이트(120)와 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기들이 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 바와 같이 수동 광학 방출기들인 경우, 제 2 지향성 백라이트(220)는 광원으로부터의 광을 도광체의 길이를 따라 안내된 광으로서 안내하도록 구성된 도광체를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 지향성 백라이트(220)의 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기는, 안내된 광의 일부를 분기된 각도 범위 중 제 1 방향을 갖는 이방향 방출광(204)의 제 1 단편으로서 산란시키도록 구성된 제 1 지향성 산란 소자를 포함할 수 있다. 또한, 이방향 방출기는, 안내된 광의 다른 일부를 분기된 각도 범위 중 제 2 방향을 갖는 이방향 방출광의 제 2 단편으로서 산란시키도록 구성된 제 2 지향성 산란 소자를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 및 제 2 단편들의 각도 범위와 조합되는 제 1 및 제 2 방향들은 이방향 방출광(204)의 분기된 각도 범위를 결정한다.
다른 실시 예들에서, 이방향 방출기 어레이는 이방향 방출광(204)을 제공하도록 구성된 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있다. 특히, 일부 실시 예들에 따르면, 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기는 도 6a 및 도 6b와 관련하여 전술한 바와 같은 능동 광학 방출기들을 포함하는 이방향 방출기(124)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기는 한 쌍의 능동 광학 방출기들을 포함할 수 있고, 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 1 능동 광학 방출기는 이방향 방출광(204)의 제 1 단편을 제공하도록 구성되며, 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 2 능동 광학 방출기는 이방향 방출광(204)의 제 2 단편을 제공하도록 구성된다. 이방향 방출기의 능동 광학 방출기(들)는, 전술한 바와 같은 μLED, OLED 및 고강도 LED를 포함하지만 이에 제한되지 않는, LED를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리들의 다른 실시 예들에 따르면, 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법이 제공된다. 도 7은 본 명세서에 설명된 원리들에 일치되는 일 실시 예에 따른 일 예로서 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법(300)은 제 1 시청 영역을 조명하기 위해 제 1 지향성 백라이트를 이용하는 제 1 모드 및 제 2 모드 둘 다 동안 협각 방출기들의 어레이를 이용하여 협각 방출광을 방출(310)하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에 따르면, 제 1 지향성 백라이트는 모드 전환 가능한 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제 1 지향성 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 협각 방출광은 제 1 지향성 백라이트(110)에 의해 제공되는 협각 방출광(102)과 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 예를 들어 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들이 수동 광학 방출기들을 포함하는 경우, 협각 방출광을 방출(310)하는 단계는 광을 도광체의 길이를 따라 안내된 광으로서 안내하는 단계를 포함할 수 있다. 협각 방출광을 방출(310)하는 단계는 도광체의 길이를 따라 서로 이격된 일방성 산란 소자들의 어레이를 포함하는 협각 방출기들을 이용하여 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 일방성 산란 소자들의 어레이는 안내된 광의 일부를 일방성 방향을 갖는 협각 방출광으로서 산란시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도광체 및 일방성 산란 소자들의 어레이는 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 도광체(112) 및 일방성 산란 소자들의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다.
다른 실시 예들에서, 예를 들어 협각 방출기 어레이의 협각 방출기들이 협각 능동 광학 방출기들을 포함하는 경우, 협각 방출광을 방출(310)하는 단계는 협각 방출기 어레이의 협각 능동 광학 방출기들을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 협각 능동 광학 방출기들은 제 1 및 제 2 모드 둘 다 동안 활성화될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 협각 능동 광학 방출기들은 도 6a 및 도 6b와 관련하여 전술한 협각 방출기들(114)의 능동 광학 방출기들과 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법(300)은 제 2 지향성 백라이트를 이용하는 제 2 모드 동안에만 이방향 방출기들의 어레이를 이용하여 이방향 방출광을 방출(320)하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 이방향 방출광은 협각 방출광에 대해 상보적인 분기된 각도 범위를 갖는다. 일부 실시 예들에서, 제 2 지향성 백라이트 및 이방향 방출광은 모드 전환 가능한 백라이트(100)와 관련하여 전술한 제 2 지향성 백라이트(120) 및 이방향 방출광(106)과 각각 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 예를 들어 협각 방출기 어레이의 이방향 방출기들이 수동 광학 방출기들을 포함하는 경우, 이방향 방출광을 방출(320)하는 단계는 광을 도광체의 길이를 따라 안내된 광으로서 안내하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 도광체는 도 2a 및 도 2b에 도시된 제 2 지향성 백라이트(120)의 도광체(122)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 이방향 방출광을 방출(320)하는 단계는 이방향 방출기 어레이의 수동 광학 방출기들을 이용하여 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 더 포함한다. 특히, 방출(320)하는 단계는, 안내된 광의 일부를 분기된 각도 범위 중 제 1 방향을 갖는 이방향 방출광의 제 1 단편으로서 산란시키도록 구성된 제 1 복수의 지향성 산란 소자들을 이용하여, 안내된 광의 일부를 산란시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시 예들에서 이방향 방출광을 방출(320)하는 단계는, 안내된 광의 다른 일부를 분기된 각도 범위 중 제 2 방향을 갖는 이방향 방출광의 제 2 단편으로서 산란시키도록 구성된 제 2 복수의 지향성 산란 소자들을 이용하여, 안내된 광의 다른 일부를 산란시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제 1 및 제 2 복수의 지향성 산란 소자들은 도 2a 및 도 2b에 도시된 전술한 제 2 지향성 백라이트(120)의 복수의 제 1 및 제 2 지향성 산란 소자들(124a, 124b)과 실질적으로 유사할 수 있다. 유사하게, 이방향 방출광의 제 1 및 제 2 단편들은 전술한 이방향 방출광(106)의 제 1 및 제 2 단편들(106a, 106b)과 실질적으로 유사할 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 단편들의 각도 범위와 조합되는 제 1 및 제 2 방향들은 이방향 방출광의 분기된 각도 범위를 결정한다.
다른 실시 예들에서, 예를 들어 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기들이 지향성 능동 광학 방출기들의 쌍들을 포함하는 경우, 이방향 방출광을 방출하는 단계는 지향성 능동 광학 방출기들의 쌍들을 활성화 활성화시키는 단계를 포함한다. 예를 들어 이방향 방출광을 제공하기 위해, 지향성 능동 광학 방출기들은 제 2 모드 동안에만 활성화될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 지향성 능동 광학 방출기들은 도 6a 및 도 6b와 관련하여 전술한 이방향 방출기들(124)의 능동 광학 방출기들과 실질적으로 유사할 수 있다.
도 8에 도시된 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법(300)은 광각 방출광을 제공하기 위해 제 2 모드 동안 협각 방출광 및 이방향 방출광을 조합(330)하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 광각 방출광은 제 1 시청 영역을 포함하는 제 2 시청 영역을 조명한다. 또한, 협각 방출광은 제 1 시청 영역만을 조명한다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 모드 에서, 오직 제 1 시청 영역만이 조명된다.
일부 실시 예들에서(예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같은), 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법(300)은 이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 협각 방출광 및 광각 방출광을 변조(340)하는 단계를 더 포함한다. 제 1 모드 또는 사생활 보호 모드 동안 디스플레이되는 이미지는 사적으로 디스플레이되는 이미지이고, 제 2 모드 또는 공개 모드 동안 디스플레이되는 이미지는 공개적으로 디스플레이되는 이미지이다. 또한, 사적 이미지는 협각 방출광의 각도 범위에 의해 제한되는 시청 범위를 갖는다. 즉, 사적으로 디스플레이되는 이미지는 제 1 시청 영역 내에서만 보일 수 있다. 반면, 다양한 실시 예들에 따르면, 공개적으로 디스플레이되는 이미지는 제 1 시청 영역을 포함하는 광각 범위를 갖는 제 2 시청 영역에서 보일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 밸브들의 어레이는 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)와 관련하여 전술한 광 밸브들(230)의 어레이와 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 사적 디스플레이 이미지 및 공개적 디스플레이 이미지는 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이(200)와 관련하여 전술한 사적으로 및 공개적으로 디스플레이되는 이미지들과 실질적으로 유사할 수 있다.
이상에서는, 제 1 모드에서의 협각 방출광과 제 2 모드에서의 협각 방출광 및 이방향 방출광을 포함하는 광각 방출광의 전환 가능한 조합을 이용하는 모드 전환 가능한 백라이트, 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이 및 모드 전환 가능한 백라이트의 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 의해 정의되는 범위를 벗어나지 않고 수 많은 다른 구성들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (15)

  1. 모드 전환 가능한 백라이트로서,
    제 1 모드 및 제 2 모드 둘 다 동안 협각 방출광을 제공하도록 구성된 협각 방출기들의 어레이를 포함하는 제 1 지향성 백라이트; 및
    상기 제 2 모드 동안에만 이방향(bidirectional) 방출광을 제공하도록 구성된 이방향 방출기들의 어레이를 포함하는 제 2 지향성 백라이트 - 상기 이방향 방출광은 상기 협각 방출광의 각도 범위에 대해 상보적인 분기된(bifurcated) 각도 범위를 가짐 -; 를 포함하되,
    상기 제 2 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 이방향 방출광의 조합은, 상기 협각 방출광의 각도 범위와 상기 이방향 방출광의 분기된 각도 범위의 합인 각도 범위를 갖는 광각 방출광을 제공하도록 구성되는,
    모드 전환 가능한 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 협각 방출광은 상기 제 1 모드 동안 제 1 시청 영역에만 조명을 제공하도록 구성되고,
    상기 광각 방출광은 상기 제 2 모드 동안 상기 제 1 시청 영역을 포함하는 제 2 시청 영역에 조명을 제공하도록 구성되는,
    모드 전환 가능한 백라이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기는 상기 협각 방출기 어레이의 대응되는 협각 방출기와 정렬되고,
    상기 이방향 방출기 및 대응되는 협각 방출기는 상기 제 2 모드 동안 상기 광각 방출광을 협력적으로 제공하는,
    모드 전환 가능한 백라이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 협각 방출기 어레이의 협각 방출기는 상기 협각 방출광을 제공하도록 구성된 능동 광학 방출기를 포함하는,
    모드 전환 가능한 백라이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기는 한 쌍의 능동 광학 방출기들을 포함하고,
    상기 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 1 광학 능동 방출기는 상기 이방향 방출광의 제 1 단편(segment)을 제공하도록 구성되며,
    상기 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 2 능동 광학 방출기는 상기 이방향 방출광의 제 2 단편을 제공하도록 구성되는,
    모드 전환 가능한 백라이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지향성 백라이트는 제 1 표면으로부터 상기 협각 방출광을 제공하도록 구성되고,
    상기 제 2 지향성 백라이트는 상기 제 1 표면에 대향되는 상기 제 1 지향성 백라이트의 제 2 표면에 인접하며,
    상기 제 1 지향성 백라이트는 상기 이방향 방출광에 대해 투명한,
    모드 전환 가능한 백라이트.
  7. 제 1 항의 모드 전환 가능한 백라이트를 포함하는 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이로서,
    상기 제 1 모드 동안 상기 협각 방출광을 사적으로 디스플레이되는 이미지로서 변조하고 상기 제 2 모드 동안 상기 광각 방출광을 공개적으로 디스플레이되는 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이를 더 포함하되,
    상기 사적으로 디스플레이되는 이미지의 시청 범위는 상기 협각 방출광의 각도 범위에 의해 제한되고,
    상기 제 1 모드는 상기 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이의 사생활 보호 모드(privacy mode)이고, 상기 제 2 모드는 상기 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이의 공개 모드(public mode)인,
    모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이.
  8. 모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이로서,
    사생활 보호 모드 및 공개 모드 둘 다 동안 협각 방출광을 제공하도록 구성된 협각 방출기들의 어레이를 포함하는 제 1 지향성 백라이트;
    상기 공개 모드 동안에만 이방향 방출광을 제공하도록 구성된 이방향 방출기들의 어레이를 포함하는 제 2 지향성 백라이트 - 상기 이방향 방출광은 상기 협각 방출광의 각도 범위에 대해 상보적인 분기된 각도 범위를 가짐 -; 및
    상기 사생활 보호 모드 동안 상기 협각 방출광을 사적으로 디스플레이되는 이미지로서 변조하고 상기 공개 모드 동안 광각 방출광을 공개적으로 디스플레이되는 이미지로서 변조하도록 구성된 광 밸브들의 어레이 - 상기 광각 방출광은 상기 공개 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 이방향 방출광의 조합을 포함함-; 를 포함하되,
    상기 사적으로 디스플레이되는 이미지는 사적 시청 영역에서 보이도록 구성되고, 상기 공개적으로 디스플레이되는 이미지는 상기 사적 시청 영역을 포함하는 공개적 시청 영역에서 보이도록 구성되는,
    모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 협각 방출기 어레이의 합격 방출기는 상기 협각 방출광을 제공하도록 구성된 능동 광학 방출기를 포함하고,
    상기 이방향 방출기 어레이의 이방향 방출기는 한 쌍의 능동 광학 방출기들을 포함하며,
    상기 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 1 능동 광학 방출기는 상기 이방향 방출광의 제 1 단편을 제공하도록 구성되고,
    상기 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 제 2 능동 광학 방출기는 상기 이방향 방출광의 제 2 단편을 제공하도록 구성되는,
    모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 협각 방출기의 능동 광학 방출기 및 상기 이방향 방출기의 한 쌍의 능동 광학 방출기들 중 하나 또는 둘 다는, 발광 다이오드를 포함하는,
    모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 지향성 백라이트는 상기 제 2 지향성 백라이트와 상기 광 밸브들의 어레이의 사이에 있고,
    상기 제 1 지향성 백라이트는 상기 이방향 방출광에 대해 투명한,
    모드 전환 가능한 사생활 보호 디스플레이.
  12. 모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법으로서,
    제 1 시청 영역을 조명하기 위해 제 1 지향성 백라이트를 이용하는 제 1 모드 및 제 2 모드 둘 다 동안 협각 방출기들의 어레이를 이용하여 협각 방출광을 방출하는 단계;
    제 2 지향성 백라이트를 이용하는 상기 제 2 모드 동안에만 이방향 방출기들의 어레이를 이용하여 이방향 방출광을 방출하는 단계 - 상기 이방향 방출광은 상기 협각 방출광의 각도 범위에 대해 상보적인 분기된 각도 범위를 가짐 -; 및
    광각 방출광을 제공하기 위해 상기 제 2 모드 동안 상기 협각 방출광과 상기 이방향 방출광을 조합하는 단계를 포함하되,
    상기 광각 방출광은 상기 제 1 시청 영역을 포함하는 제 2 시청 영역을 조명하는,
    모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 협각 방출기들의 어레이는 협각 능동 광학 방출기들을 포함하고,
    상기 협각 방출광을 방출하는 단계는 상기 협각 방출기 어레이의 상기 협각 능동 광학 방출기들을 활성화시키는 단계를 포함하는,
    모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 이방향 방출기들의 어레이는 지향성 능동 광학 방출기들의 쌍들을 포함하고,
    상기 이방향 방출광을 방출하는 단계는 상기 지향성 능동 광학 방출기들의 쌍들을 활성화 활성화시키는 단계를 포함하는,
    모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    이미지를 디스플레이하기 위해 광 밸브들의 어레이를 이용하여 상기 협각 방출광 및 상기 광각 방출광을 변조하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제 1 모드 동안 디스플레이되는 이미지는 사적으로 디스플레이되는 이미지이고, 상기 제 2 모드 동안 디스플레이되는 이미지는 공개적으로 디스플레이되는 이미지이며,
    상기 사적 이미지는 상기 협각 방출광의 각도 범위에 의해 제한되는 시청 범위를 갖고,
    상기 사적 이미지는 상기 제 1 시청 영역에서 보여질 수 있고, 상기 공개적 이미지는 상기 제 1 시청 영역을 포함하는 상기 제 2 시청 영역에서 보여질 수 있는,
    모드 전환 가능한 백라이트의 동작 방법.
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